指紋圖譜技術在酒類分析中的應用進展

李吉鋒

（渭南師范學院化學與材料學院，陜西渭南714099）

指紋圖譜技術在酒類分析中的應用進展

李吉鋒

（渭南師范學院化學與材料學院，陜西渭南714099）

介紹了指紋圖譜的各種方法及在酒類中的應用，以及將來可能的發展方向，以期對酒類指紋圖譜技術的運用提供參考。

指紋圖譜；酒；分析；應用

我國是酒的發源地，是世界上最早釀酒的國家之一，最早的傳說是杜康釀酒。酒類包括白酒、黃酒、啤酒、葡萄酒、米酒、藥酒等。其中白酒是中國特有的一種蒸餾酒，以曲類、酒母為糖化發酵劑，利用淀粉為原料，經蒸煮、糖化、發酵、蒸餾、陳釀和勾兌而釀制而成；酒質無色（或微黃）透明，氣味芳香純正，入口綿甜爽凈，酒精含量較高，經貯存老熟后，具有以酯類為主體的復合香味。

我國地廣物博，氣候、原料、工藝等的差異，形成了酒的品種多樣、成分復雜的特點。目前國內外對酒的鑒定和評價主要有：感官品評（主要包括色、香、味和風格，是鑒別假酒的主要方法之一），理化指標檢驗（包括酒精度、總酸、總酯、固形物），衛生指標（包括甲醇、雜醇油、氰化物、鉛、錳和食品添加劑）等。然而，依靠感官評價酒的優劣存在問題較多，誤差較大，以至于無法分辨產品的質量優劣，限制了酒類新產品的開發和質量的監管規范。因此，酒的質量和成分的鑒定及分析成為酒類工作者的工作重點。

由于指紋圖譜不需定量即可測定樣品的各種化學成分，能夠有效地體現產品的整體性和綜合作用，所以指紋圖譜技術能夠應用于酒的分析和質量鑒定。目前，指紋圖譜技術在中藥、煙草以及酒類分析方面都有一定的研究。相比來說，中藥指紋圖譜技術比較成熟，但在譜圖的分析過程中方法相似，故應相互借鑒，充分發掘圖譜中的信息，更加科學的建立酒類的指紋圖譜。

1 指紋圖譜概述

1.1 簡介

指紋圖譜，是將處理后的樣品用某種分析手段如光譜或色譜，得到能指示樣品唯一性色譜或光譜的譜圖。這些圖譜像人的指紋一樣具有專一性和代表性，因此被稱為指紋圖譜[1]。目前表征指紋圖譜的方法很多，常用的有氣相色譜法、高效液相色譜法、紅外光譜法、X射線法、質譜法、紫外光譜法、核磁共振法等分析方法。其中色譜方法為主流方法，尤其是高效液相色譜法和氣相色譜法是最常用的分析手段。由于各種指紋圖譜技術各有特點，所以在利用這些技術時必須選擇適應于酒類檢測的應用，這樣就可以得到更加可靠客觀的結果。

1.2 指紋圖譜的特點[2]

指紋圖譜法具體具有以下特點：（1）特征性和專屬性，通過指紋圖譜能有效鑒別樣品的真偽；（2）可量化性，根據主要特征峰的面積或比例，能有效控制樣品質量，確保樣品質量的相對穩定；（3）穩定性、重現性和再現性，這是由圖譜采集環境（分析測試手段）決定的，對于同種樣品，只要圖譜采集條件一致，所得的圖譜也一致；（4）有效性，這應與樣品各組分相聯系，并且在統計學上其數據有鑒別意義；（5）完整性，由于樣品成分未被全部闡明，因此，僅對某些成分進行定性、定量分析，不能有效控制樣品質量，所以圖譜中應能相對全面、系統地表現樣品中已知和未知物質成分；（6）模糊性，因為樣品成分間的協同交互作用復雜，故可采用模糊數學的分析手段來解決實際問題。

1.3 指紋圖譜的構建

酒類指紋圖譜的構建步驟與中藥或其他指紋圖譜的構建步驟類似,可以分為以下幾步：（1）研究方法的確定：根據研究對象的物理化學性質來確定。用于酒類檢測和質量鑒定的指紋圖譜方法主要有GC、HPLC、IR及GC-MS聯用技術等；（2）研究內容的確定：根據研究目的來確定。研究內容一般包括酒的勾兌調味工藝，真偽識別，等級分類，未知酒歸類及特殊成分分析等；（3）實驗條件的確定：根據研究方法確定。如采用色譜技術，應確定最適的載氣流速、分流比等操作條件；（4）指紋圖譜的建立：根據峰面積、保留時間等參數，確定共有峰，結合酒的風味選取特征指紋峰，制定指紋圖譜[3]；（5）指紋圖譜的分析評價：通過比較樣品測試的指紋圖譜與標準指紋圖譜之間的差異程度，正確客觀的分析評價指紋圖譜的可靠性并進行改善。

