青梅酒中乙醇穩定碳同位素的測定

張 建，馬義虔，邵飛龍，盧垣宇，朱麗波

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

青梅酒中乙醇穩定碳同位素的測定

張 建，馬義虔，邵飛龍，盧垣宇，朱麗波

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

建立了氣相色譜-穩定同位素比值質譜法測定青梅酒中乙醇的穩定碳同位素比值(δ13C)。青梅酒與丙酮混合后，用GC-IRMS法測定乙醇的δ13C值。結果表明，該方法能快速準確的測定青梅酒中乙醇的碳穩定同位素比值，準確率和精確度均滿足測定需求。通過測定4個品牌青梅酒中乙醇的δ13C值，品牌A、B、C和D青梅酒中乙醇δ13C值分別為-13.87%～-13.56%、-14.30%～-13.60%、-14.29%～-13.86%和-14.09%～-13.52%。表明本方法前處理簡單、測定結果準確，可用于青梅酒的產地溯源。

青梅酒； 乙醇； 穩定碳同位素； 溯源

青梅果實含有大量的有機酸、蛋白質和多種無機鹽等，不僅能刺激食欲，還能抗衰老。飲用青梅酒后能刺激唾液腺分泌較多的腮腺素，腮腺素可促進新陳代謝，延緩衰老，讓女性面色紅潤，肌膚光澤和血管趨于年輕化等作用。

同位素具有受產地環境、加工方法和品種差異等因素影響小的特點，被國內外研究學者廣泛應用于食品產地溯源和真偽鑒別等領域。Camin等[1]和粱莉莉等[2]分別對意大利藍莓、嬰幼兒配方奶粉奶源進行了產地溯源研究，袁玉偉等[3]采用等離子發射光譜質譜和穩定同位素比值質譜法，并結合主成分分析(PCA)和線性判別分析(LDA)法對福建、山東和浙江產地的茶葉判定準確率為99%。鐘其頂等[4]用氣相色譜-燃燒-同位素質譜儀測定游離氨基酸的碳同位素比值，譚夢茹等[5]利用元素分析-碳同位素比值質譜法研究了釀造醬油摻假鑒別，我國于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[6]。因此，同位素比值法為青梅酒產地溯源的測定方法奠定了理論依據。

目前已有用液相色譜法-穩定同位素測定葡萄酒中乙醇的方法[7]，但是由于液相色譜法是利用水作為載流，因此大大降低了有機組分的分離效率，目前僅能分離乙醇和丙三醇。利用氣相色譜法不僅省去了復雜的前處理，同時也不會引入外來雜質，因此極大提高了葡萄酒中揮發性物質的測定速度[8-10]，因此在研究的過程中，借鑒了葡萄酒中乙醇碳穩定同位素的測定方法，采用了氣相色譜法進行測定，即氣相色譜法-同位素質譜法（GC-IRMS）法測定青梅酒中乙醇的碳穩定同位素比值法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

酒樣：市場上購買4個品牌的青梅酒。

耗材：碳同位素標準物質為炭黑中碳同位素（GBW04408，四川石油局研究院），δ13CVPDB=-36.91± 0.10；所用CO2參考氣的δ13C的測定值為δ13CVPDB= -21.73。載氣氦氣（高純99.999%），CO2標準參考氣購于盛盈公司（中國），試劑均為色譜純。

儀器設備：GC-IRMS，美國Thermo Fisher公司DELTAV Plus同位素質譜儀，配備Trace GC氣相色譜儀。氣相色譜柱為RTX-WAX(30 m×0.25 mm× 0.25 μm)。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品準備

取乙醇于進樣瓶中，加入丙酮溶液，混勻，制成乙醇-丙酮混合液；取待測樣品于進樣瓶中，加入丙酮溶液，混勻；優化乙醇與丙酮體積比，最后確定為10 μL∶1 mL；優化待測酒樣與丙酮體積比，最終確定為20 μL∶1 mL。

1.2.2 儀器條件

色譜柱：RTX-WAX(30 m×0.25 mm,0.25 μm)；進樣1 μL；載氣為高純氦氣，流速為1.2 mL/min，分流比30∶1，進樣口：200℃；升溫程序如下：起始溫度為40℃，持續5 min，然后以10℃/min速率上升至80℃，在80℃保持1 min，最后以25℃/min速率上升至200℃，在200℃保持15 min，燃燒管溫度：1000℃，切入質譜時間200 s；離子源電壓為2.97 kV，真空度1.6×10-6mBar；轟擊電壓123.8 eV。

1.2.3 樣品測定

打開氦氣閥，調節分壓為0.4 MPa。開機，儀器進入真空狀態下，打開連接外設的針閥，質譜真空度Vac小于2.0×10-6mB，打開離子源，掃描Ar 40，Ar的信號強度小于70 mV，儀器正常，進行樣品測定。樣品在1000℃高溫和氧氣條件下完全燃燒轉化成CO2，GC-IRMS自動檢測得到樣品中乙醇的44、45、46離子流圖（圖1），并根據參考氣體CO2的δ13C值換算成樣品的δ13C值。將裝有丙酮稀釋的青梅酒樣的進樣瓶放入氣相色譜儀自動進樣器，每個樣品采集3次，取平均值。

