摘 要：經(jīng)過多年規(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)自動智能化轉型。然而，在正向發(fā)展的背景下，行業(yè)仍存在較多問題，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)白酒等問題。此外，還有年份酒標準的缺失增加市場混亂，如何進行“地理標志產(chǎn)品”的保護等，這些都是亟待解決的問題。穩(wěn)定同位素比質譜技術為解決這些問題提供了可能。
本文從穩(wěn)定同位素比質譜技術介紹、國外現(xiàn)有應用以及我國葡萄酒標準立項這幾方面出發(fā)，提出該技術在白酒行業(yè)應用的潛力，以期推動我國白酒行業(yè)質控水平的提升。
源坤鑒酒技術團隊
（四川省食品藥品檢驗檢測院）
1 引言
白酒是我國傳統(tǒng)的優(yōu)勢食品行業(yè)之一，憑借著獨特的地理環(huán)境和代代傳承的釀造工藝以及從業(yè)者不斷對白酒行業(yè)開展的創(chuàng)新工作，使得既具有物質屬性，又有精神內涵的傳統(tǒng)白酒逐步由手工作坊式的生產(chǎn)向生產(chǎn)自動智能化轉型。
在這些進步的光鮮下，我們不能忽視行業(yè)仍然存在嚴重并亟待解決的問題：
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識帶來的誠信危機；
配制酒產(chǎn)品質量的管理和食品安全的監(jiān)管盲點是重要的風險來源；
白酒釀造所用原輔材料和其他相關物品帶來的潛在風險值得關注；
白酒標準制定的滯后以及白酒標準的混亂助長了白酒行業(yè)的食品安全風險，等等。
細分這些問題，不難發(fā)現(xiàn)，白酒真實性的判定是行業(yè)人士和消費者普遍關注的問題，也是一直困擾行業(yè)的問題，我們也一直在思考和探索如何用技術和管理的手段去規(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)等都屬于白酒真實性判定的一部分，這些危害白酒真實性的行為給行業(yè)帶來惡劣的社會影響，損害了酒企尤其是名優(yōu)酒企的聲譽。
本文介紹了國內外穩(wěn)定同位素比質譜技術在酒行業(yè)的應用，以期為我國白酒行業(yè)質控和真實性檢測提供參考。
2 穩(wěn)定同位素比質譜技術原理
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)過程中氧同位素發(fā)生分餾，海水富集18O，云層隨著降雨過程而富集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同位素也起到分餾作用，常用穩(wěn)定同位素分餾原因見表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。
同位素比質譜儀先將樣品轉化成氣體（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。
國外穩(wěn)定同位素質譜技術用于食品領域的研究始于上世紀七十年代中后期，多年前已能利用該技術判斷蜂蜜和果汁中是否摻假，并對肉制品的地理產(chǎn)地、有機和無機飼養(yǎng)進行了研究，國外已有利用穩(wěn)定同位素質譜技術檢測蜂蜜、酒類產(chǎn)品的相關標準。
在我國，穩(wěn)定同位素質譜技術在地球科學及國家重大攻關和科研項目中發(fā)揮重要作用，在農(nóng)業(yè)和食品檢測及質量控制領域的應用剛剛起步。國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局依據(jù)美國公職分析化學師協(xié)會(AOAC)官方方法998.12《蜂蜜中C4植物糖含量-內標穩(wěn)定碳同位素比率法》制定了同位素比質譜技術檢測蜂蜜中碳-4植物糖含量的國家標準 《GB/T 18932.1-2002蜂蜜中碳-4植物糖含量測定方法 穩(wěn)定碳同位素比率法》。然而，該技術用于我國酒類尤其是傳統(tǒng)白酒的研究還處于萌芽狀態(tài)。
3 國外酒類產(chǎn)品研究中的應用
在食品質量控制上，穩(wěn)定同位素技術能利用自身優(yōu)勢解決常規(guī)分析技術無法解決的問題。因甜菜糖中δ13C約為-25.5‰，蔗糖中δ13C約為-11.5‰，應用碳同位素技術可識別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)酵形成酒精的過程中碳同位素分餾不超過千分之幾，所以也可用來鑒別酒類，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。國外已利用穩(wěn)定同位素比質譜技術對酒進行了深入研究，并制定了相應的檢測標準。
3.1 國外學者研究動態(tài)
2001年，Nives Ogrinc用IRMS結合SNIF-NMR對Slovenia的產(chǎn)區(qū)的葡萄酒的真實性和產(chǎn)地進行研究。研究使用了102個葡萄酒樣品，樣品源于Slovenia三個不同的產(chǎn)區(qū)，年代為1996、1997和1998。穩(wěn)定同位素數(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，同時用PCA和LDA處理δ18O值也可能使Drava和Sava這兩個大陸產(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引起δ18O值的改變。只有將同位素技術用于實際生產(chǎn)，才能切實地利于葡萄酒摻假和摻水檢測以及原產(chǎn)地鑒別。
