摘 要：經(jīng)過(guò)多年規(guī)范發(fā)展，白酒行業(yè)逐步由手工作坊式生產(chǎn)向生產(chǎn)自動(dòng)智能化轉(zhuǎn)型。然而，在正向發(fā)展的背景下，行業(yè)仍存在較多問(wèn)題，比如添加劑超范圍使用、液態(tài)法（或固液法）白酒冒充自然純糧釀造、
偽冒仿造名優(yōu)白酒等問(wèn)題。此外，還有年份酒標(biāo)準(zhǔn)的缺失增加市場(chǎng)混亂，如何進(jìn)行“地理標(biāo)志產(chǎn)品”的保護(hù)等，這些都是亟待解決的問(wèn)題。穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜技術(shù)為解決這些問(wèn)題提供了可能。
本文從穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜技術(shù)介紹、國(guó)外現(xiàn)有應(yīng)用以及我國(guó)葡萄酒標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)這幾方面出發(fā)，提出該技術(shù)在白酒行業(yè)應(yīng)用的潛力，以期推動(dòng)我國(guó)白酒行業(yè)質(zhì)控水平的提升。
源坤鑒酒技術(shù)團(tuán)隊(duì)
（四川省食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)院）
1 引言
白酒是我國(guó)傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)食品行業(yè)之一，憑借著獨(dú)特的地理環(huán)境和代代傳承的釀造工藝以及從業(yè)者不斷對(duì)白酒行業(yè)開展的創(chuàng)新工作，使得既具有物質(zhì)屬性，又有精神內(nèi)涵的傳統(tǒng)白酒逐步由手工作坊式的生產(chǎn)向生產(chǎn)自動(dòng)智能化轉(zhuǎn)型。
在這些進(jìn)步的光鮮下，我們不能忽視行業(yè)仍然存在嚴(yán)重并亟待解決的問(wèn)題：
以固液法白酒或液態(tài)法白酒冒充固態(tài)法白酒為首的虛假標(biāo)識(shí)帶來(lái)的誠(chéng)信危機(jī)；
配制酒產(chǎn)品質(zhì)量的管理和食品安全的監(jiān)管盲點(diǎn)是重要的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源；
白酒釀造所用原輔材料和其他相關(guān)物品帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)值得關(guān)注；
白酒標(biāo)準(zhǔn)制定的滯后以及白酒標(biāo)準(zhǔn)的混亂助長(zhǎng)了白酒行業(yè)的食品安全風(fēng)險(xiǎn)，等等。
細(xì)分這些問(wèn)題，不難發(fā)現(xiàn)，白酒真實(shí)性的判定是行業(yè)人士和消費(fèi)者普遍關(guān)注的問(wèn)題，也是一直困擾行業(yè)的問(wèn)題，我們也一直在思考和探索如何用技術(shù)和管理的手段去規(guī)范企業(yè)的生產(chǎn)行為。
添加劑超范圍使用、食用酒精勾兌冒充自然純糧釀造、偽冒仿造名優(yōu)等都屬于白酒真實(shí)性判定的一部分，這些危害白酒真實(shí)性的行為給行業(yè)帶來(lái)惡劣的社會(huì)影響，損害了酒企尤其是名優(yōu)酒企的聲譽(yù)。
本文介紹了國(guó)內(nèi)外穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜技術(shù)在酒行業(yè)的應(yīng)用，以期為我國(guó)白酒行業(yè)質(zhì)控和真實(shí)性檢測(cè)提供參考。
2 穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜技術(shù)原理
穩(wěn)定同位素在自然界存在分餾現(xiàn)象。比如海水的蒸發(fā)過(guò)程中氧同位素發(fā)生分餾，海水富集18O，云層隨著降雨過(guò)程而富集16O，雨水降落在極地冰蓋上使得極地冰蓋富集16O。此外，綠色植物的光合作用對(duì)同位素也起到分餾作用，常用穩(wěn)定同位素分餾原因見(jiàn)表1所示。分餾現(xiàn)象使不同區(qū)域或者不同物體的同位素比值存在差異，這是IRMS的客觀基礎(chǔ)。
