指紋圖譜技術(shù)在酒類分析中的應(yīng)用進(jìn)展

李吉鋒

（渭南師范學(xué)院化學(xué)與材料學(xué)院，陜西渭南714099）

指紋圖譜技術(shù)在酒類分析中的應(yīng)用進(jìn)展

李吉鋒

（渭南師范學(xué)院化學(xué)與材料學(xué)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(yīng)用，以及將來可能的發(fā)展方向，以期對(duì)酒類指紋圖譜技術(shù)的運(yùn)用提供參考。

指紋圖譜；酒；分析；應(yīng)用

我國是酒的發(fā)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(fā)酵劑，利用淀粉為原料，經(jīng)蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾、陳釀和勾兌而釀制而成；酒質(zhì)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(jīng)貯存老熟后，具有以酯類為主體的復(fù)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(fù)雜的特點(diǎn)。目前國內(nèi)外對(duì)酒的鑒定和評(píng)價(jià)主要有：感官品評(píng)（主要包括色、香、味和風(fēng)格，是鑒別假酒的主要方法之一），理化指標(biāo)檢驗(yàn)（包括酒精度、總酸、總酯、固形物），衛(wèi)生指標(biāo)（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(píng)價(jià)酒的優(yōu)劣存在問題較多，誤差較大，以至于無法分辨產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)劣，限制了酒類新產(chǎn)品的開發(fā)和質(zhì)量的監(jiān)管規(guī)范。因此，酒的質(zhì)量和成分的鑒定及分析成為酒類工作者的工作重點(diǎn)。

由于指紋圖譜不需定量即可測定樣品的各種化學(xué)成分，能夠有效地體現(xiàn)產(chǎn)品的整體性和綜合作用，所以指紋圖譜技術(shù)能夠應(yīng)用于酒的分析和質(zhì)量鑒定。目前，指紋圖譜技術(shù)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(shù)比較成熟，但在譜圖的分析過程中方法相似，故應(yīng)相互借鑒，充分發(fā)掘圖譜中的信息，更加科學(xué)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(zhì)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(shù)各有特點(diǎn)，所以在利用這些技術(shù)時(shí)必須選擇適應(yīng)于酒類檢測的應(yīng)用，這樣就可以得到更加可靠客觀的結(jié)果。

1.2 指紋圖譜的特點(diǎn)[2]

指紋圖譜法具體具有以下特點(diǎn)：（1）特征性和專屬性，通過指紋圖譜能有效鑒別樣品的真?zhèn)危唬?）可量化性，根據(jù)主要特征峰的面積或比例，能有效控制樣品質(zhì)量，確保樣品質(zhì)量的相對(duì)穩(wěn)定；（3）穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和再現(xiàn)性，這是由圖譜采集環(huán)境（分析測試手段）決定的，對(duì)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(yīng)與樣品各組分相聯(lián)系，并且在統(tǒng)計(jì)學(xué)上其數(shù)據(jù)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(duì)某些成分進(jìn)行定性、定量分析，不能有效控制樣品質(zhì)量，所以圖譜中應(yīng)能相對(duì)全面、系統(tǒng)地表現(xiàn)樣品中已知和未知物質(zhì)成分；（6）模糊性，因?yàn)闃悠烦煞珠g的協(xié)同交互作用復(fù)雜，故可采用模糊數(shù)學(xué)的分析手段來解決實(shí)際問題。

1.3 指紋圖譜的構(gòu)建

酒類指紋圖譜的構(gòu)建步驟與中藥或其他指紋圖譜的構(gòu)建步驟類似,可以分為以下幾步：（1）研究方法的確定：根據(jù)研究對(duì)象的物理化學(xué)性質(zhì)來確定。用于酒類檢測和質(zhì)量鑒定的指紋圖譜方法主要有GC、HPLC、IR及GC-MS聯(lián)用技術(shù)等；（2）研究內(nèi)容的確定：根據(jù)研究目的來確定。研究內(nèi)容一般包括酒的勾兌調(diào)味工藝，真?zhèn)巫R(shí)別，等級(jí)分類，未知酒歸類及特殊成分分析等；（3）實(shí)驗(yàn)條件的確定：根據(jù)研究方法確定。如采用色譜技術(shù)，應(yīng)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(jù)峰面積、保留時(shí)間等參數(shù)，確定共有峰，結(jié)合酒的風(fēng)味選取特征指紋峰，制定指紋圖譜[3]；（5）指紋圖譜的分析評(píng)價(jià)：通過比較樣品測試的指紋圖譜與標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜之間的差異程度，正確客觀的分析評(píng)價(jià)指紋圖譜的可靠性并進(jìn)行改善。

