青梅酒中乙醇稳定碳同位素的测定

张 建，马义虔，邵飞龙，卢垣宇，朱丽波

（1.贵州省产品质量监督检验院，贵州贵阳550004； 2.国家酒类及加工食品质量监督检验中心，贵州贵阳550004）

青梅酒中乙醇稳定碳同位素的测定

张 建，马义虔，邵飞龙，卢垣宇，朱丽波

（1.贵州省产品质量监督检验院，贵州贵阳550004； 2.国家酒类及加工食品质量监督检验中心，贵州贵阳550004）

建立了气相色谱-稳定同位素比值质谱法测定青梅酒中乙醇的稳定碳同位素比值(δ13C)。青梅酒与丙酮混合后，用GC-IRMS法测定乙醇的δ13C值。结果表明，该方法能快速准确的测定青梅酒中乙醇的碳稳定同位素比值，准确率和精确度均满足测定需求。通过测定4个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值分别为-13.87%～-13.56%、-14.30%～-13.60%、-14.29%～-13.86%和-14.09%～-13.52%。表明本方法前处理简单、测定结果准确，可用于青梅酒的产地溯源。

青梅酒； 乙醇； 稳定碳同位素； 溯源

青梅果实含有大量的有机酸、蛋白质和多种无机盐等，不仅能刺激食欲，还能抗衰老。饮用青梅酒后能刺激唾液腺分泌较多的腮腺素，腮腺素可促进新陈代谢，延缓衰老，让女性面色红润，肌肤光泽和血管趋于年轻化等作用。

同位素具有受产地环境、加工方法和品种差异等因素影响小的特点，被国内外研究学者广泛应用于食品产地溯源和真伪鉴别等领域。Camin等[1]和粱莉莉等[2]分别对意大利蓝莓、婴幼儿配方奶粉奶源进行了产地溯源研究，袁玉伟等[3]采用等离子发射光谱质谱和稳定同位素比值质谱法，并结合主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)法对福建、山东和浙江产地的茶叶判定准确率为99%。钟其顶等[4]用气相色谱-燃烧-同位素质谱仪测定游离氨基酸的碳同位素比值，谭梦茹等[5]利用元素分析-碳同位素比值质谱法研究了酿造酱油掺假鉴别，我国于2002年应用碳同位素比质谱技术建立了第一个食品（蜂蜜）掺假检测国家标准[6]。因此，同位素比值法为青梅酒产地溯源的测定方法奠定了理论依据。

目前已有用液相色谱法-稳定同位素测定葡萄酒中乙醇的方法[7]，但是由于液相色谱法是利用水作为载流，因此大大降低了有机组分的分离效率，目前仅能分离乙醇和丙三醇。利用气相色谱法不仅省去了复杂的前处理，同时也不会引入外来杂质，因此极大提高了葡萄酒中挥发性物质的测定速度[8-10]，因此在研究的过程中，借鉴了葡萄酒中乙醇碳稳定同位素的测定方法，采用了气相色谱法进行测定，即气相色谱法-同位素质谱法（GC-IRMS）法测定青梅酒中乙醇的碳稳定同位素比值法。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

酒样：市场上购买4个品牌的青梅酒。

耗材：碳同位素标准物质为炭黑中碳同位素（GBW04408，四川石油局研究院），δ13CVPDB=-36.91± 0.10；所用CO2参考气的δ13C的测定值为δ13CVPDB= -21.73。载气氦气（高纯99.999%），CO2标准参考气购于盛盈公司（中国），试剂均为色谱纯。

仪器设备：GC-IRMS，美国Thermo Fisher公司DELTAV Plus同位素质谱仪，配备Trace GC气相色谱仪。气相色谱柱为RTX-WAX(30 m×0.25 mm× 0.25 μm)。

1.2 实验方法

1.2.1 样品准备

取乙醇于进样瓶中，加入丙酮溶液，混匀，制成乙醇-丙酮混合液；取待测样品于进样瓶中，加入丙酮溶液，混匀；优化乙醇与丙酮体积比，最后确定为10 μL∶1 mL；优化待测酒样与丙酮体积比，最终确定为20 μL∶1 mL。

1.2.2 仪器条件

色谱柱：RTX-WAX(30 m×0.25 mm,0.25 μm)；进样1 μL；载气为高纯氦气，流速为1.2 mL/min，分流比30∶1，进样口：200℃；升温程序如下：起始温度为40℃，持续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，燃烧管温度：1000℃，切入质谱时间200 s；离子源电压为2.97 kV，真空度1.6×10-6mBar；轰击电压123.8 eV。

1.2.3 样品测定

打开氦气阀，调节分压为0.4 MPa。开机，仪器进入真空状态下，打开连接外设的针阀，质谱真空度Vac小于2.0×10-6mB，打开离子源，扫描Ar 40，Ar的信号强度小于70 mV，仪器正常，进行样品测定。样品在1000℃高温和氧气条件下完全燃烧转化成CO2，GC-IRMS自动检测得到样品中乙醇的44、45、46离子流图（图1），并根据参考气体CO2的δ13C值换算成样品的δ13C值。将装有丙酮稀释的青梅酒样的进样瓶放入气相色谱仪自动进样器，每个样品采集3次，取平均值。

