Анализ элементов в винах методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой

Качественный и количественный анализ элементов в винах методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой
В.М. ЖИРОВ, канд. техн. наук; О. П. ПРЕСНЯКОВА, канд. техн. наук
Московский государственный университет технологий и управления им. К. Г. Разумовского
О.К. НЕУДАХИНА, канд. техн. наук; М. Б. ДОРОНИН
ОАО «Винэкспорт»
Ключевые слова: масс-спектрометр с индуктивно-связанной плазмой, элементы, вино
Key words: mass spectrometer with inductively coupled plasma, the elements, the wine

Большое разнообразие статей можно найти в специальной зарубежной литературе, где обсуждаются химические характеристики различных типов вин, полученных с использованием метода масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой [1-4].
В этих работах обычно останавливаются на двух аспектах:
загрязнение тяжелыми металлами винограда, его листьев и загрязнение тяжелыми металлами продукта при его производстве.
За последние 150 лет ядовитая металлическая эмиссия увеличилась десятикратно, приводя к загрязнению тяжелыми металлами воздуха, воды, почвы и, как следствие, пищевых продуктов.
Метод TotalComp может служить быстрым, удобным и ценным инструментом для оценки уровня загрязнений вредными металлами окружающей среды и пищевых продуктов.

Таблица 1

Показатель	Условия анализа
Тип прибора	ICP-MS
RF-мощность	1300 W
Поток аргона через распылитель	0,86 л/мин
Метод	Total Composition
Тип калибровки	Внешний
Калибровочный стандарт	40 мкг/л многоэлементного раствора в 1%-ном растворе HI\IO3
Внутренний стандарт	Индий
Время измерения	2 мин на пробу

Уникальные особенности программного обеспечения прибора ICP-MS масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой позволяет быстро определить до 75 элементов в образце с интерпретацией полного массового спектра.
Уникальные особенности программного обеспечения прибора ICP-MS масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой позволяет быстро определить до 75 элементов в образце с интерпретацией полного массового спектра.
Измерение полного массового диапазона длится только 2 мин, но сама спектральная интерпретация занимает несколько секунд (табл. 1).
В дальнейшем развитии метода каждый элемент получает значение интенсивности, прямо пропорциональное концентрации (cps/ppm), что обновляется каждый раз после проведения калибровки.
Даже при том, что метод программного обеспечения TotalCompсчитается идеальным инструментом для полуколичественного исследования, при развитии его можно использовать для заключительной качественной и количественной характеристики образца.
В методе TotalComp спектральная интерпретация выполняется автоматически программным обеспечением прибора в соответствии с интенсивностью каждого элемента после коррекции помех по индивидуальным изотопам.
Интенсивность каждого элемента сравнивают с соответствующим табличным ответным фактором этого элемента и вычисляют его концентрацию.
TotalComp, будучи полуколичественной программой, дает количественные данные в районе ±25 % реальной величины в простых и сложных матрицах.
После дополнительной калибровки TotalComp дает количественные данные в районе ±5% реальной величины в простых и сложных матрицах. Приборные условия анализа см. в табл. 1.
В качестве образцов использовали вино столовое сухое белое и красное, шампанское экстра брют и десертное вино. Образцы разбавляли в 50 раз с использованием индия в качестве внутреннего стандарта и анализировали на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой по программе TotalComp.
Раствор азотной кислоты использовали в качестве базового растворителя — бланка.
Исследовали 4 различных типа вин·, сухое белое и красное вино, шампанское экстра брют и десертное вино в растворе азотной кислоты (см. табл. 2 — количественный состав элементов различных типов вин).
Быстрая оценка минерального состава вина дает возможность оперативно управлять технологическим процессом и контролировать качество выпускаемой продукции.
Другое назначение метода TotalComp — использование для установления происхождения вина и выявления подделок продукта.
Весь минеральный состав каждого вина уникален и может как отпечаток пальца служить эталоном опознавания продукта.
Все разновидности вин имеют характерные концентрации изотопов элементов, содержащиеся в воде и почве различных мест их происхождения.