2003年，Gérard Gremaud等利用穩(wěn)定同位素比質譜數(shù)據(jù)結合微量元素和其他酒類的經(jīng)典參數(shù)對瑞士葡萄酒進行區(qū)域鑒別。酒樣是2000年和2001年份的，用IRMS測定了δD和δ18O值，ICP-MS測定了Mn、Al、B、Ba、Ca、Fe、Mg、Na、Rb、Sr、Zn含量，F(xiàn)T-IR測定了乙醇含量、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、相對密度。結果顯示，在考慮采用單變量來鑒別瑞士葡萄酒產(chǎn)地時，δ18O值、Sr、Rb以及乙醇含量所建立的模型有極好的識別度。
為保證樣品有足夠的代表性，Giovanni Calderone等選取了來自意大利、法國、德國等9個歐盟酒產(chǎn)區(qū)國家的1998年和1999年共計171個酒樣，包括白酒和紅酒，采用氣相色譜-燃燒-同位素比質譜（GC-C-IRMS）測定白酒中甘油的δ13C值。甘油能改善酒的口感及和光滑度，因此有時添加到酒中提高酒的品質，這是被歐盟委員會法規(guī)禁止的。數(shù)據(jù)顯示，對于真實的葡萄酒來講，同一來源的甘油和乙醇的δ13C值有很好的線性相關性，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值的相關性足以確定穩(wěn)定同位素比質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測定了葡萄酒乙醇的δ13C值，用于葡萄酒鑒別真?zhèn)?。采用不同來源?3個酒樣對測定δ13C值的兩種方法進行驗證，分析經(jīng)典好于0.15‰，并且這兩種處理方法沒有明顯的同位素分餾現(xiàn)象。兩種方法測定的δ13C值沒有顯著差異，有很好的相關性。采用HPLC前處理具有快捷、簡便的優(yōu)勢，這也是第一次在沒有使用乙醇分離而直接對液體樣品測定δ13C值。
2009年，Madeleine E. Spitzke等采用GC-C-IRMS測定了葡萄酒中乙醇和高級醇的δ13C值。50多個來自德國的葡萄酒樣采用環(huán)己烷和2-甲基-2-丙醇混合萃取液萃取，再進行GC-C-IRMS分析。結果發(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值沒有顯著差異，R2為0.972，這說明樣品制備中不會發(fā)生顯著的同位素蒸餾效應。同時發(fā)現(xiàn)提取的高級醇中δ13C值與酒樣中乙醇的δ13C值相關性好，R2為0.829。液-液萃取省時省力，需要樣品量少，在分析高級醇中的表現(xiàn)使其有潛力應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)和葡萄生長環(huán)境的氣候參數(shù)之間的相互關系。用SNIF-NMR和GC-C-IRMS分析了來自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)。利用同位素數(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系式。測定得到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系，而與其他的氣候參數(shù)相關性低。此外，研究發(fā)現(xiàn)同一個葡萄園不同品種葡萄釀造的葡萄酒測得的同位素比值有明顯差異。
Laurien Adami在2010年采用同位素比質譜技術區(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系，通過該技術測定葡萄酒的產(chǎn)地以及地理和氣候特點。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。實驗證明，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鑒別酒產(chǎn)品的真?zhèn)窝芯课墨I。Andreas Ro mann等用IRMS測定了來自意大利、法國和德國的葡萄酒的δ13C值，用于分析碳同位素比值在識別產(chǎn)地和鑒別產(chǎn)地真?zhèn)蔚淖饔?。Jochen Jung等用GC-IRMS對葡萄酒中甘油的真?zhèn)芜M行了評估。Josep E. Giménez-Miralles等用IRMS結合NMR對發(fā)酵過程中生產(chǎn)的乙醇的δ13C進行測定，用于識別來自西班牙Valencia的紅酒的產(chǎn)區(qū)。Ana I. Caba ero等用液相色譜結合同位素比質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檢測標準
歐盟和國際葡萄酒及葡萄酒組織（OIV）在上世紀90年代中期就制訂了用同位素比質譜技術對酒類進行檢測的標準方法。標準頒布年份、方法名稱、適用產(chǎn)品、所測組分、適用儀器和應用的同位素，見表2。
