在葡萄酒市场上，不同产地的葡萄酒之间的价格差异巨大，这就导致商家利用不法手段谋取暴利。如今，业内已经利用化学分析技术——锶同位素相对丰度来进行葡萄酒产地溯源。
撰文 | 周思宇（东北大学、广西师范大学）
一
背景介绍
“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催”[1]，这是出自唐代诗人王翰的《凉州词》的千古名句。现代科学研究表明，葡萄酒具有抗氧化、抗自由基、软化血管、降血压、缓解衰老等作用[2][3][4]。近年来，国内对葡萄酒的需求不断增长，在中酒协公布的数据中，2023年全国葡萄酒行业完成酿酒总产量30万千升，累计完成销售收入90.9亿元，累计实现利润总额2.2亿元，我国已拥有世界上葡萄酒消费增长最快的市场[5]。在葡萄酒市场上，不同产地的葡萄酒之间的价格差异巨大，部分商家通过改换包装等手段，将普通产地的葡萄酒伪装成知名产地的葡萄酒，以利用差价来牟取暴利。针对此类现象，业内已发展出借助质谱仪测定葡萄酒当中锶同位素相对丰度比值从而对葡萄酒进行产地溯源的技术。
图1.盛载葡萄红酒的夜光杯丨图源自：https://v.douyin.com/irfj7DuA/
二
锶同位素分析技术（简介）
什么是锶同位素分析技术呢？在回答这个问题之前，我们要先明确“锶元素”、“相对丰度”、“锶”、“同位素”这四个基本概念与“锶同位素”这一个复合概念之间的联系与区别。
首先是概念一，“锶元素”。在自然界当中存在84Sr、86Sr、87Sr、88Sr这四种原子（核素），它们因原子核当中都含有相同个数的质子（38个质子）而被联系在一起，总称为锶元素；又因原子核当中含有不同个数的中子而被区分开来，分称为84Sr、86Sr、87Sr、88Sr。
其次是概念二，“相对丰度”。84Sr、86Sr、87Sr、88Sr的相对丰度指的就是这四种原子各自占锶元素总量的百分比。经测定，84Sr、86Sr、87Sr、88Sr的相对丰度分别为0.56%、9.86%、7.02%、82.56%[6]。
接着是概念三，“锶”。88Sr由于其相对丰度高达82.56%的缘故而被命名为锶。正如我们提及“氢”时，往往认为是指相对丰度为99.98%的1H一般，当我们说到“锶”时，也应当认为是指88Sr这种特定的原子。
然后是概念四，“同位素”。当我们按照“有几个质子就排在第几位”、“质子个数从小到大排序”的原则并结合元素周期律，将所有的原子排序后就会得到一张完整的元素周期表。此时我们会发现，84Sr、86Sr、87Sr、88Sr这四种原子都被安排在了同一个位置——“第38位”。正如处于“同辈”的不同男性之间互称为“兄弟”（同辈人）一般，处于“同位”的不同原子之间互称为“同位素”。因此，既可以说86Sr是87Sr的同位素，也可以反过来说，87Sr是86Sr的同位素。
最后是概念五，“锶同位素”。结合概念三、四，“锶同位素”是指除了88Sr以外的84Sr、86Sr、87Sr，而锶同位素分析技术重点研究86Sr、87Sr这两种原子。
现在，我们可以回答最初的问题，“锶同位素分析技术”就是借助质谱仪测定样品当中87Sr与86Sr相对丰度比值的技术，87Sr与86Sr相对丰度比值公式为：
三
锶同位素溯源葡萄酒产地原理
为什么通过测定锶同位素相对丰度比值（下文简称87Sr/86Sr）就能够判断葡萄酒产地“正不正宗”呢？从以下的研究历程我们就可以明白其原理。
1993年，HORN P等[7]对意大利、法国、科索沃的葡萄酒进行87Sr/86Sr测定后发现，不同地区葡萄酒的87Sr/86Sr不同。FERNANDES J R等[8]对葡萄牙杜罗河地区的葡萄酒研究也发现，不同庄园葡萄酒的87Sr/86Sr存在明显差异。
2016年，MARCHIONNI S等[9]通过分别测定切萨内赛品种红葡萄汁和对应葡萄酒中的87Sr/86Sr，发现葡萄汁中的87Sr、86Sr既不会受到酿造过程的干扰，也不会受到酿酒年份的影响，能够较为完整地赋存于葡萄酒当中，葡萄汁与葡萄酒的相关系数为0.94。之后，TESCIONE I等[10]对意大利半岛上五个不同区域的葡萄植株、葡萄汁、酵母、澄清剂、葡萄酒进行87Sr/86Sr测定后分析，得出葡萄植株、葡萄汁、葡萄酒当中的87Sr、86Sr都来源于葡萄植株根系对产地土壤中锶元素的吸收，而与添加剂、澄清剂无关。