Элемент, мг/дм³	Название элемента	Десертное вино	Шампанское	Сухое белое	Сухое красное	Элемент, i мг/дм³	Название элемента	Десертное вино	Шампанское	Сухое белое	Сухое красное
Li	Литий	0,024	0.126	0,014	0.11	Pd	Палладий	0,00007	0,000025	0	0,00041
Be	Берилий	0,00077	0,0017	0,00057	0,0017	Аg	Серебро	0,00051	0,00011	0,000078	0,0013
В	Бор	12,58	12,29	13,71	10,91	Cd	Кадмий	0,00096	0,00058	0,00078	0,0015
Na	Натрий	39,29	30	15,7	64,28	Sn	Олово	0,011	0,00089	0,0049	0,018
Мg	Магний	192,34	235	234	277	Sb	Сурьма	0,014	0,0062	0,0028	0,018
Al	Алюминий	1,84	3,96	1,056	3,8	I	Йод	0,073	0,045	0,054	0,045
Si	Кремний	238,5	244	178	256	Cs	Цезий	0,0042	0,00015	0,0034	0,0024
Р	Фосфор	450	623	1237	722	Ba	Барий	0,124	0,076	0,042	0,31
К	Калий	588,2	317,6	298,3	747	La	Лантан	0,00022	0,00008	0,0002	0,0019
Са	Кальций	149	164	169	219	Ce	Церий	0,00045	0,00019	0,0004	0,0047
Sc	Скандий	0,087	0,074	0,061	0,082	Pr	Празеодим	0,000065	0,000026	0,000041	0,00061
Ti	Титан	0,68	0,83	1,55	1,1	Nd	Неодим	0,00018	0,000094	0,0023	0,0023
V	Ванадий	0	0,015	0,0068	0,017	Sm	Самарий	0,000023	0	0,00039	0,00071
Сr	Хром	5,08	5,72	4,04	5,03	Eu	Европий	0,00003	0,000025	0,000006	0,00014
Мn	Марганец	2	0,99	1,08	9,67	Gd	Гадолиний	0,00003	0,000021	0,000028	0,00048
Fe	Железо	7,81	8,31	3,44	16,53	Tb	Тербий	0,000038	0	0,000004	0,000074
Со	Кобальт	0,011	0,0038	0,0031	0,016	Dy	Диспрозий	0,000034	0,000069	0,000049	0,00056
Ni	Никель	0,16	0,041	0,034	0,12	Ho	Гольмий	0,000023	0,000022	0,000017	0,00014
Сu	Медь	1,74	0,052	0,62	0,76	Er	Эрбий	0,000043	0,000049	0,000026	0,00035
Zn	Цинк	1,15	0,272	0,58	1,11	Tm	Тулий	0,000011	0,000008	0	0,000066
Ga	Галлий	0,0023	0,0018	0,0025	0,0024	Yb	Иттербий	0,000092	0,000082	0,000035	0,00051
Ge	Германий	0,00014	0	0	0	Lu	Лютеций	0,000011	0,000018	0,000005	0,000098
As	Мышьяк	0,0097	0,0583	0,066	0,021	Hf	Гафний	0,00014	0,000012	0,00003	0,00052
Se	Селен	0,0097	0,1	0,111	0,096	Ta	Тантал	0	0	0	0,000011
Br	Бром	0	0,266	0,406	0	W	Вольфрам	0,0026	0,00061	0,00045	0,00093
Rb	Рубидий	1,28	0,408	0,67	1,04	Re	Рений	0	0,000018	0	0,000014
Sr	Стронций	0,84	1,3	0,39	2,14	Au	Золото	0	0	0	0,000015
Y	Иттрий	0,00089	0,0007	0,0005	0,0043	Hg	Ртуть	0	0	0,0004	0
Zr	Цирконий	0,0077	0,0052	0,0035	0,02	TI	Таллий	0,0011	0,00045	0,0023	0,0016
Nb	Ниобий	0,00009	0,00018	0,000098	0,00019	Pb	Свинец	0,164	0,018	0,042	0,125
Mo	Молибден	0,0084	0,0029	0,0024	0,0048	Bi	Висмут	0,0001	0,000053	0,00011	0,00027
Ru	Рутений	0	0,000015	0	0	Th	Торий	0,0001	0	0,000024	0,00034
Rh	Родий	0,00011	0,00009	0,00004	0,00009	U	Уран	0,0009	0,00012	0,0002	0,0022

Состав вин, особенно по количеству фосфора, натрия, свинца, селена, железа, стронция, бария, олова и циркония, также и как многих других, различается.
Метод ICP-MS с программным обеспечением TotalComp — очень полезный инструмент для быстрой полуколичественной-количественной и качественной оценки элементного состава пробы.
Алгоритм действия прибора дает наглядную интерпретацию окончательного масс-спектра с количественными данными по каждому элементу.
Анализ проходит очень быстро после калибровки.
TotalComp — незаменимый инструмент для начального открытия неизвестной пробы с последующей окончательной ее характеристикой по составу и содержанию элементов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Marisa, С. ICP-MS multi-element analysis of wine samples — a comparative study of the methodologies used in two laboratories/C. Marisa, R. Almeida, M. Teresa, S. D. Vasconcelos, Mireille Barbaste, Bernard Medina//Anal Bioanal Chern. 2002. 374: 314-322.
МУК 4.1.1483-03. Методические указания по определению химических элементов в биологических средах и препаратах методом масс- спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. — М., 2003. Гос. сан.-эпид. норм. РФ. Минздрав РФ. 56 с.
Hua Zhou. The simultaneous determination of 15 toxic elements in food by ICP-MS/Zhou H., j Liu//J. Atomis spectroscopy. Vol. 18 (4). 1997.
Stafilov, T. Etaas determination of some trace elements in wine/T. Stafilov, J. Cvetkovic, S. Arpadjan, I. Karadjova //BAU Fen Bil. Enst. Dergisi. 2002. 4.2.