热点应用丨稳定同位素如何破解白酒掺假？Sercon IRMS实现外源乙醇、香味物质与产地溯源鉴别

所有物质都由化学元素组成，而同一元素存在不同的同位素（如碳有¹²C、¹³C，氢有¹H、²H，氧有¹⁶O、¹⁸O）。不同来源、不同形成过程的物质，其同位素比值存在显著且稳定的差异，这种差异就是物质独一无二的“同位素指纹”。

IRMS技术通过精确测定样品中轻元素（C、H、O、N）的稳定同位素比值（通常用δ值表示，单位为‰），来追溯物质的来源：

（1）碳同位素δ¹³C：区分C3植物（小麦、高粱、大米）与C4植物（玉米、甘蔗）。

（2）氢同位素δ²H：水和乙醇中的氢同位素组成能够综合反映原料来源及酿造过程中水体特征。

（3）氧同位素δ¹⁸O：与酿造用水的地理来源密切相关。

基于不同检测目标，IRMS能够分别从乙醇来源、风味物质来源以及酿造水来源三个维度对白酒真实性进行评价，构建更加完整的酒类真实性鉴别体系。

问题：粮食酒vs酒精勾兑酒

中国白酒国家标准规定：固态法白酒不得添加食用酒精及非白酒发酵产生的呈香呈味物质。但目前市场上大量“液态法白酒”和“固液法白酒”用廉价的玉米、甘蔗食用酒精（C4来源）勾兑，却冒充固态法粮食酒（C3来源）销售。

IRMS鉴别原理：

一般而言，不同原料发酵产生的乙醇具有不同的碳同位素比值：

（1）纯粮固态发酵乙醇（高粱、小麦、大米等C3原料）：δ¹³C≈-22‰~-30‰；

（2）玉米/甘蔗工业乙醇（C4原料）：δ¹³C≈-10‰~-14‰；

可通过测定白酒中乙醇的δ¹³C值，即可判断是否添加了外源性C4乙醇。

推荐方法：

（1）GC-C-IRMS（SCION 456i+Sercon Orchid+HS2022）：

使用气相色谱仪分离酒中的乙醇，经配套燃烧装置将乙醇转化为二氧化碳，再通过IRMS测定乙醇的稳定碳同位素比值，用于鉴别酒中是否添加了外源性乙醇。

Sercon Orchid亮点：在酒类复杂基质分析中，GC-C-IRMS不仅需要保证目标化合物完全燃烧，同时还要尽可能降低同位素分馏。Sercon Orchid燃烧接口最高温度可达1500 ℃，能够实现复杂有机物的充分转化，在保证检测精度的同时提升长期运行稳定性，适用于乙醇及多种挥发性风味物质的稳定同位素分析。

Sercon Orchid

（2）EA-IRMS（Sercon PyroEArth+HS2022）：

使用全自动蒸馏系统分离酒中的乙醇，通过元素分析仪将乙醇转化为二氧化碳，用于测定乙醇碳同位素组成，鉴别是否存在外源乙醇添加。

Sercon PyroEArth亮点：在采用EA-IRMS测定白酒乙醇碳同位素时，前处理获得的乙醇样品需要充分燃烧并定量转化为CO₂，以保证测定结果的准确性。Sercon PyroEArth集燃烧与高温热解功能于一体，可根据不同分析需求灵活切换工作模式。其高温燃烧系统能够有效减少碳残留和记忆效应，保证样品完全转化；稳定的载气控制及自动进样系统有助于提高批量样品分析的一致性，非常适合酒类真实性检测实验室开展高通量分析。

Sercon PyroEArth

问题：

白酒的风味由数百种化合物共同构成，其中含量最高的是酯类（乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯）、醇类、酸类等。造假者常通过添加工业级的这些化合物来模拟固态发酵白酒的风味。

IRMS鉴别原理：天然vs人工合成的同位素差异

天然发酵产生的风味物质：天然发酵形成的香味物质通常与发酵原料具有一致的同位素来源特征，不同化合物之间存在相对稳定的同位素分布规律。

工业合成的风味物质：工业来源的香味物质可由石油化工原料、生物发酵或植物来源原料合成，其稳定同位素组成通常与天然发酵产物存在差异。

推荐方法：

GC-C-IRMS（SCION 456i+Sercon Orchid+HS2022）：

先通过气相色谱分离酒中各类挥发性香味物质，经燃烧转化后，用稳定同位素比质谱仪测定各单体风味物质的碳同位素比值，以此鉴别是否添加了外源性工业香精。

Sercon Orchid亮点：白酒中挥发性风味物质种类繁多，含量跨度大，部分目标化合物丰度较低，对GC-C-IRMS系统的色谱保持能力、燃烧效率以及同位素测量稳定性提出了更高要求。Sercon Orchid能够与主流GC系统联用，实现酯类、醇类、酸类等挥发性化合物的在线分离与燃烧转化，在保持色谱分离效果的同时获得可靠的δ₁₃C数据。

Sercon Orchid

问题：原产地酿造vs异地灌装造假

高端名优白酒及地理标志保护白酒的核心价值，不仅在于纯粮固态发酵工艺，更与原产地独特的酿造水源密不可分。但市场上大量假冒名酒采用“异地灌装”模式：将低端白酒或酒精勾兑液运至非原产地灌装，使用灌装地的普通水源冒充原产地核心产区的酿造用水，传统理化检测无法区分不同地区水源的差异，成为酒类打假的一大盲区。

IRMS鉴别原理：

不同地理区域的水源具有独特的氢氧同位素指纹：

自然界水循环过程中，蒸发、凝结会产生系统性同位素分馏，不同纬度、海拔、距海远近地区的降水及地下水，其δ²H和δ¹⁸O值存在稳定且不可复制的地理差异

在规范生产条件下，白酒中水的稳定同位素组成能够较好保留酿造用水的地理特征，因此可用于产地溯源研究。

通过测定白酒中水的δ²H和δ¹⁸O值，并与建立的原产地核心产区水源同位素数据库比对，即可判断白酒的真实酿造地，鉴别异地灌装的假冒产品。

推荐方法：水平衡方法（在线气体制备装置Sercon Aqua-HS2022）

使用全自动水平衡装置，使白酒中的水与二氧化碳和氢气完成氢氧同位素平衡交换，再用IRMS测定平衡后二氧化碳以及氢气的稳定氢氧同位素比值，以此换算得到白酒中水的δ²H和δ¹⁸O值，用于鉴别白酒中外源性水添加及产地溯源。

Sercon Aqua亮点：水的氢、氧稳定同位素分析通常采用平衡法，对平衡温度和反应时间具有较高要求。Sercon Aqua采用全自动在线平衡系统，可实现样品与CO₂、H₂的恒温平衡交换，减少人为操作带来的误差。高精度温控样品盘保证各样品在一致条件下完成平衡反应，有助于提高δ¹⁸O和δ²H测定结果的重复性和长期稳定性。

Sercon Aqua