圖1 GC-IRMS乙醇離子流圖

1.2.4 數據處理

Thermo Electron Isodat version 3.0軟件用于同位素值的計算和數據獲取。

2 結果與討論

2.1 參考氣體的標定

參考氣體的標定是青梅酒中同位素比值檢測的重要環節，穩定同位素比值質譜儀是將樣品與參考氣體的同位素比值作對比進行測量。通過使用已知碳同位素標準物質來對參考氣進行標定，測定結果見表1。碳同位素比值δ13C測定的標準偏差小于0.016%，滿足技術要求，參考氣CO2的δ13CVPDB標定為-21.73%。

2.2 精密度和準確性測定

采用同一個樣品重復實驗考察實驗方法的精密度。按照上述的實驗條件和步驟，同一個樣品中乙醇的碳同位素比值用FlashEA-IRMS重復測定8次，并計算標準偏差，結果見表2，乙醇碳同位素比值δ13C測定的標準偏差小于0.12%，能滿足實驗的檢測要求。

表1 用標準物質標定的參考氣體CO2的δ13C值*

表2 GC-IRMS測定青梅酒中乙醇的δ13C*

2.3 青梅酒中乙醇δ13C值測定結果

根據“1.2實驗方法”的方法步驟測定了4個品牌青梅酒中乙醇δ13C值，測定結果見表3。

表3 青梅酒中乙醇δ13C值

由表3可知，4個品牌的青梅酒中乙醇δ13C值均有差異，品牌A、B、C和D青梅酒中乙醇δ13C值范圍分別為-13.87%～-13.56%、-14.30%～-13.60%、-14.29%～-13.86%和-14.09%～-13.52%，表明了碳同位素比值可以對不同品牌青梅酒的鑒別提供數據支持。

3 結論

本實驗利用氣相色譜-碳同位素比值質譜法測定了青梅酒中乙醇碳同位素的比值，通過對儀器測定的精度（碳同位素比值δ13C測定的標準偏差小于0.016%，參考氣體CO2的δ13CVPDB標定為-21.73%）的分析表明，該方法能快速準確地測定青梅酒乙醇中的碳穩定同位素比值，同一個樣品中乙醇的碳同位素比值用FlashEA-IRMS重復測定8次，乙醇碳同位素比值δ13C測定的標準偏差小于0.12%，能滿足實驗的檢測要求，測定結果可靠，準確率和精確度均滿足測定需求。

4個品牌的青梅酒中乙醇δ13C值均有差異，品牌A、B、C和D的青梅酒中乙醇δ13C范圍分別為13.87%～-13.56%、-14.30%～-13.60%、-14.29%～-13.86%和-14.09%～-13.52%。通過對碳穩定同位素測定結果數據進行分析表明，僅用碳同位素作為指標對青梅酒進行產地判別是不夠的，需要進一步增加指標來判定青梅酒的品牌和產地，因此本研究的后續部分繼續對青梅酒中水的氧同位素和金屬元素指標進行分析，以期達到青梅酒品牌鑒定和產地溯源的最初目標。

[1] 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.

[2] 梁莉莉,陳劍,侯敬麗,等.元素分析-穩定同位素質譜技術在嬰幼兒配方奶粉奶源地追溯中的應用[J].質譜學報,2015,36(1)：66-71.

[3] 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地PCA-LDA判別研究[J].核農學報,2013, 27(1)：47-55.

[4] 鐘其頂,李國輝,王道兵,等.氣相色譜-燃燒-同位素質譜儀(GC-C-IRMS)測定游離氨基酸的δ13C值[J].釀酒科技,2013(9)：7-10.

[5] 譚夢茹,林宏,沈崇鈺,等.元素分析-碳同位素比值質譜法在釀造醬油摻假鑒別中的應用[J].質譜學報,2015, 36(4)：334-340.

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

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[8] SPITZKE M E,FAUHL-HASSEK C.Determination of the13C/12C ratios of ethanol and higher alcohols in wine by GC-C-IRMS analysis[J].European food research and technology,2010,231(2)：247-257.

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Determination of Stable Carbon Isotopic Ratio of Ethanol in Plum Wine

ZHANG Jian,MAYiqian,SHAO Feilong,LU Yuanyu and ZHU Libo
(1.Guizhou Product Quality Supervision and Inspection Institute,Guiyang,Guizhou 550004;2.China National Quality Inspection&Supervision Center for Alcoholic Beverage&Processed Food,Guiyang,Guizhou 550004,China)

A method of gas chromatography-stable isotope ratio mass spectrometry(GC-IRMS)had been established for the determination of stable carbon isotope ratio(δ13C)of ethanol in plum wine.After plum wine was mixed with acetone,δ13C values of ethanol in plum wine was determined by GC-IRMS.The results showed that such method could quickly and accurately determine the carbon stable isotope ratios of ethanol in plum wine,and the accuracy and precision met the measurement requirements.In the experiment, δ13C values of ethanol in plum wine of four brandswere measured,and the values of brand A,B,C and D were-13.87%to-13.56%,-14.30%to-13.60%,-14.29%to-13.86%,and-14.09%to-13.52%respectively.This method had simple pretreatment and accurate measurement and it could be used for the origin traceability of plum wine.

plum wine;ethanol;stable carbon isotope;origin traceability

TS262.7；TS261.7；TS261.4

A

1001-9286（2017）06-0116-03

10.13746/j.njkj.2017143

國家質量監督檢驗檢疫總局科技計劃項目(2015IK064);貴州省科學技術廳社會攻關計劃項目(黔科學SY[2013]3111)。

2017-05-25

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。

優先數字出版時間：2017-05-26；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170526.1323.001.html。