指纹图谱技术在酒类分析中的应用进展

李吉锋

（渭南师范学院化学与材料学院，陕西渭南714099）

指纹图谱技术在酒类分析中的应用进展

李吉锋

（渭南师范学院化学与材料学院，陕西渭南714099）

介绍了指纹图谱的各种方法及在酒类中的应用，以及将来可能的发展方向，以期对酒类指纹图谱技术的运用提供参考。

指纹图谱；酒；分析；应用

我国是酒的发源地，是世界上最早酿酒的国家之一，最早的传说是杜康酿酒。酒类包括白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒、米酒、药酒等。其中白酒是中国特有的一种蒸馏酒，以曲类、酒母为糖化发酵剂，利用淀粉为原料，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿和勾兑而酿制而成；酒质无色（或微黄）透明，气味芳香纯正，入口绵甜爽净，酒精含量较高，经贮存老熟后，具有以酯类为主体的复合香味。

我国地广物博，气候、原料、工艺等的差异，形成了酒的品种多样、成分复杂的特点。目前国内外对酒的鉴定和评价主要有：感官品评（主要包括色、香、味和风格，是鉴别假酒的主要方法之一），理化指标检验（包括酒精度、总酸、总酯、固形物），卫生指标（包括甲醇、杂醇油、氰化物、铅、锰和食品添加剂）等。然而，依靠感官评价酒的优劣存在问题较多，误差较大，以至于无法分辨产品的质量优劣，限制了酒类新产品的开发和质量的监管规范。因此，酒的质量和成分的鉴定及分析成为酒类工作者的工作重点。

由于指纹图谱不需定量即可测定样品的各种化学成分，能够有效地体现产品的整体性和综合作用，所以指纹图谱技术能够应用于酒的分析和质量鉴定。目前，指纹图谱技术在中药、烟草以及酒类分析方面都有一定的研究。相比来说，中药指纹图谱技术比较成熟，但在谱图的分析过程中方法相似，故应相互借鉴，充分发掘图谱中的信息，更加科学的建立酒类的指纹图谱。

1 指纹图谱概述

1.1 简介

指纹图谱，是将处理后的样品用某种分析手段如光谱或色谱，得到能指示样品唯一性色谱或光谱的谱图。这些图谱像人的指纹一样具有专一性和代表性，因此被称为指纹图谱[1]。目前表征指纹图谱的方法很多，常用的有气相色谱法、高效液相色谱法、红外光谱法、X射线法、质谱法、紫外光谱法、核磁共振法等分析方法。其中色谱方法为主流方法，尤其是高效液相色谱法和气相色谱法是最常用的分析手段。由于各种指纹图谱技术各有特点，所以在利用这些技术时必须选择适应于酒类检测的应用，这样就可以得到更加可靠客观的结果。

1.2 指纹图谱的特点[2]

指纹图谱法具体具有以下特点：（1）特征性和专属性，通过指纹图谱能有效鉴别样品的真伪；（2）可量化性，根据主要特征峰的面积或比例，能有效控制样品质量，确保样品质量的相对稳定；（3）稳定性、重现性和再现性，这是由图谱采集环境（分析测试手段）决定的，对于同种样品，只要图谱采集条件一致，所得的图谱也一致；（4）有效性，这应与样品各组分相联系，并且在统计学上其数据有鉴别意义；（5）完整性，由于样品成分未被全部阐明，因此，仅对某些成分进行定性、定量分析，不能有效控制样品质量，所以图谱中应能相对全面、系统地表现样品中已知和未知物质成分；（6）模糊性，因为样品成分间的协同交互作用复杂，故可采用模糊数学的分析手段来解决实际问题。

1.3 指纹图谱的构建

酒类指纹图谱的构建步骤与中药或其他指纹图谱的构建步骤类似,可以分为以下几步：（1）研究方法的确定：根据研究对象的物理化学性质来确定。用于酒类检测和质量鉴定的指纹图谱方法主要有GC、HPLC、IR及GC-MS联用技术等；（2）研究内容的确定：根据研究目的来确定。研究内容一般包括酒的勾兑调味工艺，真伪识别，等级分类，未知酒归类及特殊成分分析等；（3）实验条件的确定：根据研究方法确定。如采用色谱技术，应确定最适的载气流速、分流比等操作条件；（4）指纹图谱的建立：根据峰面积、保留时间等参数，确定共有峰，结合酒的风味选取特征指纹峰，制定指纹图谱[3]；（5）指纹图谱的分析评价：通过比较样品测试的指纹图谱与标准指纹图谱之间的差异程度，正确客观的分析评价指纹图谱的可靠性并进行改善。