同位素比質(zhì)譜儀先將樣品轉(zhuǎn)化成氣體（如CO2，N2，SO2或H2），在離子源中將氣體分子離子化，接著將離子化氣體打入飛行管中。飛行管是彎曲的，磁鐵置于其上方，帶電離子依據(jù)質(zhì)量不同而分離，含有重同位素的分子彎曲程度小于含輕同位素的分子。
國(guó)外穩(wěn)定同位素質(zhì)譜技術(shù)用于食品領(lǐng)域的研究始于上世紀(jì)七十年代中后期，多年前已能利用該技術(shù)判斷蜂蜜和果汁中是否摻假，并對(duì)肉制品的地理產(chǎn)地、有機(jī)和無(wú)機(jī)飼養(yǎng)進(jìn)行了研究，國(guó)外已有利用穩(wěn)定同位素質(zhì)譜技術(shù)檢測(cè)蜂蜜、酒類產(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
在我國(guó)，穩(wěn)定同位素質(zhì)譜技術(shù)在地球科學(xué)及國(guó)家重大攻關(guān)和科研項(xiàng)目中發(fā)揮重要作用，在農(nóng)業(yè)和食品檢測(cè)及質(zhì)量控制領(lǐng)域的應(yīng)用剛剛起步。國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局依據(jù)美國(guó)公職分析化學(xué)師協(xié)會(huì)(AOAC)官方方法998.12《蜂蜜中C4植物糖含量-內(nèi)標(biāo)穩(wěn)定碳同位素比率法》制定了同位素比質(zhì)譜技術(shù)檢測(cè)蜂蜜中碳-4植物糖含量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《GB/T 18932.1-2002蜂蜜中碳-4植物糖含量測(cè)定方法 穩(wěn)定碳同位素比率法》。然而，該技術(shù)用于我國(guó)酒類尤其是傳統(tǒng)白酒的研究還處于萌芽狀態(tài)。
3 國(guó)外酒類產(chǎn)品研究中的應(yīng)用
在食品質(zhì)量控制上，穩(wěn)定同位素技術(shù)能利用自身優(yōu)勢(shì)解決常規(guī)分析技術(shù)無(wú)法解決的問(wèn)題。因甜菜糖中δ13C約為-25.5‰，蔗糖中δ13C約為-11.5‰，應(yīng)用碳同位素技術(shù)可識(shí)別C3植物甜菜和C4植物甘蔗產(chǎn)生的甜菜糖和蔗糖。同樣的方法可以鑒別蜂蜜中摻入的蔗糖，或是區(qū)別天然香料（δ13C約為-20‰）和合成香料（δ13C＝-27‰）等。谷物發(fā)酵形成酒精的過(guò)程中碳同位素分餾不超過(guò)千分之幾，所以也可用來(lái)鑒別酒類，例如酒類的產(chǎn)地、是否有添加香精香料等添加劑、是否以次充好。國(guó)外已利用穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜技術(shù)對(duì)酒進(jìn)行了深入研究，并制定了相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。
3.1 國(guó)外學(xué)者研究動(dòng)態(tài)
2001年，Nives Ogrinc用IRMS結(jié)合SNIF-NMR對(duì)Slovenia的產(chǎn)區(qū)的葡萄酒的真實(shí)性和產(chǎn)地進(jìn)行研究。研究使用了102個(gè)葡萄酒樣品，樣品源于Slovenia三個(gè)不同的產(chǎn)區(qū)，年代為1996、1997和1998。穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)用主成分分析(PCA)和線性判別分析（LDA）分析。研究發(fā)現(xiàn)乙醇分子的δ13C值和亞甲基部位的D/H比率能區(qū)分沿海和大陸產(chǎn)區(qū)的葡萄酒，同時(shí)用PCA和LDA處理δ18O值也可能使Drava和Sava這兩個(gè)大陸產(chǎn)品的葡萄酒得到分離。研究還發(fā)現(xiàn)葡萄成熟和收獲期間氣候的變化會(huì)引起δ18O值的改變。只有將同位素技術(shù)用于實(shí)際生產(chǎn)，才能切實(shí)地利于葡萄酒摻假和摻水檢測(cè)以及原產(chǎn)地鑒別。
2003年，Gérard Gremaud等利用穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜數(shù)據(jù)結(jié)合微量元素和其他酒類的經(jīng)典參數(shù)對(duì)瑞士葡萄酒進(jìn)行區(qū)域鑒別。酒樣是2000年和2001年份的，用IRMS測(cè)定了δD和δ18O值，ICP-MS測(cè)定了Mn、Al、B、Ba、Ca、Fe、Mg、Na、Rb、Sr、Zn含量，F(xiàn)T-IR測(cè)定了乙醇含量、pH值、總酸、揮發(fā)酸度、蘋果酸、果糖、酒石酸、乳酸、琥珀酸、檸檬酸、甘油、2,3 -丁二醇、干物質(zhì)、相對(duì)密度。結(jié)果顯示，在考慮采用單變量來(lái)鑒別瑞士葡萄酒產(chǎn)地時(shí)，δ18O值、Sr、Rb以及乙醇含量所建立的模型有極好的識(shí)別度。
