白酒原产地分析鉴别技术研究进展

李 娜，程 伟，张 杰，巩子路，吴丽华，薛锡佳，潘天全，彭 兵

（1.安徽金种子酒业股份有限公司，安徽阜阳236023；2.安徽金种子集团有限公司检测中心，安徽阜阳236018）

白酒作为中国特有的一种蒸馏酒，是世界六大蒸馏酒之一。白酒是以粮谷为主要原料，大曲、小曲或麸曲及酒母等为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏而制成的蒸馏酒[1]。据《本草纲目》记载：“烧酒非古法也，自元时创始，其法用浓酒和糟入甑，蒸令汽上，用器承滴露[2]。”由此可见，我国白酒的酿造生产已有很长的历史。白酒作为中国特有的一种蒸馏酒，优质白酒必须有适当的贮存期。清香型白酒至少贮存3～6个月，长则1年以上；浓香型白酒贮存期为1年左右，酱香型白酒要求贮存3年以上。目前，对白酒的研究主要集中在酿酒微生物、酿造工艺、呈香呈味物质、健康因子、年份及产地的鉴定等方面。随着科技的进步，与传统感官品评酒的方式相比，数字化评酒方式将更加准确与客观，并从不同方面对白酒质量进行分析研究。葡萄酒有系统的“原产地”概念，对于白酒而言，“原产地”意识还处于发展状态，保护措施还不完善，但随着白酒市场的发展，企业之间、区域之间必将越来越重视“原产地”的概念。本文从原产地分析与鉴别的概念及发展、国内外研究进展、白酒原产地分析鉴别技术的主要方法等方面综述了白酒原产地分析鉴别技术的研究进展，并指出开展同位素测定技术研究有助于白酒原产地的分析鉴别，白酒原产地的分析鉴别有助于提高行业竞争力。

1 原产地分析与鉴别

1.1 葡萄酒原产地

依据国际葡萄与葡萄酒组织（OIV）的规定，葡萄酒原产地标志的定义为：葡萄酒的质量以及所特有的风味与其生产地理区域内的环境包括自然环境与人为环境密切相关，葡萄原料的栽培以及采摘对葡萄酒的质量有直接影响，而葡萄酒的酿造、老化等关键步骤也必须是在该产区进行，保证酿造及老化过程中产生的典型风味具有地域特征[3]。同时，规定原产地标准包括以下几个方面：生产区域、葡萄品种结构、葡萄原料的最低含糖量、单位面积产量、种植方式、酿造方法、感官标准、标签标准和质量控制等[4]。用相应法律与法规以确保葡萄酒的风格和质量具有明显的地理特征[5]。1999年8月17日，我国质量技术监督局颁布了《原产地域产品保护规定》，规定指出原产地域产品的特征包括[6]：产品原料来自特定地域，产品按照传统工艺进行生产，产品的质量、特色或声誉在本质上取决于原产地域地理特征，产品要在特定地域内进行生产。

1.2 白酒原产地

白酒是我国的传统产品之一，具有悠久的历史。中国历来就有“一方水土养一方人”的说法，而“一方水土”更能酿出“一方好酒”，足以说明高质量白酒的酿造离不开水质、土壤、气温、气候、微生物等条件俱佳的自然和谐环境。得益于各地自然条件和优势菌群生存条件、酿酒工艺的差异，白酒众多产区的形成也不尽相同。由于不同因素的影响导致了白酒拥有着各自独特的风味，这使得即使是同种香型白酒，因产品酿造地理环境的不同和气候条件的不同而使白酒的风味产生差异性，风格也不具相同。例如，同属于酱香型的茅台酒和郎酒，同属于清香型的汾酒和二锅头，它们在感官风味上就有很明显的差异。2001年12月11日，随着中国加入世贸组织，原产地的保护也渐入我国人们的视野。“原产地”是一个地理名称，即产品的生产地，一种产品由于生产地的地理环境、气候条件以及酿造工艺的不同从而形成了不同于其他品牌白酒的特殊口感与风格[7]。