2017年，GEANĂ E I等[11]对罗马尼亚的葡萄酒研究发现，不同产地葡萄酒87Sr/86Sr有较大差别，且与产地土壤存在很好的相关性。
2018年，DURANTE C等[12]在总结之前研究的基础上，发现葡萄酒中的87Sr/86Sr与葡萄植株、产地土壤中的87Sr/86Sr非常接近，并得出87Sr/86Sr可用于示踪普葡萄酒原产地的结论。
2019年，焦彧等[13]在总结前人报道的基础上，绘制了关于部分地区土壤和葡萄酒的87Sr/86Sr的表格，见图2。
图2.部分地区土壤和葡萄酒中的87Sr/86Sr[13]
综合上述研究可得出如下推论：不同产地的土壤具有不同的87Sr/86Sr，导致其产出的葡萄果实中的87Sr/86Sr也不同，且在将葡萄果实酿制成葡萄酒的过程中，全程不会添加任何含86Sr、87Sr的添加剂或发酵剂，因此，葡萄酒中的87Sr/86Sr是与产地土壤中的87Sr/86Sr高度相关的。假如我们高价购得了一瓶82年的拉菲葡萄酒，但对其原料葡萄是否产自法国波尔多地区存疑时，只需测定该酒中的87Sr/86Sr，再与各产地土壤中的87Sr/86Sr进行比对，即可对该葡萄酒进行产地溯源。
四
结 语
随着我国葡萄酒市场的进一步扩大，为了规范市场，解决葡萄酒产地造假问题，发展多维的葡萄酒产地分析技术势在必行。锶同位素分析技术，凭借其具有明确的葡萄酒产地追溯原理的理论优势，以及较好的地理分辨能力，必然会获得更多的关注并得到进一步发展。
参考文献
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[8]FERNANDES J R, PEREIRA L, JORGE P, et al. Wine fingerprinting using a bio-geochemical approach[J]. BIO Web Conferences, 2015, DOI:10.105 1/bioconf/20150502021.
[9]MARCHIONNI S, BUCCIANTI A, BOLLATI A, et al. Conservation of 87Sr/86Sr isotopic ratios during the winemaking processes of 'Red' wines to validate their use as geographic tracer[J]. Food Chem, 2016, 190: 777-785.
[10]TESCIONE I, MARCHIONNI S, MATTEI M, et al. A comparative 87Sr/86Sr study in red and white wines to validate its use as geochemical tracer for the geographical origin of wine[J]. Proced Earth Planet Sci, 2015, 13: 169-172.
[11]GEANĂ E I, SANDRU C, STANCIU V, et al. Elemental profile and 87Sr/86Sr isotope ratio as fingerprints for geographical traceability of wines: an approach on romanian wines[J]. Food Anal Met, 2017, 10(1): 1-11.
[12]DURANTE C, BERTACCHINI L, COCCHI M, et al. Development of 87Sr/86Sr maps as targeted strategy to support wine quality[J]. Food Chem, 2018, 255: 139-146.
[13]焦彧，冯兰平，李百蝉，等. 锶同位素在葡萄酒产地溯源中的研究进展[J]. 中国酿造, 2019, 38(8): 9-13.
本文经授权转载自微信公众号“洞察化学”，指导老师：李文豪、唐海涛；审稿人：孟琦；编辑：朱真逸。
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