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

2 酒類指紋圖譜構(gòu)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(xué)家Martin和James在色譜理論基礎(chǔ)上以氣體為流動(dòng)相建立的分離技術(shù)。適用于易揮發(fā)組分分析，特點(diǎn)是分離快。

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

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(shí)還對(duì)所建立的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了考察,各色譜峰相對(duì)保留時(shí)間的RSD＜0.03%；相對(duì)峰面積的RSD＜5.0%；樣品穩(wěn)定性試驗(yàn)中各色譜峰相對(duì)保留時(shí)間的RSD＜0.04%；相對(duì)峰面積的RSD＜5.0%，方法的精密度、穩(wěn)定性、可靠性滿足指紋圖譜的技術(shù)要求。

謝建軍、陳小帆等[6]對(duì)10個(gè)常見葡萄酒產(chǎn)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(jìn)行識(shí)別分析。結(jié)果表明，方法的精密度和重現(xiàn)性很好，標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜包括12個(gè)特征色譜峰，其峰面積相關(guān)系數(shù)法、峰面積相關(guān)余弦法、全圖譜相關(guān)系數(shù)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(guān)系數(shù)法和峰面積相關(guān)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(qiáng)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(dòng)相，在230 nm波長下用紫外檢測器對(duì)紅酒中的苯甲酸和山梨酸進(jìn)行測定。方法的加標(biāo)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(zhǔn)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(jié)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(jīng)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(shí)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(dòng)相為CH3OH∶H2O=80∶20，流速1.0m L/m in，檢測波長314 nm，對(duì)酒中的甜蜜素進(jìn)行測定。其結(jié)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(duì)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(zhì)對(duì)紅外光區(qū)的電磁輻射的選擇性吸收來進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，對(duì)各種吸收紅外光的化合物進(jìn)行定性、定量分析的一種分析方法，具有特征性強(qiáng)、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(tài)的試樣、分析靈敏度較高的優(yōu)點(diǎn)。紅外光譜具有鮮明的特征性，其譜帶的數(shù)量、位置、形狀和強(qiáng)度都隨化合物中官能團(tuán)的不同而不同。因此，紅外光譜法是定性鑒定和結(jié)構(gòu)分析的有力工具。

蔣詩泉等[10]在鑒別黃酒年份時(shí)采用主成分分析法（PCA）結(jié)合非線性最小二乘支持向量機(jī)（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(biāo)準(zhǔn)歸一化（SNV），二階導(dǎo)數(shù)以及Savitzky-Golay平滑進(jìn)行譜圖預(yù)處理，同時(shí)對(duì)比了不同主成分?jǐn)?shù)對(duì)LS-SVM建模分析結(jié)果的影響，得到了校正集和預(yù)測集正確率均為100%的結(jié)果[11]。

謝廣發(fā)、徐榕[12]等采用傅立葉變換近紅外透射光譜技術(shù)建立了黃酒3項(xiàng)理化指標(biāo)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(shù)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(shù)5，模型的R2=95.68，RMSECV=0.126；分析氨基酸態(tài)氮最佳頻率范圍為9997～7498 cm-1，選擇維數(shù)13，模型的R2=94.13，RMSECV=0.0232。實(shí)驗(yàn)者又利用3個(gè)分析模型，預(yù)測10個(gè)隨機(jī)抽取的黃酒樣品的上述3項(xiàng)理化指標(biāo)，測得酒精度和總酸預(yù)測精度較高，而氨基酸態(tài)氮模型性能有點(diǎn)低，有待提高。總之，建立的黃酒的3項(xiàng)理化指標(biāo)模型可用于黃酒的快速檢測。

2.4 儀器聯(lián)用技術(shù)

酒的組分很是復(fù)雜，除了水、酒精外，還包括很多有機(jī)無機(jī)物，所以要對(duì)酒的成分進(jìn)行一個(gè)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(shù)大部分只能針對(duì)具有代表性的一種或一類元素和物質(zhì)，但是隨著科技的發(fā)展，單一檢測儀器的使用已經(jīng)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(lián)用，利用它們各自的優(yōu)點(diǎn)以獲得對(duì)物質(zhì)的更加精準(zhǔn)、全面、快速的分析檢測。

