固态法五粮浓香型白酒掺杂己酸乙酯的鉴别研究

程铁辕，尹希杰，夏于林，苏 静

（1.成都海关技术中心宜宾分部 国家酒类检测重点实验室，四川宜宾 644000；2.自然资源部第三海洋研究所信息与测试保障中心，福建厦门 361000）

0 引言

当前，国内白酒市场上普遍以固态法白酒酒质最佳，其以纯粮酿造及非添加等为主要卖点，消费者认可度最高，同时，因其较高的商品利润以及掺假白酒鉴别难度极大，令固态法白酒成为掺假重灾区。白酒掺假方式多种多样，主要通过添加食用酒精、香精、香料等物质实现，掺假白酒成品除理化指标等达到国标要求外，产品在口感上，也会尽可能地贴近固态法白酒真实口感。目前，国内市场上流行范围最广的白酒类别是浓香型白酒，相对而言，固态法浓香型白酒掺假工艺较为简单，主要添加物质有乙醇（主要为食用酒精）和己酸乙酯两种，其中，己酸乙酯是浓香型白酒的主体香味成分，添加的己酸乙酯主要为化学合成物质或者液态法发酵产物等。尽管掺假的己酸乙酯能够达到食品级，但无论是从浓香型白酒国标GB/T 10781.1—2006《浓香型白酒》规定来看，还是从白酒市场交易公平公正的角度而言，此类掺假行为均是严格禁止的。现阶段涉及白酒掺假的鉴别研究更多地集中于食用酒精掺假方面，很多研究人员应用了多种分析检测技术，主要有稳定同位素技术［1-6］、液相色谱 - 质谱技术［7］、电子鼻技术等分析检测技术［8］，上述技术在食品分析检测中也应用广泛［9-10］，其中稳定同位素技术在食用酒精鉴别方面的应用效果较好，取得了一定的研究进展［11-14］，但关于碳稳定同位素技术应用于固态法浓香型白酒中己酸乙酯掺假的鉴别研究，目前尚无相关报道。本研究拟采用GC-C-IRMS技术，对5种不同等级、不同年份的固态法浓香型原酒和3种己酸乙酯掺假白酒中己酸乙酯碳同位素组成进行分析研究，以期为市场监管机构及检测机构提供一种己酸乙酯掺假白酒的鉴别方法。

1 材料与方法

1.1 试验样品

购自川南某白酒厂不同等级不同年份的五粮固态法浓香型原酒样品共5个品种，编号为1#～5#，其中，1#样品为2009年产一级原酒，2#样品为2018年产一级原酒，3#样品为2018年产优级原酒，4#样品为2019年产一级原酒，5#样品为2019年产优级原酒；6#样品为自制添加高酯酒掺假样品（高酯酒购自国内某企业）；7#样品为自制添加合成己酸乙酯掺假样品（己酸乙酯为某网站购买）；8#样品为自制添加生物发酵法己酸乙酯掺假样品（己酸乙酯为某网站购买）。6#、7#和8#这3种掺假白酒是对市面上广泛存在的几种己酸乙酯掺假白酒的高度模拟。

1.2 试验条件

1.2.1 仪器设备与试剂

仪器设备：气相色谱-高温氧化-稳定同位素质谱仪（GC-C-IRMS，美国Thermo Fisher公司），主要有气相色谱仪（Trace GC Ultra）、燃烧炉（Combustion Ⅲ）、稳定同位素质谱仪（MAT253）。

试剂及耗材：高纯He（99.999%）；选用己酸乙酯和乙酸戊酯两种化合物作为碳同位素标样，用EA-IRMS分别标定其碳同位素组成，己酸乙酯 δ13C 值为 -27.62‰±0.1‰，乙酸戊酯 δ13C 值为-29.06‰±0.1‰。

1.2.2 气相色谱及质谱条件

采用HP-INNOWax毛细管色谱柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm，Agilent J&W）；载气为高纯氦气，恒流模式，流速为3 mL/min，样品采用不分流进样，进样量为0.3～2 μL，柱温箱起始温度40 ℃，保持4 min，先以 5 ℃/min 升至 92 ℃，再以 30 ℃/min升至230 ℃，保持5 min。进样口温度230 ℃，氧化炉（NiO/CuO/Pt）温度为960 ℃，还原炉温度为640 ℃。离子源高压10.0 kV，发射电流1.5 mA。每检测两个样品后，进一次标准样品。

