SNIF-NMR和IRMS技术在原产地葡萄酒鉴定中的应用*
12
薛洁，蒋露
1（中国食品发酵工业研究院，100027）北京，2（昆明市农产品质量安全中心，650018）云南昆明，
摘
要
NMR）和同位素比质谱仪（IRMS）技术测定葡萄酒利用点特异性天然同位素分馏核磁共振技术（SNIF-Ⅱ
18
、R、δO‰对产地的鉴别提供着主要信息，而
1313
NMR结果只能区别开环境差异很大的地区，与δC‰提供了较次要的信息，单独使用SNIF-加上δC‰
Ⅱ
1318
、R、δC‰、δO‰同时考
18161312
结果表明（D/H）中稳定性同位素D/H、O/O和C/C的比值，
（D/H）
Ⅰ
后，可将温差大的地区区别开，但对环境相似的地区仍无法有效鉴别，最后将（D/H）关键词
SNIF-NMR，IRMS，葡萄酒，稳定同位素分析，原产地
对于环境相似的地区也可以有效鉴别。研究结果为中国葡萄酒原产地鉴别提供了一种新的技术手段。虑，
葡萄酒的香气和口感与葡萄种植地有很大关系，
原产地在葡萄酒质量评价中起着非常重要的作用。1930年法国首先建立了原产地分级制度，即‘Appel-lationd’OrigineControlee’（AOC），不久这种分级方法成为世界葡萄酒生产国的分级模式，如意大利的DOC制度、西班牙的DO制度、德国的QmP制度等，所有这些分级方法都是用于定义和保护特殊地理区
因此不同地理来源的葡萄酒进行分类和域的葡萄酒，
鉴定成为葡萄酒行业的最近几年研究热点之一。稳定同位素分析技术是一种十分有效的分析工
［1］
具，尤其在食品和饮料保真鉴定领域尤为重要。1994年，意大利学者AmbrogioMonetti等利用SNIF-NMR研究意大利不同地区、不同年份的葡萄酒，发现部分地区的数值出现重叠，单一使用该方法无法有效鉴别意大利的葡萄酒原产地，需要其他同位素参数的
［2］
NMR和IRMS技术结参与，随后许多研究将SNIF-Orginc合起来用于葡萄酒的原产地鉴定中。2001年，
NMR和IRMS技术分析葡萄酒中的δ13等利用SNIF-1821
C‰，δO‰和H/H，对3个不同产区的葡萄酒进
［3］
行了有效鉴别；2001年西班牙学者Josep等利2
SNIF-NMR和13C-IRMS技术对巴伦西亚地区红用H-［4］
葡萄酒原产地进行了鉴别，分离效果也非常明显。
位素分析技术在葡萄酒产地溯源的可行性。
1
1.1
材料和方法
试验材料葡萄酒样品
霞多丽葡萄品种，来自于2008年中国河北怀来、
1.1.1
河北沙城、山东蓬莱和宁夏4个产区，实验室自制葡2007年4个产区的气候条件如表1所示。萄酒样品，
表1
产区河北怀来河北沙城山东烟台宁夏
07年怀来、沙城、烟台、宁夏的气象情况
年均降雨量/
mm
391.0358.5651.9189.6
年均温度/
℃10.59.111.88.9
日照时间/
h3072.03018.02698.43029.6
1.1.2仪器与设备
Bruker400型核磁共振波谱仪，瑞士Bruker公253型同位素比质谱仪（测量精度优于万分司；MAT-之2），美国ThermoFosjerScienlific公司；酒精分馏装置，实验室自制。1.1.3
主要化学试剂
四甲基脲（TMU）：比利时欧洲标准物质测量研SMOW）：国际原子能机构究院。平均标准海洋水（V-（IAEA）提供。1.21.2.11.2.21.2.2.1
试验方法样品制备
葡萄酒中酒精和水的提取酒精的提取
5］，酿造工艺：参考文献［所有处理均重复3次。
但是由于同位素受气候、土壤和水质等多种因素的影
响，它能否适应于我国主要产区葡萄酒的鉴定还必须进行深入的研究探讨。本研究分析了我国4个主要葡萄产区葡萄酒中碳、氢、氧同位素的组成，探讨了同
第一作者：博士，高级工程师。
*中国轻工集团科技基金项目
收稿日期：2010－11－08，改回日期：2010－11－25
154
参照EU官方方法，将葡萄酒样品装入250mL圆底烧瓶中，圆底烧瓶置于不断回流的蒸馏仪器上，在78.0～78.2℃收集沸腾的液体，如果蒸馏过程中
中断收集5min，当温度降到78℃温度超过78.5℃，
时再重新收集蒸馏液体直到温度再次升到78.5℃，
重复这些操作直到温度保持恒定。收集的酒精样品纯度在92%～93%（m/v），回收率在95%以上。1.2.2.2水分的提取
将蒸馏后的葡萄酒残渣，在100℃下继续蒸馏，收集葡萄酒中的水分，对水分中的同位素进行检测。
（D/H）=1.5866·
HCH2DCH2OH
HTMUHTMU
·
mTMU（D/H）
·m酒精t
TMU
