1、食品科学 现代农业科技2010年第24期IRMS和SNIFNMR化学方法在葡萄酒质量鉴别中的应用傅小伟(中国计量学院生命科学学院，浙江杭州310018)摘要 目前，葡萄酒掺杂、掺假问题严重，因检测技术的限制给葡萄酒监管部门带来监管压力。尤其是葡萄酒中年份酒、原产地酒的质量鉴别，仍缺乏有效检测方法。该文综述同位素比质谱仪法(IRMS)和点特异性天然同住素分馏核磁共振技术(SNIFNMR)2种化学方法的原理及其在葡萄酒质量鉴别中的应用，以为推动我国葡萄酒质量检测技术的进步提供参考。关键词葡萄酒；同位素比质谱仪法(IRMS)；点特异性天然同位素分馏核磁共振技术(SNIFNMR)；质量鉴别中图分类号T
2、S2617 文献标识码A 文章编号10075739(2010)24-033802Applications of Isotope Raft Mass Spectrometry(IRMS)and Site-specific-Natural Isotope Fractionation Nuclear MagneticResonance(SN乙NMR)in Grape Wine Quality IdentificationFU Xiao-wei(CollegeofLifeSciences，China JiliangUniversity，HangzhouZhejiang 310018)Abstract
3、At present。problems of intermingling and adulteration in grape wine have been serious，but the restriction of technology has broughtregulatory pressure on supervisory board of grape wine，especially for uintage wine and origin identification wine，their qualities identification havebeen lack of effecti
4、ve methodsThe paper summarized principles and the applications in grape wine quality identification of Isotope Rati MassSpectrometry(IRMS)and Sitespecific Natural Isotope Fractionation-Nuclear Magnetic resonance(SNIF-NMR)，in order to provide references forpropelling the progress of quality identific
5、ation technology of grape wineKey words grape wine；IRMS；SNIF-NMR；quality identificationl国内外对葡萄酒质量鉴别方法的研究动态葡萄酒是含有几百种且具有不同浓度组分的复杂混合物，其中主要成分是乙醇、水、甘油、糖分、有机酸、盐分，而芳香醇、氨基酸和酚类物质以较低的浓度存在。近年来，我国葡萄酒业产业发展迅速，行业标准也逐渐与世界接轨，但由于缺乏先进的高端检测技术，“半汁葡萄酒”、“调配型葡萄酒”或在较差年份的葡萄汁里加糖发酵，但在市场上仍存在冠以“年份酒”美名进行销售等现象。由于普通的检测方法对这些行为不能进行有效
6、的鉴别或评价，使“全汁葡萄酒”、“年份酒”成为空谈，因此，建立一种能有效鉴别“全汁葡萄酒”、“年份酒”的方法成为葡萄酒业内人士的当务之急。它对于保证葡萄酒的质量，推动我国葡萄酒产业的健康发展具有重要的意义。自2008年1月1日起，我国正式实施新的葡萄酒标准新标准将有关“年份、产区酒”的规定作为强制性标准写进了法规。但对于年份酒、原产地酒是否掺假等的鉴别，目前国内仍无有效的检测方法。诸如葡萄酒质量监督部门如何实施有效监管，消费者又如何证实产品标注内容的真实性等，都是当前葡萄酒研究部门要解决的问题。食品的真实性对消费者和企业来说是相当重要的，目前。国内外检测食品掺假和真实性的方法有许多种。一是光学
7、或者电子显微镜分析方法。这种方法对于蜂蜜产品的掺假检测是相当有用的，但对于其他一些食品来说没有实际的应用价值。二是高效液相色谱分析方法(HPLC)。该种方法是使用最广泛的分析化学方法，可以分析许多种化学成分的特征或者研究其真实性，如检测葡萄酒中的氨基酸、酚类物质、花色苷、胺类等。三是气相质谱仪法(GCMS)。此法通常用来区别相同产品的不同种类、掺假检测、有机成分的鉴定。一般用作分离风味物质或者挥发性化合物。四是差式热收稿日期201011一03338 。扫描仪法(DSC)。此法最近才开始在食品领域中广泛使用。由于食品是多成分复杂的体系，包含蛋白质、碳水化合物、脂质、淀粉和水，使用这种加热的方法势
8、必会引起食品内部成分之间的相互作用，从而导致食品结构和组织的改变。五是近红外光谱法(IR)。在光谱技术领域中。这种方法在食品掺假检测和质量控制方面的应用是最广泛的。其最大的优点是对食品没有造成损伤，即无损检测技术。六是同位素比值的检测技术。此项检测技术也是无损检测。目前，国际上通用的有2种同位素比值检测技术，即同位素比质谱仪法(IRMS)和点特异性天然同位素分馏核磁共振技术(SNIFNMR)，利用这2种化学方法研究葡萄酒加糖、加酒精以及原产地等问题，并同时结合多种化学分析方法和数据统计技术，进行更多更复杂的掺杂、掺假的检测111。如果这2种技术联合使用，可以获得更多元素、更多方位的信息。从而解
