本發(fā)明涉及一種基于多元素和穩(wěn)定同位素的葡萄酒產(chǎn)地溯源方法。
背景技術(shù)：
：本部分中的陳述僅僅提供了與本發(fā)明公開的內(nèi)容有關(guān)的背景信息，且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。目前已有發(fā)明CN102967668A基于穩(wěn)定同位素比值鑒別葡萄酒產(chǎn)地的方法對葡萄酒的產(chǎn)地進行了鑒別分析。但該方法僅用氧同位素作為溯源指標(biāo)無法精確判定其產(chǎn)地屬性，適用性有限。也有國外期刊文獻對元素和穩(wěn)定同位素對產(chǎn)地區(qū)分原理進行了闡述，但僅局限于對小產(chǎn)區(qū)之間的區(qū)分，也不具備實用價值。現(xiàn)有技術(shù)適用區(qū)域有限，僅在小區(qū)域范圍內(nèi)適用（比如一個地區(qū)內(nèi)或者一個國家內(nèi)產(chǎn)地的區(qū)分）。其次，已有技術(shù)在產(chǎn)地識別指標(biāo)上比較單一，產(chǎn)地區(qū)分效率低，準(zhǔn)確率不高。故現(xiàn)有技術(shù)有待改進和發(fā)展。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供：一種基于多元素和穩(wěn)定同位素的葡萄酒產(chǎn)地溯源方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于多元素和穩(wěn)定同位素的葡萄酒產(chǎn)地溯源方法，其包括以下步驟：（1）樣品收集：每個國家收集樣品不少于80支，分別覆蓋該區(qū)域最主要的產(chǎn)地，本發(fā)明中不同國家真實樣品中產(chǎn)地分布見表1；（2）樣品前處理：將葡萄酒樣品用0.22um水性濾膜過濾，取1.5mL放入氣相色譜進樣小瓶中，用于乙醇和丙三醇碳穩(wěn)定同位素比值分析。取0.3ml葡萄酒樣品，放入12ml具塞玻璃管中用于分析水中氧穩(wěn)定同位素。取葡萄酒樣品0.5mL放入15mL離心管中，加入0.5mL濃HNO3，消解過夜，定容至10mL備測。（3）樣品分析：1、碳穩(wěn)定同位素分析：打開穩(wěn)定同位素比率質(zhì)譜儀主機（賽默飛世爾，DeltaVadvantage），調(diào)節(jié)參考氣平衡，使10組CO2參考氣碳穩(wěn)定同位素比值變異小于0.06‰。GC條件：乙醇：進樣量0.1μl，進樣口溫度250℃，載氣高純He，流速1.5ml/min，分流比200:1。程序升溫條件：初溫40℃，保留1min，50℃/min升溫至220℃，保留3min。丙三醇：進樣量0.2μl，進樣口溫度250℃，載氣高純He，流速1.5ml/min，分流比20:1。程序升溫條件：初溫80℃，保留1min，15℃/min升溫至240℃，保留2min。Isolink條件：燃燒管溫度1000℃，切入質(zhì)譜時間200s。按照上述條件分析葡萄酒中乙醇和丙三醇碳穩(wěn)定同位素比值。2、氧穩(wěn)定同位素比值分析:打開Gasbench儀器，設(shè)置色譜柱溫度70℃，利用儀器自帶進樣器充入含0.3%CO2的He，28℃平衡18小時以上，分析頂空氣中CO2的氧穩(wěn)定同位素比值，作為水中氧的穩(wěn)定同位素。3、元素分析：利用電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）分析葡萄酒消解樣中元素含量，ICP-MS條件：功率：1400W；霧化器流速：0.85mL/min；冷卻氣流速：14.2L/min；輔助氣流速0.8L/min；采樣深度：150；脈沖電壓：3380V；模擬電壓：1800V。（4）統(tǒng)計建模：將80%的葡萄酒樣品產(chǎn)地信息和分析數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS等具備多元統(tǒng)計分析和建模的軟件中，利用線性判別（LDA）方法對產(chǎn)地進行建模分析。可得到產(chǎn)地判別模型系數(shù)矩陣和對應(yīng)的產(chǎn)地判別預(yù)測準(zhǔn)確率。（5）模型驗證：將剩余的20%葡萄酒樣品數(shù)據(jù)編組后導(dǎo)入得到的模型中，給出預(yù)測分組信息，根據(jù)預(yù)測分組信息的準(zhǔn)確率計算模型的驗證精度。（6）樣品檢測：對未知樣品可通過分析上述判別指標(biāo)，帶入模型中進行產(chǎn)地判別，最終判斷產(chǎn)地屬性，并以模型驗證準(zhǔn)確率作為該產(chǎn)地判別的準(zhǔn)確率。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明可應(yīng)用于葡萄酒的產(chǎn)地溯源，可對進口和國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)葡萄酒的原產(chǎn)地進行判別，幫助進出口檢測部門對葡萄酒的產(chǎn)地進行判別。