（1）（2）（3）
（D/H）=2.3799·R=3·
HCH3CHDOHHCH2DCH2OH
HCH3CHDOH
·
mTMU（D/H）
·m酒精t
ⅡⅠ
TMU
=2·
（D/H）（D/H）
其中t为样品的乙醇体积分数。2.2IRMS检测2.2.1
IRMS检测葡萄酒水分子18O/16O的原理
由于蒸腾作用，植株中同位素富集，使植物自身
1816［8］
水分子中O/O的含量相对自来水、地表水较高，
1816如果在酿造期间外加水，其O/O的比值会降低，因
1816
此通过测定葡萄酒中水分子O/O的比值，可鉴别
2
2.1
样品分析
SNIF-NMR检测原理
2.1.1
由于植物代谢类型的不同，在葡萄汁发酵前添加
外源糖，生成的乙醇会发生氘的同位素分馏现象，氘
［4］
同位素会在以下4个位置重新分布：甲基位（CH2DCH2OH）、次甲基（CH3CHDOH）、羟基位
葡萄酒在生产过程中是否进行了加水行为，目前测1816
定O/O的比值主要利用IRMS技术。同位素比质谱仪通过测CO2中离子质量m/z46（m/z44（
12
12
C16O18O）和
C16O16O）比值的变化来判断水中18O/16O同［9］
位素的含量，主要反应如下：
（CH3CH2OD）和水分子（HOD），这种分布特点被称
SNIF-NMR技术可以检测出为点特异性同位素分布，乙醇分子特定位置上氘的相对浓度
［7］
C16O16O（气）+H218O（液）=C16O18O（气）+H2160（液）
结果计算：
1816［9］
样品中O/O的相对含量可用δ‰来表示：
RSMOW）/RSMOWδ‰=1000×（R样品-
，如图1所示。
其中SMOW为国际标准参考值。
2.2.2IRMS检测葡萄酒乙醇分子13C/12C的原理乙醇溶液在850℃高温煅烧下，被氧化成CO2和H2O，然后在真空系统中除掉一切杂质提取出纯净的CO2，供质谱测量其碳同位素比值。
结果计算：
1312
样品中C/C的相对含量可用δ‰来表示：
图1
2
NMR分析图谱葡萄酒乙醇分子H-
δ‰=1000×（R样品－RPDB）/RPDB
其中PDB为国际标准参考值。
（4）
图1中不同峰代表乙醇分子中不同位点D/H的比值，分析时通过添加一个已知D/H含量的内标物质，从而计算出葡萄酒乙醇分子各位点的D/H含［8］量。
2.1.2NMR检测样品的准备［2］
准确称取1.2.2.1中制得的乙醇溶液3.2mg（精确至0.1mg），加入1.3mgTMU（精确至0.1mg），混匀，取450μL供NMR分析。2.1.3
NMR检测条件及计算公式
磁场强度：400MHZ；共振频率：61.2MHZ；扫描宽度：1200Hz；检测时间：6.8s；累计采样次数2043［7］次。
6，9］
D/H比值按下面的公式进行计算［2，：
3
3.1
结果与分析
不同产区霞多丽葡萄酒中同位素分析结果
按照葡萄酒酿造工艺，利用不同地区的葡萄汁，
生产出全汁干白葡萄酒，提取葡萄酒中的乙醇和水分
NMR和IRMS检测，别进行SNIF-分别结果如表2所示。
LSD在0.05水平下分析发现，4个城市的（D/
13
H）Ⅰ值差异均不明显，（D/H）Ⅱ、R、δC‰值宁夏、烟而4个产区的δ台与河北省的两个产区差异明显，O‰差异均显著。
18
155
表2
H、O同位素分析结果各产区葡萄酒的C、
ⅱ
样品宁夏干白平均值最小值最大值
S．D烟台干白平均值最小值最大值S．D河北怀来干白
平均值最小值最大值S．D河北沙城干白
平均值最小值最大值S．D
（D/H）
ⅰ
/（mg·L－1）（D/H）/（mg·L－1）
R2.4152b2.41482.41560.00042.4296a2.41592.44030.01252.3915c2.38222.40100.00942.3954c2.38792.39930.0065
δ13C‰－26.6877a－26.8550－26.57900.1471－28.8550c－28.8810－28.82200.1296－28.1687b－28.3520－27.97900.1866－28.0893b－28.2590－27.99300.1474
δ18O‰－2.4187c－2.4250－2.39700.0193－2.5820d－2.6280－2.53500.0465－1.6670a－1.7250－1.61900.0537－1.9000b－1.9270－1.86900.0292
97.7013a97.594697.83290.121198.2606a98.071798.57390.273297.8237a97.482998.13260.326097.6208a97.386997.82730.2215
