使用 A-TEEM 分析技术评估智利葡萄和葡萄酒质量

智利位于南半球，是世界上最狭长的国家。它北起全球最干燥的非极性沙漠阿塔卡马沙漠，南抵火地群岛和德雷克海峡，大西洋、太平洋和南大洋在此交汇，南北绵延 2600 多英里，这也使得智利成为世界上最南端的国家。从东西跨度来看，智利夹在安第斯山脉（世界上最长的山脉）和太平洋之间。

得益于这独一无二的地理优势，智利拥有干旱荒漠、海滩、峡湾、火山、雪山、湖泊、森林、冰原和冰川等多种地理特征。这些地形和极端地理的多样性造就了智利肥沃的土壤，也促使了智利的葡萄园闻名全球。

干露酒庄是拉丁美洲最大的葡萄酒酿酒商，其历史可以追溯到 1883 年。干露酒庄总部位于智利圣地亚哥，培育了 21,500 英亩的葡萄园，遍布美洲大陆的主要葡萄种植区。种植区覆盖八大山谷，从北部降雨量小、温度波动适中且易受海风影响的利马里谷，穿过温度较高的迈坡谷和马利谷，再到南部降雨量大、温度较低的比奥比奥谷。葡萄园的土壤、种植物料的选择，以及最终的栽培形式都会对葡萄产生影响。管理多样化葡萄园的收成是干露酒庄运营的关键。为此，该酿酒厂将目光转向科学技术，希望获得一种新方法以改善其葡萄和葡萄酒管理系统。

塔尔卡市位于首都圣地亚哥市以南，驱车三小时即可到达。塔尔卡是马利的首府，马利作为一个省和葡萄酒产区的名字，突显了其作为农业和葡萄栽培中心的重要性。

塔尔卡也是干露酒庄研究与创新中心（CRI）的所在地。CRI 于 2014 年成立，拥有设备齐全的实验室和一个实验酒窖，主要用于葡萄栽培、葡萄酒酿造、分子生物学和工程领域的各种研究课题。2014 年以来，该中心的使命一直是促进应用研究、技术开发和知识传承，以便在消费者要求越来越高的动态国际市场上生产更好、更具竞争力和品质如一的葡萄酒。（干露酒庄，2021 年）

CRI 研究员们过去一直在研究如何根据葡萄和葡萄酒的质量对其进行分类的难题，并尝试利用光谱技术分析葡萄和葡萄酒中的化合物，这些化合物是形成葡萄和葡萄酒独特颜色、风味、口感、香气等特征的重要原因。经过三年化学质量标志物的研究和方法研制，他们的试点项目目前已达到工业规模，并取得了可喜的成果。现在CRI希望将这种方法进一步扩展到商业酒庄葡萄酒质量控制过程中，而不仅仅只是研发。

“总体而言这种方法更加客观。”干露酒庄研究员 Doreen Schober 博士说。“通过分析葡萄化学成分预测葡萄酒质量，使我们能够不被外部因素干扰，同时这些信息也为酿酒师在酿酒过程中的决策提供依据。”

干露酒庄酿酒的葡萄主要来源于自有葡萄园种植的葡萄或从生产商购买的葡萄，品种众多。葡萄的质量检测和分类通常由公司内部专家实地考察决策，主要依据葡萄栽培的特点以及糖等主要成分。但最公平、最客观的质量检测是对葡萄化学成分的表征分析。

事实上，十多年来澳大利亚和加州葡萄酒行业也一直在进行研究，希望建立葡萄化学质量标志物的标准，进而优化葡萄酒的生产过程（Bindon 等人，2020 年；Cleary 等人，2015 年）。这些标志物主要包括各种多酚类化合物、少量香气和成熟度参数等。

“葡萄中的这些关键标记物，可以帮助我们预测葡萄酒质量的好坏。”德国人 Schober 说到。“为实现这个目标，我们一直在分析不同葡萄的化学成分以及在我们实验酒窖中用于研究的标样葡萄酒的化学成分。然后，当我们利用这些基础数据来评估葡萄酒的感官特性时，就有可能获得预测葡萄酒质量的数据模型。”

为了表征葡萄化合物，酿酒行业以前多使用包括高效液相色谱法（HPLC）和气相色谱法（GC）在内的分析技术。然而这些方法往往缓慢、昂贵、耗时，且需要消耗的耗材也不环保。

