酱香型白酒所用高粱中碳同位素的测定

邵飞龙，张 建，马义虔，朱丽波，卢垣宇，张 琼

（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）

酱香型白酒所用高粱中碳同位素的测定

邵飞龙1，2，张 建1，2，马义虔1，2，朱丽波1，2，卢垣宇1，2，张 琼1，2

（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）

高粱作为酱香型白酒酿造中必不可少的原料之一，其品质的优良与否直接影响着白酒酿造的品质。高粱的生长环境决定其本身有机成分品质的好坏，通过稳定同位素比质谱仪测量A、B两个地区高粱中有机组分碳的同位素比（δC13/C12）进行比较，建立测量方法，区分产地，可使优质高粱品种产地溯源性得到保护，避免掺假，从而确保白酒酿造工艺的稳定性和优质性。

酱香型白酒； 高粱； 稳定同位素； 溯源性； 有机组分-碳

高粱(Sorghum)是世界上最重要的谷物作物之一，其产量仅次于玉米、小麦、水稻和大麦；按黏度可分为糯高粱和粳高粱，北方多产粳高粱，而南方多产糯高粱，高粱含有的色素和单宁物质和其衍生物酚类化合物可赋予白酒特有的芳香味。糯高粱几乎全含支链淀粉，以小曲制高粱酒时，淀粉出酒率较高[1-2]，且糯高粱的出酒率优于粳高粱[3]。对于贵州省生产的白酒主要以酱香型白酒为主，其选用优质的糯高粱为生产原料。

原料是酿造白酒的物质基础，不同原料拥有不同的成分含量，不同成分含量的原料铸就不同品质的白酒。酱香型白酒酿造原料包括高粱、小麦、水等。其中对高粱的感官要求为颗粒坚实、饱满、均匀、无霉变等。为了酿造出无色（微黄）透明、酱香突出、酒体醇厚丰满、香味协调、后味长和空杯香持久等风格特征的优质酱香型白酒[4]，科研人员在不断的研究和探索生产酱香型白酒的原料、工艺等，从而改良和提高酱香型白酒的品质和质量。

近年来，国内外研究人员开展了原料产地溯源检测和判定技术研究。如Geana等[5]和Potort等[6]利用ICP-OES或ICP-MS，并结合化学计量学分析葡萄酒中的金属元素，从而可以鉴别出优质原料的品种及原产地。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，国内外开展了应用于食品产地溯源和鉴别。如Camin等[7]对意大利蓝莓进行了产地溯源研究，袁玉伟等[8]采用稳定同位素质谱和等离子发射光谱质谱法，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的判定准确率为99%，而浙江余姚、金华和西湖产地的判定准确率为86%。我国在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[9]。

本研究采用稳定同位素检测，探讨用于酱香型白酒所用高粱原料产地溯源的可行性，并为后续工作提供数据支撑和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

试样：某酱香白酒生产企业生产用高粱。

仪器设备：稳定同位素比质谱仪（Stable isotope ratio mass spectrometer）、Flash EA元素分析仪，仪器测定与结果计算同位素比质谱仪中Isodat Acquisition-FlashEA软件控制自动完成。

耗材标准：高纯He；高纯CO2；粉碎机（转速5000 r/min）；电子天平，可读性：0.001 mg；电子天平，可读性：0.1 mg；超纯水≥18.2 Ω；锡杯8 mm×5 mm；进样瓶1 mL；玛瑙研钵，内径d：3 cm；尿素标准物质δC13/C12：-37.32。

1.2 样品前处理

实验前先将氧化还原炉温度经过梯度升温到960℃，柱温箱温度升温到60℃，载气和保护气分别设置到110 mL/min，200 mL/min。在高脚烧杯中放入150 mL超纯水，放于超声装备内超声5 min，排去水中含有的CO2气体，避免对实验结果造成误差。称取尿素标准样品200 mg于1 mL进样瓶中，用超声过的超纯水定容至1 mL，得到浓度为200 mg/mL的标准物质稀释液。吸取0.5 μL的200 mg/mL浓度的标准物质稀释液于锡杯中，及0.1 mg尿素，包样成锡囊，待测。将整粒高粱放入粉碎机内粉碎处理，过60目筛，然后将过筛的高粱样品粉末放入70℃烘箱2 h，取出冷却，装入50 mL平底离心管中。称取0.2～0.3 mg的高粱样品于锡杯中，包样成锡囊，待测。

1.3 样品检测

1.3.1 稳定性碳同位素比率检测

将以上包好的样品锡囊放入自动进样器，放入温度为960℃的氧化还原炉内经过高温燃烧生成氧化物（SO2、CO2、N2）和水（H2O）等，氧化物气体随载气经过氧化炉柱子过滤掉卤化物和硫化物，剩余的氧化物气体和水气经过高氯酸镁除去水分，然后经过色谱柱分离CO2和N2。最后样品氧化气通过载气进入离子质谱源中进行δC13/C12的分析。

1.3.2 具体条件

元素分析仪：氦气载气（carrier），流量为200 mL/min；保护气（reference），流量为200 mL/min；燃烧炉温度为960℃，柱温箱温度（Oven）为60℃，真空度为Vac:1.0×10-7。