117.9847b117.8363118.14630.1554119.3666a119.0711119.74280.3430116.9707c116.5568117.32710.3883116.9233c116.2751117.35620.5718
（D/H）对各组数值进行主成分分析发现，
Ⅱ
、R、
1813
δO‰对产地的鉴别提供着主要信息，而δC‰与（D/H）Ⅰ提供了较次要的信息。详细结果见总方差
13
化较小，在97.3869～98.5739mg/L，δC‰变化稍大，因其除了与植物光合作用途经相关外，还与温度
分解表（表3）和初始因子载荷表（表4）。这进一步
13
（D/说明了（D/H）Ⅰ与δC‰与植物的种类有关，H）
Ⅱ
有一定关系，在－26.579‰～－28.352‰之间变动，
18
而（D/H）Ⅱ与发酵环境有关，δO‰与降水量有关，所以不同地区的葡萄酒（D/H）大。
Ⅱ
18
、和δO‰值差异较
与发酵环境有关，不同地区的葡萄酒（D/H）
初始特征值
方差比/%63.44328.4516.2031.9021.04E－005
Ⅰ
变
表3
成分12345
特征值3.1721.4230.3100.0955.18E－007
总方差分解表
特征值3.1721.423
因子提取结果方差比/%
63.44328.451
累计/比%63.44391.894
累计比/%63.44391.89498.098100.000100.000
提取方法：主成分分析。
表4
旋转前因子载荷表
成分
1
（D/H）（D/H）Rδ13C‰δ18O‰
iii
（D/H）
Ⅱ
、R和δ13C‰联用，（D/H）
Ⅰ
、（D/H）
Ⅱ
、R、
20.6750.138－0.141－0.9280.256
1318
δC‰和δO‰3个同位素同时测定，这3种情况进行研究，得出如下结果：
0.6320.9830.9460.205－0.932
NMR检测结果从图1可以看出，单独利用SNIF-对4个产地的鉴别效果不明显，尤其是对烟台、怀来和沙城3个产区的鉴别力度很弱，这主要是因为地区间（D/H）Ⅰ值变化很小，所以就（D/H）Ⅱ和R作为第1主成分只能鉴别出环境差异很大的地区，如内陆气
13
候的宁夏产区。当加入δC‰指标后（图2），烟台也得到了很好的区分，环境非常相似的沙城和怀来还是
13
部分重叠，δC‰主要受植株的光合作用途径和温度
提取方法：主成分分析。a．提取成分
（D/利用主成分分析分别对单独使用（D/H）Ⅰ、
H）Ⅱ、R即SNIF-NMR方法的结果，以及（D/H）Ⅰ、156
的影响，所以在（D/H）
Ⅰ
、（D/H）
Ⅱ
、R的基础上加上
13
δC‰，就将日照强度明显不同、离海洋更近的烟台
（D/与怀来和沙城区别开来。同时利用（D/H）Ⅰ、
H）
Ⅱ
1318
、R、δC‰和δO‰对进行原产地的鉴别，结果
发现区分度又进一步提高，基本只有怀来和沙城的1
18
～2个样品未被分开，δO‰值与降雨量有关，说明
18
δO‰对地理环境相似、天气情况也雷同，但降雨量不同的地区区分度较大。试验对不同地区的红葡萄
图1SNIF-NMR鉴别原产地的结果
酒样品也进行了鉴别分析，发现结果与白葡萄酒基本一致，其（D/H）Ⅰ在97.0257～98.3783mg/L
13
δC‰值在－25.626%～－28.228‰。因此，由实
NMR和IRMS技术检测葡萄酒验可知，联合SNIF-
H、O同位素，里的C、能有效鉴别环境差异大的地
区的葡萄酒产品，对环境相似的地区在一定程度上也能将其区别开来，是一种比较可行的鉴别葡萄酒原产地的方法。3.2
图2
（D/H）
Ⅰ
同一地区不同品种葡萄酒中同位素分析结果
、（D/H）
Ⅱ
、R和δC‰对原产地
13
的鉴别结果
世界上适合酿造葡萄酒的葡萄品种有几千种。
在同样的栽培条件下，不同的品种，具有不同的色香味，含有不同量的糖、酸、芳香物质、酚类物质及其他物质。这些成分，决定了所酿成的葡萄酒的酒度、酸度、芳香性、优雅性。有的香气特别浓，有的颜色特别深。因此，许多葡萄酒生产厂商将不同的葡萄品种巧酿造混合型的葡萄酒，从而取长补短，妙地搭配使用，相得益彰。那么，不同品种葡萄酿造出的葡萄酒其C、H、O稳定同位素的含量差异是否明显，也是此次本实验对同一产区同一时间收获的干红的研究内容，
图3（D/H）
Ⅰ
、（D/H）
Ⅱ
1318
、R、δC‰和δO‰对
原产地的鉴别结果
表5
样品07宁夏干红（赤）
07宁夏干红（梅）
a：显著性分析，0.05水平。
