A sajátos természeti izotópfrakcionálást nukleáris mágneses rezonancia ( NMR -FINS vagy angolul SNIF-NMR számára helyspecifikus Természetes izotópfrakcionálást-NMR ) egy olyan eljárás, amely lehetővé teszi, hogy nagy pontossággal számszerűsíteni a különbségek izotóp tartalma az egyes helyszínek egy molekulát, és ezért meg kell mérni a molekula egyes helyeinek megfelelő specifikus természetes izotópos frakcionálást .
Az NMR-USZONYOK elemzés főleg, hogy ellenőrizze a hitelességét borok , szeszes , gyümölcslevek , méz , cukrok és ecetek, mint valamint, hogy ellenőrizzék a természetesség egyes aromás vegyületek ( anetol , benzaldehid , rambinone , vanillin , stb ). Az NMR-FINS módszert a Nemzetközi Szőlészeti és Borszervezet (OIV) és az Európai Unió a bor elemzésének hivatalos módszereként alkalmazta. Az AOAC International (en) ( Hivatalos Analitikai Kémikusok Szövetsége ) számára is hivatalos módszer a gyümölcslé, juharszirup és vanillin elemzésére az Európai Szabványügyi Bizottság (CEN) által végzett ecetelemzéshez .
Eredetileg a SNIF-NMR módszert fejlesztettek ki, válaszul felhívás kormány foglalkozik a P r Gérard Martin és csapata a University of Nantes , felderítése érdekében a cukor hozzáadásával borok ( szárazcukrozás ) és a dúsítási a szőlő must .
Az OIV hivatalos módszerként alkalmazza.
Az NMR-FINS módszer bevezetése az európai hivatalos laboratóriumok számára
Az NMR-FINS módszer bevezetése az Egyesült Államok hivatalos laboratóriumai számára
Az NMR-FINS módszer bevezetése az ázsiai hivatalos laboratóriumok számára
A természetben a protium ( 1 H), az oxigén 16 ( 16 O) és a szén 12 ( 12 C) atomjai bizonyos arányban léteznek stabil izotópjaikkal , deutérium ( 2 H vagy D), oxigén 18 ( 18 O) és szén 13 ( 13 C), amint azt az alábbi táblázat mutatja , egyes izotópok természetes bősége .
Hidrogén izotópok | Szén izotópok | Az oxigén izotópjai | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Izotóp | 1 óra | 2 óra | 3 óra | 12 C | 13 C | 14 C | 16 O | 17 O | 18 O |
Tömegszám (A) | 1 | 2 | 3 | 12. | 13. | 14 | 16. | 17. | 18. |
Természetes bőség (%) | 99.985 | 0,015 |
A radioizotóp gyakorlatilag nem létezik |
98.904 | 1,096 | Rendkívül ritka radioizotóp |
99,763 | 0,037 | 0.2 |
Általában a természetes molekulák izotóparánya az eredmény:
Ezt a jelenséget természetes izotóp frakcionálásnak nevezik .
A kapott izotópos ujjlenyomat információt nyújthat a molekula vagy termék botanikai, szintetikus vagy földrajzi eredetéről.
Az NMR-FINS alapelve a következő: "természetes izotópos frakcionálás". Két magot használnak az élelmiszer- eredetiség-elemzési módszerekhez :
A FINS-NMR-t tiszta vagy tisztított molekulákon alkalmazzuk. Ezért az elemzés előtt a laboratóriumnak el kell végeznie bizonyos előkészítési lépéseket.
Az NMR-FINS elemzés minden lépésében erőfeszítéseket kell tenni a parazita izotópos frakcionálások elkerülésére. Minden mintán ellenőrző méréseket hajtanak végre , például a köztes termékek alkoholtartalmának meghatározását az erjesztett vagy desztillált gyümölcslé elemzéséhez.
Egy molekula izotóparányai izotóparányú tömegspektrometriával (IRMS) határozhatók meg , az IRMS-hez felhasznált minta mennyisége sokkal kisebb, mint az NMR-hez használt, és a spektrométer tömegét kromatográfiás rendszerhez lehet kapcsolni a tisztítás lehetővé tétele érdekében. vagy egy összetett keverék több alkotóelemének elemzése. A mintát azonban fizikai átalakítás, például égés vagy pirolízis után elégetik . Ezután megkapjuk a vizsgált izotóp koncentrációjának átlagos értékét a molekula összes helyén. Ez a hivatalos AOAC módszer, amelyet a cukrok vagy egy alkohol átlagos 13 C / 12 C (vagy δ 13 C) arányának meghatározására használnak, valamint a hivatalos CEN és OIV módszer a víz 18 O / 16 O arányának elemzésére .
Az NMR-FINS módszer nagy pontossággal képes meghatározni az izotóp arányokat a molekula egyes helyein, ami jobb megkülönböztetést tesz lehetővé. Például, az etanol (CH 3 CH 2 OH), a három arányok ((D / H) CH 3 , (D / H) CH 2 és (D / H) OH) lehet beszerezni.
Hivatalos AOAC módszer a gyümölcslében vagy juharszirupban lévő cukor hozzáadásának kimutatására. Ez az egyetlen módszer, amely kimutatja a C 3 cukor ( pl. Répacukor) hozzáadását .
NMR-spektrum (például a 2 'H-NMR-FINS módszer)Például egy gyümölcslé esetében, miután az összes fermentálható cukrot alkohollá alakították, az etanol molekula természetesen együtt él három monodeuterált izotopológussal (CH 2 D-CH 2 -OH, CH 3- CHD-OH és CH 3- CH 2- OD ). Relatív jelenlétük ezután pontosan meghatározható. A következő deutérium NMR- spektrumon ( 6. ábra ) egy csúcs megfelel mind az etanolban megfigyelt három izotopológus mindegyikének. A hivatalos AOAC-módszer esetében a (D / H) CH 3 és (D / H) CH 2 arányát egy belső standarddal, a tanúsított (D / H) értékű tetrametil-karbamiddal (TMU) hasonlítják össze .
