醬香型白酒所用高粱中碳同位素的測定

邵飛龍，張 建，馬義虔，朱麗波，盧垣宇，張 瓊

（1.貴州省產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗院，貴州貴陽550004； 2.國家酒類及加工食品質量監(jiān)督檢驗中心，貴州貴陽550004）

醬香型白酒所用高粱中碳同位素的測定

邵飛龍1，2，張 建1，2，馬義虔1，2，朱麗波1，2，盧垣宇1，2，張 瓊1，2

（1.貴州省產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗院，貴州貴陽550004； 2.國家酒類及加工食品質量監(jiān)督檢驗中心，貴州貴陽550004）

高粱作為醬香型白酒釀造中必不可少的原料之一，其品質的優(yōu)良與否直接影響著白酒釀造的品質。高粱的生長環(huán)境決定其本身有機成分品質的好壞，通過穩(wěn)定同位素比質譜儀測量A、B兩個地區(qū)高粱中有機組分碳的同位素比（δC13/C12）進行比較，建立測量方法，區(qū)分產(chǎn)地，可使優(yōu)質高粱品種產(chǎn)地溯源性得到保護，避免摻假，從而確保白酒釀造工藝的穩(wěn)定性和優(yōu)質性。

醬香型白酒； 高粱； 穩(wěn)定同位素； 溯源性； 有機組分-碳

高粱(Sorghum)是世界上最重要的谷物作物之一，其產(chǎn)量僅次于玉米、小麥、水稻和大麥；按黏度可分為糯高粱和粳高粱，北方多產(chǎn)粳高粱，而南方多產(chǎn)糯高粱，高粱含有的色素和單寧物質和其衍生物酚類化合物可賦予白酒特有的芳香味。糯高粱幾乎全含支鏈淀粉，以小曲制高粱酒時，淀粉出酒率較高[1-2]，且糯高粱的出酒率優(yōu)于粳高粱[3]。對于貴州省生產(chǎn)的白酒主要以醬香型白酒為主，其選用優(yōu)質的糯高粱為生產(chǎn)原料。

原料是釀造白酒的物質基礎，不同原料擁有不同的成分含量，不同成分含量的原料鑄就不同品質的白酒。醬香型白酒釀造原料包括高粱、小麥、水等。其中對高粱的感官要求為顆粒堅實、飽滿、均勻、無霉變等。為了釀造出無色（微黃）透明、醬香突出、酒體醇厚豐滿、香味協(xié)調、后味長和空杯香持久等風格特征的優(yōu)質醬香型白酒[4]，科研人員在不斷的研究和探索生產(chǎn)醬香型白酒的原料、工藝等，從而改良和提高醬香型白酒的品質和質量。

近年來，國內外研究人員開展了原料產(chǎn)地溯源檢測和判定技術研究。如Geana等[5]和Potort等[6]利用ICP-OES或ICP-MS，并結合化學計量學分析葡萄酒中的金屬元素，從而可以鑒別出優(yōu)質原料的品種及原產(chǎn)地。同位素具有受產(chǎn)地環(huán)境、加工方法和品種差異等因素影響小的特點，國內外開展了應用于食品產(chǎn)地溯源和鑒別。如Camin等[7]對意大利藍莓進行了產(chǎn)地溯源研究，袁玉偉等[8]采用穩(wěn)定同位素質譜和等離子發(fā)射光譜質譜法，并結合主成分分析(PCA)和線性判別分析(LDA)法對福建、山東和浙江產(chǎn)地的茶葉的判定準確率為99%，而浙江余姚、金華和西湖產(chǎn)地的判定準確率為86%。我國在2002年應用碳同位素比質譜技術建立了第一個食品（蜂蜜）摻假檢測國家標準[9]。

本研究采用穩(wěn)定同位素檢測，探討用于醬香型白酒所用高粱原料產(chǎn)地溯源的可行性，并為后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)支撐和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

試樣：某醬香白酒生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)用高粱。

儀器設備：穩(wěn)定同位素比質譜儀（Stable isotope ratio mass spectrometer）、Flash EA元素分析儀，儀器測定與結果計算同位素比質譜儀中Isodat Acquisition-FlashEA軟件控制自動完成。

