Идентификация и определение количественного содержания метанола в алкогольных напитках с помощью Рамановской спектроскопии

ИЮЛ132015

На протяжении последних лет появилась тревожная тенденция, указывающая на серьезные проблемы, связанные с испорченным алкоголем, особенно в Восточной Европе. Данная проблема достигла критического значения в сентябре 2012 года, когда Чешская республика официально запретила продажу крепких ликеров после того, как 20 человек погибло от потребления алкоголя, загрязненного метанолом. После подробного анализа различных исследовательских инструментов, Чехия взяла «на вооружение» портативные рамановские спектрометры для идентификации и определения количественного содержания метанола в алкогольных напитках.

В данной статье мы назовем причины, по которым именно рамановская спектроскопия с помощью портативных устройств является идеальным решением для описанной выше проблемы, а также рассмотрим реальный пример определения концентрации метанола в роме.

Ключевые особенности

Рамановская спектроскопия хорошо зарекомендовала себя в качестве аналитического инструмента для распознавания похожих молекул, таких как этанол (С₂Н₅ОН) и метанол (СН₃ОН) (см. рис. 1.). Но, что по-настоящему делает данную технологию идеально подходящей для данных применений по сравнению с такими, как ИК преобразование Фурье, так это возможность проводить анализ через прозрачные емкости и нечувствительность данной технологии к воде или водяному пару. Эти два преимущества позволили определять количество метанола в объеме с точностью до 1% без необходимости открывать исследуемую емкость.

Рис.1. Рамановские спектры этанола (красный) и метанола (синий).

Эксперимент и результаты

Для того, чтобы показать всю эффективность данного метода, мы провели исследование кокосового рома, который был разбавлен метанолом в концентрациях от 0.33% до 5.36%. При проведении данного эксперимента, как и в Чехии, использовался портативный раман спектрометр i-Raman Plus компании BWTek, потому что он обладает очень высокой чувствительностью, высоким разрешением, а также имеет волоконный зонд для взятия пробы и получения рамановского спектра всех исследуемых смесей (см. рис. 2а).

Полученные спектры были проанализированы с помощью BWIQ программного обеспечения (BWTek Inc., USA). Для анализа полученных данных, скорректированных базовой линией с помощью airPLS, был разработан метод PLS регрессии. Разработанная однофакторная модель для диапазона 1010 – 1030 см^-1 дала калибровочную кривую со значением СКО 0.28 (см. рис. 2б).

Рис.2. Рамановские спектры метанола в роме при различной концентрации метанола (2а), построенные с помощью регрессионной модели PLS1 (2б).

Заключение

Данные результаты показывают, что рамановские спектрометры могут использоваться не только для идентификации примесей или наполнителей, но также и для проведения количественного анализа. Данная технология также может использоваться для определения других примесей, таких как диэтиленгликоль, глицерин и даже для воды, используемой для разбавления алкогольных напитков.

Подробные характеристики рамановского спектрометра высокого разрешения i-Raman Plus