且結(jié)合多種鑒別指標(biāo)能對全球主要葡萄酒產(chǎn)地的葡萄酒進行區(qū)分，優(yōu)化了指標(biāo)體系，建立了全球8個主要產(chǎn)區(qū)（法國、西班牙、意大利、智利、南非、美國、澳大利亞和中國）共計1000多份樣品數(shù)據(jù)庫，根據(jù)建立的產(chǎn)地判別矩陣，實現(xiàn)了對全球葡萄酒的產(chǎn)地溯源。本發(fā)明可通過分析穩(wěn)定同位素和元素含量，結(jié)合真實葡萄酒產(chǎn)地信息數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對未知葡萄酒樣品的原產(chǎn)地判別，隨著真實樣品產(chǎn)地數(shù)據(jù)庫的不斷擴大，可提高產(chǎn)地判定準(zhǔn)確率和適用范圍。該發(fā)明所測定的指標(biāo)均為目前比較容易檢測和獲得的數(shù)據(jù)，適用性廣，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性高，結(jié)合多元統(tǒng)計分析對部分國家判別準(zhǔn)確率達到93%。附圖說明圖1為本發(fā)明方法方框圖。具體實施方式實施例：參閱圖1，本發(fā)明原理：通過對葡萄酒中的多種金屬元素和穩(wěn)定同位素的分析，建立真實葡萄酒產(chǎn)地信息數(shù)據(jù)庫，結(jié)合多元統(tǒng)計分析（判別分析）建立真實葡萄酒產(chǎn)地判別模型，實現(xiàn)對未知葡萄酒樣品的原產(chǎn)地判別。更具體的是其包括：1、葡萄酒由葡萄釀造，葡萄酒中元素分布與葡萄種植產(chǎn)地土壤類型有關(guān)。因此元素含量能指示葡萄酒產(chǎn)地信息。2、不同產(chǎn)地其葡萄品種類型也有較大差異，比如波爾多以種植赤霞珠、梅樂、品麗珠為主；西班牙以添普蘭尼洛為主要品種等等。同時不同產(chǎn)地大氣CO2的碳穩(wěn)定同位素比值也會與氣候和該地區(qū)化石燃料使用情況有關(guān)。以上情況可能導(dǎo)致葡萄酒中乙醇和丙三醇的碳穩(wěn)定同位素比值差異。因此碳穩(wěn)定同位素比值也能反應(yīng)一定的產(chǎn)地屬性。3、葡萄種植主要在南北緯的30-50度之間，由于維度和海拔的差異，引起降水中氫氧同位素比值變化。高緯度高海拔地區(qū)氫氧同位素的HD和18O更少，導(dǎo)致葡萄酒中水的氧同位素出現(xiàn)明顯的產(chǎn)地差異。本發(fā)明通過收集全球主要產(chǎn)區(qū)紅葡萄酒標(biāo)準(zhǔn)樣品，分析葡萄酒中乙醇和丙三醇碳穩(wěn)定同位素比值、水的氧穩(wěn)定同位素比值以及16種元素含量（Ca、K、Mg、Na、B、Al、Sc、Ti、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Rb、Sr、Ba）。根據(jù)葡萄酒樣品產(chǎn)地信息，利用多元統(tǒng)計分析（線性判別分析）建立產(chǎn)地判別模型，并計算判別準(zhǔn)確率。具體實驗步驟：（1）樣品收集：每個國家收集樣品不少于80支，分別覆蓋該區(qū)域最主要的產(chǎn)地，本發(fā)明中不同國家真實樣品中產(chǎn)地分布見表1；（2）樣品前處理：將葡萄酒樣品用0.22μm水性濾膜過濾，取1.5mL放入氣相色譜進樣小瓶中，用于乙醇和丙三醇碳穩(wěn)定同位素比值分析。取0.3ml葡萄酒樣品，放入12mL具塞玻璃管中用于分析水中氧穩(wěn)定同位素。取葡萄酒樣品0.5mL放入15mL離心管中，加入0.5mL濃HNO3，消解過夜，定容至10mL備測。（3）樣品分析：1、碳穩(wěn)定同位素分析：打開穩(wěn)定同位素比率質(zhì)譜儀主機（賽默飛世爾，DeltaVadvantage），調(diào)節(jié)參考氣平衡，使10組CO2參考氣碳穩(wěn)定同位素比值變異小于0.06‰。GC條件：乙醇：進樣量0.1μl，進樣口溫度250℃，載氣高純He，流速1.5ml/min，分流比200:1。程序升溫條件：初溫40℃，保留1min，50℃/min升溫至220℃，保留3min。丙三醇：進樣量0.2μl，進樣口溫度250℃，載氣高純He，流速1.5ml/min，分流比20:1。程序升溫條件：初溫80℃，保留1min，15℃/min升溫至240℃，保留2min。Isolink條件：燃燒管溫度1000℃，切入質(zhì)譜時間200s。按照上述條件分析葡萄酒中乙醇和丙三醇碳穩(wěn)定同位素比值。2、氧穩(wěn)定同位素比值分析:打開Gasbench儀器，設(shè)置色譜柱溫度70℃，利用儀器自帶進樣器充入含0.3%CO2的He，28℃平衡18小時以上，分析頂空氣中CO2的氧穩(wěn)定同位素比值，作為水中氧的穩(wěn)定同位素。3、元素分析：利用電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）分析葡萄酒消解樣中元素含量，ICP-MS條件：功率：1400W；霧化器流速：0.85ml/min；冷卻氣流速：14.2L/min；輔助氣流速0.8L/min；采樣深度：150；脈沖電壓：3380V；模擬電壓：1800V。