 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
Изотопный анализ методом ядерного магнитного резонанса позволяет пользователю с большой точностью количественно оценить различия в содержании изотопов на каждом участке молекулы и, таким образом, измерить конкретное естественное фракционирование изотопов для каждого участка этой молекулы. SNIF-ЯМР - аналитический метод был разработан для обнаружения (более чем) Обсахаривании вины и обогащения виноградного сусла , и в основном используется для проверки подлинности продуктов питания (например, вина , спиртных напитков , фруктовых соков , меда , сахара и уксуса ) и для контроля естественности некоторых ароматических молекул (например,ванилин , бензальдегид , кетон малины и анетол ). Метод SNIF-ЯМР был принят Международной организацией винограда и вина (OIV) и Европейским союзом в качестве официального метода анализа вина. Это также официальный метод, принятый Ассоциацией химиков-аналитиков (AOAC) для анализа фруктовых соков, кленового сиропа , ванилина и Европейским комитетом по стандартизации (CEN) для уксуса.
Фон [ править ]
- 1981: Изобретение метода SNIF-ЯМР профессорами Джерардом Мартином, Мэривон Мартин и их командой из Нантского университета / CNRS [1]
- 1987: Создание лабораторий Eurofins Nantes Laboratories, специализирующихся на анализе вин, и приобретение патентных прав CNRS [1] (этот патент теперь является публичным, и название «SNIF-NMR» теперь является зарегистрированным товарным знаком [2])
OIV принимает это как официальный метод
- 1987-1990: Лаборатории Eurofins применяют метод SNIF-ЯМР для анализа фруктовых соков и некоторых натуральных ароматизаторов.
- 1990: Метод SNIF-ЯМР признан Европейским Союзом официальным методом анализа вин [3]
→ Внедрение метода SNIF-ЯМР для официальных лабораторий в Европе
- 1990-1992: метод апробирован на ароматических молекулах
- 1996: Метод SNIF-ЯМР признан в Соединенных Штатах AOAC для фруктовых соков [4]
→ Внедрение метода SNIF-ЯМР <для официальных лабораторий США
- 2001: Метод SNIF-ЯМР <признан AOAC для ванилина.
- 2013: Метод SNIF-ЯМР признан CEN для уксусной кислоты
→ Внедрение метода SNIF-ЯМР для официальных лабораторий в Азии
Принцип [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Май 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Изотопное распределение [ править ]
Атомы водорода , кислорода и углерода естественным образом сосуществуют в определенных пропорциях со своими стабильными изотопами , 2H (или D), 18O и 13C соответственно, в различных пропорциях, как показано на рисунке 2 ниже.
На количество и распределение различных изотопов в молекуле влияют:
- Экологические (климатические и географические) условия - для натуральных продуктов.
- Химические или биохимические процессы, такие как фотосинтетический метаболизм в растениях.
Это явление известно как естественное фракционирование изотопов (см. Рисунок 3). Полученный изотопный отпечаток может предоставить информацию о происхождении - ботаническом, синтетическом, географическом - молекулы или продукта.
Общий принцип [ править ]
Принцип SNIF-ЯМР основан на «естественном изотопном фракционировании». Обычно для аутентичности пищи используются два ядра:
- Ядра водорода: метод 2 H-SNIF-ЯМР был первым применением SNIF-ЯМР, он измеряет соотношение дейтерий / водород на каждом участке молекулы образца.
- Ядра углерода: метод 13 C-SNIF-ЯМР открыл новые возможности анализа с помощью SNIF-ЯМР (новые молекулы и новые приложения). В этом методе будет использоваться соотношение 13 C и 12 C на каждом участке молекулы.
Шаги метода [ править ]
SNIF-ЯМР применяется к чистым (или очищенным) молекулам. Поэтому перед анализом в лаборатории могут потребоваться некоторые подготовительные этапы. Например, для SNIF-ЯМР этанола по официальным методикам:
- Ферментация (для фруктового сока)
- Количественное извлечение этанола путем перегонки
- Стандартизованная подготовка образцов ЯМР
- Получение ЯМР
- Интерпретация результатов и отчет о подлинности
На каждом этапе анализа SNIF-ЯМР следует прилагать усилия, чтобы избежать изотопного фракционирования паразитов. Меры контроля, такие как определение крепости спирта промежуточных продуктов анализа (сброженного сока или дистиллята), выполняются для каждого образца.
Преимущества метода [ править ]
Изотопные отношения молекулы также можно определить с помощью масс-спектрометрии изотопного отношения (IRMS), количество пробы для IRMS намного ниже, чем для ЯМР, и есть возможность подключения масс-спектрометра к хроматографической системе для обеспечения очистки в режиме онлайн. или анализы нескольких компонентов сложной смеси. Однако образец сжигается после физического преобразования, такого как сжигание или пиролиз . Следовательно, он дает среднее значение концентрации исследуемого изотопа между всеми участками молекулы. IRMS - это официальный метод AOAC, используемый для среднего отношения 13 C / 12 C (или δ 13 C) сахаров.или этанол, а также официальный метод CEN и OIV для 18O / 16O в воде .
