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红外光谱品葡萄酒 | 让口感“有据可循”

2019年11月01日 | 行业新闻

红外光谱品葡萄酒 | 让口感“有据可循”



一杯红酒,一盏甘醇,葡萄酒的品鉴既是一门艺术,也是一门科学。葡萄酒的主要成分是水和酒精,除此之外,还含糖和甘油(均为发酵的残留物),酸类物质,包括单宁在内的多酚类物质,以及其他更少量的酯类等。葡萄酒的香气主要来自于其中的酯类,而口感则主要由其他的物质决定。比如,糖类影响其甜度,酸类影响其酸度,多酚类物质产生苦涩感,而甘油赋予了葡萄酒厚度。这些成分及其含量综合决定了葡萄酒的口感。


除了视觉、嗅觉和味觉的体验,科学研究如何从数据上分析葡萄酒组成?红外光谱给出了其特有的品鉴方式!


01   “红外光谱品葡萄酒”切实可行


红外光谱法,基于化合物官能团振动过程中偶极矩变化产生的特征吸收,为不同的化合物提供了特定的红外光谱特征,被形象的称作“指纹图谱”,既可定性,还可定量。譬如,酸类物质的特征官能团是羰基,红外峰在1710cm-1 左右;多酚类物质的特征官能团是多个共轭苯环,红外峰在1610cm-1 左右;糖和甘油的特征官能团是C-O,红外峰在1000cm-1 左右。这些谱峰的吸光度,同其含量成正相关。由此可见,葡萄酒影响口感的化合物都有红外特征,因此可使用红外光谱法分析葡萄酒组成。


BCEIA互动体验区,珀金埃尔默现场演绎了红外光谱分析葡萄酒组成的过程,吸引了很多业内人士围观。实验中,使用移液枪精确将2µl的葡萄酒滴在Spectrum Two红外光谱仪的ATR附件的金刚石晶体上。约5分钟后,酒精和水挥发完毕,剩余的化合物附着在晶体表面,即可启动扫描程序,采集ATR红外光谱。图1右是某品牌赤霞珠葡萄酒的ATR红外谱图,可以明显的看到其酸类、多酚类、糖和甘油的特征。

图1. 左: PerkinElmer Spectrum Two红外光谱仪,将葡萄酒样品滴加在晶体上即可进行检测。右:某品牌赤霞珠葡萄酒的红外光谱图,显示了其酸类、多酚类、糖和甘油等物质的特征。



葡萄酒中的各类物质并不是单一的,而是由很多成分组成。譬如,柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸等是常见的酸类;白藜芦醇、花青素、槲皮素、原花青素等是常见的多酚类;葡萄糖、蔗糖、果糖等是常见的糖类;而单宁实际上也是一种酸,但具有多酚的结构。这些成分的红外特征又不相同。图2为常见糖类和甘油的红外谱图。虽然他们的主要官能团类似,但具体结构的差异还是体现了特征红外光谱。因此,可通过进一步分析,获得葡萄酒各类成分更细节的组成和含量信息。




图2. 葡萄酒中主要糖类和甘油的红外谱图



红外光谱法不会对葡萄酒本身的化合物产生干扰,会如实体现其真实的光谱特征。譬如果糖就可以直观的观测到其红外特征,而色谱方法分析时需要将果糖还原成葡萄糖从而无法检测到真实的糖类成分。如图3,在1000cm-1 左右的糖和甘油的光谱峰区间,只有坤爵桃红葡萄酒有明显的果糖特征,而其他的赤霞珠、西拉、美乐、雷司令等只有甘油的特征,完全符合这些干红葡萄酒的含糖量低的特点。




   图3.坤爵桃红葡萄酒的红外谱图体现了其果糖成分的光谱特征,而其他干红葡萄酒则主要是甘油的光谱特征。


综上可见,红外光谱法可以体现出影响葡萄酒口感的各种化合物的种类和含量的信息,因此“红外光谱品葡萄酒”是一个切实可行的方法,其将比较主观的品酒师品酒变成谱图显示的红外品酒,更直观也更可量化。



2    专家纷纷称赞红外光谱法

 


图4. 专家对“红外光谱品葡萄酒”技术很感兴趣,纷纷点赞


在BCEIA互动展区,有不少专家和观众都对这种方法产生了浓厚的兴趣。大家纷纷反映,这种方法可以将市场上勾兑的劣质酒和假酒同真正的酿造葡萄酒区分开,而不会再良莠不分。


北京大学刘锋教授仔细了解了这种方法后,也表示认同,她认为这种方法快速、客观、直接,在葡萄酒品牌保护、葡萄酒质量分级、葡萄酒工艺改进等方面都可以发挥重要作用。甚至,她还提出了可以使用大数据方法将葡萄酒的销售趋势、购买人群同葡萄酒的红外光谱建立联系,从而为企业预期生产安排、精准投放广告、迎合市场口味等方面作为重要参考。



仪器评议专家

郑国经教授 首钢北京冶金研究院

符斌教授 矿冶总院测试所

高介平教授 矿冶总院测试所

刘锋教授 北京大学

辛仁轩教授 清华大学

周群副教授 清华大学