耗材標準：高純He；高純CO2；粉碎機（轉速5000 r/min）；電子天平，可讀性：0.001 mg；電子天平，可讀性：0.1 mg；超純水≥18.2 Ω；錫杯8 mm×5 mm；進樣瓶1 mL；瑪瑙研缽，內徑d：3 cm；尿素標準物質δC13/C12：-37.32。

1.2 樣品前處理

實驗前先將氧化還原爐溫度經(jīng)過梯度升溫到960℃，柱溫箱溫度升溫到60℃，載氣和保護氣分別設置到110 mL/min，200 mL/min。在高腳燒杯中放入150 mL超純水，放于超聲裝備內超聲5 min，排去水中含有的CO2氣體，避免對實驗結果造成誤差。稱取尿素標準樣品200 mg于1 mL進樣瓶中，用超聲過的超純水定容至1 mL，得到濃度為200 mg/mL的標準物質稀釋液。吸取0.5 μL的200 mg/mL濃度的標準物質稀釋液于錫杯中，及0.1 mg尿素，包樣成錫囊，待測。將整粒高粱放入粉碎機內粉碎處理，過60目篩，然后將過篩的高粱樣品粉末放入70℃烘箱2 h，取出冷卻，裝入50 mL平底離心管中。稱取0.2～0.3 mg的高粱樣品于錫杯中，包樣成錫囊，待測。

1.3 樣品檢測

1.3.1 穩(wěn)定性碳同位素比率檢測

將以上包好的樣品錫囊放入自動進樣器，放入溫度為960℃的氧化還原爐內經(jīng)過高溫燃燒生成氧化物（SO2、CO2、N2）和水（H2O）等，氧化物氣體隨載氣經(jīng)過氧化爐柱子過濾掉鹵化物和硫化物，剩余的氧化物氣體和水氣經(jīng)過高氯酸鎂除去水分，然后經(jīng)過色譜柱分離CO2和N2。最后樣品氧化氣通過載氣進入離子質譜源中進行δC13/C12的分析。

1.3.2 具體條件

元素分析儀：氦氣載氣（carrier），流量為200 mL/min；保護氣（reference），流量為200 mL/min；燃燒爐溫度為960℃，柱溫箱溫度（Oven）為60℃，真空度為Vac:1.0×10-7。

2 結果與分析

2.1 標準物質測定結果（表1）

表1 標準物質測定結果

測定3次尿素的標準物質，實際測量平均值δC13/C12為-37.324與參考值-37.32相吻合，RSD為0.0279，回收率100.01%，說明設備穩(wěn)定，方法可行。

2.2 樣品進樣量的選擇

樣品的進樣量與測定結果的準確性有著密切的關系。進樣量過小，波動較大會造成結果不穩(wěn)定；反之，進樣量過大，燃燒不完全，也會造成結果的偏差。由于所測定的值為碳同位素比值δ13C，樣品同位素比值與標樣同位素比值間的千分差，所以其12C與13C測定值的微小差別，就會引起δ13C值較大的變化，所以進樣量過小或進樣量過大，都會造成結果的偏差。對穩(wěn)定同位素比質譜儀（Stable isotope ratio mass spectrometer）來說測量δ13C的電信號范圍可以控制在4000～15000 mV之間，最佳碳的測定范圍為100～200 μg，而高粱的碳范圍為50%左右，因此選擇進樣量為200～400 μg。

2.3 樣品碳同位素圖譜（圖1）

圖1 樣品碳同位素圖譜

2.4 樣品測定結果

按照本文方法測定了川南、黑龍江兩個地區(qū)的高粱中碳同位素比值，結果見表2。從表2可以看出，川南、黑龍江兩個地區(qū)的高粱中碳同位素的結果存在差異，這個數(shù)值的差異，可以對高粱的產(chǎn)地進行區(qū)分提供參考。

表2 樣品測定值(n=9)

由表2可知，采用同位素比值測定川南、黑龍江兩個地區(qū)高粱中碳同位素，川南高粱的碳同位素比值數(shù)據(jù)為-11.671～-11.791；黑龍江高粱的碳同位素比值數(shù)據(jù)為-12.256～-12.607。

3 結論

隨著人們對醬香型白酒品質和質量的更高要求，使得研究學者不斷地深入研究醬香型白酒的原料（高粱和小麥）和生產(chǎn)工藝。高粱的品質的差異必然導致白酒品質的差異[10]。高粱中的有機組分必然會影響到白酒的品質和質量。

