运用傅里叶变换红外光谱鉴别茅台酒

魏纪平，王俊全

（1.天津现代职业技术学院，天津300350；2.天狮学院，天津 301700）

运用傅里叶变换红外光谱鉴别茅台酒

魏纪平1，王俊全2，*

（1.天津现代职业技术学院，天津300350；2.天狮学院，天津 301700）

基于红外光谱技术的3种不同处理手段运用于茅台酒的真伪鉴别，实验中真伪茅台酒在一维红外谱图上首先体现出了明显的差异，特别是在1200cm-1～1800cm-1波段，真伪茅台酒在1730cm-1的酯类特征吸收峰以及1 592 cm-1处的羧酸特征吸收峰有明显的不同；在二阶导数谱图上，真伪茅台酒的酯类和酸类物质的红外吸收峰的峰位和峰强明显不同，这也符合一维谱图的分析结果；另外，二维相关红外光谱是通过对样品施加热扰动来对茅台酒的真伪进行鉴别，在印证了一维谱图、二阶导数谱图的鉴别结果的基础上，更加体现出了操作简便、谱图清晰与可视性强等特点。

傅立叶变换红外光谱；二维相关红外光谱；鉴别；茅台酒

建立白酒指纹图谱就是利用指纹图谱整体性、模糊性，以及图谱所具有的指纹特征，对白酒生产进行科学的规范和控制，并借助其指纹图谱确定白酒的真伪与优劣。目前，运用先进的色谱技术，诸如气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）、气质联用（GCMS）等技术对白酒进行了大量的分析工作，获得了许多可靠的数据[1-3]。但是色谱法也存在着一些致命的缺陷——色谱法多注重于白酒微观化学成分的研究[4]，而将白酒各种自身成分相互关系割裂开来，因此色谱法不适于白酒的整体评价。

红外光谱的指纹性众所周知，纯化合物的分子振动光谱反映了分子内部存在的各种基团具有指纹特性的振动。对于一个混合物体系，其分子振动光谱的峰形、峰位和峰强代表着体系中所含各种相应基团的谱峰的叠加。混合物组成的变化，将直接导致分子振动光谱整体谱图的变化，显示谱图的宏观指纹性，以达到复杂物质的鉴别[5]；同时利用动态谱图对样品中分子的影响，结合数学相关分析技术获得二维相关光谱，可大大延伸红外光谱技术对复杂物质的分析[6-7]。所以近年来，红外光谱法正逐渐的被广泛应用于食品、药用动、植物等领域的真伪与优劣的鉴别[8-10]。把红外光谱技术应用于白酒指纹图谱，对于白酒生产的标准化和现代化都有着重要的意义。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

Spectrum GX FTIR红外光谱仪：Perkin Elmer公司，DTGS检测器，扫描信号累加16次。光谱分辨率4 cm-1，测量范围4 000 cm-1～400 cm-1。

1.2 过程

一维谱图采用Perkin Elmer公司的Spectrum for window软件获得；

二阶导数谱图的获得是采用Perkin Elmer公司的Spectrum v3.02操作软件，13点平滑；

二维相关谱图的采集方法：将样品放入安装有温度控制器的样品池中，由红外光谱仪记录数据。从50℃～120℃每间隔5℃采集一次数据，得到一系列动态谱图，然后用二维相关分析软件获得二维相关红外谱图。

1.3 样品

真假茅台53°：超市。其真伪由专家进行感官品评，结果如表1所示。

表1 感官评定结果Table 1 Results of sensitive evaluation

2 结果与讨论

2.1 真伪茅台酒一维红外分析

一维红外谱图可以从宏观角度观察两种白酒的差别，结果见图1。

图1 茅台酒真伪鉴别红外谱图Fig.1 The authenticity of identification of Maotai liquor with IR spectra

由图1可知：真假茅台酒的红外波形在1200 cm-1～3 000 cm-1有很大的差异，尤其在酯羰基（C=O）振动峰1 730 cm-1附近，真茅台酒的吸收峰极强，假茅台的吸收峰极弱，而在羧基（-COOH）振动峰1 592 cm-1附近两种酒的吸收峰的强度恰恰相反。另外，真假茅台酒酯的相关峰1 225 cm-1和1 259 cm-1，波数红移34 cm-1，这说明真茅台酒中含有更多不挥发性酯类物质，同时，真茅台酒酸的相关峰1 401 cm-1也比假茅台酒酸的相关峰1 417 cm-1红移16 cm-1，这说明两种酒含有不同的有机酸。由此可初步鉴别真伪茅台酒。

2.2 真伪茅台酒二阶导数分析

二阶导数谱图可以提高一维红外谱图的分辨率，因此对真假茅台酒的红外谱图进行二阶导数处理，可增加指纹峰的数量。茅台酒真伪二阶导数谱图见图2。

图2 茅台酒真伪二阶导数谱图Fig.2 The authenticity of identification of Maotai liquor with second-derivative spectra

