新春献“醴”，“谱”写酒香

2024-01-30 20:38:19, 飞飞赛默飞色谱与质谱分析

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朱薇

“仓廪实而知礼节”，“礼节”之重是“礼”，“礼”最初意为祭祀。“国之大事，在祀与戎”，《酒概》中记载，“酒之始为祭祀也”，酒之于世，礼天地，事神灵。采用稻、粱、麦、粟等不同的粮食酿造的液体被人们赋以“酒”“醴”之名。粮食是天地精华的象征，而酒是粮食酿造的精华之液，更是河清海晏、丰收富足的年代才有的产物。在古代，先民们靠天吃饭，常把丰收寄托于“天地”与“神灵”的庇佑。他们觉得，耕耘所获取之于天地自然，因此，要想来年风调雨顺、五谷丰登，就要把五谷精华回馈给天地，把人世间的美好事物供与神享。

我们的先民，几乎所有的礼仪都离不开酒。酒承载了岁月的厚重，从历史中走来，从古至今，婚丧嫁娶、金榜题名，酒早已成为一种社交密码，酒香无处不在，举足轻重，饮的是酒，交的是情。再过12天就将迎来中国传统佳节——春节，佳节团圆，除旧迎新，礼不可废，酒不可少，仅以一杯好酒开启对龙年的美好祝福。

一滴酒从五谷杂粮、李梅桃果到餐桌，恰如三藏取经，要过五关斩六将。随着时代的进步，除了依靠手艺人代代相传的技艺，现代分析手段也在酒香呈现的过程中扮演着越来越重要的角色。

粮为酒之肉

好粮才能出好酒，不同原材料造就酒体风格的千差万别。把控原料品质才能保证酒香纯正。植物的生产环境如温度、水分、气候对植物的初级和次级代谢有着重要影响。当代食品分析中非靶向代谢组学被广泛应用，指纹分析逐渐成为地理认证的可靠手段。借助赛默飞超高分辨气相色谱质谱仪GC Orbitrap/MS建立指纹图谱可用于原料的品质评判、产地鉴别。

案例1：小麦等原料中多农残检测

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本文应用GC Orbitrap/MS筛查定量小麦、茶叶等基质中100余种农药残留。和三重四极杆气质联用仪相比，GC Orbitrap/MS只需要使用全扫描方法即可准确定性定量农药残留，方法开发更为省时。在复杂基质样品中GC Orbitrap/MS表现出更高的检测灵敏度和更低的基质效应，且全扫描数据具有回溯性分析价值。证实了GC Orbitrap/MS极佳的定量能力。

案例2：黑胡椒产地和加工标志物鉴定

黑胡椒的最大生产国包括印度、巴西、越南、斯里兰卡等热带地区。其代谢组成受到原产地、成熟度、加工方式、储存方式等的影响，原产地影响最为显著。本文使用GC Orbitrap/MS采集数据结合化学计量学手段建立了黑胡椒的指纹图谱，并证实该方法可用于原料真伪评估和产地溯源。

案例3：百里香产地和加工标记物鉴别

百里香具有特殊的香味，药用和食用价值较高，市售百里香往往会出现掺假、以次充好等问题。本文基于GC Orbitrap/MS建立指纹图谱用于不同产地(西班牙、波兰和摩洛哥)百里香的地理追溯，并通过比较灭菌和未灭菌工艺来评估百里香加工过程。研究概述了将GC-HRMS非靶向分析与化学计量学相结合用于百里香真假鉴别和产地溯源的潜力。

水是酒之血

在蒸馏酒生产过程中，水被大量使用。为了保证酿酒用水的纯净，一些威士忌酿造企业会把水源地周围的土地买下；世界顶级葡萄酒酿造商，从葡萄的种植阶段就严控水质。

对水质的把控同样离不开科技的加持，微量的水污染物就可能造成酒品的巨大差异。鉴别水中微量的污染物需要借助极为灵敏的分析手段。赛默飞气相色谱高分辨质谱仪GC Orbitrap/MS全扫描模式具有媲美三重四极杆质谱SRM/MRM的灵敏度，全扫描数据还具备回溯性分析价值。借助该分析利器可对水体中痕量污染物进行测定。

案例1：饮用水中NDMA分析

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在60,000分辨率下全扫描靶向定量NDMA，IDL为0.1 μg/L，LOD为0.1 ng/L，线性和回收率好。同时利用非靶向分析鉴定出多种卤代有机物。与精确质量数理论值相比，在所有浓度水平和分析样品中NDMA均具有良好的质量精度（质量偏差低于1 ppm）。表明GC Orbitrap/MS具有极佳的定量和定性能力。

