食醋样品的荧光光谱技术鉴定

1、食醋样品的荧光光谱技术鉴定引言食醋是中国各大菜系中传统的调味品，它具有酸味柔和，口感醇厚等优良品质1.它通过自然固态制曲、液态发酵等传统酿造工艺进行生产2,不仅是调味剂，还有多种保健功能34.目前，市场上的食醋种类繁多，但品质不一，良莠不齐，缺乏有效的鉴别方法，仅凭一些简单的理化指标以及色、香、味、体等感官指标评判酿造食醋的真伪、陈酿年份及品质优劣，使评价结果具有较大片面性与主观性5.自 2000 年起，国家相继出台了食醋鉴定方面的标准6.目前，对食醋质量的鉴别方法包括同位素分析7、核磁共振法8、近红外光谱910、气相色谱和质谱技术等1112.郑彦婕等采用气相色谱-质谱法对食醋进行测定，但样品

2、处理复杂，此种方法能耗高且耗时。解华东等通过扫描 33 种食醋样品的紫外光谱，发现它们的紫外吸收光谱有着十分明显的差异，但该种方法在识别食醋质量和掺假中的应用价值尚不明确13;陈斌等采用近红外光谱透射法测定食醋总酸和还原糖，此种方法具有快速、样本无需预处理、无需化学试剂、无检测成本等优点，但是这种方法只能分析醋中的一部分成分，而不能对食醋进行整体有效的分析；宋海燕等14采用可见-近红外光谱技术，结合化学计量学方法，开展山西老陈醋产地的判别分类工作，该种方法的实现存在两方面困难，一方面，建立模型所需要的数据需真实可靠且具有代表性和统计意义，另一方面，在模型的建立及数据处理上存在许多人为主观因素导

3、致的结果差异15.由于食醋的微量成份未被全部阐明，而且各成份之间协同交互作用复杂，应用现有的分析方法，仅对某些成份进行定性、定量分析，亦不能有效鉴别食醋。因此，研究新型、可靠的食醋鉴别分类方法，实现对食醋质量的有效监控具有深远的社会意义。荧光光谱技术由于具有灵敏度高、选择性好、费用低、试样量少、分析结果快速等优点而得到广泛应用，三维荧光光谱能够涵盖比较全面的物质荧光特性，从宏观上对物质进行认知，具有更好的整体性1617.近几年，荧光光谱法在环境监测、肿瘤诊断、鉴别酒的真假和品牌等方面有很多应用18.在食醋的鉴定方面，荧光光谱的应用尚属少数，毛立新等用同步荧光光谱法鉴别了山西老陈醋1920,但仅

4、研究了山西老陈醋的鉴别方法，未能提供一套完整的、可用以鉴别所有醋类的方案。目前，这种技术仅限于对不同食醋类型的指纹鉴定，对于相似的食醋样品鉴别能力有限，如需要更有效的指纹鉴别手段还需要在识别能力上有所的提高2122.文章通过提取、分析不同种类食醋的三维荧光光谱，并结合主成分分析法，以达到精确区分不同种类食醋的目的，同时为相似食醋样品的指纹鉴定提供一套可行的方案。1 实验仪器和方法1.1 实验装置和方法实验中采用的是英国 Edinburgh Instruments Inc.生产的 FLS920型稳态和时间分辨荧光光谱仪。其中稳态光谱测量的光源功率为450W 的氙灯，其波长在 200-900nm

5、范围内连续可调。实验仪器的设置参数为：激发光和发射光的狭缝宽度为 3nm,激发光谱和发射光谱的扫描间隔均为 1nm,在每个波长处的扫描时间为 0.2s.实验中使用的是无荧光石英比色皿，荧光扫描时用该比色皿盛装被测样品 3ml 并放置于光谱仪的样品池中。每一样品扫描一次，每一次测试前均进行摇动以保证溶液的均匀性。所有的荧光光谱检测过程均在室温下进行。1.2 实验样品本次试验选取山西陈醋（1 年，3 年，8 年，共 3 种），紫林陈醋，恒顺香醋（瓶装，155ml），苦荞保健醋，宴会用恒顺香醋，恒顺香醋（瓶装，500ml），镇江香醋（袋装），北固山康乐醋，鼎丰白醋，来福山西陈醋，宝鼎陈酿米醋，恒顺香

6、醋（袋装），镇江香醋（袋装），万通白米醋，唯加白醋，恒顺白醋共 18 种常用的食醋。食醋溶液的配制：将食醋和水采用体积混合比配制溶液，配制浓度为 1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的共 3ml 的溶液，溶剂为去离子水。为保证测试的准确性，每一次测试前均进行摇动以保证溶液的均匀性。2 实验部分图 1 是浓度从 1%到 10%食醋溶液的浓度三维荧光光谱，实验中激发波长为 360nm,发射波长范围为 400-700nm.从三维投影图和等高线图可以得知每一种醋的基本荧光图谱信息：最佳激发波长、荧光发射波范围、峰值位置、荧光强度等。如图1 所示的 1 年山西陈醋的浓度三维荧光光