很久之后。在梦中又见到这个男子。他们之间有一场对话没有结束。她终于可以说出心里的话。只在这个男子身边，她才觉得是自由的。

2 酒类指纹图谱构建的常用方法

2.1 气相色谱法（gas chromatography，GC）

气相色谱法是英国生物学家Martin和James在色谱理论基础上以气体为流动相建立的分离技术。适用于易挥发组分分析，特点是分离快。

朱红梅等[4]建立了一种利用气相色谱仪对白酒进行指纹图谱分析并检测白酒中微量成分的方法。他们对图谱中的各峰进行分析后发现，不同白酒中各峰所代表的风味成分的含量和比例的变化显著影响着白酒的香型和风格，因此可以从图谱中找到白酒的有关微量成分及其量比关系的特征规律，为鉴别假冒伪劣白酒提供了依据。

吴天祥等[5]使用HP6890气相色谱仪建立了不同条件下白酒的指纹图谱。同时还对所建立的实验方法进行了考察,各色谱峰相对保留时间的RSD＜0.03%；相对峰面积的RSD＜5.0%；样品稳定性试验中各色谱峰相对保留时间的RSD＜0.04%；相对峰面积的RSD＜5.0%，方法的精密度、稳定性、可靠性满足指纹图谱的技术要求。

谢建军、陈小帆等[6]对10个常见葡萄酒产地中85份真红葡萄酒样品的气相色谱指纹图谱，利用指纹图谱相似度分析软件进行识别分析。结果表明，方法的精密度和重现性很好，标准指纹图谱包括12个特征色谱峰，其峰面积相关系数法、峰面积相关余弦法、全图谱相关系数法和全图谱夹角余弦法的相似度阈值≥0.9700；但是掺水稀释葡萄酒、葡萄汁勾兑葡萄酒和人工色素勾兑假葡萄酒的峰面积相关系数法和峰面积相关余弦法的相似度值分别在0.1700、0.6128、0.1001以下，均低于真红葡萄酒的相似度阈值且缺少红葡萄酒具有的特征色谱峰，判定为假葡萄酒。

2.2 高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）

田富饶、王旭强等[7]采用Agilent Eclipse XDBC18液相色谱柱，0.02mol/L乙酸铵∶甲醇（95∶5）为流动相，在230 nm波长下用紫外检测器对红酒中的苯甲酸和山梨酸进行测定。方法的加标回收率为90%～106%，RSD为0.65%（苯甲酸）和0.33%（山梨酸），苯甲酸的检出限为0.057mg/L，山梨酸的检出限为0.049mg/L，建立了一种操作简单、准确、快速、灵敏度高的适用于红酒中的苯甲酸和山梨酸测定的方法。

曾玩娴等[8]采用OPA试剂柱后衍生，反相高效液相色谱法梯度洗脱测定糯米酒中17种氨基酸的含量。结果表明，平均回收率为94.5%～98.7%，精密度RSD为0.15%～0.19%，成功建立了一种糯米酒中17种氨基酸含量的测定方法。各氨基酸经衍生化后分离度好，为糯米酒中多种氨基酸的检测提供了简便且实用的方法。

邵铁峰、李雪岷等[9]采用高效液相色谱法,ODS Hypersil柱（5µm，125mm×4mm），流动相为CH3OH∶H2O=80∶20，流速1.0m L/m in，检测波长314 nm，对酒中的甜蜜素进行测定。其结果表明，定性检测下限为1.2µg/m L，定量检测下限为4.0µg/m L，由于日本对黄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黄酒中甜蜜素残留量的检测。

2.3 红外光谱法（infrared spectroscopy，IR）

红外光谱法是利用物质对红外光区的电磁辐射的选择性吸收来进行结构分析，对各种吸收红外光的化合物进行定性、定量分析的一种分析方法，具有特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较高的优点。红外光谱具有鲜明的特征性，其谱带的数量、位置、形状和强度都随化合物中官能团的不同而不同。因此，红外光谱法是定性鉴定和结构分析的有力工具。

蒋诗泉等[10]在鉴别黄酒年份时采用主成分分析法（PCA）结合非线性最小二乘支持向量机（LSSVM），建立了近红外谱图鉴别模型，该方法中使用多元散射校正（MSC），标准归一化（SNV），二阶导数以及Savitzky-Golay平滑进行谱图预处理，同时对比了不同主成分数对LS-SVM建模分析结果的影响，得到了校正集和预测集正确率均为100%的结果[11]。

