專利名稱：一種飲料酒中乙醇的氧穩(wěn)定同位素的快速測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測定含乙醇的溶液中乙醇穩(wěn)定氧同位素比值的方法，特別地是涉及測定飲料酒中乙醇穩(wěn)定氧同位素比值的方法。本發(fā)明還涉及鑒定飲料酒真實性(例如產(chǎn)地來源真實性)的方法。
背景技術(shù)：
飲料酒是指酒精度(乙醇)含量超過0. 5%以上的酒精飲料(GB/T 17204-2008)，可見乙醇是飲料酒的特征主體成分，尤其在威士忌、白蘭地和中國白酒等產(chǎn)品中，乙醇含量基本上都超過40%。飲料酒中的乙醇主要來源于原料經(jīng)微生物發(fā)酵代謝生成，因此，通過乙醇0同位素可以溯源酒的原料信息。比如，通過葡萄酒中乙醇氧同位素檢測，可以溯源到葡萄產(chǎn)區(qū)信息，達(dá)到產(chǎn)地葡萄酒有效鑒別。
雖然，飲料酒中乙醇氧同位素在酒類真實性方面有了應(yīng)用，但飲料酒中乙醇氧同位素測定仍是穩(wěn)定同位素分析領(lǐng)域的技術(shù)難題。飲料酒中乙醇和水基本上占酒中98%以上，由于乙醇(CH3CH2OH)和水(H2O)均存在氧元素，因此，水中氧元素是影響乙醇氧同位素測定主要干擾因素。目前，國際上在測定飲料酒中乙醇同位素主要采用微蒸餾裝置將乙醇從飲料酒中提取出來，然后采用分子篩脫除乙醇中微量水，獲得無水乙醇；然后運用TC/EA-IRMS 進(jìn)行測定(Giovanni Calderone; et al. Isotopic analysis of ethanol studyon 180/160 measurement using a high-temperature pyrolysis system coupled to anisotope ratio mass spectrometer)。由于以上操作繁瑣，應(yīng)用和推廣方面尚存在技術(shù)難題。而且根據(jù)FIT-PTF國際比對可見，參與比對實驗室51家僅有6家可準(zhǔn)確測定飲料酒中乙醇氧同位素。2007年有文獻(xiàn)報道，采用SPME萃取溶液中乙醇，經(jīng)熱脫附進(jìn)入GC-TC-IRMS測定，實現(xiàn)準(zhǔn)確測定乙醇中氧同位素比值。該項技術(shù)化簡了乙醇和水溶液微蒸餾步驟，但增加固相萃取過程平衡時間(12小時)和實驗成本(固相微萃取柱平均30 50元/次)，而且只能用于乙醇含量30%以上的蒸餾酒，不適用于酒精度小于30%的發(fā)酵酒。(Blanca 0. Aguilar-Cisneros;et al. Tequila authenticity assessment by headspaceSPME-HRGC-1RMS analysis of 13C/12C and 180/160 ratios of ethanol ；Keita Yamada; etal. Determination of hydrogen, carbon and oxygen isotope ratios of ethanol inaqueous solution at millimole levels.)