鄭巖、湯慶莉等[13]利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）對(duì)10批貴州茅臺(tái)酒樣進(jìn)行指紋圖譜測定，采用指紋圖譜計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，建立了貴州茅臺(tái)酒的共有指紋圖譜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)所建立的指紋圖譜不僅具有多成分同時(shí)確定的優(yōu)勢，而且有較好的穩(wěn)定性、精密性和重現(xiàn)性，通過此方法既可以完善白酒質(zhì)量控制體系建設(shè)，使白酒的生產(chǎn)科學(xué)化、規(guī)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(zhì)量控制檢測的未來趨勢，是白酒產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的重要技術(shù)手段。

王莉等[14]建立了一種利用氣相色譜-質(zhì)譜-離子掃描聯(lián)用技術(shù)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(shù)。每個(gè)樣品分析所用時(shí)間約16min，比LLE-GC-MS方法大大縮短了分析時(shí)間；方法的精密度高，靈敏度好，適于企業(yè)的常規(guī)定量分析。

譚文淵、袁東等[15]對(duì)樣品進(jìn)行微孔濾膜過濾后，用氨基固相萃取小柱進(jìn)行提取、純化和氮吹濃縮處理，然后用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法進(jìn)行分析，建立了一種使用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)紅酒中氨基甲酸甲酯進(jìn)行測定的方法。方法的精密度和準(zhǔn)確度均較好，樣品處理簡單、檢測限低、分析時(shí)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(duì)人的身體健康危害越來越受到廣大消費(fèi)者的重視以及現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的迅速發(fā)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(gè)熱點(diǎn)。并且指紋圖譜技術(shù)有望成為酒類行業(yè)的質(zhì)量控制和檢測的主要方法，充分發(fā)揮其在酒類生產(chǎn)及研究的重要作用。但是要想完整的表現(xiàn)酒類的質(zhì)量指標(biāo)并使指紋圖譜技術(shù)真正成為國際化的行業(yè)質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)，指紋圖譜的建立、分析技術(shù)方法以及儀器的使用技術(shù)仍需要大量的工作和研究。針對(duì)各種類的酒，應(yīng)該科學(xué)的運(yùn)用指紋圖譜技術(shù)和感官評(píng)價(jià)對(duì)其進(jìn)行分析，以及進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫的建立，掌握產(chǎn)品的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以期在生產(chǎn)過程中保持酒的質(zhì)量及風(fēng)味，另外還有助于改進(jìn)此類酒的品質(zhì)。

酒類指紋圖譜技術(shù)的發(fā)展可能會(huì)集中在以下幾個(gè)方面：第一是獲得良好的指紋圖譜。關(guān)鍵是選擇合適的具有高分離效能的色譜柱、正確安裝毛細(xì)管、全面了解操作條件，不斷地摸索、積累經(jīng)驗(yàn)，掌握操作的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定性分析；第二是科學(xué)規(guī)范的對(duì)指紋圖譜進(jìn)行分析。關(guān)鍵是采用儀器聯(lián)用技術(shù)、對(duì)現(xiàn)有圖譜識(shí)別方法和相似度計(jì)算法及圖譜的計(jì)算機(jī)輔助分析法等不斷改進(jìn)優(yōu)化；第三是結(jié)合指紋圖譜技術(shù)和人工感官評(píng)價(jià)方式。酒作為食品，人的感官評(píng)價(jià)是很重要的，兩種分析方式的結(jié)合更加有利于了解不同酒的風(fēng)味。相信隨著技術(shù)的進(jìn)步及科學(xué)分析方法的運(yùn)用，對(duì)白酒指紋圖譜的研究會(huì)更加深入，有利于指紋圖譜技術(shù)被國際化認(rèn)可為酒類的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，為酒類產(chǎn)品的開發(fā)提供了更加強(qiáng)有力的技術(shù)支持，促進(jìn)酒類產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(xué)院重點(diǎn)科研項(xiàng)目(16YKF001)；渭南師范學(xué)院特色學(xué)科項(xiàng)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(xué)研究，E-mail：ustc1@163.com。

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2017-02-13；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170213.1340.007.htm l。