1 / 59

H2 QUANTITATIVE NMR FOR WINES CARACTERISATION

H2 QUANTITATIVE NMR FOR WINES CARACTERISATION. JM FRANCONI UMR 5536 / CNRS Université Victor Segalen 146 rue Léo-Saignat 33076 BORDEAUX CEDEX. S N I F. S pécifique N aturel I sotopique F ractionnement. SNIF NMR. LES INVENTEURS DU CONCEPT. G. J. MARTIN M.L MARTIN. SNIF NMR.

gwen
Download Presentation

H2 QUANTITATIVE NMR FOR WINES CARACTERISATION

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. H2 QUANTITATIVE NMR FOR WINES CARACTERISATION JM FRANCONI UMR 5536 / CNRS Université Victor Segalen 146 rue Léo-Saignat 33076 BORDEAUX CEDEX

  2. S N I F Spécifique Naturel Isotopique Fractionnement

  3. SNIF NMR LES INVENTEURS DU CONCEPT G. J. MARTIN M.L MARTIN

  4. SNIF NMR REFERENCES L.A.I.E.M EUROFINS S. AKOKA M TRIERWEILLER F MABON G. MARTIN Fondamental research Economical valorisation

  5. SNIF NMR STABLE ISOTOPE Définition: Stable isotope P P P P P P nucleus N N N P P P

  6. SNIF NMR STABLE ISOTOPE QUANTIFICATION Lo représente la quantité d ’isotope lourd Le représente la quantité d'isotope léger ISOTOPIC RATIO R = Lo / Le (en ppm) Abondance isotopique A = Lo / (Le+Lo) la déviation isotopique di = ((Ri - Rref) / Rref).1000 R i rapport isotopique d'une substance i R ref rapport isotopique d'une référence

  7. SNIF NMR STABLE ISOTOPES In foods and beverages we can find the following isotopes: isotopes abundance référence H2 / 1H 0.015% H2O V.SMOW C13 / C12 1.11% CaCO3 PDB N15 / N14 0.37% N2 de l'air O18 / 016 0.20% H2O V SMOW

  8. SNIF NMR Range of variation of isotopic composition 70 X C13 H2 C13 / C12 H2 / H1 < 40 % 500 %

  9. SNIF NMR Difference between deuterium and proton électron électron P P N proton deutérium

  10. SNIF NMR WATER ISOTOPIC DISTRIBUTION H H D D H D O O O H2O HOD D2O 0.015% 2.25 ppm

  11. SNIF NMR deutérium(D/H) distribution Vénus 16 000ppm espace 0.01ppm Soleil mercure La Terre 155ppm Mars 900ppm

  12. SNIF NMR (D/H) variation with latitude 130ppm 160ppm

  13. SNIF NMR (D/H) diminue (D / H) variation with altitude and ocean distance (D/H) diminue

  14. EVAPORATION A B SNIF NMR ISOTOPIC FRACTIONNEMENT MECHANISM Gaz phase Liquid phase eau D / H liquide > D / H vapeur

  15. SNIF NMR FRACTIONNEMENT - ORIGIN THERMODYNAMIC A-[D] B-[D] + C éthanol

  16. SNIF NMR FRACTIONNEMENT - ORIGIN KINETIC A B + C AH AH AH AD AD AH BH BH BH AD BD

  17. SNIF NMR NATURAL SPECIFIC FRACTIONNEMENT IN THE VINE ?

  18. SNIF NMR NATURAL SPECIFIC FRACTIONNEMENT CLIMAT H2O évaporation PLANT H2O Different isotopic distribution H2O sol GROUND

  19. SNIF NMR NATURAL SPECIFIC FRACTIONNEMENT CLIMAT EFFECT high evaporation Low evaporation (D / H) faible (D / H) élevé

  20. SNIF NMR NATURAL SPECIFIC FRACTIONNEMENT SOL EFFECT eau eau sand clay

  21. SNIF NMR NATURAL SPECIFIC FRACTIONNEMENT PLANT EFFECT Isotopic fractionment generated by metabolism reactions

  22. SNIF NMR NATURAL SPECIFIC FRACTIONNEMENT PLANT EFFECT Inter molecular Isotopic fractionment generated by metabolism reactions Intra molecular

  23. SNIF NMR NATURAL SPECIFIC FRACTIONNEMENT PLANT EFFECT Pour le deutérium GJ Martin, ML Martin Journal de Chimie Physique 1983,80,n°3

  24. SNIF NMR FRACTIONNEMENT C4 C4 C4 C3

  25. SNIF NMR FRACTIONNEMENT dD Environmental effect Blé (C 3) Mais (C 4) dC13 Metabolic pathway

  26. SNIF NMR WINE CARACTERISATION THE PLANT IS FIXED (vine C3) THE MOLECULE IS FIXED (wine ethano) CLIMAT The differences are related to PROCESS