Метод SNIF-ЯМР (сайт-специфическое фракционирование природных изотопов, изученное методом ядерного магнитного резонанса) позволяет с высокой точностью определять изотопные отношения для каждого из участков молекулы, что позволяет лучше различать. Например, для этанола (CH 3 CH 2 OH ) могут быть получены три соотношения ((D / H) CH 3 , (D / H) CH 2 и (D / H) OH ).
Примеры применения 2 H-SNIF-ЯМР [ править ]
Заявка на фруктовый сок и кленовый сироп [ править ]
Официальный метод AOAC для обнаружения добавления сахара во фруктовый сок [4] или в кленовый сироп. Это единственный надежный метод определения добавления сахара C3 (например, свекольного сахара ).
Спектр ЯМР (пример 2 H-SNIF-ЯМР) [ править ]
Молекулы этанола, полученные после полной ферментации сахара, сосуществуют с 3 естественно монодейтерированными изотопомерами (CH 2 D-CH 2 -OH, CH 3 -CHDOH и -CH 3 -CH 2 OD). Затем их присутствие можно количественно определить с относительной точностью. [5]
На следующем 2 H-ЯМР спектре (фиг. 8) пик соответствует одному из трех наблюдаемых изотопомеров этанола. В официальном методе AOAC отношения (D / H) CH 3 и (D / H) CH 2 рассчитываются путем сравнения с внутренним стандартом тетраметилмочевины (TMU) с сертифицированным значением (D / H).
Интерпретация изотопных значений SNIF-ЯМР [ править ]
На следующем рисунке 9 представлен принцип интерпретации:
- Результаты, измеренные с помощью IRMS (изотопное отклонение δ 13 C), которое позволяет различать растения в соответствии с их фотосинтетическим метаболизмом CO 2 (C4, как консервная банка или кукуруза, по сравнению с C3, как свекла, апельсин или виноград)
- С результатами, измеренными с помощью SNIF-ЯМР ((D / H) I), которые могут дифференцировать ботаническое происхождение сахаров в пределах одной и той же метаболической группы (свекла по сравнению с апельсином или виноградом)
Затем значения, полученные на тестовом образце, сравниваются со значениями подлинных образцов (База данных).
Заявление на подлинность вин [ править ]
SNIF-ЯМР - официальный метод OIV для определения подлинности происхождения вина. Это единственный метод определения добавления сахара C3 (например, свекольного сахара).
Изотопные параметры воды и этанола связаны с влажностью и температурой региона произрастания растения . Поэтому учет метеорологических данных региона и года помогает поставить диагноз. В случае вина и фруктов было показано, что изотопные параметры этанола реагируют даже на незначительные изменения окружающей среды, и они эффективно характеризуют регион производства. [5] [6]
С 1991 года в Объединенном исследовательском центре Европейской комиссии (EC-JRC) создается банк изотопных данных по винам всех европейских стран. База данных содержит несколько тысяч записей по европейским винам [7] и поддерживается и обновляется каждый год. Эта база данных доступна для всех официальных государственных лабораторий. Частные компании, занимающиеся контролем пищевых продуктов и напитков, также собрали подлинные образцы и создали специальные банки данных. [8]
Таким образом, сравнивая конкретное естественное фракционирование изотопов, соответствующее каждому участку молекулы этанола вина, с молекулой, известной и упоминаемой в базе данных. Можно проверить географическое происхождение, ботанику и способ производства молекулы этанола, а значит, и подлинность вина. [9]
Применение уксуса и уксусной кислоты [ править ]
Происхождение уксусов, полученных в результате бактериального или химического окисления этанола в результате ферментации различных сахаров, можно определить с помощью 2 H-SNIF-ЯМР. Он позволяет контролировать качество уксуса и определять, получен ли он из сахарного тростника, вина, солода, сидра и алкоголя или в результате химического синтеза. [10]
Применение ванилина [ править ]
2 H-SNIF-ЯМР - это официальный метод AOAC для определения природного ванилина.
Содержание пяти монодейтерированных изотопомеров ванилина можно измерить с помощью 2 H-SNIF-ЯМР. Молекула ванилина представлена на рисунке 11, все наблюдаемые участки, для которых можно измерить концентрацию дейтерия для конкретных участков, отмечены цифрами.
Что касается вина или фруктов, то интерпретация результатов с точки зрения происхождения осуществляется путем сравнения изотопных параметров анализируемого образца с параметрами группы указанных молекул известного происхождения. Похоже, что все происхождение ванилина хорошо различимо с использованием данных 2 H-ЯМР. В частности, ванилин из зерен можно отличить от других источников, как мы можем видеть на рисунке 12 ниже.
