Введение к работе
Актуальность темы. Винный рынок представлен разнообразной продукцией, ярко и красочно оформленной, имеющей звучные и привлекательные названия. Расширение ассортимента не всегда обеспечивается новыми технологическими решениями, зачастую недобросовестные производители применяют запрещенные добавки и приемы, что представляет угрозу экономическим интересам страны и может быть опасно для здоровья потребителей. Ежегодно в Украине от отравления фальсифицированным алкоголем умирает около 10 тысяч человек (по данным Государственной службы статистики Украины, ). В 2012 г. в Российской Федерации констатирована смерть от отравления алкоголем 17,3 тыс. чел. (по данным Федеральной службы государственной статистики, ). В целом, мировой рынок поддельного вина составляет 0,2-1,0 % от общего объема винопродукции, что определяет его стоимость в 3-60 миллионов долларов США (J. Robinson, 2010).
Вопросами оценки качества, подлинности виноградных вин, посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых (Г.Г. Валуйко, В.А. Загоруйко, В.Т. Косюры, Т.Г. Кудрицкой, Е.П. Шольц-Куликова, Н.М.Агеевой, Т.И. Гугучки-ной, П. Рибейро Гайона, P.A.Leske, К. Schlesier, С. Fauhl-Hassek). Подлинное (аутентичное) виноградное вино представляет собой продукт, соответствующий сортовому, видовому и географическому происхождению, произведенный по определенной технологии без применения нерегламентированных примесей и добавок.
Для оценки аутентичности виноградных вин применяют радиоизотопный анализ (Breras О. et al, 1994), капиллярный электрофорез (Н.М.Агеева, 2005), используют элементы их минерального состава (Fauhl С. et al, 2006), соотношения стабильных изотопов (Versini G. et al, 1997,А.Ю. Колеснов и сотр., 2012), многоэлементный состав вин (Almeida СМ., Vasconcelos М.Т., 2003, Coetzee P.P. et al, 2005), многомерное определение компонентов виноградных вин (Caprdn X. et al, 2007).
Представленные подходы не основаны на единой научной методологии, они позволяют решать узконаправленные задачи, относящиеся к определению отдельных элементов сложнокомпонентной системы вина, выявляя некоторые из видов их фальсификации, не рассматривая проблему в целом. В связи с изложенным, исследования, направленные на разработку методологии идентификации подлинности виноградных виноматериалов и зин, являются актуальными.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Тема работы входит в план научно-исследовательских работ НИВиВ "Магарач" 2005-2015 гг. (0106U004458. "Разработать систему идентификации и определения энергетической ценности винопродукции", (0111U004125. "Исследовать взаимосвязь физико-химических показателей виноградных вин и разработать методологию контроля их натуральности").
Цель и задачи исследований. Целью данной работы явилась разработка научных основ идентификации подлинности виноградных виноматериалов и вин. Для выполнения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- выявить и обосновать идентифицирующие показатели виноградных виноматериалов и вин, разработать методическую базу для их определения;
установить и математически описать взаимосвязи между компонентами химического состава подлинных виноградных виноматериалов и вин и их физико-химическими характеристиками;
разработать классификационные модели для идентификации подлинности виноградных виноматериалов и вин на основе принципов квалиметрии и хемомет-рии;
обосновать хемометрический образ подлинного виноградного вина;
провести систематизацию видов фальсификации виноградных виноматериалов и вин, определить систему классификационных показателей для их выявления;
разработать методологию идентификации подлинности виноградных виноматериалов и вин, провести апробацию и осуществить внедрение методических разработок.
Объект исследований - подлинность виноградных вин, взаимосвязи химического состава и физико-химических характеристик аутентичных виноградных виноматериалов и вин.
Предмет исследований - сусло и виноматериалы, белые и красные вина отечественного и зарубежного производства; модели, имитирующие виноградные вина.
Методы исследований — общепринятые и модифицированные нами физико-
химические, органолептические, квалиметрические, экспериментально-
статистические, аналитические методы анализа.