地域性的種植導致了高粱有機組分碳-4的差異，本文在建立方法基礎上測定了尿素的同位素比值，實測值-37.328與參考值-37.32相吻合，說明本文建立的方法可行，準確；碳-4植物形成的碳水化合物δC13/C12值范圍在-20%～-10%，甘蔗、玉米、高粱屬于碳-4植物[11]。此基礎上測定了川南、黑龍江兩個地區(qū)高粱中碳同位素δC13/C12的比值，最終測定結果可以區(qū)分出川南、黑龍江兩個產(chǎn)地的高粱的同位素比值，由此可以將川南、黑龍江兩個產(chǎn)區(qū)高梁δC13/C12的測試作為高粱產(chǎn)地的溯源性提供參考依據(jù)。

[1] XIN Z,AIKEN R,BURKE J.Genetic diversity of transpiration efficiency in sorghum[J].Field crops research,2009,111(1-2)：74-80.

[2] 陸壽鵬,張安寧.白酒生產(chǎn)技術[M].北京：科學出版社, 2004.

[3] 勞動部教材辦公室.白酒生產(chǎn)工藝[M].北京：中國勞動出版社,1995.

[4] 中國輕工業(yè)聯(lián)合會.醬香型白酒：GB/T 26760—2011 [S].北京：中國標準出版社,2011.

[5] GEANA I,IORDACHE A,IONETE R,et al. Geographical origin identification of Romanian wines by ICP-MS elemental analysis[J].Food chemistry,2013,138 (2)：1125-1134.

[6] POTORT A G,TURCO V L,SAITTA M,et al. Chemometric analysis of minerals and trace elements in Sicilian wines from two different grape cultivars[J]. Natural product research,2017,31(9)：1000-1005.

[7] CAMIN F,PERINI M,BONTEMPO L,et al.Multielement(H,C,N,O)stable isotope characterization of blueberries[J].Acta horticulturae,2009,810：697-704.

[8] 袁玉偉,張永志,付海燕,等.茶葉中同位素與多元素特征及其原產(chǎn)地PCA-LDA判別研究[J].核農(nóng)學報, 2013,27(1)：47-55.

[9] 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.蜂蜜中碳-4植物糖含量測定方法穩(wěn)定碳同位素比率法：GB/T 18932.1—2002[M].北京：中國標準出版社,2003.

[10] 劉涵,敖宗華,王明,等.釀酒高梁的研究進展[J].釀酒科技,2016(6)：45-48.

[11] 李學民,賈光群,王明.元素分析-同位素比質譜法測定葡萄酒中乙醇δ13值[J].分析化學研究報告,2014,42 (1)：99-103.

Determination of Carbon Isotope in Sorghum for Jiangxiang Baijiu

SHAO Feilong1,2,ZHANG Jian1,2,MAYiqian1,2,ZHU Libo1,2,LU Yuanyu1,2and ZHANG Qiong1,2
(1.Guizhou Product Quality Supervision and Inspection Institute,Guiyang,Guizhou 550004;2.China National Quality Inspection and Supervision Center for Alcoholic Beverage and Processed Food,Guiyang,Guizhou 550004,China)

Sorghum,as one of the necessary raw materials in the production of Jiangxiang Baijiu,its quality is directly related to the quality of produced Baijiu.The growth environment of sorghum determines its organic components.Through the measurement of organic stable carbon isotope ratio（δC13/C12）in sorghum from A and B region by IRMS,we had established the measurement method to distinguish the origin of sorghum.As a result,we could protect the traceability of quality sorghum producing area,so as to avoid adulteration and to ensure the stability and the quality of produced Baijiu.

Jiangxiang Baijiu;sorghum;stable isotope;traceability;organic component

TS262.3；TS261.2；TS261.7

A

1001-9286（2017）06-0123-03

10.13746/j.njkj.2017094

貴州省科學技術廳社會攻關計劃項目(黔科學SY[2013]3111)；2012年度貴州省質監(jiān)系統(tǒng)科技計劃項目(2012ZK005)。

2017-04-14

邵飛龍（1986-），男，助理工程師，學士，研究方向為食品與化學，E-mail：543496104@qq.com。

張建(1982-)，男，高級工程師，碩士，研究方向為食品與化學，E-mail：6630495@qq.com。

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2017-05-18；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170518.1115.007.html。