  27. SNIF NMR FRACTIONNEMENT Isotopic distribution for ethanol CH3 - CH2 - OH CH3 - CH2 - OH CH3 - CH2 - OH CH3 - CHD - OH CH3 - CH2 - OH CH3 - CH2 - OH CH3 - CH2 - OH CH3 - CH2 - OD CH2D - CH2 - OH

  28. SNIF NMR Isotopic distribution for ethanol CH3 - CH2 - OH CH3 - CH2 - OH Statistical distribution 3 2 1 Natural distribution

  29. SNIF NMR MEASUREMENT

  30. SNI F NMR 3 STEPS FOR WINE ANALYSIS NMR ACQUISITION POSTPROCESSING SAMPLE PREPARATION

  31. SNIF NMR SAMPLE PREPARATION Extraction-purification Rendement 100% WINE ETHANOL DISTILLATION Alcool 95%

  32. SNIF NMR MEASUREMENT TOOLS MASS SPECTROMETRY permet d ’obtenir le rapport isotopique global. Les produits à analyser sont préalablement transformés en H2O ou CO2 - sensible - précise

  33. SNIF NMR MEASUREMENT TOOLS QUANTITATIVE NMR permet d ’obtenir le rapport isotopique de chacun des isotopomères (molécule mono substituée sur un des sites moléculaires) La méthode permet de connaître la répartition isotopique sur chacun des sites moléculaires et de mesurer les fractions molaires des différentes espèces isotopiques - peu sensible

  34. SNIF NMR QUANTITATIVE NMR SENSITIVITY IMPROVEMENT  High magnetic field (400 Mhz)  concentrated sample  15 mm tube diameter  average with a big number of scans  avoiding T1 saturation -TA >= 5* T1 - flip angle (90°,..)  broad band decoupling  lock system (F19)  avoiding NOE effect

  35. SNIF NMR Quantitative NMR deutérium électrons NOE effect does not exist nucleus Quadripolar momentum

  36. SNIF NMR ETHANOL DEUTERIUM SPECTRUM CH3—CH2--OH

  37. SNIF NMR RELATIVE ISOTOPIC RATIO R = 3 I II / I III I II teneur isotopique du site méthylène I III teneur isotopique du site méthyle Dans une répartition statistique ---> R = 2 On constate un appauvrissement du site méthyle par rapport au site méthyléne

  38. SNIF NMR STATISTICAL ANALYSIS G1 G2 variable Z X Y Z I n d i v i d u s 1 2 3 n SDM data G3 I2 Y NMR Data Y X Data Base Factorial analysis ACP,AFD,réseaux de neurones External data (climat,geology,…)

  39. Ethanolic fermentation distillation Éthanol Wine sugar wine SNIF NMR WINE CHAPTALISATION CONTROL Vine (,sol,climat) Sucre betterave canne

  40. SNIF NMR WINE CHAPTALISATION CONTROL (D/H en ppm) sugar CH2D CHD Beet(n=120) 90 (0.06) 122.4 (0.1) grape (n=130) 101 (0.08) 131 (0.1) cane (n=126) 109.6 (0.07) 119.9 (0.1) G J Martin, M L Martin Annual report on NMR Spectroscopy, Volume 31 1995

  41. SNIF NMR WINE CHAPTALISATION CONTROL sugar (%) T % en éthanol R chaptalisation(% sugar) 0 9.28 2.479 0.05 0.5 9.43 2.495 0.57 1 10.08 2.505 0.86 1.5 10.54 2.532 1.41 2 11.09 2.55 2.09 Détection 0.5%

  42. SNIF NMR WINE CHAPTALISATION CONTROL Wine isotopic composition is related to - wine fermentation process - vine climatenvironment Vin sec : influence négligeable du procédé de vinification car le mout initial est entièrement transformé ex blancs de Loire normal R= 2.522 chaptalisé R =2.594

  43. SNIF NMR Wine authentification en O18, D, C13

  44. WINE AUTHENTIFICATION x x x x x ? r r r R r

  45. SNIF NMR QUANTITATIVE NMR PERPECTIVES : Measurement sensitivity improvement ERETIC (L Barantin, S Akoka) Magnetisation transfer (INEPT,DEPT) Extention to other product

  46. SNIF NMR OTHER APPLICATIONS

  47. SNIF NMR ANETHOLES (natural et synthetic) Axe Aromatique Axe éthylénique Axe méthylique

  48. SNIF NMR VANILLINE L lignine G guaïacol N gousse de vanille

  49. SNIF NMR NICOTINE

  50. SNIF NMR Nicotine extraite de la feuille de tabac

More Related