（4）統(tǒng)計建模：將80%的葡萄酒樣品產(chǎn)地信息和分析數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS等具備多元統(tǒng)計分析和建模的軟件中，利用線性判別（LDA）方法對產(chǎn)地進行建模分析。可得到產(chǎn)地判別模型系數(shù)矩陣和對應(yīng)的產(chǎn)地判別預(yù)測準(zhǔn)確率。（5）模型驗證：將剩余的20%葡萄酒樣品數(shù)據(jù)編組后導(dǎo)入得到的模型中，給出預(yù)測分組信息，根據(jù)預(yù)測分組信息的準(zhǔn)確率計算模型的驗證精度。（6）樣品檢測：對未知樣品可通過分析上述判別指標(biāo)，帶入模型中進行產(chǎn)地判別，最終判斷產(chǎn)地屬性，并以模型驗證準(zhǔn)確率作為該產(chǎn)地判別的準(zhǔn)確率。數(shù)據(jù)1、典型的樣品信息數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)為了更好的管理葡萄酒屬性數(shù)據(jù)，我們利用專門的數(shù)據(jù)管理軟件（Access2013）對葡萄酒數(shù)據(jù)庫進行管理，建立了包含8個樣品屬性和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫（如表1所示）。針對產(chǎn)地屬性設(shè)置了國家、產(chǎn)區(qū)、小產(chǎn)區(qū)三個產(chǎn)地級別，可對小產(chǎn)區(qū)葡萄酒進行區(qū)分。此外，年份、葡萄品種也是葡萄酒重要屬性，對這兩個指標(biāo)的記錄能為年份和葡萄品種鑒別提供數(shù)據(jù)支持。酒莊（葡萄酒公司）和酒莊所處地理坐標(biāo)的信息有助于理解礦質(zhì)元素和穩(wěn)定同位素的區(qū)域分布趨勢，借助空間分析工具，能提供不同數(shù)據(jù)的產(chǎn)地分布趨勢信息。便于對樣品的多角度判別。表1葡萄酒產(chǎn)地數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)模式項目屬性樣品屬性樣品編號、國家、產(chǎn)區(qū)、小產(chǎn)區(qū)、年份、葡萄品種、酒莊（公司）、地理坐標(biāo)礦質(zhì)元素CaKMgNaBAlScTiCrMnFeCuZnRbSrBa穩(wěn)定同位素δ13C（乙醇、丙三醇）、水中的δ18O表2測定葡萄酒樣本數(shù)和產(chǎn)地分布本發(fā)明共獲得有效葡萄酒樣本數(shù)據(jù)共757份（如表2）。由于法國是世界上葡萄酒出口價值最高，同時也是最易被仿冒的產(chǎn)酒國。因此本發(fā)明對法國葡萄酒進行重點采樣，主要選取了波爾多（Bordaux）、勃艮第（burgundy）、朗克多-魯西榮（Languedoc-Roussillon）以及隆河（Rhone）四個產(chǎn)區(qū)共計240只葡萄酒。其他國家樣品量517只，其中80%的樣品用于建立判別模型，20%作為驗證樣，對模型判別的準(zhǔn)確率進行驗證。表2葡萄酒樣品產(chǎn)地分布信息國家地區(qū)數(shù)量法國（France）波爾多（Bordaux）106勃艮第（burgundy）33朗克多-魯西榮（Languedoc-Roussillon）57隆河（Rhone）44西班牙（Spain）98意大利（Italy）77美國（US）50澳大利亞（Austrilia）88智利（Chile）83南非（SouthAfrica）55中國（China）66總計Total757數(shù)據(jù)2、模型判別系數(shù)矩陣?yán)门袆e分析方法（DA），根據(jù)礦質(zhì)元素和穩(wěn)定同位素等指標(biāo)建立不同國家產(chǎn)地屬性的判別模型。根據(jù)不同指標(biāo)的貢獻，得出6組判別方程，方程系數(shù)矩陣見表（6-3）由表可知，對判別分析有貢獻的指標(biāo)為乙醇δ13C、水中的δ18O以及11種礦質(zhì)元素。將數(shù)據(jù)庫中的葡萄酒分析數(shù)據(jù)分別帶入對應(yīng)的方程可得6組判別值。表3標(biāo)準(zhǔn)化的典型判別式函數(shù)系數(shù)矩陣表4不同國家產(chǎn)地判別準(zhǔn)確率（%）預(yù)測組總體判別準(zhǔn)確率：82.3%，驗證組總體判別準(zhǔn)確率80.9%。其中，SA：南非；AU：澳大利亞；CH：智利；FR：法國；IT：意大利；SP：西班牙；US：美國；ZH：中國在本說明書的描述中，術(shù)語“一個實施例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或?qū)嵗?。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3