谢广发、徐榕[12]等采用傅立叶变换近红外透射光谱技术建立了黄酒3项理化指标的近红外光谱分析模型：分析酒精度的最佳频率范围为6102～5446 cm-1，选择校正曲线的维数5，模型的R2=97.68，RMSECV= 0.203；分析总酸最佳频率范围为12493～9993 cm-1和6102～5446 cm-1，选择维数5，模型的R2=95.68，RMSECV=0.126；分析氨基酸态氮最佳频率范围为9997～7498 cm-1，选择维数13，模型的R2=94.13，RMSECV=0.0232。实验者又利用3个分析模型，预测10个随机抽取的黄酒样品的上述3项理化指标，测得酒精度和总酸预测精度较高，而氨基酸态氮模型性能有点低，有待提高。总之，建立的黄酒的3项理化指标模型可用于黄酒的快速检测。

2.4 仪器联用技术

酒的组分很是复杂，除了水、酒精外，还包括很多有机无机物，所以要对酒的成分进行一个完全的分析检测目前来说基本上是不可能的。单一指纹图谱技术大部分只能针对具有代表性的一种或一类元素和物质，但是随着科技的发展，单一检测仪器的使用已经不能满足科研工作者的需要，而是两种甚至更多的仪器或分析方法联用，利用它们各自的优点以获得对物质的更加精准、全面、快速的分析检测。

郑岩、汤庆莉等[13]利用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对10批贵州茅台酒样进行指纹图谱测定，采用指纹图谱计算软件进行计算，建立了贵州茅台酒的共有指纹图谱。实验结果表明，利用气相色谱-质谱联用技术所建立的指纹图谱不仅具有多成分同时确定的优势，而且有较好的稳定性、精密性和重现性，通过此方法既可以完善白酒质量控制体系建设，使白酒的生产科学化、规范化，又可以鉴别假冒伪劣酒。因此，白酒的指纹图谱是白酒质量控制检测的未来趋势，是白酒产业未来发展的重要技术手段。

王莉等[14]建立了一种利用气相色谱-质谱-离子扫描联用技术定量测定白酒中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、四甲基吡嗪的技术。每个样品分析所用时间约16min，比LLE-GC-MS方法大大缩短了分析时间；方法的精密度高，灵敏度好，适于企业的常规定量分析。

谭文渊、袁东等[15]对样品进行微孔滤膜过滤后，用氨基固相萃取小柱进行提取、纯化和氮吹浓缩处理，然后用高效液相色谱-质谱联用法进行分析，建立了一种使用高效液相色谱-质谱联用技术对红酒中氨基甲酸甲酯进行测定的方法。方法的精密度和准确度均较好，样品处理简单、检测限低、分析时间短，且易于掌握和推广，适用于红酒中氨基甲酸甲酯的测定。

3 展望

由于目前假冒伪劣酒对人的身体健康危害越来越受到广大消费者的重视以及现代仪器分析技术的迅速发展，促使酒类指纹图谱的研究越来越成为近年来研究的一个热点。并且指纹图谱技术有望成为酒类行业的质量控制和检测的主要方法，充分发挥其在酒类生产及研究的重要作用。但是要想完整的表现酒类的质量指标并使指纹图谱技术真正成为国际化的行业质量检测标准，指纹图谱的建立、分析技术方法以及仪器的使用技术仍需要大量的工作和研究。针对各种类的酒，应该科学的运用指纹图谱技术和感官评价对其进行分析，以及进行产品数据库的建立，掌握产品的各个标准以期在生产过程中保持酒的质量及风味，另外还有助于改进此类酒的品质。

酒类指纹图谱技术的发展可能会集中在以下几个方面：第一是获得良好的指纹图谱。关键是选择合适的具有高分离效能的色谱柱、正确安装毛细管、全面了解操作条件，不断地摸索、积累经验，掌握操作的关键，实现准确的定性分析；第二是科学规范的对指纹图谱进行分析。关键是采用仪器联用技术、对现有图谱识别方法和相似度计算法及图谱的计算机辅助分析法等不断改进优化；第三是结合指纹图谱技术和人工感官评价方式。酒作为食品，人的感官评价是很重要的，两种分析方式的结合更加有利于了解不同酒的风味。相信随着技术的进步及科学分析方法的运用，对白酒指纹图谱的研究会更加深入，有利于指纹图谱技术被国际化认可为酒类的质量控制标准，为酒类产品的开发提供了更加强有力的技术支持，促进酒类产业的发展。

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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

渭南师范学院重点科研项目(16YKF001)；渭南师范学院特色学科项目(14TSXK04)。

2016-12-12

李吉锋（1977-），男，山东青岛人，副教授，硕士，主要从事分析化学研究，E-mail：ustc1@163.com。

优先数字出版时间：2017-02-13；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170213.1340.007.htm l。