7、谱，可知它的荧光发射波长范围为 380-670nm,浓度三维荧光光谱峰值位置分别处于 443nm和 469nm,所对应的荧光强度分别是 407200 和 504100.将 18 种醋的图谱特征提取，得表 1 所示信息。从表 1 数据得出以下结论：（1）观察 6 种陈醋的荧光强度范围，可以发现它们高峰位置的荧光强度均为 360000 以上，低峰位置的荧光强度在 260000 以上。（2）观察 1,3,8 年山西陈醋的荧光强度可以发现，它们的荧光发射波长范围为 380-670nm,且它们的荧光强度整体呈下降趋势，即荧光强度随着年份的增加而逐渐减小。另外两种陈醋，紫林陈醋和来福山西陈醋，它们的荧光发

8、射波长范围为 360-670nm,通过这一点可以将它们同 1,3,8 年山西陈醋区分开来。（3）香醋的最佳激发波长、荧光发射波范围、峰值位置和陈醋相似，不同之处在于，香醋两个荧光峰的差值范围在 78600-84600,而陈醋两个荧光峰差值的范围在 92700-103800,通过这一点可以区分香醋和陈醋。（4）两种米醋的最优浓度均为 10%,可以此为判据区分米醋和其他食醋。（5）白醋的荧光强度与前两者相比明显较低，且白醋较高峰值位置对应较低的发射波长，这一点和其他食醋不同，因此可以很容易地将白醋区分出来。3 分析与讨论（1）各类食醋在 380nm 的激发波长下可以吸收光子发射出的荧光，查阅食醋的

9、主要成分可知，它们是乙酸和一些醇类物质，含有基团。图中除了主峰以外，还有一个次峰位，它的存在说明食醋溶液中有至少两种荧光生色基团。米醋，白醋两类醋的荧光光谱和陈醋、米醋区分非常明显，米醋在 570-650nm 之间出现一系列小峰，白醋在 550-650nm 之间出现一系列小峰。这些小峰的出现和米醋白醋的原料有关。（2）同一品牌、不同年份的陈醋的荧光特征峰出现的位置一致，均在波长 470nm 和 443nm 附近。1,3,8 年山西陈醋的荧光强度随着年份的增加而逐渐减小，说明随着陈酿时间的延长，陈醋中荧光物质的成分和浓度会发生变化，不同年份陈醋荧光峰的吸收强度不同。因此，荧光峰的吸收强度可以来区

10、分不同年份的陈醋。（3） 实验结果说明荧光发射强度与溶液的浓度不成线性关系，当浓度增加到一定值时，荧光强度会随着其浓度的增加而下降，这就是物质荧光的一种自身猝灭形式-浓度猝灭。其主要原因是由于发光物质的溶液浓度较大，激发态溶质与溶质间可以进行相互作用，从而形成激发二聚体或激发络合物使荧光猝灭。此外，由于能量共振转移的结果，在浓溶液中，受激分子可通过共振转移的方式，把激发能转移给相邻的不发荧光的分子也导致了荧光猝灭。4 结束语通过分析和讨论食醋三维荧光光谱和主成分分析结果，得知：（1）通过扫描18种食醋、香醋、米醋、白醋的三维荧光光谱，可以定性地比较光谱差异，以区分各种食醋（2）随着陈酿时间的延

11、长，陈醋特征峰的荧光强度会减小，这是因为陈酿时间越久，陈醋中荧光物质的成分和浓度会发生变化（3）基于一定浓度三维荧光光谱具有实时、快速的特点，易于实现食醋种类鉴别，有望发展成为快速高效的食醋指纹鉴别技术。参考文献1萧凤歧。食醋的历史与文化J.中国酿造，2004（4）。2李幼筠。论食醋的功能性与新型功能性食醋的开发J.中国酿造，2004（1）。3庞玉珍，夏兰美。论食论食醋的价值J.中国酿造，1995,16（1）。4刘珂。浅谈我国食醋的功能及发展趋势J.中国调味品，2010（6）。5魏永义，王飞。食醋香气成分及其检测方法研究进展J.中国调味品，2011（11）。6中华人民共和国国家标准酿造食醋。GB 18187-2000S.北京：中国标准出版社，2000.7翟宗德，吴小梅。同位素分析技术在食醋质量鉴别中的应用J.中国调味品，2012（11）。8李爱萍，李震宇，邢婕，等。同位核磁共振代谢组学技术检测食