案例2：水中消毒副产物的非靶向筛查

本研究采用GC Orbitrap/MS共检测和鉴定了11种不同的碘化DBP，大部分是含碘卤代甲烷。5个化合物置信度为1（通过标准品确认）；4个化合物置信度为2（谱库检索确认）；2个化合物（碘乙酸乙酯、碘乙烯）置信度为3，通过元素组成推断确认。

“谱”写酒香

“隔壁千家醉，开坛十里香”，深巷中藏不住的酒香到底是什么香？嗅觉比味觉灵敏万倍，气味能突破空间限制，成为认识酒的第一步。通过感官品评可以发现食物的味道是“好”还是“坏”，却不能指出是哪些化合物赋予了食物这些风味特征。利用仪器分析手段表征不同食品的风味差异、同类食品的风味优劣，可以帮助优化生产工艺，从而提升酒的品质。

案例1：非葡萄果酒中12种内酯

和11种挥发酚的准确测定

研究表明，HS-SPME-GC-Orbitrap/MS可用于准确定量果酒中的内酯和挥发性酚类痕量香气化合物。研究建立了同时测定非葡萄果酒中挥发物的靶向定量方法，结果表明山楂酒含有较多的内酯，蓝莓酒中挥发酚含量较高，枸杞酒中含有一定浓度的内酯和挥发酚。

相比低分辨质谱，高分辨GC Orbitrap/MS 具有更明显的定性优势，同时，超高的质量精度可以有效抗干扰，提升分析灵敏度。

案例2：GC Orbitrap/MS助力酒品真伪鉴别

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结果显示，使用GC Orbitrap/MS与TraceFinder软件能够非常有效地对复杂样品进行化学轮廓描绘分析。Orbitrap质谱仪能够实现样品中所有组分的高精度准确检测，使得对样品快速、可靠、不局限于组分浓度的表征成为可能。60,000 FWHM分辨率消除了质量数相同（低分辨质谱不能分辨）的物质干扰；稳定的1 ppm以内的质量准确度和极佳的灵敏度，大大提高了复杂基质中化合物鉴定结果的可靠度。EI和PCI数据可用来搜索商用谱库并进行初步的化合物鉴定分析。而当谱库搜索无果时，准确质量数据也使得推测元素组成更为容易，鉴定结果也能够在Mass Frontier软件中根据碎片离子的准确质量快速进行确认或排除。

案例3：朗姆酒挥发性组分的指纹图谱

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本研究开发了一种分析策略，用于朗姆酒的分类。使用HS-SPME-GC-Orbitrap/MS对33种朗姆酒进行靶向和非靶向分析。基于保留指数和低分辨及高分辨质谱的组合对化合物进行确认。使用该方法，可对朗姆酒不同产地、原料类型、蒸馏方法、木桶类型、陈酿时间进行判别，结果显示朗姆酒都能被正确分类。

总结

从一粒粮食到一滴酒，每一滴酒的背后都是修养、吐纳、生生不息的底蕴与坚守的根脉。“今月曾经照古人”，“酒”“醴”文化历经千年之久，历久弥新，文明的包容与繁盛造就传世的不老，但我们要的不是静止的活化石，而是要和它共同创造出鲜活的未来。当现代分析手段遇上传统文化传承，我们用科学技术为每一缕酒香的呈现保驾护航，借GC Orbitrap/MS之力让每一次的举杯都满溢醇香深厚。

参考文献：

1. Rivera-Perez A, Romero-Gonzalez R, Garrido Frenich A. Feasibility of applying untargeted metabolomics with GC-Orbitrap-HRMS and chemometrics for authentication of black pepper (Piper nigrum L.) and identification of geographical and processing markers[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2021, 69(19): 5547-5558.

2. Rivera-Pérez A, Romero-González R, Frenich A G. Fingerprinting based on gas chromatography-Orbitrap high-resolution mass spectrometry and chemometrics to reveal geographical origin, processing, and volatile markers for thyme authentication[J]. Food Chemistry, 2022, 393: 133377.

3. Postigo C, Cojocariu C I, Richardson S D, et al. Characterization of iodinated disinfection by-products in chlorinated and chloraminated waters using Orbitrap based gas chromatography-mass spectrometry[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2016, 408: 3401-3411.

4. Liu Y, Qian X, Xing J, et al. Accurate determination of 12 lactones and 11 volatile phenols in nongrape wines through headspace-solid-phase microextraction (HS-SPME) combined with high-resolution gas chromatography-orbitrap mass spectrometry (GC-Orbitrap-MS)[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2022, 70(6): 1971-1983.

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