酱香型白酒（简称酱酒）在GB/T 26760—2011《酱香型白酒》中定义为：以高粱、小麦、水为原料，经传统固态发酵蒸馏贮存勾兑而成的，未添加食用酒精及非白酒发酵产生的呈香呈味呈色物质，具有酱香风格的白酒[1]。而酒精酒[2]（也称串酒，分为熟串和生串）则不经过发酵这一步骤，熟串是在丢糟中加入食用酒精，蒸煮取酒，添加或不添加食用香料勾调而成，生串（或生勾）是造假者直接用食用酒精添加一些香精勾兑而成。从定义上看酒精酒已不符合酱香型白酒的定义，但是由于其低廉的成本，仍旧有部分酒精酒流入酱酒市场，影响着酱酒的品牌与口碑。
目前对部分食品掺假的鉴别技术有电化学[3-4]、电子舌技术[5-7]以及气相色谱-离子迁移谱（gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS）、近红外光谱以及质谱分析等手段[8-10]。这些技术通常存在样品制备和前处理、分析检测时间较长、过高的人员技术、检测化合物数量不足等问题，而原位电离技术恰好弥补了这些不足，现已应用于多个领域的物质分析研究[11-16]。如大气压固相分析探头（atmospheric pressure solid-state analytical probe，ASAP）技术[17]是原位电离技术的一种形式，采用脱溶剂气使样品汽化，然后通过电晕放电实现样品电离。该技术无需大量制备样品来分析固体和液体中的挥发性和半挥发性化合物操作更为简单，运行费用更低[18]。ASAP是目前能与多数质谱系统联用的商业化的离子化设备[19]。OLLIVIER S等[20]利用ASAP-MS和实时直接分析质谱（direct analysis in real time-mass spec trometry，DART-MS）作为直接分析地衣代谢组的辅助工具，在白酒中发现了地衣素类物质。沃特世科技有限公司[21]利用RADIAN ASAP对浓香型、清香型、酱香型等6种香型白酒建立了判别模型，不仅实现了不同香型白酒的准确识别，也为不同香型白酒特点区分提供了科学依据。TAN H R等[22]利用ASAP-MS鉴别不同季节（春季和秋季）的铁观音茶，并利用ASAP-飞行时间质谱仪（time of flight mass spectrometer，TOF MS）的准确质量和MS/MS片段模式推定鉴定了这些标记。
目前，ASAP-MS技术并没有应用于白酒掺假领域，现有对酱香型白酒与酒精酒的鉴别仅有感官评审[23]，其主要通过香气和滋味来评价，现行的GB/T 26760—2011《酱香型白酒》和GB/T 10345—2022《白酒分析方法》等标准存在主观性强、无法量化等缺点。酒精酒的品质低劣和危害健康等问题严重扰乱了酱香酒正常市场经营秩序，也持续透支着酱香酒的品牌和口碑。该研究基于大气压固体分析探头（ASAP）-飞行时间质谱仪（TOF MS）建立了酱香型白酒中食用酒精掺伪样品（熟串、生勾）的鉴别方法，对样品采集条件进行优化，并运用主成分分析（principal component analysis，PCA）结合线性判别分析（linear discriminant analysis，LDA）建立判别模型，对酒样的感官品评及模型识别结果进行比对。以期通过该技术使企业按标准生产酱香型白酒，维护高品质酱酒产区形象和美誉提供的技术支持。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
建模样品（32个）：现场调研抽取的酱香型白酒样品17个，来自于具有代表性、规模性的遵义市境内（主要为茅台镇）生产企业。熟串样品7个和生勾样品8个，来自于电商平台等销售渠道采购。
识别样品（154个）：120个酱香型白酒来自生产企业，34个酒精酒样品为现场查处样品，以上样品均通过感官品评验证。
甲醇、乙腈（纯度均＞98%）：美国杰帝贝柯公司；甲酸（纯度＞98%）：安捷伦科技有限公司；甲酸铵、氨基酸标准样品（纯度均＞98%）：成都克洛玛生物科技有限公司；正己烷、无水硫酸钠（均为分析纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
大气压固体分析探头（ASAP）、Xevo G2-S Tof飞行时间质谱仪：美国Waters公司。
1.3 实验方法
1.3.1 感官品评
感官品评小组由3位国家级评委、1位省级评委及2位三级品酒师组成。感官评分由白酒审评专家一起完成，参加审评的人员组成一个审评小组，并对检验场所、环境条件、仪器、用具等进行检查，各评审专家均独立完成对待测盲样进行感官品评，参考GB/T 33404—2016《白酒感官品评导则》[24]、GB/T 33405—2016《白酒感官品评术语》[25]和GB/T 26760—2011《酱香型白酒》[1]标准对样品进行感官评价，评价标准见表1。
表1 酱香型白酒与酒精酒感官品评标准