發(fā)明內(nèi)容
本領(lǐng)域急需無需復(fù)雜的前處理，操作簡單，成本低，和/或精密度高的測定乙醇氧同位素的方法，以解決乙醇分離過程中分離度不高、存在分餾風(fēng)險、消耗大量樣品、和/或分離測定時間長等關(guān)鍵技術(shù)問題，從而有利于乙醇中氧同位素在飲料酒/生物燃料真實性鑒別、代謝途徑研究領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用。為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了可直接進(jìn)樣，采用GC-TC-IRMS測定含乙醇的溶液(例如飲料酒和生物燃料)中乙醇的氧同位素比值測定方法，以實現(xiàn)例如鑒定飲料酒真實性(例如產(chǎn)地來源真實性)的目的。具體而言，本發(fā)明提供了測定含乙醇的溶液中乙醇穩(wěn)定氧同位素比值的方法，優(yōu)選地，其中所述的含乙醇的溶液是飲料酒，例如葡萄酒、琴酒(Gin)、威士忌(Whisky)、白蘭地(Brandy)、伏特加(Vodka)、朗姆酒(Rum)和龍舌蘭酒(Tequila)、中國白酒(Spirit)、日本清酒(Sake)。本發(fā)明還涉及鑒定飲料酒真實性(例如產(chǎn)地來源真實性)的方法。本發(fā)明的方法采用GC-TC-IRMS進(jìn)行測定含乙醇的溶液中乙醇穩(wěn)定氧同位素比值的，其中包括用丙酮將含乙醇溶液中的乙醇進(jìn)行稀釋以及使用毛細(xì)管柱實現(xiàn)其中的GC操作。由于本發(fā)明采用了丙酮稀釋(即用丙酮將含乙醇溶液中的乙醇進(jìn)行稀釋)和毛細(xì) 管柱的結(jié)合，從而使得將乙醇和水進(jìn)行100%分離純化，經(jīng)過高溫裂解后進(jìn)入穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀器測定，獲得含乙醇的溶液中乙醇的氧同位素比值。可選擇的，本發(fā)明的方法包括以下步驟I)采用丙酮稀釋含乙醇樣品，以使乙醇轉(zhuǎn)化成的CO能夠滿足IRMS的測定要求；2)采用分子篩毛細(xì)色譜柱在載氣的作用下分離乙醇、丙酮、水及其他含氧化合物；3)用在線裂解裝置將乙醇轉(zhuǎn)化成CO ；4)用IRMS (例如CF-IRMS)測定乙醇產(chǎn)生的CO中8 18O ；5)計算樣品的乙醇S 18Ovsmow的值由，優(yōu)選的，該值由參考物質(zhì)(乙醇或其他)校正而來。進(jìn)一步地，本發(fā)明的方法包括a)用丙酮將含乙醇的溶液(例如飲料酒)中的乙醇進(jìn)行稀釋，(優(yōu)選地，要求乙醇經(jīng)燃燒進(jìn)入同位素質(zhì)譜儀信號應(yīng)在2-7V間)，將稀釋的乙醇裝入2mL進(jìn)樣瓶；b)設(shè)置GC條件參數(shù)，優(yōu)選地，所述GC條件參數(shù)如下進(jìn)樣體積IuL ;進(jìn)樣口溫度200°C;恒流模式1. 2mL/min ;分流進(jìn)樣模式20:1 ;采用程序升溫100°C /2min//10//150°C/5min//20//200°C /lmin ；c)任選地，確認(rèn)穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜儀的工作環(huán)境、氣密性、離子室的真空度均符合要求，然后檢驗儀器測定CO中8 18O的精密度和穩(wěn)定性，必要時調(diào)整離子源參數(shù)值；d)設(shè)置裂解管參數(shù)，例如將裂解管溫度設(shè)置為1280°C ；e)任選地，樣品測定前，優(yōu)化裂解管反應(yīng)條件，例如優(yōu)選條件為將裂解管溫度達(dá)到1280°C后，通入一定體積的CH4氣體在裂解管內(nèi)部涂布一層C ；f)儀器進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，采用乙醇標(biāo)準(zhǔn)品和丙酮標(biāo)準(zhǔn)品保留時間定性，獲得乙醇和丙酮出峰位置；g)設(shè)置質(zhì)譜參數(shù)編制測定程序，有選擇的乙醇進(jìn)入裂解管進(jìn)行反應(yīng)；h)測定樣品在氧同位素測定條件下，選定兩點標(biāo)準(zhǔn)漂移校正模式在樣品盤上擺放好待測樣品，在計算機(jī)控制下，測定S18O;i)得到S 18Ovssw數(shù)據(jù)，優(yōu)選地，根據(jù)兩點標(biāo)準(zhǔn)漂移校正模式，通過參考物質(zhì)6 18Ovsmow的真實值和測定值計算得出樣品5 18Ovsm,