Научная новизна полученных результатов. На основании теоретических и экспериментальных исследований сформулирована и реализована научная концепция, заключающаяся в развитии научных основ идентификации виноградных виноматериалов и вин, которая базируется на принципах хемометрии, учитывающей соотношения физико-химических свойств и компонентного состава образцов и математически обосновывающей вывод об их подлинности (аутентичности).
Впервые:
Научно обоснованы и экспериментально подтверждены идентифицирующие показатели аутентичности виноградных виноматериалов и вин (катионно-анионный состав, формы фенольных веществ, ароматобразующий комплекс, буферная емкость, электропроводность, вязкость, рН, диэлектрическая проницаемость), проведено их обобщение для вин разных стран, установлены диапазоны варьирования для подлинных вин.
Выявлены и математически описаны закономерности взаимосвязей компонентов химического состава виноградных виноматериалов и вин и их физико-химических характеристик, установлен характер изменений в ходе технологических процессов.
Предложены новые методические подходы к оценке подлинности виноградных виноматериалов и вин, основанные на принципах хемометрии;
квалиметрические модели качественных характеристик виноградных виноматериалов и вин (сортовые ключи по цвету, аромату, вкусу, индекс аутентичности, географические индексы);
гиперплоскость линейной классификации образцов, построенная на основе метода опорных векторов, которая базируется на разработанной матрице признаков (объемная доля этилового спирта, массовая концентрация экстракта, глицерина, ор-
ганических кислот, катионов, значения рН, буферной емкости, электропроводности вязкости) и условиях ее существования: область значений у >1 -для подлинных вин ну <-1 -для фальсификатов;
- дерево решений при идентификации виноградных виноматериалов и вин основанное на взаимосвязи классификационной системы показателей и фальсифи-кационными группами видов подделки.
Создан хемометрический образ виноградного вина, определяющийся его химическим составом и физико-химическими свойствами, взаимосвязи которых отражены в квалиметрических моделях, характеризующих его подлинность.
Разработана методология идентификации виноградных вин, которая основана на системном подходе к их подлинности и происхождению, включающая алгоритм критерии и точки контроля аутентичности.
Получили дальнейшее развитие исслеповяния- исследование катионно-анионного состава, физико-химических характеристик виноградных вин, изучение состояния воды в виноградных виноматериалах и винах.
Практическая значимость. Определены идентифицирующие показатели аутентичных виноградных вин, установлены диапазоны их варьирования и поставлены методы их определения. Разработаны, модифицированы и аттестованы методики их измерений. Разработан проект ДСТУ "Метод визначання масової концентрації органічних кислот методом високоефективної рідкісної хроматографії". Разработаны и утверждены НААН Украины Методические указания "Методика выявления фальсификации винопродукции" (Часть І (РД00334830.004-98) Часть И ГРЛ 00334830.014-2000), Часть III (РД 00334830.024-2001)); "Методика идентификации сортовых виноматериалов и вин"(РД 00334830.034-2003); "Методика идентификации винопродукции "(КД 0334830.068-2010); методические рекомендации по иден-ификации виноградных соков и вин методом диэлектрометрии миллиметрового иапазона (КД 00384830.058), "Временная технологическая инструкция по опреде-ению энергетической ценности виноградных виноматериалов и вин" (РД 0334830.044-2006). Разработана и утверждена Министерством аграрной политики краины "Інструкція за визначенням калорійності виноробної продукції" (КДУ 0011050-15.9.-1:2010), проведена ее промышленная апробация на 64 партиях вино-родукции. Получен банк данных, в котором собрана информация по 2945 образцам иноматериалов и вин Украины, 2300 образцам виноградных вин 21 страны.
Разработана временная технологическая инструкция по выявлению фальсифи-ации виноградных виноматериалов и вин, представленная в сборнике "Технологи-еские правила виноделия", 2006.