Table 1 Sensory evaluation criteria of sauce-flavor Baijiu and alcoholic liquor
名称 色泽和外观 香气 口味 风格酱香型白酒酒精酒（熟串）酒精酒（生勾）无色或微黄，清亮或透明，无悬浮物，无沉淀酱香明显，有空杯香酱香不明显、有一定的酒精味酒精味明显，有外源添加物质的刺鼻味酒体醇和协调，回味较长酒体醇和协调不明显，回味较短口味异常，或有外添加物质具备典型酱香型白酒风格基本不具备典型酱香型白酒风格明显不具备典型酱香型白酒风格
1.3.2 ASAP-TOF MS分析
甲酸钠校正液：称取甲酸钠0.017 g，加入异丙醇水溶液（90∶10）500 mL溶解即得0.5 mmol/L的甲酸钠储备溶液，冷藏条件下储存，用于仪器校正。
数据采集：调整玻璃毛细管伸出金属探头末端长度在3.0 cm处，取出金属探头待冷却（约2 min后），将玻璃毛细管伸入准确装有1.5 mL酒样的2 mL进样小瓶中，固定伸入距离1.4 cm处6 s取出，立即将金属探头装入ASAP源完成样品数据采集。
仪器条件：将飞行时间质谱仪设置为ASAP正离子模式，离子源温度150 ℃；样品锥孔电压30 V；探头温度（Probe Temp）600 ℃；电晕电压3 V；脱溶剂气温度500 ℃；脱溶剂气流速1 100 L/h。以分析物的峰面积表示。
1.3.3 仪器条件优化
分别考察电晕电压（2.5 V、3.0 V、3.5 V）、锥孔电压（20 V、30 V和50 V）、探头温度（550 ℃、600 ℃、650 ℃）、脱溶剂气流速（1 000 L/h、1 100 L/h、1 200 L/h）对响应值的影响。
1.3.4 模型建立
经过ASAP完成数据采集后，导入Live ID软件进行模型建立。首先应用LiveID（Verison 1.2）软件根据实际情况选取总离子流（total ion current，TIC）阈值，分别建立3组：酱香型白酒、熟串和生勾，将不同样品采集数据上传至各个分组。并将具体数据进行主成分分析（PCA）[26]及线性判别分析（LDA），设置主成分值为25个化合物，线性判别值为3，未识别阈值为20%，建立PCA、LDA模型，观察不同分组的聚类分析情况。
2 结果与分析
2.1 仪器条件优化结果
由表2可知，电晕电压分别为2.5 V、3.0 V和3.5V时，其响应值分别为1.84×108、1.88×108、1.72×108，当电晕电压为3.0 V时，其响应值即达到最大。因此，确定最佳电晕电压为3.0 V。当锥孔电压分别为20 V、30 V和50 V时，其响应值分别为1.85×108、1.88×108、1.68×108，当锥孔电压为30 V时，其响应值达到最大。因此，确定最佳锥孔电压为30 V。当ASAP的探头温度分别为550 ℃、600 ℃、650 ℃时，其响应值分别为1.68×108、1.88×108、1.60×108，当探头温度为600 ℃时，其响应值达到最大。因此，确定最佳探头温度为600 ℃。当脱溶剂流速分别为1 000 L/h、1 100 L/h、1 200 L/h时，其响应值分别为1.40×108、1.88×108、1.66×108，当流速为1 100 L/h时，其响应值达到最大。因此，确定最佳脱溶剂流速为1 100 L/h。
表2 最佳仪器条件下酱香型白酒的响应值检测结果
Table 2 Test results of response value of sauce-flavor Baijiu under optimal instrument conditions
仪器条件 响应值（×108）电晕电压/V锥孔电压/V探头温度/℃脱溶剂气流速/（L·h-1）2.5 3.0 3.5 20 30 50 550 600 650 1 000 1 100 1 200 1.84 1.88 1.72 1.85 1.88 1.68 1.68 1.88 1.60 1.40 1.88 1.66
2.2 酒样检测结果
在最适电晕电压、锥孔电压、探头温度、脱溶剂流速条件下，酱香型白酒的总离子流图见图1。
图1 酱香型白酒、熟串和生勾样品的总离子流图（a）和质谱图（b）
Fig.1 Total ion chromatogram (a) and mass spectra (b) of sauce-flavor Baijiu, Shuchuan liquor and Shenggou liquor
由图1（a）可知，酱香型白酒的信号响应值高且均匀稳定；熟串酒的信号略低且不稳定，生勾酒信号响应低且靠近基线。由图1（b）可知，酱酒质谱峰最高，响应值近5×106且峰数量最多；熟串酒质谱峰响应值最高约0.7×106且峰数量较少；生勾酒质谱峰响应值最高约0.4×106且峰数量最少，结合生产工艺和前期研究[27]可知，传统工艺所产生的吡嗪类、呋喃类、高级醇、有机酸等内含成分稀少，是导致这些问题的主要原因。
2.3 主成分分析结合线性判别分析结果