為保證樣品有足夠的代表性，Giovanni Calderone等選取了來(lái)自意大利、法國(guó)、德國(guó)等9個(gè)歐盟酒產(chǎn)區(qū)國(guó)家的1998年和1999年共計(jì)171個(gè)酒樣，包括白酒和紅酒，采用氣相色譜-燃燒-同位素比質(zhì)譜（GC-C-IRMS）測(cè)定白酒中甘油的δ13C值。甘油能改善酒的口感及和光滑度，因此有時(shí)添加到酒中提高酒的品質(zhì)，這是被歐盟委員會(huì)法規(guī)禁止的。數(shù)據(jù)顯示，對(duì)于真實(shí)的葡萄酒來(lái)講，同一來(lái)源的甘油和乙醇的δ13C值有很好的線性相關(guān)性，R=0.90。甘油的δ13C值與乙醇的δ13C值之差的均值為－2.1‰。雖然這些參數(shù)不足以確定酒的原產(chǎn)地并鑒別是否摻假，但甘油和乙醇的δ13C值的相關(guān)性足以確定穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜法是可用于鑒別酒類是否摻假的方法。
2008年，Ana I. Caba ero用HPLC-LRMS和GC-IRMS測(cè)定了葡萄酒乙醇的δ13C值，用于葡萄酒鑒別真?zhèn)?。采用不同?lái)源的23個(gè)酒樣對(duì)測(cè)定δ13C值的兩種方法進(jìn)行驗(yàn)證，分析經(jīng)典好于0.15‰，并且這兩種處理方法沒(méi)有明顯的同位素分餾現(xiàn)象。兩種方法測(cè)定的δ13C值沒(méi)有顯著差異，有很好的相關(guān)性。采用HPLC前處理具有快捷、簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，這也是第一次在沒(méi)有使用乙醇分離而直接對(duì)液體樣品測(cè)定δ13C值。
2009年，Madeleine E. Spitzke等采用GC-C-IRMS測(cè)定了葡萄酒中乙醇和高級(jí)醇的δ13C值。50多個(gè)來(lái)自德國(guó)的葡萄酒樣采用環(huán)己烷和2-甲基-2-丙醇混合萃取液萃取，再進(jìn)行GC-C-IRMS分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)液-液萃取處理后乙醇的δ13C值和蒸餾處理后乙醇的δ13C值沒(méi)有顯著差異，R2為0.972，這說(shuō)明樣品制備中不會(huì)發(fā)生顯著的同位素蒸餾效應(yīng)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)提取的高級(jí)醇中δ13C值與酒樣中乙醇的δ13C值相關(guān)性好，R2為0.829。液-液萃取省時(shí)省力，需要樣品量少，在分析高級(jí)醇中的表現(xiàn)使其有潛力應(yīng)用于葡萄酒的防偽分析。
2010年，Costanza Aghemo等研究了意大利葡萄酒中同位素參數(shù)和葡萄生長(zhǎng)環(huán)境的氣候參數(shù)之間的相互關(guān)系。用SNIF-NMR和GC-C-IRMS分析了來(lái)自Nebbiolo和Barbera不同年份以及Piedmont不同產(chǎn)區(qū)的葡萄酒，獲取了同位素（2H和13C）數(shù)據(jù)。利用同位素?cái)?shù)據(jù)建立了起與平均溫度、總降水量、平均濕度和有效積溫的關(guān)系式。測(cè)定得到δ13C數(shù)據(jù)與平均溫度和總降水量分別呈正比和反比的關(guān)系，而與其他的氣候參數(shù)相關(guān)性低。此外，研究發(fā)現(xiàn)同一個(gè)葡萄園不同品種葡萄釀造的葡萄酒測(cè)得的同位素比值有明顯差異。
Laurien Adami在2010年采用同位素比質(zhì)譜技術(shù)區(qū)分了巴西不同的葡萄品種和葡萄酒的年份，并發(fā)現(xiàn)了葡萄、葡萄酒和地理位置之間的相互關(guān)系，通過(guò)該技術(shù)測(cè)定葡萄酒的產(chǎn)地以及地理和氣候特點(diǎn)。用到的同位素比值有巴西葡萄酒中乙醇的δ13C以及酒水分中的δ18O值。實(shí)驗(yàn)證明，與乙醇中δ13C值相比，酒中水的δ18O值更適合用于判定葡萄酒的產(chǎn)區(qū)。