Кроме того, этот метод является единственным, который позволяет различать природные и биосинтетические источники ванилина. [11]
Приложение для других ароматов [ править ]
Естественность различных ароматов также можно проверить с помощью SNIF-ЯМР: например, для анетола содержание только шести монодейтерированных изотопомеров можно измерить с помощью 2 H-SNIF-ЯМР, что позволяет дифференцировать фенхель, звездчатый анис или сосну растительного происхождения. [12]
Другие применения: SNIF-ЯМР, примененный к бензальдегиду, может обнаруживать фальсифицированные масла горького миндаля и корицы . Показано , что содержание определенного сайта дейтерия бензальдегида позволяет определить происхождение молекулы: синтетические (экс - толуол и экс - бензилиден хлорид ), природные (экс-ядра из абрикосов , персиков , вишни и экс-горького миндаля) и полусинтетические ( экстракт коричного альдегида ). [13] Были опубликованы и другие приложения: кетон малины, [14] гелиотропин,…
13 C-SNIF-ЯМР [ править ]
Как описано в работе E. Tenailleau и S. Akoka, оптимизация параметров метода позволила достичь большей точности измерений 13 C ЯМР). [15]
13 Метод С-SNIF-ЯМР называют методом «новая граница» , потому что это первый аналитический метод , который может дифференцировать сахара , поступающие из С4-метаболизма растений (тростника, кукурузы и т.д.) и некоторых crassulacean кислоты метаболизма растений (САМ-метаболизм ) как ананас или агава . [16]
Этот метод также может быть применен к продуктам из текилы , где он может различать настоящую текилу из 100% агавы, текилу мисто (сделанную не менее чем из 51% агавы) и продукты, сделанные из большей доли тростникового или кукурузного сахара и, следовательно, не соответствующие требованиям юридическое определение текилы. [16]
Этот метод, безусловно, найдет дальнейшее применение в будущем в области проверки подлинности продуктов питания и напитков.
Ссылки [ править ]
- ^ a b Eurofins Scientific - Услуги лабораторных исследований по всему миру, «Eurofins Scientific - 1987 - 1997 - Начальный этап» (консультация 2 января 2014 г.). http://www.eurofins.com/en/about-us/our-history/start-up-phase.aspx Архивировано 10 февраля 2015 г. на Wayback Machine
- ^ INPI: Национальный институт де ла Propriété Industrielle, "Основы де Données Marques", (консультировались 6 января 2014 года). http://bases-marques.inpi.fr/
- ^ Регламент Комиссии европейских сообществ, 1990 г. (EEC) № 000/90: «Определение методов сообщества для анализа вина». Брюссель, Официальный журнал европейских сообществ, с.64-73.
- ^ a b Официальный метод AOAC 995.17, Свекольный сахар во фруктовых соках, SNIF-ЯМР, AOAC International 1996
- ^ а б Г. Мартин, М.Л. Мартин. Современные методы анализа растений: «Сайт-специфический метод фракционирования природных изотопов - ЯМР, применяемый для изучения вин», издание: HF Linskens и JF Jackson Springer Verlag, Берлин, 1988, стр. 258–275
- ^ Мартин GJ, Guillou C, Мартин ML, Cabanis MT, Tep Y, Aerny JJ Agric. Food Chem. 1988; 36: 316–22.
- ^ Официальный журнал Европейских сообществ. Выключенный. J. Eur. Commun. 1991; L214: 39–43
- ^ Guillou C, Jamin E, Martin GJ, Reniero F, Wittkowski R, Wood R. Bulletin OIV. 2001; 74: 26–36.
- ^ Г. Мартин, К. Гийу, Ю.Л. Мартин, Природные факторы фракционирования изотопов и характеристика вин », Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии, № 36, 1988 г., стр. 316-322
- ^ Сайт-специфическое изотопное фракционирование водорода при окислении этанола в уксусную кислоту. Применение к уксусам. (К. Валле, М. Арендт, Г. Мартин), Biotechnology Techniques, vol. 2 N ° 2, 1988 г.
- ^ Официальный метод AOAC 2006.05, Конкретные отношения дейтерия / водорода (D / H) в ванилине, AOAC International 2007
- ^ La Résonnance Magnétique Nucléaire du Deutérium en Abondance Naturelle, новый метод идентификации происхождения продуктов питания, применяемый для разведки анестонов и эстраголов. (Дж. Мартин, М. Мартин, Ф. Мабон, Ж. Брику), Sciences des Aliments, 1983 г.
- ^ Г. Ремо, А. Дебон, Ю. Мартин, Г. Мартин. Аутентификация масла горького миндаля и масла корицы: применение метода SNIF-ЯМР к бензальдегиду, Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии, № 45, 1997 г.
- ^ Журнал хроматографии высокого разрешения, выпуск 18, май 1995, 279-285
- ^ Э. Тенайло, С. Акока. Схема адиабатической развязки 1H для очень точных измерений интенсивности в 13C ЯМР, Journal of Magnetic Resonance, n ° 185, 2007, p50-58
- ^ a b Ф. Томас, К. Ранде, А. Гилберт, В. Сильвестр, Э. Жамин и др. Улучшенная характеристика ботанического происхождения сахара с помощью SNIF-ЯМР углерода-13 в применении к этанолу, Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии, № 58, 2010 г., стр. 11580-11585
См. Также [ править ]
- Ядерный магнитный резонанс
- Пищевая химия
- Продовольственная безопасность
