赤霞珠葡萄酒的原产地区分——使用 UHPLC-Q-TOF/MS 的非靶向代谢组学研究

摘要

食品掺假和标签虚假行为可能会给消费者带来潜在健康风险并造成信任危机，对于高档葡萄酒产品而言尤其如此。目前的分析方法和防伪标签技术不足以确定这类产品的身份信息和原产地。本应用简报介绍了一种基于 Liang 等人的研究开发的追踪葡萄酒产品原产地的代谢组学分析方法。参比赤霞珠葡萄酒来自五家酒庄（两家为美国酒庄，三家为中国酒庄），并使用安捷伦 UHPLC-Q-TOF/MS 平台在准确的 TOF/MS 扫描模式下进行了初步分析。所得原始数据通过分子特征查找提取方法进行了数据挖掘。将结果导入 Agilent Mass Profiler Professional (MPP) 化学计量学软件，以在各组之间查找特征化合物。所得差异化合物的主成分分析和聚类分析显示了该系统区分两组美国葡萄酒与中国产葡萄酒的能力。基于这些数据的偏最小二乘差异分析 (PLSDA) 模型能够高度准确地预测葡萄酒组别。通过使用针对葡萄酒的自定义多酚类化合物数据库和谱库以及其他可用的安捷伦 PCDL，我们对 23 种化合物进行了初步鉴定，其中大多数为葡萄中的内源性代谢物，表明在不同原产地的葡萄酒中，葡萄代谢物是区别葡萄酒主要特征的决定因素。本研究证明采用 UHPLC-Q-TOF/MS 结合化学计量学分析的代谢物组学分析方法是追踪葡萄酒原产地的有用方法。

前言

葡萄酒在中国有广泛的受众。然而，市场上经常发现葡萄酒掺假和标签虚假问题，这些行为可对消费者带来潜在健康风险并降低消费者信任度。为改善并确保葡萄酒的质量和安全性，开发葡萄酒质量和真伪监测方法以及保护特殊原产地的产品非常重要。

葡萄酒的风味主要由葡萄中的特定次级代谢产物通过酿造工艺转移到成品酒中来获得。因此，来自某个特定酒庄的葡萄酒可具有一些由葡萄带来的特殊特性，这些特性归因于土壤、气候条件等环境变异性和不同的酿造工艺。即使同一基因型的葡萄，在不同地理区域之间的一些特定次级代谢产物水平也可能存在巨大差异，由此赋予了葡萄酒产品独特的风味。因此，可以通过特征代谢物分布来区分不同原产地的葡萄酒。传统分析方法不足以寻找这类特征分布并确定原产地。基于小分子特征分布的代谢组学分析方法是研究葡萄酒真伪和追踪来源的首选方法。UHPLC 与高分辨率 Q-TOF/MS 的联用是主要的代谢组学分析平台之一，可对样品中挥发性较弱的热不稳定小分子进行全面分析。此外，化学计量学分析通过数据挖掘来查找可作为潜在分类标准的具体特征分布。本文中，我们旨在联用 UHPLC-Q-TOF/MS 技术和化学计量学分析，通过发现特征性分布来测定美国产和中国产赤霞珠葡萄酒的原产地。

结论

UHPLC-Q-TOF/MS 是对多种来源的葡萄酒进行代谢组学分析的强大技术。Agilent MPP 软件可帮助用户快速有效地对数据进行对齐、过滤和聚类。通过使用推荐的代谢组学分析方法，我们对美国和中国产葡萄酒中的 65 种差异葡萄酒标记物进行了测定。它们在所选葡萄酒样品组中的相对丰度可用于预测葡萄酒样品是来自美国 RM 或 VS 酒庄，还是来自所选的三个中国地区。在这些化合物中，有 23 种化合物得到了初步鉴定，其中一些可能与葡萄酒的颜色或风味/口感相关，表明地域差异对葡萄酒特性的影响。目前正在持续对这些标记物进行进一步确认。