白酒原产地的不同形成了产品风格上的差异，消费者根据各自的偏好选择购买白酒品种。这就引起白酒市场上销售份额的不均，一些不法商贩利用这种现象投机倒把，扰乱市场秩序，并严重侵害消费者的权益。白酒市场以次充好事件频频发生，这种现象的出现迫切需要加强对于白酒原产地标识的保护；同时，要逐渐增强消费者关于原产地的认知意识。葡萄酒有系统的“原产地”概念，对白酒而言，“原产地”意识还处于发展阶段，保护措施还不够完善；但随着白酒市场的提升，企业之间、区域之间越来越注重“原产地”的概念。

2 酒类产品原产地分析与鉴别研究进展

欧盟食品标准机构广泛调查指出,随着市场全球化和国家地区之间商品交流日益广泛,原产地标识被消费者高度关注，顾客对于高品质商品的追求造成对原产地识别需求的不断增长。质量评估是维持高质量标准的基础，食品的整体质量由多个方面决定：质量、安全和原真性；而原真性又涉及到组成成分、原产地和生产年份等多个方面[8]。欧盟建立了以原产地为基础的独立检查系统并已经开始运行,为了使消费者能够了解所购买产品的原产地信息的正确性、完整性和透明性还采取了立法措施。包括葡萄酒、牛羊肉、威士忌、奶酪、白兰地等在法律上要求具有相应原产地标识。目前，食品安全与质量等级鉴别已日渐引起人们的关注。对于白兰地、葡萄酒和威士忌等饮料酒在相关方面的判别研究已趋于完善；其中，西班牙、意大利、澳大利亚、巴西、法国及不同国家地域间葡萄酒[9-14]的原产地判别均有相关研究报道。

国内关于白酒香型、产地判别的研究报道较少，我国主要还是依靠人的感官来鉴定白酒种类及品质。通过查看酒的色泽、嗅闻酒的气味、口尝酒的味道来进行白酒质量及产地判定。品评酒的过程中不仅要求品酒员掌握专业品酒知识及经验，而且还必须保证品酒员的感官和情绪都保持在稳定状态，虽然这种方法快速且方便，但同时这种方法的主观性太强，无法确保其准确度等。此外，国内对于鉴别白酒的年份和香型过程更是复杂：首先需要品酒师进行专业品酒鉴定，其次要根据理化指标解析其中的物质成分，然后依据定性定量结果鉴别其所属香味类型，但受限于样本量，因此未形成系统的判别方法。殷勇等[15]运用气敏传感器阵列技术鉴别白酒质量稳定性和白酒品牌，传感器阵列可以测试白酒的特征信息，从而通过分析阵列信号来区分不同质量和品牌的白酒，最后利用径向基（radial basis function,RBF）神经网络建立白酒质量和品牌分类模型。Qin等[16]利用比色人工鼻技术判别6种不同产地的白酒，其中人工鼻技术由传感器阵列组成，能够收集传感器对白酒中不同香气成分的响应信息，之后利用PCA、HCA和LDA分析处理响应值数据，以此实现了不同产地白酒的判别，预测准确率达100%。

3 白酒原产地分析鉴别技术的主要方法

由于不同样品的指纹图谱中包含了能够表现该样品特性的特征信息，而组成这些图谱具有特异性和典型性。近年来，指纹图谱分析技术的出现增强了白酒品评以及组分定性定量快速准确鉴定的能力，有助于开展白酒原产地的分析鉴别研究。指纹图谱技术是指将待测样品做适当的处理之后，采用光谱技术或色谱技术以及其他分析手段，获得该样品的光谱图、色谱图等。由指纹图谱的特异性和典型性可以得出，指纹图谱强调的是同一物种群体内的整体相似性，而非个体的专一性。通过采集样品的指纹图谱数据，并对特征信息进行分析比对，可以达到对不同样品之间存在的差异或一致性作出评价的目的。由于近代科技的不断创新与发展，如今已将指纹图谱的概念延伸到了更加广泛的科学领域，并将其与化学计量学方法相结合，在各领域中得到了有效的应用。目前，建立指纹图谱的分析方法主要有气相色谱-质谱联用法（GC-MS）、红外光谱法（IR）、高效液相色谱法（HPLC）、紫外可见分光光度法（UV-VIS）、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）、电感耦合等离子体质谱法（ICPMS）、基质辅助激光解析飞行时间质谱法（MALDI-TOF-MS）等。