δ18O/‰
－6.600a－6.406a
葡萄酒酿造品种赤霞珠和梅鹿辄采用相同工艺酿造
H、O同位素检测，的葡萄酒进行C、结果见表5。
葡萄品种对同位素的影响
（D/H）
/（mg·L－1）（D/H）ⅱ/（mg·L－1）
98.3783a121.9890a
ⅰ
δ13C/‰
－28.112a－27.910a
R2.4800a2.4860a
98.4134a122.3288a
结果研究表明：同一产区同一时间收获的不同葡
1813
萄品种，采用相同工艺酿造出的葡萄酒其δO‰、δC‰、（D/H）Ⅰ、（D/H）Ⅱ、R值均非常接近，不存在显说明品种对葡萄酒的同位素含量影响不著性差异，
18
大。进一步说明（D/H）Ⅱ和δO‰与葡萄植株的产区降水量等环境条件相关，赤霞珠和梅鹿辄在同一产区栽培、同一时间收获，其土壤条件、气候条件都一致，所以（D/H）
Ⅱ
18
和δO‰变化很小；而（D/H）
Ⅰ
光合株的种类。赤霞珠和梅鹿辄葡萄均属C3植物，
作用途径相同，同属葡萄品种，实验结果证明其（D/H）Ⅰ和δ13C‰值在同一范围内。
4结论
和
NMR和IRMS技术对国内河本研究利用SNIF-北怀来、河北沙城、宁夏、烟台4个产区的葡萄酒进行
18
C、H、O同位素测定，R、研究发现（D/H）Ⅱ、δO‰对产地的鉴别提供着主要信息，而（D/H）
Ⅰ
13
与δC‰提
13
δC‰的含量主要取决于发酵原料的生物起源，即植
157
1994，199：311－316.Forsch，
［3］NivesOgrinc，IztokJoeKoir，MitjaKocjancic，etal．
Determinationofauthenticy，regionalorigin，andvintageofSlovenianwinesusingacombinationofIRMSandSNIF-J］．JournalofAgriculturalandFoodChem-NMRanalyses［
istry，2001，49（3）：1432－1440.
［4］JosepEGimenez-Miralles.Regionaloriginassignmentof
redwinesfromvalencia（Spain）byNMRand
13
NMR技术的结果供了较次要的信息，单独使用SNIF-13
只能区别开环境差异很大的地区，加上δC‰后，进但对环境相似的地区仍一步将温差大的地区区别开，
1318
R、最后将（D/H）Ⅱ、δC‰、δO‰同无法有效鉴别，
时利用，可将环境相似的2个地区有效区分开。
通过分析同一产区的不同品种葡萄酒发现，葡萄品种对同位素含量的影响不明显，因此推断利用（D/
1318
H）Ⅱ、R、δC‰、δO‰同位素判别葡萄酒产区不受葡萄品种的影响。
天然同位素分析技术是一种国际通用的酒类产品分析方法，在葡萄酒及蒸馏酒中普遍应用，欧盟各国家通过分析葡萄酒的同位素信息，在意大利Ispra
“葡萄酒数据银的欧盟联合研究中心（JRC）中建立了
，记录了不同年份、不同地区、不同品种的葡萄酒行”
通过分析酒样中各同位素的含量，然后同位素信息，
与数据银行中的数据进行比对，从而为葡萄酒产地、
年份、品种的判别提供依据。利用稳定同位素分析，从原子水平对产区酒进行分析在国内还没见相关报道，本试验的应用为我国葡萄酒质量评价提供了全新的技术支持。
参
考
文
献
CIRMS
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［2］AmbrogioMonetti，FabianoReniero，GiuseppeVersini．In-terregionalandinterannualvariabilityofethanolsite-specificdeuteriumcontentinItalianwines［J］．LebensmUnters
ThePreliminaryResearchonWineGeographicalOrigins
DeterminationbySNIF-NMRandIRMSMethods
XueJie1，JiangLu2
1（ChinaNationalResearchInstituteofFoodandFermentationIndustries，Beijing100027，China）
2（AgriculturalProductQualitySafetyCenterinKunming，Kunming650018，China）