1.3 测试流程及结果表示

利用气相色谱-高温氧化-同位素比值质谱仪进行白酒中己酸乙酯单体碳同位素测试。GCC-IRMS由Thermo Trace GC Ultra型气相色谱仪和GC Combustion Ⅲ装置在线连接的MAT253同位素比值质谱仪组成，单体化合物经气相色谱分离后依次进入氧化炉装置，并在960°下完全氧化为CO2，然后CO2被载气带入同位素比值质谱仪进行碳同位素组成测试。

稳定同位素自然丰度一般用 δ 值表示，以千分差（‰，permill）为单位，即被分析样品与试验室参比物质相对测量得到的同位素比值的千分差，再将此值换算成相对于国际标准的 δ 值。碳同位素值用相对国际标准物VPDB作为参考标准，其值按以下公式计算：

式中 R（13C/12CVPDB）——国际标准物VPDB（Vienna Pee Dee Belemnite）的碳同位素丰度比值。

2 结果与分析

2.1 试验结果

2.1.1 己酸乙酯和乙酸戊酯标样测试结果

图1为试验室60%乙醇水溶液配制己酸乙酯和乙酸戊酯的标样谱图，谱图中横坐标为时间（s），上图纵坐标为m/z 46/44和45/44信号比值；下图纵坐标为质量数和所带电荷数之比（m/z）44、45、46的离子流强度（mV）。

图1 标准样品谱图Fig.1 Standard sample spectrum

根据1.2.2色谱及质谱条件，标样中乙酸戊酯化合物的出峰相对保留时间为620.3 s，m/z 44的信号强度为5 787 mV，己酸乙酯出峰相对保留时间为729.6 s，m/z 44的信号强度为7 759 mV试验使用的同位素质谱仪器的m/z 44基线的信号强度约为70 mV，选择样品产生m/z 44信号强度为420 mV（6倍基线信号）时，目标化合物碳元素物质量为该方法的测试下限，当m/z 44信号强度约为420 mV时，所需己酸乙酯绝对量为0.097 5 μg，即每μL样品溶液中己酸乙酯的最低检出限为0.097 5 μg/μL，若需样品m/z 44信号强度在3 000～8 000 mV范围内，需要每μL样品溶液中己酸乙酯的浓度为0.696～1.857 μg/μL。

试验室配制60%乙醇水溶液的己酸乙酯和乙酸戊酯标样的 δ13C值见表1。

表1 标样中己酸乙酯和乙酸戊酯 δ13C值及其标准偏差Tab.1 The δ13C values and standard deviations of ethyl caproate and amyl acetate in standard samples

从表可以看出，将己酸乙酯标样重复三测定，δ13C值范围在-27.15‰～-27.36‰之间，平均值为-27.28‰，标准偏差的STD值为0.11，与真值的差值为0.34‰；将乙酸戊酯标样重复三测定，δ13C值范围在-28.99‰～-29.15‰之间，平均值为-29.05‰，标准偏差的STD值为0.09，与真值的差值为0.01‰。两种标样 δ13C值的测试标准偏差均小于国际稳定同位素测试允许值0.2‰，表明该方法测试平行性良好，测试精度满足要求。

2.1.2 样品测试结果

选择5种固态法浓香型原酒中1#样品和3种掺假白酒中7#样品的谱图进行描述，1#样品谱图如图2所示，7#样品谱图如图3所示。谱图中横坐标为时间（s），上图纵坐标为m/z 46/44和45/44信号比值；下图纵坐标为质量数和所带电荷数之比（m/z）44、45、46的离子流强度（mV）。由于固态法浓香型原酒样品中成分复杂，检测器只采集500～850 s之间的谱图数据，发现m/z 44信号强度超过420 mV的峰共6个，根据与标样中己酸乙酯的保留时间对比，确定样品中4号峰为目标化合物己酸乙酯峰，出峰时间为715.6 s，m/z 44的信号强度为5 512 mV。7#样品谱图数据的采集时间与1#样品相同，m/z 44信号强度超过420 mV的峰共2个，根据与标样中己酸乙酯的保留时间对比，确定样品中1号峰为目标化合物己酸乙酯峰，出峰时间为718.3 s，m/z 44的信号强度为8 151 mV。