3.1 电感耦合等离子质谱（ICP-MS)方法

应用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS)测定白酒中矿质元素含量（Mg、Al、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Sr、Mo、Cr、Sb、Ba）。ICP-MS在检测中具有检出限低、图谱简单、所需样品量小、线性范围宽、检测速度快、样品引入和更换方便等优点，是当今多元素测定领域中最先进和准确的分析测试手段之一[17-19]。多因素方差分析结果表明，地域和基因型对每个元素均有显著影响，结合方差贡献率分析，发现地域对Mg、Al、Ca、Mn、Fe、Zn、As、Sr、Mo、Cr、Ba等元素的影响变异贡献率最大，基因型对Cu的影响变异贡献率最大，误差对Sb的影响变异贡献最大。利用受地域影响较大的Mg、Al等11种元素对原料产地进行判别分析，结果表明，它们对原料产地来源鉴别的回代检验正确判别率和交叉检验正确判别率均为100%。由此可见，与地域密切相关而受基因型等其他因素影响较小的矿质元素是用于食品产地溯源比较稳定、有效的指标。在白酒原产地的鉴定上可以利用ICP-MS的特性来分别检测原酒、酿造所使用的原料等（水、酒曲或谷物）中的矿物质元素，得到结果分析对比两者之间的差异及相似性来验证白酒的原产地。

3.2 气相-质谱联用（GC-MS）方法

20世纪70年代以来，由于分析技术的进步，特别是气相色谱分析在白酒工业中的应用，推动了白酒生产技术的发展，促进了白酒质量的提高。气相色谱分析法是一种先进新型的分离分析技术，它具有选择性高、分离效能高、分析速度快、灵敏度高、样品用量少等特点，已日益广泛应用于酿酒行业。气相色谱分析既能准确地分析白酒中甲醇、杂醇油等控制性组分，又能对占白酒1%～2%的微量呈香成分进行单一组分分离，得出各组分的准确含量，明确表示出各香味成分之间的量比关系，克服了常规化学分析中各类香味成分以总量出现的不清晰状态，为产品质量的稳定的提高提供必不可少的科学依据。其中，在色谱分析中的气质联用法是发展最早，目前最成熟、最成功和应用很广泛的有机质谱联用技术[20-23]。由于气质联用仪的特性及白酒中挥发性成分较多的性质，气质联用方法在白酒香气成分剖析工作中举足轻重，有助于开展白酒原产地的分析鉴别研究。

3.3 高效液相色谱（HPLC）、高效液相色谱质谱联用（HPLC-MS）方法

利用高效液相色谱仪（HPLC）或高效液相色谱质谱联用仪（HPLC-MS）来检测白酒中的不挥发性物质，比起气相色谱只能分析挥发性物质的特性而言，高效液相色谱几乎可以分析白酒中的各种物质，还可用于热不稳定物质的分析；同时，HPLC还具有分离效率高、选择性高、检测灵敏度高、分析速度快等优点。寻思颖等[24]利用酚类物质的荧光特性和手性拆分剂β-环糊精拆分重叠峰，使用带荧光检测-高效液相色谱仪法测定酱香型白酒中10种挥发性酚类物质含量。邵秋荣等[25]使用液相色谱质谱联用法来同时测定酒中污染物23种邻苯二甲酸酯类塑化剂残留量。这些利用高效液相色谱与其他色谱联用的方法对白酒检测技术的发展有着重要促进作用，有助于开展白酒原产地的分析鉴别研究。