很久之后。在夢中又見到這個男子。他們之間有一場對話沒有結束。她終于可以說出心里的話。只在這個男子身邊，她才覺得是自由的。

2 酒類指紋圖譜構建的常用方法

2.1 氣相色譜法（gas chromatography，GC）

氣相色譜法是英國生物學家Martin和James在色譜理論基礎上以氣體為流動相建立的分離技術。適用于易揮發組分分析，特點是分離快。

朱紅梅等[4]建立了一種利用氣相色譜儀對白酒進行指紋圖譜分析并檢測白酒中微量成分的方法。他們對圖譜中的各峰進行分析后發現，不同白酒中各峰所代表的風味成分的含量和比例的變化顯著影響著白酒的香型和風格，因此可以從圖譜中找到白酒的有關微量成分及其量比關系的特征規律，為鑒別假冒偽劣白酒提供了依據。

吳天祥等[5]使用HP6890氣相色譜儀建立了不同條件下白酒的指紋圖譜。同時還對所建立的實驗方法進行了考察,各色譜峰相對保留時間的RSD＜0.03%；相對峰面積的RSD＜5.0%；樣品穩定性試驗中各色譜峰相對保留時間的RSD＜0.04%；相對峰面積的RSD＜5.0%，方法的精密度、穩定性、可靠性滿足指紋圖譜的技術要求。

謝建軍、陳小帆等[6]對10個常見葡萄酒產地中85份真紅葡萄酒樣品的氣相色譜指紋圖譜，利用指紋圖譜相似度分析軟件進行識別分析。結果表明，方法的精密度和重現性很好，標準指紋圖譜包括12個特征色譜峰，其峰面積相關系數法、峰面積相關余弦法、全圖譜相關系數法和全圖譜夾角余弦法的相似度閾值≥0.9700；但是摻水稀釋葡萄酒、葡萄汁勾兌葡萄酒和人工色素勾兌假葡萄酒的峰面積相關系數法和峰面積相關余弦法的相似度值分別在0.1700、0.6128、0.1001以下，均低于真紅葡萄酒的相似度閾值且缺少紅葡萄酒具有的特征色譜峰，判定為假葡萄酒。

2.2 高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）

田富饒、王旭強等[7]采用Agilent Eclipse XDBC18液相色譜柱，0.02mol/L乙酸銨∶甲醇（95∶5）為流動相，在230 nm波長下用紫外檢測器對紅酒中的苯甲酸和山梨酸進行測定。方法的加標回收率為90%～106%，RSD為0.65%（苯甲酸）和0.33%（山梨酸），苯甲酸的檢出限為0.057mg/L，山梨酸的檢出限為0.049mg/L，建立了一種操作簡單、準確、快速、靈敏度高的適用于紅酒中的苯甲酸和山梨酸測定的方法。

曾玩嫻等[8]采用OPA試劑柱后衍生，反相高效液相色譜法梯度洗脫測定糯米酒中17種氨基酸的含量。結果表明，平均回收率為94.5%～98.7%，精密度RSD為0.15%～0.19%，成功建立了一種糯米酒中17種氨基酸含量的測定方法。各氨基酸經衍生化后分離度好，為糯米酒中多種氨基酸的檢測提供了簡便且實用的方法。

邵鐵峰、李雪岷等[9]采用高效液相色譜法,ODS Hypersil柱（5μm，125mm×4mm），流動相為CH3OH∶H2O=80∶20，流速1.0m L/m in，檢測波長314 nm，對酒中的甜蜜素進行測定。其結果表明，定性檢測下限為1.2μg/m L，定量檢測下限為4.0μg/m L，由于日本對黃酒中甜蜜素的要求是小于5μg/m L，所以本方法可用于出口日本的黃酒中甜蜜素殘留量的檢測。

2.3 紅外光譜法（infrared spectroscopy，IR）

紅外光譜法是利用物質對紅外光區的電磁輻射的選擇性吸收來進行結構分析，對各種吸收紅外光的化合物進行定性、定量分析的一種分析方法，具有特征性強、測定快速、不破壞試樣、試樣用量少、操作簡便、能分析各種狀態的試樣、分析靈敏度較高的優點。紅外光譜具有鮮明的特征性，其譜帶的數量、位置、形狀和強度都隨化合物中官能團的不同而不同。因此，紅外光譜法是定性鑒定和結構分析的有力工具。

蔣詩泉等[10]在鑒別黃酒年份時采用主成分分析法（PCA）結合非線性最小二乘支持向量機（LSSVM），建立了近紅外譜圖鑒別模型，該方法中使用多元散射校正（MSC），標準歸一化（SNV），二階導數以及Savitzky-Golay平滑進行譜圖預處理，同時對比了不同主成分數對LS-SVM建模分析結果的影響，得到了校正集和預測集正確率均為100%的結果[11]。

謝廣發、徐榕[12]等采用傅立葉變換近紅外透射光譜技術建立了黃酒3項理化指標的近紅外光譜分析模型：分析酒精度的最佳頻率范圍為6102～5446 cm-1，選擇校正曲線的維數5，模型的R2=97.68，RMSECV= 0.203；分析總酸最佳頻率范圍為12493～9993 cm-1和6102～5446 cm-1，選擇維數5，模型的R2=95.68，RMSECV=0.126；分析氨基酸態氮最佳頻率范圍為9997～7498 cm-1，選擇維數13，模型的R2=94.13，RMSECV=0.0232。實驗者又利用3個分析模型，預測10個隨機抽取的黃酒樣品的上述3項理化指標，測得酒精度和總酸預測精度較高，而氨基酸態氮模型性能有點低，有待提高。總之，建立的黃酒的3項理化指標模型可用于黃酒的快速檢測。