ABSTRACTSNIF-NMRandIRMSmethodswereusedtodeterminethestableisotopicratiosofD/Hand18O/16O
ofwine．Theresultsshowedthatmethylene（D/H）Ⅱofethanolinwine，Randδ18O‰arethekeydeterminantsini-dentifyingthegeographicaloriginofwineswhereasmethyl（D/H）Ⅰsiteandδ13C‰providelesssignificantinformation．UsingtheresultsofSNIF-NMRalonecanonlydistinguishareasofconsiderablydifferentenvironment．Ifcoupled
13
withδC‰，theareaswithdifferenttemperaturecanbedistinguished，buttheareaswithsimilarenvironmentstill
1318
cannotbeseparated．Ifcombinedthevaluesof（D/H）Ⅰ，（D/H）Ⅱ，R，SNIF-NMRandIRMSδC‰andδO‰，
methodscandifferentiateareaswithsimilarenvironment．TheresearchoutcomeprovidesanewtechniquetodeterminethegeographicaloriginsofChinesewine．KeywordsSNIF-NMR，IRMS，wine，stableisotopesanalysis，geographicaloriginofwines158
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薛洁，蒋露
1（中国食品发酵工业研究院，100027）北京，2（昆明市农产品质量安全中心，650018）云南昆明，
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Ⅰ
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SNIF-NMR，IRMS，葡萄酒，稳定同位素分析，原产地
对于环境相似的地区也可以有效鉴别。研究结果为中国葡萄酒原产地鉴别提供了一种新的技术手段。虑，
葡萄酒的香气和口感与葡萄种植地有很大关系，
原产地在葡萄酒质量评价中起着非常重要的作用。1930年法国首先建立了原产地分级制度，即‘Appel-lationd’OrigineControlee’（AOC），不久这种分级方法成为世界葡萄酒生产国的分级模式，如意大利的DOC制度、西班牙的DO制度、德国的QmP制度等，所有这些分级方法都是用于定义和保护特殊地理区
因此不同地理来源的葡萄酒进行分类和域的葡萄酒，
鉴定成为葡萄酒行业的最近几年研究热点之一。稳定同位素分析技术是一种十分有效的分析工
［1］
具，尤其在食品和饮料保真鉴定领域尤为重要。1994年，意大利学者AmbrogioMonetti等利用SNIF-NMR研究意大利不同地区、不同年份的葡萄酒，发现部分地区的数值出现重叠，单一使用该方法无法有效鉴别意大利的葡萄酒原产地，需要其他同位素参数的
［2］
NMR和IRMS技术结参与，随后许多研究将SNIF-Orginc合起来用于葡萄酒的原产地鉴定中。2001年，
NMR和IRMS技术分析葡萄酒中的δ13等利用SNIF-1821
C‰，δO‰和H/H，对3个不同产区的葡萄酒进
［3］
行了有效鉴别；2001年西班牙学者Josep等利2
SNIF-NMR和13C-IRMS技术对巴伦西亚地区红用H-［4］
葡萄酒原产地进行了鉴别，分离效果也非常明显。
位素分析技术在葡萄酒产地溯源的可行性。
1
1.1
材料和方法
试验材料葡萄酒样品
霞多丽葡萄品种，来自于2008年中国河北怀来、
1.1.1
河北沙城、山东蓬莱和宁夏4个产区，实验室自制葡2007年4个产区的气候条件如表1所示。萄酒样品，
表1
产区河北怀来河北沙城山东烟台宁夏
07年怀来、沙城、烟台、宁夏的气象情况
年均降雨量/
mm
391.0358.5651.9189.6
年均温度/
℃10.59.111.88.9
日照时间/
h3072.03018.02698.43029.6
1.1.2仪器与设备
Bruker400型核磁共振波谱仪，瑞士Bruker公253型同位素比质谱仪（测量精度优于万分司；MAT-之2），美国ThermoFosjerScienlific公司；酒精分馏装置，实验室自制。1.1.3