由图2的二阶导数谱可以看出，在1 200 cm-1～ 1 800 cm-1范围内，两种白酒的峰形和峰位明显不同，表明真假茅台酒的酯、酸含量和种类均不相同，真茅台酒有更多的酯和较少的酸。在酯类方面，真茅台酒一维红外谱图上的1 730 cm-1处包含了许多吸收峰。由图2可以看出，真茅台酒的1 705、1 720、1 729、1 747 cm-1处包括 4个吸收峰，其中酯类 1 729、1 747 cm-1非常强，说明酯类物质含量多，这些峰成为真茅台酒二阶导数谱图酯类物质指纹特征。在酸类方面，在1 592、1 430 cm-1的特征吸收峰表明真茅台酒有乳酸，但峰较弱，酸的含量低。比较真茅台酒，假茅台酒有少量的酯和更多的羧酸。假茅台酯重叠峰在1 729 cm-1，这些峰强度比真茅台更弱。另外，假茅台酒有多种羧酸在1 400 cm-1～1 600 cm-1，在图2（b）上，在1 595 cm-1与1 427 cm-1的乳酸的特征吸收，1 580、1 545、1 562 cm-1的乙酸、丙酸、己酸的特征吸收峰，这些峰比真茅台的吸收峰强而且种类多，特别是乳酸在1 591 cm-1的吸收峰最强。由二阶导数谱的分析可以验证一维红外谱图对真伪茅台酒的真伪分析。

2.3 真伪茅台酒二维相关红外分析

在二维相关红外谱图上，真假茅台酒的自动峰、交叉峰数量以及其峰位不同，可直接判断真假茅台酒。图3为在1 500 cm-1～1 800 cm cm-1范围内茅台酒和假茅台酒二维相关红外谱图。

图3 茅台酒真伪二维相关红外谱图Fig.3 The authenticity of identification of Maotai liquor with twodimensional infrared

在图3（a）对角线上，真茅台酒有两个自动峰，分别是1725cm-1酯重叠（C＝O）和1 585cm-1羧酸（-COOH），同时形成了一强一弱的2×2的峰簇，在1 725 cm-1处的自动峰要远强于1 580 cm-1处的自动峰。在图3（b）对角线上，假茅台酒有两个非常强的自动峰分别位于1 615 cm-1和1 750 cm-1，形成两个强的2×2的峰簇。在图3（a）（b）对角线两边的交叉峰，假茅台酒有两个交叉峰位于（1 615、1 750cm-1），（1 715、1 615cm-1），其交叉峰的强度比真茅台酒的更强。因此通过观察二维相关红外光谱的自动峰和交叉峰可以直接分析茅台酒的真伪。

而且真假茅台酒的自动峰的位置也能直接用来鉴别真伪茅台酒。在同步谱图上，假茅台酒酯（C＝O）在1 747 cm-1，然而真茅台酒在1 725 cm-1。而且假茅台酒自动峰峰强度比茅台酒强的多。结果说明是酒的组成成分不同导致热敏的不同，从而显示出两种酒的差别。

3 结论

白酒作为一个复杂混合物体系，在白酒品质控制方面，利用白酒指纹图谱进行深入的研究，以红外谱图对白酒品质进行定义，使白酒的品质分析更加科学化、现代化。本文运用红外光谱技术成功的对真伪茅台酒进行了分析，3种红外谱图（一维红外谱图、二阶导数谱图和二维相关红外谱图）同时鉴别出伪品茅台酒，因此可以证明红外光谱技术对白酒真伪鉴别将是一个非常有效的快速检测方法。

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Identificaion of Moutai Liquor Using Fourier Transformed Infrared Spectrum

WEI Ji-ping1，WANG Jun-quan2，*
（1.Tianjin Modern Vocational Technology College，Tianjin 300350，China；2.Tianshi College，Tianjin 301700，China）

Three IR-based methods were introduced to the identification of the moutai liquor and the fake.Obvious differences between their 1-D spectra could be found，especially the characteristic absorption peaks of esters at 1 730 cm-1as well as carboxylic peaks at 1 592 cm-1around 1 200 cm-1-1 800 cm-1.Secondary derivative IR spectra also revealed the positional and intensive differences of the absorption peaks of ester and carboxylates.What's more，two-dimensional correlation IR spectra，which could identify moutai liquor and the fake by casting temperature disturbance on the samples，confirmed the results of 1-D and secondary derivative IR spectra and displayed the characteristic as its facility operating，brief graphics and considerable visibility.

Fourier transformed infrared spectrum（FT-IR）；two-dimensional correlation infrared spectrum；identification；moutai liqour

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.08.034

2016-05-12

魏纪平（1972—），男（汉），高级工程师，博士，长期从事食品检验与检测。