[发明专利]一种测定葡萄酒中乙醇不可交换氢的同位素比值的方法

说明书

本发明提出测定葡萄酒中乙醇不可交换氢的同位素比值的方法。该方法包括如下步骤：1)测定葡萄酒中水的δD值；2)加入δD值比葡萄酒中水的更低的水，配制成葡萄酒溶液；3)取乙醇标准品，用与葡萄酒溶液中δD值相同或相近的水，稀释乙醇标准品至葡萄酒溶液相同的酒精度；4)用气相色谱‑裂解‑稳定同位素比值质谱测定葡萄酒样品溶液和标品溶液中乙醇的稳定氢同位素比值δD_测；5)根据乙醇标准品不可交换氢的给定值和氢同位素测定值构建标准曲线，校正得出葡萄酒样品中乙醇不可交换氢的同位素比值。本发明可用于简单、快速测定葡萄酒中乙醇不可交换氢的同位素比值，可用于葡萄酒真实性或掺假检测研究与应用。

技术领域

本发明属于稳定同位素分析测试领域，涉及一种测定葡萄酒中乙醇不可交换氢的同位素比值的方法。

背景技术

稳定同位素技术是解决葡萄酒掺假检测的重要手段，如根据碳同位素特征的能够检测葡萄酒中是否掺入碳-4植物糖(包括甘蔗糖、高果玉米糖浆)及其转化的酒精，国际葡萄与葡萄酒组织(OIV)和我国均制定了乙醇碳同位素的分析方法标准，但由于碳同位素技术仅能检测出不同光合作用类型的糖类及其代谢物，而甜菜与葡萄的光合作用途径相同，因此碳同位素特征几乎没有差异，此类标准对葡萄酒中甜菜糖及其代谢产物的检测无实际效果。

研究表明，葡萄酒中乙醇与甜菜糖转化的乙醇在氢同位素分布特征上存在较大差异，但如何测定乙醇的氢同位素比值是当前面临的一大技术难题，这是因为：①乙醇氢同位素测定时需要裂解转化成氢气，然而此过程中任何含氢物质均可被转变为氢气，而葡萄酒中乙醇含量近12％左右，其余是水分和有机酸等物质，因此需提前分离高纯度乙醇；②乙醇有三个氢位点，分别是甲基氢、亚甲基氢和羟基氢，根据同位素交换反应原理可知羟基上的氢原子容易与水进行交换，而由于葡萄酒中水的氢同位素比值各不相同，因此直接利用乙醇的氢同位素比值是不科学的，而只有乙醇甲基和次甲基位点的不可交换氢的同位素特征才有应用价值。因此，虽然Blanca O.Aguilar-Cisneros、Keita Yamada和Ryota Hattori分别于2002年、2007年和2008年建立了顶空固相微萃取方式提取葡萄酒乙醇并用气相色谱-裂解-稳定同位素比值质谱测定乙醇氢同位素比值的方法，包括钟其顶等人申请的国家发明专利《201610353866.X测定葡萄酒中乙醇的氢同位素比值的方法》，由于测定的乙醇整体的氢同位素比值，因而不具有实际应用意义，无法被纳为葡萄酒行业监管方法。

目前成熟的测定乙醇不可交换氢位点的氢同位素比值的方法为始创于1980s的点特异性分馏-核磁共振(SNIF-NMR)法。该方法中，需要①通过特定微蒸馏系统在保证无同位素分馏的情况下从发酵液中分离提取乙醇，②准确测定提取物中乙醇浓度并精确称量乙醇进样量，③使用大功率核磁共振波谱仪测定乙醇甲基的氢同位素比值。但经过文献调研我们发现该技术存在两大缺点：①上述微蒸馏系统需要特别定制才能达到回收率高于96.5％、馏分中乙醇浓度大于95％v/v的要求，该微蒸馏系统为法国Eurofins公司的专利产品，单套需160万人民币，而且使用过程中对操作人员的熟练程度要求高，尽管如此，单次蒸馏的时间也需要4h以上；②核磁共振仪测定乙醇甲基的氢同位素比值，其原理是测定定量样品中甲基位点的氘的绝对含量，由于自然状态下氘的含量仅占氢原子的0.02％，因此为得到足够的信噪比和稳定性，单一样品的测定时间长达5h以上。上述两个缺陷导致该项技术的分析效率很低，而且全球范围内能够熟练使用该方法并得到准确数据的实验室寥寥无几，我国至今尚无一单位能够运用该技术，这严重妨碍了我国在葡萄酒领域的一些研究与应用。

钟其顶等申请的国家发明专利《2020106569064一种测定饮料酒中乙醇甲基位点的稳定氢同位素比值的方法》采用一系列转化的方法实现了乙醇甲基位点的氢同位素比值测定，但操作步骤多、前处理时间长。

在上述背景下，本发明开发了一种简单测定葡萄酒中乙醇不可交换氢位点同位素比值的方法。该发明操作更简单，安全系数高，适合大批量样品的分析测试。

发明内容