2 结果与分析

2.1 标准物质测定结果（表1）

表1 标准物质测定结果

测定3次尿素的标准物质，实际测量平均值δC13/C12为-37.324与参考值-37.32相吻合，RSD为0.0279，回收率100.01%，说明设备稳定，方法可行。

2.2 样品进样量的选择

样品的进样量与测定结果的准确性有着密切的关系。进样量过小，波动较大会造成结果不稳定；反之，进样量过大，燃烧不完全，也会造成结果的偏差。由于所测定的值为碳同位素比值δ13C，样品同位素比值与标样同位素比值间的千分差，所以其12C与13C测定值的微小差别，就会引起δ13C值较大的变化，所以进样量过小或进样量过大，都会造成结果的偏差。对稳定同位素比质谱仪（Stable isotope ratio mass spectrometer）来说测量δ13C的电信号范围可以控制在4000～15000 mV之间，最佳碳的测定范围为100～200 μg，而高粱的碳范围为50%左右，因此选择进样量为200～400 μg。

2.3 样品碳同位素图谱（图1）

图1 样品碳同位素图谱

2.4 样品测定结果

按照本文方法测定了川南、黑龙江两个地区的高粱中碳同位素比值，结果见表2。从表2可以看出，川南、黑龙江两个地区的高粱中碳同位素的结果存在差异，这个数值的差异，可以对高粱的产地进行区分提供参考。

表2 样品测定值(n=9)

由表2可知，采用同位素比值测定川南、黑龙江两个地区高粱中碳同位素，川南高粱的碳同位素比值数据为-11.671～-11.791；黑龙江高粱的碳同位素比值数据为-12.256～-12.607。

3 结论

随着人们对酱香型白酒品质和质量的更高要求，使得研究学者不断地深入研究酱香型白酒的原料（高粱和小麦）和生产工艺。高粱的品质的差异必然导致白酒品质的差异[10]。高粱中的有机组分必然会影响到白酒的品质和质量。

地域性的种植导致了高粱有机组分碳-4的差异，本文在建立方法基础上测定了尿素的同位素比值，实测值-37.328与参考值-37.32相吻合，说明本文建立的方法可行，准确；碳-4植物形成的碳水化合物δC13/C12值范围在-20%～-10%，甘蔗、玉米、高粱属于碳-4植物[11]。此基础上测定了川南、黑龙江两个地区高粱中碳同位素δC13/C12的比值，最终测定结果可以区分出川南、黑龙江两个产地的高粱的同位素比值，由此可以将川南、黑龙江两个产区高梁δC13/C12的测试作为高粱产地的溯源性提供参考依据。

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[3] 劳动部教材办公室.白酒生产工艺[M].北京：中国劳动出版社,1995.

[4] 中国轻工业联合会.酱香型白酒：GB/T 26760—2011 [S].北京：中国标准出版社,2011.

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[6] POTORT A G,TURCO V L,SAITTA M,et al. Chemometric analysis of minerals and trace elements in Sicilian wines from two different grape cultivars[J]. Natural product research,2017,31(9)：1000-1005.

[7] 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.

[8] 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.

[9] 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[M].北京：中国标准出版社,2003.

[10] 刘涵,敖宗华,王明,等.酿酒高梁的研究进展[J].酿酒科技,2016(6)：45-48.

[11] 李学民,贾光群,王明.元素分析-同位素比质谱法测定葡萄酒中乙醇δ13值[J].分析化学研究报告,2014,42 (1)：99-103.

Determination of Carbon Isotope in Sorghum for Jiangxiang Baijiu

SHAO Feilong1,2,ZHANG Jian1,2,MAYiqian1,2,ZHU Libo1,2,LU Yuanyu1,2and ZHANG Qiong1,2
(1.Guizhou Product Quality Supervision and Inspection Institute,Guiyang,Guizhou 550004;2.China National Quality Inspection and Supervision Center for Alcoholic Beverage and Processed Food,Guiyang,Guizhou 550004,China)

Sorghum,as one of the necessary raw materials in the production of Jiangxiang Baijiu,its quality is directly related to the quality of produced Baijiu.The growth environment of sorghum determines its organic components.Through the measurement of organic stable carbon isotope ratio（δC13/C12）in sorghum from A and B region by IRMS,we had established the measurement method to distinguish the origin of sorghum.As a result,we could protect the traceability of quality sorghum producing area,so as to avoid adulteration and to ensure the stability and the quality of produced Baijiu.

Jiangxiang Baijiu;sorghum;stable isotope;traceability;organic component

TS262.3；TS261.2；TS261.7

A

1001-9286（2017）06-0123-03

10.13746/j.njkj.2017094

贵州省科学技术厅社会攻关计划项目(黔科学SY[2013]3111)；2012年度贵州省质监系统科技计划项目(2012ZK005)。

2017-04-14

邵飞龙（1986-），男，助理工程师，学士，研究方向为食品与化学，E-mail：543496104@qq.com。

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：2017-05-18；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170518.1115.007.html。