2.4 儀器聯用技術

酒的組分很是復雜，除了水、酒精外，還包括很多有機無機物，所以要對酒的成分進行一個完全的分析檢測目前來說基本上是不可能的。單一指紋圖譜技術大部分只能針對具有代表性的一種或一類元素和物質，但是隨著科技的發展，單一檢測儀器的使用已經不能滿足科研工作者的需要，而是兩種甚至更多的儀器或分析方法聯用，利用它們各自的優點以獲得對物質的更加精準、全面、快速的分析檢測。

鄭巖、湯慶莉等[13]利用氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）對10批貴州茅臺酒樣進行指紋圖譜測定，采用指紋圖譜計算軟件進行計算，建立了貴州茅臺酒的共有指紋圖譜。實驗結果表明，利用氣相色譜-質譜聯用技術所建立的指紋圖譜不僅具有多成分同時確定的優勢，而且有較好的穩定性、精密性和重現性，通過此方法既可以完善白酒質量控制體系建設，使白酒的生產科學化、規范化，又可以鑒別假冒偽劣酒。因此，白酒的指紋圖譜是白酒質量控制檢測的未來趨勢，是白酒產業未來發展的重要技術手段。

王莉等[14]建立了一種利用氣相色譜-質譜-離子掃描聯用技術定量測定白酒中2-乙基-6-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2,3-二甲基-5-乙基吡嗪、四甲基吡嗪的技術。每個樣品分析所用時間約16min，比LLE-GC-MS方法大大縮短了分析時間；方法的精密度高，靈敏度好，適于企業的常規定量分析。

譚文淵、袁東等[15]對樣品進行微孔濾膜過濾后，用氨基固相萃取小柱進行提取、純化和氮吹濃縮處理，然后用高效液相色譜-質譜聯用法進行分析，建立了一種使用高效液相色譜-質譜聯用技術對紅酒中氨基甲酸甲酯進行測定的方法。方法的精密度和準確度均較好，樣品處理簡單、檢測限低、分析時間短，且易于掌握和推廣，適用于紅酒中氨基甲酸甲酯的測定。

3 展望

由于目前假冒偽劣酒對人的身體健康危害越來越受到廣大消費者的重視以及現代儀器分析技術的迅速發展，促使酒類指紋圖譜的研究越來越成為近年來研究的一個熱點。并且指紋圖譜技術有望成為酒類行業的質量控制和檢測的主要方法，充分發揮其在酒類生產及研究的重要作用。但是要想完整的表現酒類的質量指標并使指紋圖譜技術真正成為國際化的行業質量檢測標準，指紋圖譜的建立、分析技術方法以及儀器的使用技術仍需要大量的工作和研究。針對各種類的酒，應該科學的運用指紋圖譜技術和感官評價對其進行分析，以及進行產品數據庫的建立，掌握產品的各個標準以期在生產過程中保持酒的質量及風味，另外還有助于改進此類酒的品質。

酒類指紋圖譜技術的發展可能會集中在以下幾個方面：第一是獲得良好的指紋圖譜。關鍵是選擇合適的具有高分離效能的色譜柱、正確安裝毛細管、全面了解操作條件，不斷地摸索、積累經驗，掌握操作的關鍵，實現準確的定性分析；第二是科學規范的對指紋圖譜進行分析。關鍵是采用儀器聯用技術、對現有圖譜識別方法和相似度計算法及圖譜的計算機輔助分析法等不斷改進優化；第三是結合指紋圖譜技術和人工感官評價方式。酒作為食品，人的感官評價是很重要的，兩種分析方式的結合更加有利于了解不同酒的風味。相信隨著技術的進步及科學分析方法的運用，對白酒指紋圖譜的研究會更加深入，有利于指紋圖譜技術被國際化認可為酒類的質量控制標準，為酒類產品的開發提供了更加強有力的技術支持，促進酒類產業的發展。

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App lication of Fingerprint Technology in the Analysisof A lcoholic Drinks

LIJifeng
(Collegeof Chemistry and Materials,Weinan NormalUniversity,Weinan,Shaanxi714099,China)

In this paper,fingerprint technology,its application in alcoholic drinks analysis,and its possible development directions in the futurewere introduced.

fingerprint technology;alcoholic drinks;analysis;application

TS262；TS261.7；TS261.4

A

1001-9286（2017）04-0092-04

10.13746/j.njkj.2016370

渭南師范學院重點科研項目(16YKF001)；渭南師范學院特色學科項目(14TSXK04)。

2016-12-12

李吉鋒（1977-），男，山東青島人，副教授，碩士，主要從事分析化學研究，E-mail：ustc1@163.com。

優先數字出版時間：2017-02-13；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170213.1340.007.htm l。