RU
Фракционирование стабильных изотопов легких элементов при ферментации углеводов винограда (Vitis vinifera L.)
Номер: 1 (403), 2026Страницы: 79-84
Раздел: Химия пищевых продуктов и материалов
Автор(ы): Ламердонова Ф.Х., Ивлев В.А., Нассер Р.А., Колеснов А.Ю.
Аннотация:
Актуальной задачей в научном обеспечении современного виноградарства и виноделия является изучение изотопного обмена, протекающего в растениях под влиянием внешних природных и техногенных факторов. В связи с этим перспективно исследование влияния климатических параметров на свойства компонентов винограда (Vitis vinifera L.), которые впоследствии определяют основные критерии качества для идентификации винодельческой продукции, изготавливаемой как в традиционных виноградарских регионах России, так и в новых географических зонах, в которых колебания климата, в частности средней температуры, обеспечили условия для успешного выращивания и переработки винограда. Проведено изучение изотопного фракционирования легких элементов в компонентах виноматериалов, полученных в лабораторных условиях путем ферментации углеводов винограда. Изотопный состав углерода 13С/12С и водорода 2H(D) во внутриклеточной воде, углеводах и этаноле исследовали методами IRMS/SIRA масс-спектрометрии стабильных изотопов (δ13CVPDB) и спектроскопии ядерного магнитного резонанса высокого разрешения (2H(D)-ЯМР). Результаты работы расширяют существующую базу научных знаний об изотопии углерода и водорода в компонентах винограда и подлинной винодельческой продукции, формируют новые интервалы показателя δ13CVPDB для углеводов (от –30,5 до –20‰) и этанола виноградного происхождения (от –31,34 до –20,93‰). Количественные сведения по изотопии водорода – дейтерия во внутриклеточной воде ягод винограда и молекулах этанола виноградного происхождения – могут быть представлены в виде интервалов: (D/H)a ≥ 145,14 ppm для внутриклеточной воды винограда и вина из географических зон на 55-й параллели с. ш. и выше, (D/H)a ≥ 157 ppm для внутриклеточной воды винограда и вина из географических зон, расположенных на 45-й параллели с. ш., (D/H)I = 97–106 ppm для метильных групп, (D/H)II = 121–136 ppm для метиленовых групп и R = 2,48–2,78. Полученные впервые данные демонстрируют особенности механизмов изотопного фракционирования при ферментации углеводов и формируют основу для прикладного применения разработанного научного подхода при практическом решении задачи по оценке качества винодельческой продукции, определению географического происхождения и ботанической природы компонентов, входящих в ее состав.
Ключевые слова: спектроскопия ядерного магнитного резонанса, масс-спектрометрия отношений стабильных изотопов, винодельческая продукция, климатические факторы, географическое происхождение, качество, идентификация
EN
Fractionation of stable isotopes of light elements during fermentation of carbohydrates from grapes (Vitis vinifera L.)
Number: 1 (403), 2026Pages: 79-84
Section: Chemistry of Food Products & Materials
Authors(s): Lamerdonova F.Kh., Ivlev V.A., Nasser R.A., Kolesnov A.Yu.
Annotation:
A pressing issue in the scientific support of modern viticulture and winemaking is the study of isotopic exchange occurring in plants under the influence of external natural and man-made factors. Therefore, it is promising to study the influence of climatic parameters on the properties of grape (Vitis vinifera L.) components, which subsequently determine the main quality criteria for identifying wine products produced both in traditional viticultural regions of Russia and in new geographic zones where climate fluctuations, particularly in average temperature, have created conditions for the successful cultivation and processing of grapes. A study was conducted on the isotopic fractionation of light elements in wine material components obtained under laboratory conditions by fermentation of grape carbohydrates. The isotopic composition of carbon 13C/12C and hydrogen 2H(D) in intracellular water, carbohydrates, and ethanol was studied using IRMS/SIRA stable isotope mass spectrometry (δ13CVPDB) and high-resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy (2H(D)-NMR). The results of the study expand the existing scientific knowledge base on the carbon and hydrogen isotopes in grape components and authentic wine products, and establish new ranges for the δ13CVPDB index for carbohydrates (from –30,5 to –20‰) and grape-derived ethanol (from –31,34 to –20,93‰). Quantitative information on the hydrogen – deuterium isotope in the intracellular water of grape berries and ethanol molecules of grape origin can be presented as intervals: (D/H)a ≥ 145,14 ppm for the intracellular water of grapes and wine from geographical zones at the 55th parallel north and higher, (D/H)a ≥ 157 ppm for the intracellular water of grapes and wine from geographical zones located at the 45th parallel, (D/H)I = 97–106 ppm for methyl groups, (D/H)II = 121–136 ppm for methylene groups and R = 2,48–2,78. The data obtained for the first time demonstrate the features of isotopic fractionation mechanisms during carbohydrate fermentation and form the basis for the practical application of the developed scientific approach in solving the problem of assessing the quality of wine products, determining the geographical origin and botanical nature of the components included in their composition.
Keywords: nuclear magnetic resonance spectroscopy, mass spectrometry of stable isotope ratios, wine products, climatic factors, geographical origin, quality, identification
DOI: 10.26297/0579-3009.2026.1.12