图2 1#样品谱图Fig.2 1# sample spectrum

图3 7#样品谱图Fig.3 7# sample spectrum

1#～8#样品测试结果见表2，每个样品平行测试两次，结果显示己酸乙酯 δ13C值两次测试差值范围在0.01‰～0.32‰之间，能够满足高温氧化法测试单体化合物碳同位素的技术精度要求。取两次测试的平均值为测试结果，八个样品的己酸乙酯 δ13C值范围为-15.19‰～-33.97‰。可以发现1#～5#固态法浓香型原酒样品与6#～8#掺假白酒样品中己酸乙酯 δ13C值之间存在明显差异，从整体数据比较来看，前者明显高于后者。

表2 样品中己酸乙酯 δ13C值Tab.2 The δ13C value of ethyl caproate in the sample

2.2 分析与讨论

在8个样品中，按照样品类型可分为两组，其中，1#～5#各固态法浓香型原酒为一组，1#～5#样品包含了两种不同等级（优级、一级）、3个不同年份（2009年、2018年和2019年）的固态法浓香型原酒；6#～8#各自制掺假白酒为一组，6#～8#样品包含了市面上广泛存在的最主要的几种己酸乙酯掺假的白酒。从测试结果来看，不同等级和年份的固态法浓香型原酒中己酸乙酯碳同位素值存在差异，其己酸乙酯 δ13C值范围为-15.19‰～-22.14‰。就本次样品测试结果而言，与2018年、2019年原酒相比，2009年原酒中己酸乙酯碳同位素值相对偏轻，此外，就各年份的优级原酒和一级原酒而言，2019年的优级原酒与一级原酒中己酸乙酯碳同位素值基本无差异，而2018年优级原酒与一级原酒中己酸乙酯碳同位素值差异较大，其一级原酒中己酸乙酯碳同位素值相对偏重。优级原酒（2018年）、一级原酒（2018年）和一级原酒（2009年）中己酸乙酯碳同位素组成的差异，可能是由酿酒原料（五种粮食及其配比）的碳同位素组成的差异、发酵工艺或保存过程中碳同位素分馏所导致，具体由哪种因素所导致，可能需要进一步研究。

3种掺假白酒中（添加高酯酒掺假，添加化学合成己酸乙酯掺假，添加生物发酵法己酸乙酯掺假）己酸乙酯 δ13C值范围为-28.34‰～-33.97‰，可以看出，掺假白酒中3种不同生成途径的己酸乙酯 δ13C值也存在明显差异，其中，生物发酵法生成的己酸乙酯 δ13C值-33.97‰，明显低于化学合成的己酸乙酯 δ13C值-28.34‰，也进一步验证了生物发酵法生成的己酸乙酯会产生较大的碳同位素分馏，导致生物发酵产生的己酸乙酯具有相对较低的 δ13C 值［15-17］。

对两组数据进行独立样本检验后发现（见表3）：t检验结果显示 sig.（双侧）=0.001＜0.05，表明两组数据均值之间存在显著性差异，即固态法浓香型原酒与掺假白酒在己酸乙酯 δ13C值上存在显著性差异，同时，也表明了添加一定数量的己酸乙酯（非固态发酵法来源）就会使原白酒中己酸乙酯碳同位素值发生变化，试验结果表明：利用GC-C-IRMS技术，对白酒中己酸乙酯 δ13C值进行测试，就可能将固态法浓香型原酒与掺假白酒（己酸乙酯掺假）进行有效区分。

表3 独立样本检验Tab.3 Independent sample T-test

3 结语

本文采用GC-C-IRMS技术，分别对固态法浓香型原酒与掺假白酒中己酸乙酯碳同位素组成进行分析测试，发现固态法浓香型原酒与掺假白酒在己酸乙酯 δ13C值上存在显著性差异，原酒中己酸乙酯碳同位素组成相对掺假白酒明显偏重，t检验结果显示 sig.（双侧）=0.001＜0.05，表明该方法应用于白酒中己酸乙酯的掺假鉴别具有一定的可行性，可以为市场监管机构及检测机构提供一种具有一定应用价值的分析方法。