主要化学试剂
四甲基脲（TMU）：比利时欧洲标准物质测量研SMOW）：国际原子能机构究院。平均标准海洋水（V-（IAEA）提供。1.21.2.11.2.21.2.2.1
试验方法样品制备
葡萄酒中酒精和水的提取酒精的提取
5］，酿造工艺：参考文献［所有处理均重复3次。
但是由于同位素受气候、土壤和水质等多种因素的影
响，它能否适应于我国主要产区葡萄酒的鉴定还必须进行深入的研究探讨。本研究分析了我国4个主要葡萄产区葡萄酒中碳、氢、氧同位素的组成，探讨了同
第一作者：博士，高级工程师。
*中国轻工集团科技基金项目
收稿日期：2010－11－08，改回日期：2010－11－25
154
参照EU官方方法，将葡萄酒样品装入250mL圆底烧瓶中，圆底烧瓶置于不断回流的蒸馏仪器上，在78.0～78.2℃收集沸腾的液体，如果蒸馏过程中
中断收集5min，当温度降到78℃温度超过78.5℃，
时再重新收集蒸馏液体直到温度再次升到78.5℃，
重复这些操作直到温度保持恒定。收集的酒精样品纯度在92%～93%（m/v），回收率在95%以上。1.2.2.2水分的提取
将蒸馏后的葡萄酒残渣，在100℃下继续蒸馏，收集葡萄酒中的水分，对水分中的同位素进行检测。
（D/H）=1.5866·
HCH2DCH2OH
HTMUHTMU
·
mTMU（D/H）
·m酒精t
TMU
（1）（2）（3）
（D/H）=2.3799·R=3·
HCH3CHDOHHCH2DCH2OH
HCH3CHDOH
·
mTMU（D/H）
·m酒精t
ⅡⅠ
TMU
=2·
（D/H）（D/H）
其中t为样品的乙醇体积分数。2.2IRMS检测2.2.1
IRMS检测葡萄酒水分子18O/16O的原理
由于蒸腾作用，植株中同位素富集，使植物自身
1816［8］
水分子中O/O的含量相对自来水、地表水较高，
1816如果在酿造期间外加水，其O/O的比值会降低，因
1816
此通过测定葡萄酒中水分子O/O的比值，可鉴别
2
2.1
样品分析
SNIF-NMR检测原理
2.1.1
由于植物代谢类型的不同，在葡萄汁发酵前添加
外源糖，生成的乙醇会发生氘的同位素分馏现象，氘
［4］
同位素会在以下4个位置重新分布：甲基位（CH2DCH2OH）、次甲基（CH3CHDOH）、羟基位
葡萄酒在生产过程中是否进行了加水行为，目前测1816
定O/O的比值主要利用IRMS技术。同位素比质谱仪通过测CO2中离子质量m/z46（m/z44（
12
12
C16O18O）和
C16O16O）比值的变化来判断水中18O/16O同［9］
位素的含量，主要反应如下：
（CH3CH2OD）和水分子（HOD），这种分布特点被称
SNIF-NMR技术可以检测出为点特异性同位素分布，乙醇分子特定位置上氘的相对浓度
［7］
C16O16O（气）+H218O（液）=C16O18O（气）+H2160（液）
结果计算：
1816［9］
样品中O/O的相对含量可用δ‰来表示：
RSMOW）/RSMOWδ‰=1000×（R样品-
，如图1所示。
其中SMOW为国际标准参考值。
2.2.2IRMS检测葡萄酒乙醇分子13C/12C的原理乙醇溶液在850℃高温煅烧下，被氧化成CO2和H2O，然后在真空系统中除掉一切杂质提取出纯净的CO2，供质谱测量其碳同位素比值。
结果计算：
1312
样品中C/C的相对含量可用δ‰来表示：
图1
2
NMR分析图谱葡萄酒乙醇分子H-
δ‰=1000×（R样品－RPDB）/RPDB
其中PDB为国际标准参考值。
（4）
图1中不同峰代表乙醇分子中不同位点D/H的比值，分析时通过添加一个已知D/H含量的内标物质，从而计算出葡萄酒乙醇分子各位点的D/H含［8］量。
2.1.2NMR检测样品的准备［2］
准确称取1.2.2.1中制得的乙醇溶液3.2mg（精确至0.1mg），加入1.3mgTMU（精确至0.1mg），混匀，取450μL供NMR分析。2.1.3
NMR检测条件及计算公式
磁场强度：400MHZ；共振频率：61.2MHZ；扫描宽度：1200Hz；检测时间：6.8s；累计采样次数2043［7］次。
6，9］
D/H比值按下面的公式进行计算［2，：
3
3.1
结果与分析
不同产区霞多丽葡萄酒中同位素分析结果
按照葡萄酒酿造工艺，利用不同地区的葡萄汁，
生产出全汁干白葡萄酒，提取葡萄酒中的乙醇和水分
NMR和IRMS检测，别进行SNIF-分别结果如表2所示。
LSD在0.05水平下分析发现，4个城市的（D/