本發(fā)明的方法無需復(fù)雜的前處理，操作簡單，成本低，和/或精密度高的測定乙醇氧同位素，解決了乙醇分離過程中分離度不高、存在分餾風(fēng)險、消耗大量樣品、和/或分離測定時間長等關(guān)鍵技術(shù)問題，有利于乙醇中氧同位素在飲料酒/生物燃料真實性鑒別、代謝途徑研究領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用。


附圖1GC-TC-IRMS測定乙醇S 18Ovsmow的離子流圖譜，其中上圖的縱坐標(biāo)是比率(Ratio),下圖的縱坐標(biāo)是強(qiáng)度(Intensity [mV])；附圖2連續(xù)測定乙醇5 18Ovsmow重復(fù)性(Std為0. 3%。)；附圖3水溶液中乙醇含量不同時，乙醇5 18Ovssw測定值(平均值為+18. 5%o；Std為 0. 22%)；附圖4質(zhì)控樣乙醇5 18Ovsmow日間變異(平均值為+26. 3%。；Std為0. 7%。)。
具體實施例方式下面將通過借助以下實施例來更詳細(xì)地說明本發(fā)明。以下實施例僅是說明性的，應(yīng)該明白，本發(fā)明并不受下述實施例的限制。實施例一乙醇中5 18Ovsmow的測定a)以無水乙醇(99. 9%)和蒸餾水為實驗材料，配制1%、5%、10%、20%、40%、60%、80%和99. 9%的乙醇水溶液，用丙酮對上述溶液進(jìn)行相應(yīng)稀釋后，裝入2mL樣品瓶中，放在樣品盤中等待測定；b)設(shè)置GC條件參數(shù)進(jìn)樣體積IuL ;進(jìn)樣口溫度200°C;恒流模式1. 2mL/min ;分流進(jìn)樣模式20:1 ;采用程序升溫 100°C /2min//10//150°C /5min//20//200°C /lmin ；c)確認(rèn)穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜儀的工作環(huán)境、氣密性、離子室的真空度均符合要求，然后檢驗儀器測定CO中8 18O的精密度和穩(wěn)定性，必要時調(diào)整離子源參數(shù)值；d)設(shè)置裂解管參數(shù)裂解管溫度為1280°C ；e)優(yōu)化裂解管反應(yīng)條件裂解管溫度達(dá)到1280°C后，通入一定體積的CH4氣體在裂解管內(nèi)部涂布一層C ;f)儀器穩(wěn)定后，采用乙醇標(biāo)準(zhǔn)品和丙酮標(biāo)準(zhǔn)品獲得水、乙醇、丙酮這三種物質(zhì)(色譜純有機(jī)溶劑中含有少量水)各自的出峰時間；g)設(shè)置質(zhì)譜參數(shù)編制測定程序，有選擇的乙醇進(jìn)入裂解管進(jìn)行反應(yīng)；h)測定樣品在氧同位素測定條件下，選定兩點標(biāo)準(zhǔn)漂移校正模式。在計算機(jī)控制下，測定乙醇S 180，得到質(zhì)量為28，29，30的離子流圖(附圖1)，測定完畢后，s 18O由計算機(jī)自動計算給出；i )得到5 18Ovsmow數(shù)據(jù)根據(jù)兩點標(biāo)準(zhǔn)漂移校正模式，通過參考物質(zhì)的5 18Ovsmow校正得出上述溶液的乙醇中S 18Ovssw，結(jié)果見附圖2、附圖3。附圖2表明，連續(xù)測定乙醇S 18Ovsmow的Std為0. 3%。(小于儀器測定誤差0. 8%。)，重復(fù)性良好；附圖3表明，無論溶液中乙醇含量是多少，溶液中的水均不會影響乙醇5 18Ovsmow的測定，表明該方法中所用的分離技術(shù)能夠100%分離乙醇和水及其他含氧有機(jī)物；
j)根據(jù)上述測定條件及數(shù)據(jù)計算方法，選擇一葡萄酒作為質(zhì)控樣，在不同時間進(jìn)行測定乙醇S 18Ovsmw，結(jié)果見附圖4。附圖4表明，該方法測定乙醇S 18Ovsmw不存在日間變
巳最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對發(fā)明的 技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.采用GC-TC-IRMS測定含乙醇的溶液(例如水溶液，諸如飲料酒(例如葡萄酒、琴酒、威士忌、白蘭地、伏特加、朗姆酒和龍舌蘭酒、中國白酒、日本清酒)和生物燃料等)中乙醇的穩(wěn)定氧同位素比值或鑒定其真實性(例如產(chǎn)地來源真實性)的方法，其中包括用丙酮將含乙醇的溶液中的乙醇進(jìn)行稀釋以及使用毛細(xì)管柱實現(xiàn)其中的GC操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其包括以下步驟 1)采用丙酮稀釋含乙醇樣品，以使乙醇轉(zhuǎn)化成的CO能夠滿足IRMS的測定要求； 2)采用分子篩毛細(xì)色譜柱在載氣的作用下分離乙醇、丙酮、水及其他含氧化合物； 3)用在線裂解裝置將乙醇轉(zhuǎn)化成CO； 4)用IRMS(例如CF-IRMS)測定乙醇產(chǎn)生的CO中8 18O ； 5)計算樣品的乙醇S18Ovssw的值由，優(yōu)選的，該值由參考物質(zhì)(乙醇或其他)校正而來。