基于多指纹图谱技术的中国赤霞珠葡萄酒产地溯源及年份识别

近些年来,具有“整体性”及“模糊性”等特点的指纹图谱技术被逐步应用于葡萄酒的产地及年份溯源鉴别研究中,而选择多种仪器分析手段结合化学计量学的方法能够获取更加完善全面的葡萄酒“指纹”数据信息,为中国葡萄酒的溯源保护研究提供科学合理的技术选择及数据支持。因此,本课题旨在通过HS-SPME-GC-MS、智能感官电子鼻、电子舌和红外光谱等指纹图谱技术获取不同产地及年份的赤霞珠葡萄酒特征差异,构建对应的气味、滋味与整体化学指纹图谱,并阐明其化学组分与溯源识别的关联性,从微观到宏观层面实现中国赤霞珠葡萄酒的产区溯源及年份识别。主要研究内容及结果如下所示:（1）分别以不同产区（河北沙城、昌黎、山东烟台、宁夏贺兰山东麓）及不同年份（1992、1994、1995、1996及1999）的赤霞珠葡萄酒为研究对象,采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱（HS-SPME-GC-MS）技术,筛选挥发性香气成分的特征指纹信息,并以主要理化指标（酒精度、总糖、总酸、总酚）作为参考,获取其典型挥发性呈香物质组成及相对含量的微观差异,以初步探究中国赤霞珠葡萄酒的产区及年份辨别分析。在产区酒样中共定性出59种挥发性香气化合物,包括醇类（11种）,酸类（3种）,酯类（26种）,醛酮酚类化合物（10种）以及其他类化合物等（9种）。其中产区共有挥发性香气成分为19种,分别占各产区总挥发性香气成分的86.44%（河北沙城）、91.46%（昌黎）、95.15%（山东烟台）、80.26%（宁夏贺兰山东麓）;同时确定四种产区具有相应的特有挥发性香气差异。由此可见,无论是香气贡献较高还是较低的挥发性成分,四种产区在其种类和相对含量上均具有一定差异性。而在年份酒样中,共鉴定出49种挥发性香气成分,其中五种年份酒样的主要挥发性醇类物质为4种（苯乙醇、乙醇、异戊醇与2-甲基-1-丁醇）,主要挥发性酯类物质为4种（辛酸乙酯、丁二酸二乙酯、乙酸异戊酯与乙酸乙酯）,且随着陈酿时间的增加,主要醇类化合物的总含量呈下降趋势,由1999年份酒样的61.41%减少至1992年份酒样的57.42%;而主要酯类化合物的总含量基本呈上升趋势,由1999年份的29.33%增加至1992年份的32.83%。（2）通过智能感官电子鼻、电子舌技术构建不同产区及年份赤霞珠葡萄酒的宏观气味及滋味指纹图谱,并结合化学计量学方法建立PCA、DFA及SIMCA溯源判别模型。在产地溯源中,基于电子鼻及电子舌技术的主成分分析中PC1、PC2、PC3之和分别为99.9%、92.774%,均可大体反映产区酒样的总差异;进一步建立各产区SIMCA模型,结果表明以河北昌黎及山东烟台产区为标准样本的拒绝率均≥98。在年份识别中,通过主成分分析,可知基于电子鼻与电子舌技术的PC1与PC2之和分别为96.834%、94.67%,均可代表年份酒样差异的绝大部分信息;在SIMCA分类模型中,五种年份酒样的模型拒绝率均≥91。进一步比较在产区及年份溯源研究中电子鼻与电子舌的分类鉴别结果,可知:无论在产区还是年份溯源分析中电子鼻分析效果优于电子舌,即酒样挥发性气味差异大于滋味差异,此结果验证了第二章中基于GC-MS技术的挥发性气味差异分析研究。（3）通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、二阶导数红外光谱（SD-IR）及二维同步相关红外光谱（2DOS-IR）分别提取不同产区及年份赤霞珠葡萄酒的红外宏观特征“指纹”信息。随着谱图分辨率的逐级递增,不同产区及年份酒样之间的差异变得更加清晰可视化,并结合红外光谱峰位指认信息进一步探究其化学组分与产区及年份溯源研究的关联性。在产区酒样识别研究中,四种产区（河北沙城、昌黎、山东烟台、宁夏贺兰山东麓）酒样的主要“个性”特征指纹带出现在1716-1500 cm-1、1275-1200 cm-1及940-650 cm-1处,可知四种产区在氨基酸（包括其衍生物）、酚类化合物及其衍生物（包括酯类）的种类和含量呈现出显著差异性;在年份识别研究中,对不同年份酒样所提取到的“个性”化学指纹除了上述特征指纹带外,还包含体现在1618和1409 cm-1有机羧酸吸收峰、1558 cm-1氨基酸及衍生物吸收峰、1285和1159 cm-1芳香族化合物（酚类）吸收峰、1033和1060 cm-1糖类等特征吸收峰的差异性。因此,基于以上“个性”特征峰及指纹带信息的提取,进一步揭示了红外“指纹”与酒样中化学组分的关联性,从宏观角度实现葡萄酒的产区及年份识别,为构建中国赤霞珠葡萄酒的溯源模型及判别体系提供科学的理论借鉴。