Анализ алкогольных напитков

31 января 1865 года великий русский химик Дмитрий Иванович Менделеев защитил докторскую диссертацию под названием «Рассуждение о соединении спирта с водой». 18 января 2010 года, через 145 лет после этого события в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова прошел научный семинар, на котором обсуждались проблемы изучения водно-спиртовых растворов.

В докладе «Водно-спиртовые растворы в пищевой промышленности (водка). Всегда ли было 40%?» автора книги «Водка известная и неизвестная» В.З. Григорьевой («Опытная водно-аналитическая лаборатория», Москва) говорилось о значении докторской диссертации Д.И. Менделеева (1865) и его работы «Исследование водных растворов по удельному весу» (1887). Было рассказано о его непричастности к созданию сорокоградусной русской водки, о разнообразии этого напитка по ассортименту и крепости в отдельные исторические периоды; о формировании высокой культуры потребления водки в аристократической среде XIX — нач. XX в., о безуспешности антиалкогольных кампаний и о необходимости изменения отношения к алкоголю в современном обществе.

В докладе профессора Д. Шефера (Университет Цинциннати, США) «Перестройка структуры воды присутствии этанола: изучение методами ЯМР, молекулярной динамики и ИК спектроскопии» были представлены результаты совместной работы с сотрудниками МГУ, в которой математическим методом разрешения множественных кривых в колебательных спектрах были выявлены два основных типа гидратов этанола переменного состава: гидраты, в которых на одну молекулу этанола приходится в среднем около 5 молекул воды, и гидраты с соотношением молекул воды и спирта, близким к 1. Первый тип гидратов доминирует в области экстремальных характеристик водно-спиртовых растворов в интервале концентраций этанола 8-10 мольных % (около 25 об.%). Водородные связи в этом типе гидратов усиливаются по сравнению с водородными связями в чистой воде, и молекулы воды выстраиваются в клатратоподобную структуру. Т.е структуру, похожую на твердотельные клатраты, но размытую за счет теплового движения. Исследование замороженных водно-этанольных растворов методом дифракции рентгеновских лучей показало наличие клатратов а таких системах. Математическое моделирование взаимодействия в водно-этанольных системах позволило определить их структуру как клатратную структуру.

Профессор Масаши Ходзё (Университет Коти, Япония) – автор книг «Сакэ: химия и созревание» и «Потребление спиртных напитков и здоровье». Его доклад "Водородные связи вода-этанол в растворах и алкогольных напитках» был посвящен изучению водородных связей в водно-этанольных растворах и алкогольных напитках физико-химическими методами. Показано, что сила водородной связи в водно-спиртовых растворах зависит не только от концентрации этанола, но и от наличия микропримесей, таких, например, как неорганические и органические кислоты. На основании ясследования множества образцов виски и сакэ докладчик делает вывод, что именно сила водородного связывания отвечает за вкус и потребительские качества алкогольных напитков.

В докладе Калининой А.Г. (руководителя лаборатории токсикологии Национального Научого центра наркологии МЗСР РФ) «Токсические аспекты алкоголя и алкогольных напитков» изложены результаты сравнительного исследования влияния алкогольный напитков (пиво, джин-тоник, водка) на внутренние органы и репродуктивную функцию в эксперименте на лабораторных крысах. Анализируется статистика проблемы злоупотребления слабоалкогольными напитками в ракурсе формирования органной патологии среди молодежи и женщин детородного возраста.  

Совместный доклад сотрудников физического факультета МГУ и Опытной водно-аналитической лаборатории «Спектральные методы изучения водно-спиртовых систем», представленный старшим преподавателем физического факультета МГУ Пацаевой С.В., был посвящен прикладным аспектам определения качества спирта, спиртовых растворов и алкогольных напитков. Рассмотрены такие преимущества спектральных методов, как высокая чувствительность, быстрота и возможность реализации в бесконтактном режиме. В докладе приведены примеры применения флуоресцентной спектроскопии для контроля чистоты воды, спирта и спиртовых растворов, для классификации и определения качества алкогольных напитков. Показана возможность определения концентрации этанола в растворах или алкогольных напитках по спектрам комбинационного рассеяния света.

Доклад сотрудников физического факультета МГУ «Исследование водно-спиртовых растворов методом КР-спектроскопии» был представлен старшим научным сотрудником Доленко Т.А. В нем показано, что метод комбинационного рассеяния (КР) света успешно применяется как для исследования фундаментальных проблем водно-этанольных растворов, так и для решения практических задач по определению характеристик этих растворов. Исследования поведения спектров КР водно-этанольных растворов от концентрации этанола показали, что в интервале концентраций этанола 20…25 об.% в водно-спиртовых системах происходит усиление водородного связывания молекул воды и этанола. Водородные связи усиливаются за счет изменения ориентации молекул воды, расположенных вокруг молекул этанола, и образования клатратной структуры, в которой неполярная часть молекулы этанола окружена сеткой из молекул воды, а гидроксильная ОН-группа посредством водородных связей встроена в трехмерную сетку из молекул воды. В работе предложены и апробированы методы решения следующих обратных задач КР спектроскопии: (1) Определение концентрации этанола в водно-этанольных растворах по валентным полосам СН и ОН-групп. (2) Идентификация примесей в водно-этанольных растворах и определение их концентраций по спектрам КР с помощью искусственных нейронных сетей.

Сотрудники Опытной водно-аналитической лаборатории (Замараева Л.Б. и Талыпина О.П. (ООО «НПО «ОВАЛ») совместно с сотрудниками физического факультета МГУ представили стендовый доклад «Определение микропримесей в алкогольных напитках хроматографическим и спектральным методами». В нем рассмотрены показатели качества спирта и водки, особенности применения метода газовой хроматографии для анализа микропримесей в водках, а также возможности применения спектральных методов для быстрого детектирования многих образцов и выборки образцов для последующего более тщательного анализа методами хроматографии.

Участники семинара подчеркнули, что результаты исследования Д.И.Менделеева стали основой современной спиртометрии, а его открытие различных по составу гидратов этанола поставило перед наукой проблему структуры водно-спиртовых растворов. Ученые из разных стран, пользуясь различными современными методами, пришли к пониманию важности изучения водородных связей как определяющих физико-химические свойства водно-спиртовых систем.