Научные достижения химического факультета
07.04.2020

Химики МГУ создают хемометрическую базу
для проверки подлинности российских вин

Сотрудники Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова проанализировали несколько десятков российских вин и начали создавать хемометрическую базу отечественных алкогольных напитков. База позволит определять тип вина, сорт винограда, год урожая и в перспективе из какого сырья – российского или импортного, произведено вино.

Хемометрика — научная дисциплина на стыке аналитической химии и математической статистики. Хемометрический подход ученые используют для получения статистической информации и нахождения закономерностей в большом массиве экспериментальных данных. Как говорят разработчики схемы анализа, сейчас с помощью современных аналитических методов и мощного оборудования химики могут определять полный химический состав природных объектов, которые содержат тысячи органических и неорганических соединений. Однако с практической точки зрения такая информация является избыточной. Чтобы диагностировать тяжелое заболевание по образцу слюны пациента или определить сорт винограда, из которого сделано вино, не нужно тратить время и средства на анализ нескольких тысяч соединений – достаточно определить в образце содержание относительно небольшого числа веществ.

С 2020 года в силу вступает новый федеральный закон "О виноградарстве и виноделии", который определяет "вина России" как напитки, изготовленные на 100% из российского винограда. Напитки из привозного сырья, теперь не могут считаться российскими винами. Виноматериалы из Испании, Украины, Молдавии намного дешевле российского сырья, что неизбежно создает для производителей соблазн разливать импортный балк в бутылки с маркировкой "вино России". Законодательные ограничения приведут к усилению контроля качества вин и потребуют внедрения хемометрических подходов. Поэтому по заказу Росалкогольрегулирования сотрудники Химического факультета МГУ под руководством профессора, д.х.н. Альберта Лебедева проанализировали более пятидесяти образцов российских вин и ранжировали их с помощью хемометрических методов анализа.

Хемометрический подход в уже несколько десятилетий широко используется в винодельческих регионах для определения качества вина. В случае хемометрики речь идет не об идентификации дешевых подделок – подкрашенных, подслащенных или закисленных суррогатов вина. Благодаря хемометрическому анализу специалисты определяют подделки высокого уровня, когда дешевое вино выдают за дорогой марочный продукт. Стандартные методы анализа вин не могут в таком случае выявить подделку. Хемометрический подход базируется на выявлении соответствия между проверяемым образцом вина и обширной базой вин из нескольких регионов, сортов винограда и лет урожая. Дело в том, что напитки из одного сорта винограда, одного урожая или одного региона сходны по химическому составу. Данные нескольких методов химического анализа вин ученые обрабатывают с помощью статистических программ и получают двумерные карты распределений, на которых вина сходного происхождения группируются по областям: белые отдельно от красных, мерло – отдельно от пино нуара. Если проверяемый образец вина на карте распределения не попадает в область вин того же состава и региона, тест на достоверность он не проходит.

На первом этапе договора с госрегулятором ученые из МГУ изучили мировой опыт в хемометрике вин и выделили основные аналитические методы, которые наиболее полно определяют различия в химическом составе вин: газовая хроматография – масс-спектрометрия (ГХ-МС), жидкостная хроматография – масс-спектрометрия (ЖХ-МС),масс-спектрометрия высокого разрешения, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС), ЯМР-спектроскопия.

На следующем этапе договора химики обрабатывали экспериментальные данные с помощью статистических программ и заключили, что российские вина можно хорошо разделять по сорту винограда, по производителям и, в отдельных случаях, по году урожая.

Рисунок 1 - Анализ сигналов ВЭЖХ-МС в спектрах отрицательных ионов методом частичных наименьших квадратов в зависимости от года сбора урожая винограда

Например, на рисунке 1 показан результат анализа проб с виноградом урожаев 2016-2018 годов. Пробы 2016-го и 2018-го годов четко разделены, а виноград 2017-го года занимает промежуточное положение между ними. "Данный результат замечателен тем, что в данном случае проанализированы все вина без разделения на красные/белые, что говорит о наличии во всех сортах винограда соединений, специфических для конкретного года урожая, -- рассказывает один из участников исследования, к.х.н., старший научный сотрудник химического факультета МГУ Дмитрий Мазур. -- Скорее всего, это обусловлено разными климатическими условиями в разные годы". Как отметил ученый, карта составлена на основе 15 наиболее значимых сигналов. Среди них такие соединения, как изолимонная кислота и три специфических дипептида (соединения двух аминокислот). Уровни всех четырех соединений выше в винах 2016 года по сравнению с 2018 годом. Известно, что концентрации дипептидов различаются в шампанских винах в зависимости от их винтажа, что согласуется с полученными данными.

"Механизм обработки данных тем более точен, чем большее количество вин будет проанализировано. Для того, чтобы мы могли с высокой точностью определять соответствие содержания напитка заявленному на этикетке, необходимо исследовать сотни вин", - пояснил Дмитрий Мазур. Вместе с тем, по словам ученого, пока далеко не все производители заинтересованы в разработке стандартов хемометрического анализа вин и неохотно предоставляют продукцию для анализа. Однако метод может послужить гарантией качества для добросовестных производителей. Поэтому вполне возможно, что через какое-то время подобное картирование может стать обязательнным.