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，當(dāng)測定樣品乙醇S18Ovssw時，需利用丙酮對樣品進(jìn)行相應(yīng)稀釋，且乙醇含量約為8g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，當(dāng)測定樣品乙醇的S18O時，色譜條件如下分子篩毛細(xì)色譜柱，GC進(jìn)樣口溫度200°C，分流比1:40，載氣為高純氦氣(99. 999%)，采取恒流模式(I. 2mL/min),柱溫采用程序升溫初始溫度100°C,保持2min,以10°C /min升溫至 150°C，保持 5min,后 20°C /min 升至 200。。，保持 Imin。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)參考樣品中氧同位素比值進(jìn)行計算樣品乙醇中S180vsmqw。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法,其包括 a)用丙酮將含乙醇的溶液(例如飲料酒)中的乙醇進(jìn)行稀釋，(優(yōu)選地，要求乙醇經(jīng)燃燒進(jìn)入同位素質(zhì)譜儀信號應(yīng)在2-7V間)，將稀釋的乙醇裝入2mL進(jìn)樣瓶； b)設(shè)置GC條件參數(shù)，優(yōu)選地，所述GC條件參數(shù)如下進(jìn)樣體積IuL;進(jìn)樣口溫度200°C;恒流模式1. 2mL/min ;分流進(jìn)樣模式20:1 ;采用程序升溫100°C /2min//10//150°C/5min//20//200°C /lmin ； c)任選地，確認(rèn)穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜儀的工作環(huán)境、氣密性、離子室的真空度均符合要求，然后檢驗儀器測定CO中8 18O的精密度和穩(wěn)定性，必要時調(diào)整離子源參數(shù)值； d)設(shè)置裂解管參數(shù)，例如將裂解管溫度設(shè)置為1280°C； e)任選地，樣品測定前，優(yōu)化裂解管反應(yīng)條件，例如優(yōu)選條件為將裂解管溫度達(dá)到1280°C后，通入一定體積的CH4氣體在裂解管內(nèi)部涂布一層C ； f)儀器進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，采用乙醇標(biāo)準(zhǔn)品和丙酮標(biāo)準(zhǔn)品保留時間定性，獲得乙醇和丙酮出峰位置； g)設(shè)置質(zhì)譜參數(shù)編制測定程序，有選擇的乙醇進(jìn)入裂解管進(jìn)行反應(yīng)； h)測定樣品在氧同位素測定條件下，選定兩點標(biāo)準(zhǔn)漂移校正模式在樣品盤上擺放好待測樣品，在計算機(jī)控制下，測定S18O; i)得到S18Ovssw數(shù)據(jù)，優(yōu)選地，根據(jù)兩點標(biāo)準(zhǔn)漂移校正模式，通過參考物質(zhì)S 18Ovsmw的真實值和測定值計算得出樣品S 18Ovsm,
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測定飲料酒中乙醇氧穩(wěn)定同位素的方法，屬于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟1)采用丙酮稀釋飲料酒，混合待用；2)液體進(jìn)樣針進(jìn)樣，采用配有分子篩毛細(xì)色譜柱的GC分離乙醇、丙酮、水及其他含氧化合物；3)用在線裂解裝置將乙醇轉(zhuǎn)化成CO；4)用CF-IRMS測定乙醇產(chǎn)生的CO中δ18O；5)根據(jù)同位素參考物質(zhì)的δ18O測定值，校正計算樣品乙醇δ18OVSMOW。本發(fā)明利用GC-TC-IRMS實現(xiàn)了飲料酒乙醇氧穩(wěn)定同位素的快速測定，解決了以往飲料酒中乙醇氧穩(wěn)定同位素在測定前需純化乙醇的系列前處理技術(shù)難題。項目將促進(jìn)乙醇氧同位素測定技術(shù)進(jìn)步，也為今后飲料酒或生物燃料的鑒偽、代謝途徑的研究提供技術(shù)方法。
文檔編號G01N30/06GK102967661SQ20121042080
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月28日
發(fā)明者鐘其頂, 王道兵, 熊正河 申請人:中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院