此外，還有很多用同位素比值來(lái)鑒別酒產(chǎn)品的真?zhèn)窝芯课墨I(xiàn)。Andreas Ro mann等用IRMS測(cè)定了來(lái)自意大利、法國(guó)和德國(guó)的葡萄酒的δ13C值，用于分析碳同位素比值在識(shí)別產(chǎn)地和鑒別產(chǎn)地真?zhèn)蔚淖饔谩ochen Jung等用GC-IRMS對(duì)葡萄酒中甘油的真?zhèn)芜M(jìn)行了評(píng)估。Josep E. Giménez-Miralles等用IRMS結(jié)合NMR對(duì)發(fā)酵過(guò)程中生產(chǎn)的乙醇的δ13C進(jìn)行測(cè)定，用于識(shí)別來(lái)自西班牙Valencia的紅酒的產(chǎn)區(qū)。Ana I. Caba ero等用液相色譜結(jié)合同位素比質(zhì)譜儀分析了葡萄酒中甘油和乙醇的穩(wěn)定碳同位素。
3.2 歐盟和OIV檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
歐盟和國(guó)際葡萄酒及葡萄酒組織（OIV）在上世紀(jì)90年代中期就制訂了用同位素比質(zhì)譜技術(shù)對(duì)酒類進(jìn)行檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法。標(biāo)準(zhǔn)頒布年份、方法名稱、適用產(chǎn)品、所測(cè)組分、適用儀器和應(yīng)用的同位素，見(jiàn)表2。
4 IRMS技術(shù)
在國(guó)內(nèi)酒類研究的應(yīng)用
在我國(guó)，同位素比質(zhì)譜技術(shù)更多地用在地球科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和氣候變化研究等方面的工作。
現(xiàn)在，該技術(shù)也逐步應(yīng)用于食品安全領(lǐng)域的研究，中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院用GC-C-IRMS對(duì)食醋中乙酸的13C穩(wěn)定同位素方法進(jìn)行了研究。該院對(duì)酒類進(jìn)行了初步研究，關(guān)注了飲料酒中乙醇氧同位素測(cè)定方法和生產(chǎn)過(guò)程中乙醇13C同位素機(jī)理，采用的是乙醇模擬飲料酒和白酒模擬發(fā)酵，并采集了工廠中高粱原料釀造的酒樣和流通領(lǐng)域的商業(yè)高粱原料白酒樣進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)6個(gè)商品酒乙醇δ13C超出95%置信區(qū)間，預(yù)測(cè)25%商品酒可能虛假標(biāo)注，假冒固態(tài)法白酒。
4.1 我國(guó)葡萄酒
真實(shí)性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)
IRMS技術(shù)在白酒研究中應(yīng)用剛剛起步，沒(méi)有制定用IRMS技術(shù)檢測(cè)白酒的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但用IRMS技術(shù)對(duì)葡萄酒制訂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已有立項(xiàng)研究（見(jiàn)表3所示），并取得了初步成果：《葡萄酒中水的18O/16O比值測(cè)定方法》和《起泡葡萄酒中二氧化碳的13C和12C比值測(cè)定方法》這兩項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)征求了意見(jiàn)，不過(guò)還未發(fā)布。白酒在這方面應(yīng)該向葡萄酒學(xué)習(xí)，便于用IRMS技術(shù)對(duì)白酒產(chǎn)品的檢測(cè)。
4.2 IRMS技術(shù)
在白酒中應(yīng)用展望
對(duì)白酒成品的研究，通常使用傳統(tǒng)的儀器設(shè)備測(cè)定常規(guī)理化指標(biāo)，比如用酒度計(jì)測(cè)定白酒的酒精度，滴定法測(cè)定總酸總酯，酒中氰化物的測(cè)定，用氣相色譜測(cè)定白酒主要成分，這些指標(biāo)只是宏觀上的白酒質(zhì)量和品質(zhì)參數(shù)。
由于食品安全事故的頻發(fā)以及對(duì)添加劑等食品領(lǐng)域監(jiān)管力度的加強(qiáng)，一些白酒企業(yè)購(gòu)置了較高端的儀器如液相色譜，用于檢測(cè)白酒中安賽蜜和糖精鈉含量。