9、决更复杂的掺假问题。因此将IRMS和SNIFNMR应用于葡萄酒的研究是我国葡萄酒产业发展的趋势，对实现葡萄酒行业的有效监管、促进葡萄酒生产和市场向规范化发展具有重要意义。2【MS和SN腰一NMR化学方法的原理在人工、天然和生物合成过程中，产物分子具有特殊的同位素比例，即所谓的“同位素签字”。在生命科学领域。研究的重要同位素有-3C，-、-80-60、2H1H、15N，14N、34s，笃这些稳定同位素的比例受土壤、空气、水、纬度、气候、温度、湿度、降雨等因素的影响回。另外，植物在光合作用过程中，因其新陈代谢的差异，也会影响物种的同位素签字。因此。可以用同位素比值来鉴别具有相同化学成分而来源不同的
10、物质和示踪产品的原产地。同位素比质谱仪技术是以气体分子形式作为分析成分，这些气体分别是C02、CO、H2、N2、S02，它们是在生物燃烧过程、高温分解、平衡过程中产生的，然后导人到MS中分离出一个给定元素的同位素形式(13C，12C、1D，160、硼1H、ZNll4N、万方数据傅小伟：IRMS和SNIFNMR化学方法在葡萄酒质量鉴别中的应用躺)。IRMS技术可以进行少量样品的同位素测定和区分。精确测量同位素含量：而SNIF-NMR技术可以确定同位素在分子中的具体位置佣。因此，这些不同来源的C是否被混合。只要通过比较同位素13C，12C的比值，就可以很容易知道结果，因为混合后的产物与天然的产物在
11、这个比值上是有区别的。3 I舢和SN腰_NM限化学方法在葡萄酒质量鉴别中的应用31葡萄酒发酵前外加糖的检测根据光合作用途径的不同，植物被分成C，和C。2大类，大多植物，包括葡萄、甜菜橘子、大米等都属于C，植物，它们固定大气中的C02，通过1，5一二磷酸核酮糖的羧基连接2个分子的磷酸核酮糖，该过程伴随着很强的同位素作用。另外一类C4植物，包括甘蔗和玉米。通过固定磷酸烯醇式丙酮酸的羧基生成草酸，在这个过程中几乎没有同位素变化。葡萄酒中的同位素以13C，2C、180160、2tt1H为主。在葡萄汁发酵前，添加外源糖或利用来源于不同产区的原料进行发酵，都会影响发酵后酒精和水分子中氘(D)的分布，氘同位
12、素会在以下4个位置重新分布：甲基位甲基位(CH2DCH20H)、次甲基(CH,CHDOH)、羟基位(CH3CH20D)和水分子-(HOD)。这种分布特点被称为点特异性同位素分布【4l。研究表明酒乙醇分子中甲基位(D，H)I含量在很大程度上取决于发酵糖的氘含量，它代表着糖的植物来源。因此，利用SNIFNMR技术分析乙醇分子中不同位点的2H含量。可鉴别原料种类以及葡萄酒在发酵前是否添加了外源物质(如甜菜糖、甘蔗糖、玉米糖等)。32鉴定葡萄酒中的水来源与外源水相比。植物自身水分子中1so含量相对比较高。如自然界水中tsO160的比值一般在一8左右，而白葡萄酒中180160在一15左右如果在酿造期间外
13、加水，则180，160的比值会降低。因此，通过测定葡萄酒中水分子180160的比值，可鉴别葡萄酒在生产过程中是否添加了外源水。目前，测定,80160的比值主要利用IRMS技术。IRMS技术是一种快速、精确度非常高的检测同位素方法。33原产地鉴定植物中同位素的分布与植株吸收的水分、地理气候位置以及植物生物化学过程有着密切联系。因此，不同产区植物含有不同的同位素含量，在其被发酵之后，酒中乙醇分子和水分子中的同位素含量会发生相应变化。据研究报道，乙醇分子中甲基位的氘含量在很大程度上取决于发酵糖的地理和生物起源，而次甲基位(DH)含量更多地取决于发酵基质的氘含量，受葡萄生产地的气候情况(如降雨量、光照
14、强度等)影响。因此，在某些情况下，利用SNIFNMR技术可检测出酿酒原料的地理起源嘲。34年份酒鉴定年份酒的鉴定原理是根据不同年份由于气候因素的差异，由此会影响葡萄酒中乙醇和水中同位素的变化。如某年雨量比较大，则植物自身含有的水分中180含量相对就比较低。因此，通过分析不同年份样品中同位素的含量，即可判断该样品的生产年份嘲。IRMS和SNIFNMR化学方法在年份酒鉴定方面的应用主要在葡萄酒领域从1990年起就被国际葡萄与葡萄酒组织(OIv)作为国际通用的一种葡萄酒分析方法，欧共体(EC)在1990年第2676号法规中也介绍了这种方法，经过几年的研究，欧盟建立一个“葡萄酒数据库”，记录不同年份、
15、不同地区、不同品种的葡萄酒同位素信息，通过分析酒样中各同位素的含量，然后与数据库中的数据进行比对，即可判断出该酒样的生产年份网。4结论同位素比质谱仪法(IRMS)和点特异性天然同位素分馏核磁共振技术(SNIFNMR)作为国际通用的葡萄酒分析方法，在我国葡萄酒标准体系中的应用仍为空白，为了使我国葡萄酒市场健康发展，缩短与世界葡萄酒发达国家的差距，开展葡萄酒年份酒、产地酒的鉴别研究具有非常广阔的应用前景。利用IRMS和SNIFNMR技术对葡萄酒中外源糖、水的加入和原产地的鉴别进行分析有可能为我国年份酒、产地酒的鉴别提供一定的技术支持，可充分吸收国际上相关的鉴别检验技术成果is-101。此外，该技术
16、还可以应用至别的酒品行业中，如黄酒是我国的民族特产，被国家列为重点扶植和发展的饮料酒之一。近几年来。我国黄酒产量以年平均16的幅度快速地发展，但是在快速发展的同时。黄酒业也陷入了一个新的“质量困境”。如果将这些高新技术应用于黄酒的质量评价中，必将对促进黄酒市场的健康发展、推进黄酒产业的国际化进程具有重要意义。5参考文献【1 1 MARTIN G G，WOOD R，MARllN G JDetection of added beet sugar inconcentrated and sin|；le strength fruit iuices by deuterium nuclearmagnetic
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