3.4 全自动氨基酸分析方法

氨基酸的检测分析广泛应用于医学、农业、食品、医药、饲料、化妆品等与人类生活和健康密切相关的几大行业。个别白酒及酒类产品中含有一定量氨基酸成分，氨基酸是组成蛋白质的基本单元，具有极其重要的生理功能。对于白酒中的氨基酸成分，可采用氨基酸分析仪来检测。氨基酸分析仪具有灵敏度高、分析速度快、分辨率高等特点。其中，苗雨田等[26]把黄酒经氮气吹干复溶后,过膜,再使用全自动氨基酸分析仪测定不同年份的黄酒中游离氨基酸的含量。张甲生等[27]使用氨基酸自动分析仪对西洋参果汁和花旗酒中16种以上氨基酸进行了测定。氨基酸的测定对研究白酒中的健康因子起到了辅助作用。

3.5 稳定同位素测定方法

与测定白酒和原料中的矿物质元素相比，利用稳定同位素测定则能更准确、全面的验证白酒原产地问题。因为，植物中同位素的分布与植株吸收的水分和地理气候位置以及植物生物化学过程有着密切联系，不同地域产区植物具有不同的同位素含量。植物原料发酵后，酒体中的乙醇分子和水中的同位素含量会随着工艺条件的不同发生相应变化。此外，欧盟有相关研究已经使用天然同位素丰度作为原产地标记来鉴定食物类商品。正是由于元素稳定同位素的独特物理性质，无论原料和工艺条件如何,同位素的变化模式是确定的，使得这种测定方法能够成为验证不同地区、不同酒类的质量与地理标识的一种重要依据[28]。

开展稳定同位素检测技术研究有助于白酒原产地的分析鉴别，尤其是白酒中添加外源酒精成分的检测鉴定，有助于提高行业竞争力。目前，轻工行业标准《QB/T 5164—2017白酒中乙醇的稳定碳同位素比值（13C/12C）测定方法气相色谱-燃烧-稳定同位素比值质谱法》，规定了应用气相色谱-燃烧-稳定同位素比值质谱仪测定乙醇稳定碳同位素比值（13C/12C）的方法，该标准适用于白酒和酒精中乙醇的稳定碳同位素比值（13C/12C）的测定。根据我国传统白酒国家标准定义要求，与固液法白酒相比，传统固态法白酒不能添加非自身发酵的食用酒精；添加外源食用酒精虚假标注传统固态法白酒仍时有发生，影响到传统白酒的品质声誉，是行业健康稳步发展隐患。制定此项分析方法标准将为白酒行业构建我国传统白酒碳同位素数据库和科技监管提供标准参考依据，有望规范传统白酒和固液法白酒有序竞争，我国整个白酒产业转型和健康发展具有重要意义，具有显著社会效益和经济效益。

4 结语

利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对酒中矿物质的检测与酿酒用水中的矿物质元素做分析对比，验证白酒酿造的原产地。利用气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）、氨基酸分析等方法对白酒或酒类产品中的呈香呈味物质的检测及白酒中的氨基酸等对人体有益的成分的分析，可以作为酒质判别的重要参考，有利于辨别出白酒的原产地及白酒中含有的健康因子等。由于技术水平的限制，目前关于白酒原产地分析鉴别的研究还存在较多不完善的地方，荧光光谱、近红外光谱（NIR）等方法的运用能够有助于补充白酒指纹图谱的完整性。在白酒呈香呈味物质的检测上，气相色谱（GC）只能对白酒中的少数主要酯类和醇类进行定性和定量，对白酒中存在的其他微量成分的检测还存在不足，而气相色谱与质谱的联用（GC-MS）技术则弥补了这种不足。开展稳定同位素检测技术研究有助于白酒原产地的分析鉴别，白酒原产地的分析鉴别有助于提高行业竞争力。随着科技的进步，对白酒的研究也越来越深入，研究技术与方法上的缺陷，也会得到不断的完善与改进。

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