Az alábbi ábra az alábbiak értelmezési elvét csoportosítja:
Az elemzési mintán kapott értékeket ezután összehasonlítják az adatbázisban szereplő hiteles minták értékeivel .
Az NMR-FINS az OIV hivatalos módszere a bor eredetének meghatározására. Ez az egyetlen módszer a C 3 cukor (például répacukor) hozzáadásának kimutatására .
A víz és az etanol izotóp paraméterei összefüggenek a növény növekedési területének páratartalmával és hőmérsékletével. Ezért a régió meteorológiai adatainak és a termesztés évének vizsgálata lehetővé teszi a diagnózist. A bor és a gyümölcs esetében kimutatták, hogy az etanol izotópparaméterei reagálnak a kis környezeti változásokra és hatékonyan jellemzik a termelési régiót.
1991 óta egy izotóp-adatbázist koordinál az Európai Közösség Közös Kutatóközpontja (EC-JRC English) az Európai Unió bortermelőinek összes tagállamának borai számára. A dosszié több ezer bejegyzést tartalmaz az európai borokról, és évente naprakész. Ez az adatbázis minden hivatalos állami laboratórium számára hozzáférhető. Az élelmiszer- és italellenőrzéssel foglalkozó magáncégek saját adatbázisokat is felépítettek.
Így összehasonlítva a bor etanolmolekulájának minden egyes helyének megfelelő természetes izotópos frakcionálást egy ismert molekula helyével és egy adatbázisban hivatkozva, ellenőrizhetjük a földrajzi, botanikai és előállítási módszert, és így ellenőrizhetjük a bor eredetiségét. a bor.
Az eredete ecetek, amelyek bakteriális oxidációval vagy kémiai oxidációval etanol fermentációs a különféle cukrok lehet azonosítani 2 H-NMR-uszonyok. Ez lehetővé teszi az ecet minőségének ellenőrzését és annak meghatározását, hogy répából vagy cukornádból, borból, malátából, almaborból, más eredetű vagy kémiai szintézisből származik-e.
A 2 'H-NMR-fms módszer a hivatalos AOAC eljárás meghatározására természetes eredetű vanillin. Meghatározza a vanillin öt monodeuterált izotopológusának bőségét . A vanillin molekula a 11. ábrán látható , minden helyet, ahol a deutérium koncentráció mérhető, számmal jelöltük.
Ami a bort vagy a gyümölcsleveket illeti, az eredet (természetes, szintetikus, csalott vagy nem stb. ) Értelmezését az elemzett minta izotópos profiljának és a termékek referencia-adatbázisaiban meghatározott izotóp-paramétereknek az összehasonlításával végzik. ismert eredetű. Az összes vanillin eredetet, beleértve a vanília hüvelyeket is, jól megkülönböztethetjük a deutérium NMR adatok felhasználásával, amint azt a 10. ábra mutatja .
Sőt, ez a módszer az egyetlen, amely megkülönbözteti a vanillin természetes vagy bioszintetikus eredetét.
A természetesség különböző más aromák is igazolható alkalmazásával NMR-FINS: például anetol , a rengeteg hat monodeuterated isotopologists lehet mérni 2 H-NMR-FINS, és így lehetővé teszik, hogy meghatározzák annak eredetét, mint, mint édeskömény, ánizs vagy fenyő.
Egyéb alkalmazások: A benzaldehidre alkalmazott NMR-FINS módszerrel kimutatható a keserű mandula- és fahéjolaj csalása . A benzaldehid meghatározott helyeinek deutériumtartalma lehetővé teszi a molekula eredetének meghatározását: szintetikus (ex- toluol és ex- benzilidén-klorid ), természetes (ex sárgabarack, őszibarack, cseresznye és keserű mandula magja) és félszintetikus ( fahéjból kivont fahéj ex- aldehid ).
Egyéb alkalmazások is megtörtént a publikációk: frambinone, heliotropin , stb
E. Tenailleau és S. Akoka munkája azt mutatta, hogy a technika paramétereinek optimalizálása lehetővé teszi a kvantitatív 13 C- NMR- mérések nagy pontosságának elérését .
Ezek az előrelépések lehetővé teszik egy új módszer alkalmazását ananász és agave cukrok etanolának 13 C / 12 C izotóparányainak elemzésére FINS-NMR segítségével. A 13 C-NMR-USZONYOK módszer tehát az úgynevezett új határ módszer , mert ez az első vizsgálati módszerrel, amely lehetővé teszi, hogy különbséget a cukrok származó növények, amelyek egy C 4 metabolizmus (cukornád, kukorica, stb ), és bizonyos rákfélék savas anyagcseréjével (CAM) rendelkező növények, például ananász vagy agave.
Ananászléhez alkalmazva ez a módszer egyedülálló képességet mutat fel a nád- és kukoricacukor kimutatásában, amelyek a lehetséges lehetséges hamisítók, és ezért hatékony eszköz a lé valódiságának ellenőrzésére. A 13 C-NMR-USZONYOK módszer is alkalmazható, hogy a tequila , és amelyben azt különbséget 100% agave úgynevezett „hiteles” tequila , a Tequila misto (készült legalább 51% agave), és a belőlük készült termékek magasabb nád- vagy kukoricacukor aránya, és ezért nem felel meg a tequila jogi meghatározásának.
Ennek a módszernek a jövőben minden bizonnyal más alkalmazásai lesznek, az ételek és italok eredetiség-elemzése terén.