Проведена производственная апробация методологии идентификации аутен-
ичности виноградных вин и ее внедрение (Центральная лаборатория винодельче-
кои промышленности Минагрополитики Украины, ГУ "Республиканский центр не-
ависимой экспертизы и мониторинга потребительского рынка", Госалкогочьин-
пекция (Республика Татарстан, Россия), "КЗШВ "Столичный", "Одессавинпром"
Ф "Золотая балка", ИЗМВ, АЗШВ, ПТК "Шабо"). Общий объем внедрения соста-
ил 1750,2 тыс. дал виноматериалов и вин. При внедрении разработок в рамках хо-
иственных договоров денежные поступления составляют 257 тыс. грн в год (в ие-
ах2013г.). 1
Реализация работы. Результаты исследований были опубликованы в профильных изданиях, а также в книгах "Методы технохимического контроля в виноделии / [Под ред. В.Г. Гержиковой]. - Симферополь: Таврида, 2009", "Технологические правила виноделия [в 2 т.] / [Под ред. Г.Г. Валуйко, В.А. Загоруйко] // Симферополь: Таврида, 2006. - Т.1: Общие положения. Тихие вина", "Complex Permittivity Measurement of High Loss Liquids and its Application to Wine Analysis. Part of: "Electromagnetic waves" [ed. V. Zhurbenko] - Rijeka, Croatia: InTech, 2011. - P. 403-422".
Методические разработки по идентификации виноградных вин регулярно апробировались в рамках курсов технохимического и микробиологического контроля, проводимых Союзом виноделов Крыма и НИВиВ "Магарач" (2005-2013 гг.), а также на семинарах специалистов отраслевых и контролирующих лабораторий (ГБУ "Республиканский центр независимой экспертизы и мониторинга потребительского рынка", г. Казань, 2007-2011 гг.). Всего было проведено 28 лекций и 17 практических занятий, на которых повысило квалификацию более 380 курсантов-представителей 174 предприятий Украины, АР Крым, Белоруссии, Молдовы, России, Туркменистана, Узбекистана, Литвы, Латвии, Грузии.
Социальный эффект разработки заключается в обеспечении защиты здоровья потребителей на уровне требований ЕС; повышении качества и конкурентоспособности отечественной винопродукции; вытеснении с рынка недобросовестных производителей, что будет способствовать защите экономических интересов государства и поддержанию имиджа страны на мировом рынке.
Личный вклад соискателя в разработку научных результатов, вынесенных на защиту, состоит в анализе существующих представлений о взаимосвязи компонентов вин и их подлинности и обосновании задач исследования; разработке методологии экспериментальных исследований и их обобщении и математической обработке результатов исследований; разработке нормативной документации; усовершенствовании системы контроля аутентичности виноградных вин; производственной апробации методических разработок. В опубликованных работах автору принадлежат: обоснование теоретических положений, постановка экспериментов и анализ результатов исследований, составление формул изобретений. Личный вклад соискателя подтверждается представленными документами и научными публикациями. Материалы и выводы кандидатской диссертации соискателя не использованы.
Апробация результатов диссертации. Основные научные положения диссертационной работы доложены на заседаниях секции ученого совета НИВиВ "Магарач" (2009-2013); Международной научно-практической конференции "Перспективы развития виноградарства и виноделия в странах СНГ" (Ялта, 2008); Международной конференции Национального института винограда и вина Республики Мол дова (Кишинев, 2008); научно-технических совещаниях специалистов отрасли (Пар тенит, 2002, Судак, 2004, 2006, Гурзуф, 2005, Ялта, 2007), курсах технохимическоп и микробиологического контроля (Ялта, 2000-2013 гг.); Международной научно практической конференции "Качество, безопасность и экология пищевых продукто: и производств. Прогресс в агроиндустрии" (Ялта, 2001 г.); 27 Word congress of vin and wine and 82 general assembly of the O.I.V. (Bratislava, 2002); 18-ой международ ной крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии' (Севастополь, 2008); Международной научно-практической конференции "Перепек
тивы развития виноградарства и виноделия" (Ялта, 2008); Международном форуме виноделов и энологов "Формирование национальной системы контроля качества ви-нопродукции" (Одесса, 2013).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 62 научных работы, в том числе 49 статей (8 работ без соавторов), 8 докладов и тезисов докладов на международных научных конференциях, получены 5 патентов Украины.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 271 странице машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, 5 разделов, выводов, содержит 107 таблицы, 85 рисунков, 13 приложений. Список использованных источников включает 386 наименований.