多元统计分析被应用于鉴别酱香型白酒、熟串和生勾样品。通过Live ID软件建立3组分组，分别是酱香型白酒、熟串和生勾，以主成分分析和选取25个主成分的线性判别分析模式建立模型图，结果见图2。由图2可知，有一些重叠的点位于不同的两组样品之间，但是3组总体上都有着良好的聚类分离效果，能区别于其他分组。创建该模型可用于预测实时在线分析的结果。在同一95%置信区域（Hotelling T2 test）下，可将酱香型白酒与熟串、生勾样品较好的分开，具有非常直观的可视化区分效果，聚类趋势明显。
图2 不同酒样主成分分析结合线性判别分析三维图
Fig.2 Three-dimensional plot of principal component analysis combined with linear discriminant analysis of different liquor samples
2.4 五重正交叉模型验证结果
在Live ID软件中对酱香型白酒、熟串和生勾的62个样品共409个数据（每个样品采集重复6～7次）进行总体交叉模型组间验证分析（自我验证）。将所有数据随机分为4组，任意挑选3组建立新的模型，该模型对剩余的1组数据进行验证，重复5次，测定预测模型的精确度，交叉验证结果见表3。由表3可知，识别率为96.82%。
表3 交叉验证结果
Table 3 Cross validation results
酱香型白酒/个 熟串/个 生勾/个 未识别/个 共计/个酱香型白酒熟串生勾汇总90 1 1 0 0 0 0 0 3数据总数/个409 42 8通过/个396 264失败/个10未识别/个3 91 43 275识别率/%96.82
2.4.1 识别模型验证
选取未加入建立模型且通过感官品评结果为酱香型白酒、熟串和生勾的样品，通过ASAP-TOFMS系统重复采集该样品获取数据，再通过型对其进行实时验证分析，结果见图3。由图3（a）可知，酱香型白酒样品的5次平行测定结果全部显示为酱酒；由图3（b）可知，生勾样品的5次平行测定结果全部显示为生勾；由图3（c）可知，熟串样品的5次平行测定结果全部显示为熟串，模型验证结果与感官品评结果保持一致。说明ASAP检测技术结合Live ID软件所建立的实时溯源分析模型对酱香型白酒、熟串和生勾的鉴别准确可靠。
图3 识别模型验证结果
Fig.3 Results of identification model validation
Dicision代表识别结果，Confidence代表识别可信度，Outlier Measure代表未识别个数，Start Scan代表开始扫描时间/秒，EndScan代表结束扫描时间/秒。
2.5 感官品评验证结果
通过ASAP-TOF MS检测154个样品，模型判定分别为酱香型白酒和酒精酒，对这些样品继续用感官审评法进行验证。若感官品评结果和ASAP-TOF MS识别结果一致则认为两种方法相互验证成功。ASAP-TOF MS及感官品评样品鉴别结果见表4。由表4可知，120个样品感官品评为酱香型白酒，其中114个样品仪器分析也识别为酱香型白酒，识别成功率为95%，34个感官品评为酒精酒的样品，其中33个样品仪器分析也识别为酒精酒，识别成功率为97%，说明ASAP-TOF MS的识别结果与感官审评的结果基本一致，进一步证明了该检测方法的科学性和准确性。但少数样品与感官品评结果不一致（6个酱香型白酒和1个酒精酒），可能是因为个别酱香型白酒样品品质较低，掺混其他工艺酒样（翻沙、碎沙或酒精酒，品质均低于酱酒），导致无法识别为酱香型白酒。反之，个别酒精酒样品混合了酱香型白酒样品使之无法识别为酒精酒。
表4 ASAP-TOF MS及感官品评鉴别结果
Table 4 Results of ASAP-TOF MS and sensory evaluation identification
样品数量/个识别成功率/%120 34感官品评结果ASAP-TOF MS识别结果/个酱香型白酒 酒精酒酱香型白酒酒精酒114//33 95 97
3 结论
该研究基于大气压固体分析探头（ASAP）-飞行时间质谱仪（TOF MS）建立了酱香型白酒中食用酒精掺伪样品（熟串、生勾）的鉴别方法，优化的样品采集条件为：电晕电压3 V；脱溶剂气温度500 ℃；探头温度600 ℃；脱溶剂气流速1 100 L/h；锥孔电压30 V。在此条件下，酱香型白酒的信号响应值高且均匀稳定；生勾酒信号响应低且靠近基线；熟串酒的信号略低且不稳定。PCA结合LDA可有效区分不同酒样。该研究提供了除只靠感官来进行鉴别之外的新技术，可作为区分酱香型白酒和酒精酒的重要依据。鉴别酱香型白酒和酒精酒的技术研究有利于净化酱酒市场，维护消费者权益，同时对酱香型白酒品质的提升、产业的技术升级提供技术支撑。
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