图1 GC-IRMS乙醇离子流图

1.2.4 数据处理

Thermo Electron Isodat version 3.0软件用于同位素值的计算和数据获取。

2 结果与讨论

2.1 参考气体的标定

参考气体的标定是青梅酒中同位素比值检测的重要环节，稳定同位素比值质谱仪是将样品与参考气体的同位素比值作对比进行测量。通过使用已知碳同位素标准物质来对参考气进行标定，测定结果见表1。碳同位素比值δ13C测定的标准偏差小于0.016%，满足技术要求，参考气CO2的δ13CVPDB标定为-21.73%。

2.2 精密度和准确性测定

采用同一个样品重复实验考察实验方法的精密度。按照上述的实验条件和步骤，同一个样品中乙醇的碳同位素比值用FlashEA-IRMS重复测定8次，并计算标准偏差，结果见表2，乙醇碳同位素比值δ13C测定的标准偏差小于0.12%，能满足实验的检测要求。

表1 用标准物质标定的参考气体CO2的δ13C值*

表2 GC-IRMS测定青梅酒中乙醇的δ13C*

2.3 青梅酒中乙醇δ13C值测定结果

根据“1.2实验方法”的方法步骤测定了4个品牌青梅酒中乙醇δ13C值，测定结果见表3。

表3 青梅酒中乙醇δ13C值

由表3可知，4个品牌的青梅酒中乙醇δ13C值均有差异，品牌A、B、C和D青梅酒中乙醇δ13C值范围分别为-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对不同品牌青梅酒的鉴别提供数据支持。

3 结论

本实验利用气相色谱-碳同位素比值质谱法测定了青梅酒中乙醇碳同位素的比值，通过对仪器测定的精度（碳同位素比值δ13C测定的标准偏差小于0.016%，参考气体CO2的δ13CVPDB标定为-21.73%）的分析表明，该方法能快速准确地测定青梅酒乙醇中的碳稳定同位素比值，同一个样品中乙醇的碳同位素比值用FlashEA-IRMS重复测定8次，乙醇碳同位素比值δ13C测定的标准偏差小于0.12%，能满足实验的检测要求，测定结果可靠，准确率和精确度均满足测定需求。

4个品牌的青梅酒中乙醇δ13C值均有差异，品牌A、B、C和D的青梅酒中乙醇δ13C范围分别为13.87%～-13.56%、-14.30%～-13.60%、-14.29%～-13.86%和-14.09%～-13.52%。通过对碳稳定同位素测定结果数据进行分析表明，仅用碳同位素作为指标对青梅酒进行产地判别是不够的，需要进一步增加指标来判定青梅酒的品牌和产地，因此本研究的后续部分继续对青梅酒中水的氧同位素和金属元素指标进行分析，以期达到青梅酒品牌鉴定和产地溯源的最初目标。

[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,陈剑,侯敬丽,等.元素分析-稳定同位素质谱技术在婴幼儿配方奶粉奶源地追溯中的应用[J].质谱学报,2015,36(1)：66-71.

[3] 袁玉伟,张永志,付海燕,等.茶叶中同位素与多元素特征及其原产地PCA-LDA判别研究[J].核农学报,2013, 27(1)：47-55.

[4] 钟其顶,李国辉,王道兵,等.气相色谱-燃烧-同位素质谱仪(GC-C-IRMS)测定游离氨基酸的δ13C值[J].酿酒科技,2013(9)：7-10.

[5] 谭梦茹,林宏,沈崇钰,等.元素分析-碳同位素比值质谱法在酿造酱油掺假鉴别中的应用[J].质谱学报,2015, 36(4)：334-340.

[6] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.蜂蜜中碳-4植物糖含量测定方法稳定碳同位素比率法：GB/T 18932.1—2002[S].北京：中国标准出版社,2003.

[7] GUYON F,GAILLARD L,SALAGOTY M H,et al. Intrinsic ratios of glucose,fructose,glycerol and ethanol13C/12C isotopic ratio determined by HPLC-co-IRMS: toward determining constants for wine authentication[J].

Analytical and bioanalytical chemistry,2011,401(5)：1551-1558.

[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.

[9] 吴浩,谢丽琪,靳保辉,等.气相色谱-燃烧-同位素比率质谱法测定葡萄酒中5种挥发性组分的碳同位素比值及其在产地溯源中的应用[J].分析化学,2015(3)：344-349.

[10] 周玮婧,江小明.顶空气相色谱法测定葡萄酒中甲醇及市售葡萄酒质量调查[J].酿酒科技,2016(11)：116-119.

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

国家质量监督检验检疫总局科技计划项目(2015IK064);贵州省科学技术厅社会攻关计划项目(黔科学SY[2013]3111)。

2017-05-25

张建(1982-)，男，高级工程师，硕士，研究方向为食品与化学，E-mail：6630495@qq.com。

优先数字出版时间：2017-05-26；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170526.1323.001.html。