4 IRMS技術
在國內酒類研究的應用
在我國，同位素比質譜技術更多地用在地球科學、環(huán)境監(jiān)測和氣候變化研究等方面的工作。
現(xiàn)在，該技術也逐步應用于食品安全領域的研究，中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院用GC-C-IRMS對食醋中乙酸的13C穩(wěn)定同位素方法進行了研究。該院對酒類進行了初步研究，關注了飲料酒中乙醇氧同位素測定方法和生產(chǎn)過程中乙醇13C同位素機理，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域的商業(yè)高粱原料白酒樣進行對比分析。結果發(fā)現(xiàn)6個商品酒乙醇δ13C超出95%置信區(qū)間，預測25%商品酒可能虛假標注，假冒固態(tài)法白酒。
4.1 我國葡萄酒
真實性技術標準立項
IRMS技術在白酒研究中應用剛剛起步，沒有制定用IRMS技術檢測白酒的相關標準，但用IRMS技術對葡萄酒制訂技術標準已有立項研究（見表3所示），并取得了初步成果：《葡萄酒中水的18O/16O比值測定方法》和《起泡葡萄酒中二氧化碳的13C和12C比值測定方法》這兩項行業(yè)標準已經(jīng)征求了意見，不過還未發(fā)布。白酒在這方面應該向葡萄酒學習，便于用IRMS技術對白酒產(chǎn)品的檢測。
4.2 IRMS技術
在白酒中應用展望
對白酒成品的研究，通常使用傳統(tǒng)的儀器設備測定常規(guī)理化指標，比如用酒度計測定白酒的酒精度，滴定法測定總酸總酯，酒中氰化物的測定，用氣相色譜測定白酒主要成分，這些指標只是宏觀上的白酒質量和品質參數(shù)。
由于食品安全事故的頻發(fā)以及對添加劑等食品領域監(jiān)管力度的加強，一些白酒企業(yè)購置了較高端的儀器如液相色譜，用于檢測白酒中安賽蜜和糖精鈉含量。
但是，這些檢測能力僅僅能滿足產(chǎn)品標準的要求，用這些儀器和設備對白酒的質量進行控制、添加劑識別、白酒真?zhèn)芜M行鑒別是遠遠不夠的。
同位素比質譜技術為更深入地對白酒進行研究提供了可能。在質量控制上，可采用該技術對采購的基酒進行把關，測定C或者O等其他元素的同位素比值，判斷采購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。對于食用酒精在釀酒企業(yè)中的使用也可能給予質量控制，通過該技術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標對氰化物的限量有了極大變化，這易導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譜技術對白酒監(jiān)管測試，則可能有效預防和杜絕木薯酒精勾兌酒的假冒問題。或者通過同位素比質譜技術也能對白酒中的添加物，如糖精鈉、安賽蜜等其他添加劑進行測定。
在我國白酒產(chǎn)品區(qū)域集團化的進程中，同位素比質譜技術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IRMS技術識別各個白酒產(chǎn)區(qū)的產(chǎn)品。例如可通過IRMS技術確定“中國白酒金三角”區(qū)域酒的同位素比特征，通過這一技術強化區(qū)域品牌的獨有性。
白酒產(chǎn)品的真實性鑒別和防偽對高端白酒市場來說是極為重要的。傳統(tǒng)方式是用氣相色譜建立質量指紋圖譜庫結合計算機專家識別系統(tǒng)來鑒別，此外更多的是通過感官品質來判別白酒的真實性。白酒防偽上，常注重包材的防偽技術，如采用防偽標簽、激光防偽和防偽瓶蓋等，但這些方法存在的缺點是不言而喻的，成本高、易被仿制。因此，可以利用穩(wěn)定同位素比質譜技術測定酒體中相應成分的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，為高端白酒的防偽提供支持。
白酒的年份鑒別，傳統(tǒng)的方式是對酒進行感觀品評，再結合常規(guī)的理化分析指標。白酒年份酒沒有通認的標準，行業(yè)也沒有鑒定不同貯存年份的白酒的標準，這在一定程度上刺激了“年份酒”市場的混亂。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”，能否適應不同的產(chǎn)品還有待商榷。然而，不能否認的事實是國外IRMS技術在葡萄酒年份鑒別上的研究成果表明IRMS技術應用于白酒不同貯存年份的鑒別是具有可能性的。從國內應用IRMS技術在白酒行業(yè)研究的現(xiàn)狀來看，《白酒中乙醇穩(wěn)定碳同位素13C和12C比值測定方法》標準已于2014年底開始征求意見，邁出了應用IRMS技術對白酒中不同元素同位素比值的研究，為后續(xù)利用IRMS開展白酒真實性鑒定奠定了初步基礎，但還有更多工作需要開展。
5 總結
同位素比質譜技術是白酒摻假、溯源和真實性鑒定有用而可行的工具，結合不同的前處理工具可以得到白酒中不同成分如水、乙醇等高級醇中C、O、H等同位素比值信息，再利用相應的接口和軟件實現(xiàn)白酒測定中不同同位素之間的全自動轉換。這一技術必將對白酒質量控制和真實性鑒定起到重要的推動作用。（華夏酒報）