13
H）Ⅰ值差异均不明显，（D/H）Ⅱ、R、δC‰值宁夏、烟而4个产区的δ台与河北省的两个产区差异明显，O‰差异均显著。
18
155
表2
H、O同位素分析结果各产区葡萄酒的C、
ⅱ
样品宁夏干白平均值最小值最大值
S．D烟台干白平均值最小值最大值S．D河北怀来干白
平均值最小值最大值S．D河北沙城干白
平均值最小值最大值S．D
（D/H）
ⅰ
/（mg·L－1）（D/H）/（mg·L－1）
R2.4152b2.41482.41560.00042.4296a2.41592.44030.01252.3915c2.38222.40100.00942.3954c2.38792.39930.0065
δ13C‰－26.6877a－26.8550－26.57900.1471－28.8550c－28.8810－28.82200.1296－28.1687b－28.3520－27.97900.1866－28.0893b－28.2590－27.99300.1474
δ18O‰－2.4187c－2.4250－2.39700.0193－2.5820d－2.6280－2.53500.0465－1.6670a－1.7250－1.61900.0537－1.9000b－1.9270－1.86900.0292
97.7013a97.594697.83290.121198.2606a98.071798.57390.273297.8237a97.482998.13260.326097.6208a97.386997.82730.2215
117.9847b117.8363118.14630.1554119.3666a119.0711119.74280.3430116.9707c116.5568117.32710.3883116.9233c116.2751117.35620.5718
（D/H）对各组数值进行主成分分析发现，
Ⅱ
、R、
1813
δO‰对产地的鉴别提供着主要信息，而δC‰与（D/H）Ⅰ提供了较次要的信息。详细结果见总方差
13
化较小，在97.3869～98.5739mg/L，δC‰变化稍大，因其除了与植物光合作用途经相关外，还与温度
分解表（表3）和初始因子载荷表（表4）。这进一步
13
（D/说明了（D/H）Ⅰ与δC‰与植物的种类有关，H）
Ⅱ
有一定关系，在－26.579‰～－28.352‰之间变动，
18
而（D/H）Ⅱ与发酵环境有关，δO‰与降水量有关，所以不同地区的葡萄酒（D/H）大。
Ⅱ
18
、和δO‰值差异较
与发酵环境有关，不同地区的葡萄酒（D/H）
初始特征值
方差比/%63.44328.4516.2031.9021.04E－005
Ⅰ
变
表3
成分12345
特征值3.1721.4230.3100.0955.18E－007
总方差分解表
特征值3.1721.423
因子提取结果方差比/%
63.44328.451
累计/比%63.44391.894
累计比/%63.44391.89498.098100.000100.000
提取方法：主成分分析。
表4
旋转前因子载荷表
成分
1
（D/H）（D/H）Rδ13C‰δ18O‰
iii
（D/H）
Ⅱ
、R和δ13C‰联用，（D/H）
Ⅰ
、（D/H）
Ⅱ
、R、
20.6750.138－0.141－0.9280.256
1318
δC‰和δO‰3个同位素同时测定，这3种情况进行研究，得出如下结果：
0.6320.9830.9460.205－0.932
NMR检测结果从图1可以看出，单独利用SNIF-对4个产地的鉴别效果不明显，尤其是对烟台、怀来和沙城3个产区的鉴别力度很弱，这主要是因为地区间（D/H）Ⅰ值变化很小，所以就（D/H）Ⅱ和R作为第1主成分只能鉴别出环境差异很大的地区，如内陆气
13
候的宁夏产区。当加入δC‰指标后（图2），烟台也得到了很好的区分，环境非常相似的沙城和怀来还是
13
部分重叠，δC‰主要受植株的光合作用途径和温度
提取方法：主成分分析。a．提取成分
（D/利用主成分分析分别对单独使用（D/H）Ⅰ、
H）Ⅱ、R即SNIF-NMR方法的结果，以及（D/H）Ⅰ、156
的影响，所以在（D/H）
Ⅰ
、（D/H）
Ⅱ
、R的基础上加上
13
δC‰，就将日照强度明显不同、离海洋更近的烟台
（D/与怀来和沙城区别开来。同时利用（D/H）Ⅰ、
H）
Ⅱ
1318
、R、δC‰和δO‰对进行原产地的鉴别，结果
发现区分度又进一步提高，基本只有怀来和沙城的1
18
～2个样品未被分开，δO‰值与降雨量有关，说明
18