但是，這些檢測(cè)能力僅僅能滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求，用這些儀器和設(shè)備對(duì)白酒的質(zhì)量進(jìn)行控制、添加劑識(shí)別、白酒真?zhèn)芜M(jìn)行鑒別是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
同位素比質(zhì)譜技術(shù)為更深入地對(duì)白酒進(jìn)行研究提供了可能。在質(zhì)量控制上，可采用該技術(shù)對(duì)采購(gòu)的基酒進(jìn)行把關(guān)，測(cè)定C或者O等其他元素的同位素比值，判斷采購(gòu)的基酒是否純糧釀造，甚至可以判斷釀造中各種糧食添加的比例。對(duì)于食用酒精在釀酒企業(yè)中的使用也可能給予質(zhì)量控制，通過(guò)該技術(shù)或可以判斷食用酒精所采用的原料。蒸餾酒及其配制酒新國(guó)標(biāo)對(duì)氰化物的限量有了極大變化，這易導(dǎo)致木薯酒精勾兌的酒冒充純糧釀造酒，如果采用同位素比質(zhì)譜技術(shù)對(duì)白酒監(jiān)管測(cè)試，則可能有效預(yù)防和杜絕木薯酒精勾兌酒的假冒問(wèn)題。或者通過(guò)同位素比質(zhì)譜技術(shù)也能對(duì)白酒中的添加物，如糖精鈉、安賽蜜等其他添加劑進(jìn)行測(cè)定。
在我國(guó)白酒產(chǎn)品區(qū)域集團(tuán)化的進(jìn)程中，同位素比質(zhì)譜技術(shù)能夠有很多用武之地。不同產(chǎn)品區(qū)域的氣候條件不一樣，致使釀造出的白酒產(chǎn)品可能在同位素比上有差異，這樣就可通過(guò)IRMS技術(shù)識(shí)別各個(gè)白酒產(chǎn)區(qū)的產(chǎn)品。例如可通過(guò)IRMS技術(shù)確定“中國(guó)白酒金三角”區(qū)域酒的同位素比特征，通過(guò)這一技術(shù)強(qiáng)化區(qū)域品牌的獨(dú)有性。
白酒產(chǎn)品的真實(shí)性鑒別和防偽對(duì)高端白酒市場(chǎng)來(lái)說(shuō)是極為重要的。傳統(tǒng)方式是用氣相色譜建立質(zhì)量指紋圖譜庫(kù)結(jié)合計(jì)算機(jī)專家識(shí)別系統(tǒng)來(lái)鑒別，此外更多的是通過(guò)感官品質(zhì)來(lái)判別白酒的真實(shí)性。白酒防偽上，常注重包材的防偽技術(shù)，如采用防偽標(biāo)簽、激光防偽和防偽瓶蓋等，但這些方法存在的缺點(diǎn)是不言而喻的，成本高、易被仿制。因此，可以利用穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜技術(shù)測(cè)定酒體中相應(yīng)成分的C、H或O元素的同位素比，建立白酒產(chǎn)品的同位素比數(shù)據(jù)庫(kù)，為高端白酒的防偽提供支持。
白酒的年份鑒別，傳統(tǒng)的方式是對(duì)酒進(jìn)行感觀品評(píng)，再結(jié)合常規(guī)的理化分析指標(biāo)。白酒年份酒沒(méi)有通認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)也沒(méi)有鑒定不同貯存年份的白酒的標(biāo)準(zhǔn)，這在一定程度上刺激了“年份酒”市場(chǎng)的混亂。在鑒定方法上，劍南春研究人員發(fā)明了“揮發(fā)系數(shù)鑒別年份酒的方法”，能否適應(yīng)不同的產(chǎn)品還有待商榷。然而，不能否認(rèn)的事實(shí)是國(guó)外IRMS技術(shù)在葡萄酒年份鑒別上的研究成果表明IRMS技術(shù)應(yīng)用于白酒不同貯存年份的鑒別是具有可能性的。從國(guó)內(nèi)應(yīng)用IRMS技術(shù)在白酒行業(yè)研究的現(xiàn)狀來(lái)看，《白酒中乙醇穩(wěn)定碳同位素13C和12C比值測(cè)定方法》標(biāo)準(zhǔn)已于2014年底開始征求意見(jiàn)，邁出了應(yīng)用IRMS技術(shù)對(duì)白酒中不同元素同位素比值的研究，為后續(xù)利用IRMS開展白酒真實(shí)性鑒定奠定了初步基礎(chǔ)，但還有更多工作需要開展。
5 總結(jié)
同位素比質(zhì)譜技術(shù)是白酒摻假、溯源和真實(shí)性鑒定有用而可行的工具，結(jié)合不同的前處理工具可以得到白酒中不同成分如水、乙醇等高級(jí)醇中C、O、H等同位素比值信息，再利用相應(yīng)的接口和軟件實(shí)現(xiàn)白酒測(cè)定中不同同位素之間的全自動(dòng)轉(zhuǎn)換。這一技術(shù)必將對(duì)白酒質(zhì)量控制和真實(shí)性鑒定起到重要的推動(dòng)作用。（華夏酒報(bào)）
