用紅外光譜法分析葡萄酒各項數(shù)據(jù)
紅外光譜品葡萄酒 | 讓口感“有據(jù)可循”
一杯紅酒，一盞甘醇，葡萄酒的品鑒既是一門藝術(shù)，也是一門科學(xué)。葡萄酒的主要成分是水和酒精，除此之外，還含糖和甘油（均為發(fā)酵的殘留物），酸類物質(zhì)，包括單寧在內(nèi)的多酚類物質(zhì)，以及其他更少量的酯類等。葡萄酒的香氣主要來自于其中的酯類，而口感則主要由其他的物質(zhì)決定。比如，糖類影響其甜度，酸類影響其酸度，多酚類物質(zhì)產(chǎn)生苦澀感，而甘油賦予了葡萄酒厚度。這些成分及其含量綜合決定了葡萄酒的口感。
除了視覺、嗅覺和味覺的體驗，科學(xué)研究如何從數(shù)據(jù)上分析葡萄酒組成？紅外光譜給出了其特有的品鑒方式！
01“紅外光譜品葡萄酒”切實可行
紅外光譜法，基于化合物官能團(tuán)振動過程中偶極矩變化產(chǎn)生的特征吸收，為不同的化合物提供了特定的紅外光譜特征，被形象的稱作“指紋圖譜”，既可定性，還可定量。譬如，酸類物質(zhì)的特征官能團(tuán)是羰基，紅外峰在1710cm-1 左右;多酚類物質(zhì)的特征官能團(tuán)是多個共軛苯環(huán)，紅外峰在1610cm-1 左右;糖和甘油的特征官能團(tuán)是C-O，紅外峰在1000cm-1 左右。這些譜峰的吸光度，同其含量成正相關(guān)。由此可見，葡萄酒影響口感的化合物都有紅外特征，因此可使用紅外光譜法分析葡萄酒組成。
BCEIA互動體驗區(qū)，珀金埃爾默現(xiàn)場演繹了紅外光譜分析葡萄酒組成的過程，吸引了很多業(yè)內(nèi)人士圍觀。實驗中，使用移液槍精確將2µl的葡萄酒滴在Spectrum Two紅外光譜儀的ATR附件的金剛石晶體上。約5分鐘后，酒精和水揮發(fā)完畢，剩余的化合物附著在晶體表面，即可啟動掃描程序，采集ATR紅外光譜。圖1右是某品牌赤霞珠葡萄酒的ATR紅外譜圖，可以明顯的看到其酸類、多酚類、糖和甘油的特征。
圖1. 左: PerkinElmer Spectrum Two紅外光譜儀，將葡萄酒樣品滴加在晶體上即可進(jìn)行檢測。右：某品牌赤霞珠葡萄酒的紅外光譜圖，顯示了其酸類、多酚類、糖和甘油等物質(zhì)的特征。
葡萄酒中的各類物質(zhì)并不是單一的，而是由很多成分組成。譬如，檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、乳酸等是常見的酸類;白藜蘆醇、花青素、槲皮素、原花青素等是常見的多酚類;葡萄糖、蔗糖、果糖等是常見的糖類;而單寧實際上也是一種酸，但具有多酚的結(jié)構(gòu)。這些成分的紅外特征又不相同。圖2為常見糖類和甘油的紅外譜圖。雖然他們的主要官能團(tuán)類似，但具體結(jié)構(gòu)的差異還是體現(xiàn)了特征紅外光譜。因此，可通過進(jìn)一步分析，獲得葡萄酒各類成分更細(xì)節(jié)的組成和含量信息。
圖2. 葡萄酒中主要糖類和甘油的紅外譜圖
紅外光譜法不會對葡萄酒本身的化合物產(chǎn)生干擾，會如實體現(xiàn)其真實的光譜特征。譬如果糖就可以直觀的觀測到其紅外特征，而色譜方法分析時需要將果糖還原成葡萄糖從而無法檢測到真實的糖類成分。如圖3，在1000cm-1 左右的糖和甘油的光譜峰區(qū)間，只有坤爵桃紅葡萄酒有明顯的果糖特征，而其他的赤霞珠、西拉、美樂、雷司令等只有甘油的特征，完全符合這些干紅葡萄酒的含糖量低的特點。
圖3.坤爵桃紅葡萄酒的紅外譜圖體現(xiàn)了其果糖成分的光譜特征，而其他干紅葡萄酒則主要是甘油的光譜特征。
綜上可見，紅外光譜法可以體現(xiàn)出影響葡萄酒口感的各種化合物的種類和含量的信息，因此“紅外光譜品葡萄酒”是一個切實可行的方法，其將比較主觀的品酒師品酒變成譜圖顯示的紅外品酒，更直觀也更可量化。
02專家紛紛稱贊紅外光譜法
圖4. 專家對“紅外光譜品葡萄酒”技術(shù)很感興趣，紛紛點贊
在BCEIA互動展區(qū)，有不少專家和觀眾都對這種方法產(chǎn)生了濃厚的興趣。大家紛紛反映，這種方法可以將市場上勾兌的劣質(zhì)酒和假酒同真正的釀造葡萄酒區(qū)分開，而不會再良莠不分。
北京大學(xué)劉鋒教授仔細(xì)了解了這種方法后，也表示認(rèn)同，她認(rèn)為這種方法快速、客觀、直接，在葡萄酒品牌保護(hù)、葡萄酒質(zhì)量分級、葡萄酒工藝改進(jìn)等方面都可以發(fā)揮重要作用。甚至，她還提出了可以使用大數(shù)據(jù)方法將葡萄酒的銷售趨勢、購買人群同葡萄酒的紅外光譜建立聯(lián)系，從而為企業(yè)預(yù)期生產(chǎn)安排、精準(zhǔn)投放廣告、迎合市場口味等方面作為重要參考。
儀器評議專家
鄭國經(jīng)教授 首鋼北京冶金研究院
符斌教授 礦冶總院測試所
高介平教授 礦冶總院測試所
劉鋒教授 北京大學(xué)
辛仁軒教授 清華大學(xué)
周群副教授 清華大學(xué)
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紅外光譜
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