δO‰对地理环境相似、天气情况也雷同，但降雨量不同的地区区分度较大。试验对不同地区的红葡萄
图1SNIF-NMR鉴别原产地的结果
酒样品也进行了鉴别分析，发现结果与白葡萄酒基本一致，其（D/H）Ⅰ在97.0257～98.3783mg/L
13
δC‰值在－25.626%～－28.228‰。因此，由实
NMR和IRMS技术检测葡萄酒验可知，联合SNIF-
H、O同位素，里的C、能有效鉴别环境差异大的地
区的葡萄酒产品，对环境相似的地区在一定程度上也能将其区别开来，是一种比较可行的鉴别葡萄酒原产地的方法。3.2
图2
（D/H）
Ⅰ
同一地区不同品种葡萄酒中同位素分析结果
、（D/H）
Ⅱ
、R和δC‰对原产地
13
的鉴别结果
世界上适合酿造葡萄酒的葡萄品种有几千种。
在同样的栽培条件下，不同的品种，具有不同的色香味，含有不同量的糖、酸、芳香物质、酚类物质及其他物质。这些成分，决定了所酿成的葡萄酒的酒度、酸度、芳香性、优雅性。有的香气特别浓，有的颜色特别深。因此，许多葡萄酒生产厂商将不同的葡萄品种巧酿造混合型的葡萄酒，从而取长补短，妙地搭配使用，相得益彰。那么，不同品种葡萄酿造出的葡萄酒其C、H、O稳定同位素的含量差异是否明显，也是此次本实验对同一产区同一时间收获的干红的研究内容，
图3（D/H）
Ⅰ
、（D/H）
Ⅱ
1318
、R、δC‰和δO‰对
原产地的鉴别结果
表5
样品07宁夏干红（赤）
07宁夏干红（梅）
a：显著性分析，0.05水平。
δ18O/‰
－6.600a－6.406a
葡萄酒酿造品种赤霞珠和梅鹿辄采用相同工艺酿造
H、O同位素检测，的葡萄酒进行C、结果见表5。
葡萄品种对同位素的影响
（D/H）
/（mg·L－1）（D/H）ⅱ/（mg·L－1）
98.3783a121.9890a
ⅰ
δ13C/‰
－28.112a－27.910a
R2.4800a2.4860a
98.4134a122.3288a
结果研究表明：同一产区同一时间收获的不同葡
1813
萄品种，采用相同工艺酿造出的葡萄酒其δO‰、δC‰、（D/H）Ⅰ、（D/H）Ⅱ、R值均非常接近，不存在显说明品种对葡萄酒的同位素含量影响不著性差异，
18
大。进一步说明（D/H）Ⅱ和δO‰与葡萄植株的产区降水量等环境条件相关，赤霞珠和梅鹿辄在同一产区栽培、同一时间收获，其土壤条件、气候条件都一致，所以（D/H）
Ⅱ
18
和δO‰变化很小；而（D/H）
Ⅰ
光合株的种类。赤霞珠和梅鹿辄葡萄均属C3植物，
作用途径相同，同属葡萄品种，实验结果证明其（D/H）Ⅰ和δ13C‰值在同一范围内。
4结论
和
NMR和IRMS技术对国内河本研究利用SNIF-北怀来、河北沙城、宁夏、烟台4个产区的葡萄酒进行
18
C、H、O同位素测定，R、研究发现（D/H）Ⅱ、δO‰对产地的鉴别提供着主要信息，而（D/H）
Ⅰ
13
与δC‰提
13
δC‰的含量主要取决于发酵原料的生物起源，即植
157
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13
NMR技术的结果供了较次要的信息，单独使用SNIF-13
只能区别开环境差异很大的地区，加上δC‰后，进但对环境相似的地区仍一步将温差大的地区区别开，
1318
R、最后将（D/H）Ⅱ、δC‰、δO‰同无法有效鉴别，
时利用，可将环境相似的2个地区有效区分开。
通过分析同一产区的不同品种葡萄酒发现，葡萄品种对同位素含量的影响不明显，因此推断利用（D/
1318
H）Ⅱ、R、δC‰、δO‰同位素判别葡萄酒产区不受葡萄品种的影响。
天然同位素分析技术是一种国际通用的酒类产品分析方法，在葡萄酒及蒸馏酒中普遍应用，欧盟各国家通过分析葡萄酒的同位素信息，在意大利Ispra
“葡萄酒数据银的欧盟联合研究中心（JRC）中建立了
，记录了不同年份、不同地区、不同品种的葡萄酒行”
通过分析酒样中各同位素的含量，然后同位素信息，
与数据银行中的数据进行比对，从而为葡萄酒产地、
年份、品种的判别提供依据。利用稳定同位素分析，从原子水平对产区酒进行分析在国内还没见相关报道，本试验的应用为我国葡萄酒质量评价提供了全新的技术支持。
参
考
文
献
CIRMS
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13
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1318
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