“干露酒庄找到了对葡萄和葡萄酒进行表征的其他技术，”CRI 实验室负责人 Jorge Zincker 说。“这是一种本地化、快速、准确、经济和可持续的方式。葡萄在到达酒庄时，我们现场便可以对其进行检测，快速获取葡萄相关化学成分的信息，并以此来推断其质量潜力，同时确认这些葡萄在酿酒过程中对应的工艺和后续成为的葡萄酒品牌，甚至在必要时我们会对葡萄的酿酒工艺进行纠正。本质上，这是一种对葡萄进行分类的方法。”

“即使葡萄是按照指定质量水平或葡萄酒品牌去种植的，也需要经过质量检测并进行分类，最终确定葡萄酒批次或品牌”Schober 说。

这种分类是非常关键的。干露酒庄生产几十种品牌的葡萄酒，从高级品种酒到高档葡萄酒一应俱全。葡萄和葡萄酒被划分为六个质量类别，在这些类别中，酿酒师根据其感官判断使用三个子类别进行调整。

为加速推进这一复杂过程，该公司正在开发一个数字平台，用于管理葡萄质量，作为试点研究的一部分。该平台从原产地葡萄的卡车装运到 100,000 升葡萄酒的灌装，全程对葡萄进行跟踪，并记录其化学成分和成品葡萄酒的质量。 它连接了生产链中的所有参与者，包括葡萄种植地、酿酒师和实验室。

“即使是同一片葡萄园里种植的葡萄，也会因不同的收获季节而有所不同，这取决于各种因素，比如气候。因此要酿造出好酒，必须及时了解它们的特性，”Schober 说。

目前干露酒庄的试点项目，使用 HORIBA Aqualog 荧光光谱仪及其自动进样器，在酿酒过程开始时监测葡萄质量，并在调配不同批次葡萄酒前监测葡萄酒特性。这款仪器由化学家 Mónica Rodríguez 操作使用。

此外HORIBA 全新酒类多组份预测软件（HMMP）工具，也有助于光度测量的评估，这款工具由 HORIBA 和 Eigenvector 公司化学计量学专家合作开发，可自动导入吸光度和荧光数据，包括必要的光谱校正，并输出易于计算的化合物浓度和样品质量分类。分析员只需选择所需的样品测量和提前设计的预测模型即可获得结果，这使得该分析技术非常适合商业酒庄的日常使用。

Aqualog 采用专利的同步吸光度-透射率和荧光激发-发射矩阵（A-TEEM）技术，可对商业葡萄酒加工过程和质量进行快速表征。Aqualog 可获得完整的紫外-可见光谱，包括 280、420、520 和 620 nm的行业标准吸收波长，这对于评估葡萄酒的酚含量、色调和浓度非常重要。

此外，结合吸光度和荧光 EEM 数据，可用于评估葡萄批次间、区域和品种特性，以及检测氧化处理和亚硫酸盐处理对葡萄酒的影响，这使得荧光和吸收光谱成为工业葡萄酒表征的重要工具。

事实上，2021 年的一项荧光光谱技术作为葡萄酒鉴定方法的研究，已经展示了 A-TEEM 技术在红酒品种和产地分类方面的独特用途。使用极端梯度提升判别分析法对大量数据进行多块数据分析，品种和产地分类的准确率分别达到了 100% 和 99.7%。（Ranaweera K.R.Ranaweeraa 等人，2021年）。

此外，在研发阶段，CRI 就在国际葡萄酒大会上展示了使用 A-TEEM 技术来量化赤霞珠中的葡萄酒多酚和成熟度参数。干露酒庄试点项目的结果获得了公司酿酒师的积极反馈和认可，并希望以结合 Aqualog 在线评估葡萄的形式推出第二阶段，以用于商业生产过程和质量控制/质量保证。

“我们正在评估实践所需的东西，”Schober 说。“这包括如何优化采样，在线集成并连接所有实例，以便在必要时可以使用该工具。最终评估有望在今年年底完成。”

酿酒是一门古老的手艺，传统酿酒师大多不愿意把感官体验交给现代技术把关。但是像干露酒庄这样的大型酒厂，必须从实际绩效出发，用最有效和最准确的方式来管理葡萄采收和葡萄酒的生产过程。我们相信未来葡萄酒行业必定会发生重大技术变革。

Ranaweera K.R.Ranaweeraa, A. M., Viña Concha y Toro & et al. (2021, May 18). Spectrofluorometric analysis combined with machine learning for geographical and varietal authentication, and prediction of phenolic compound concentrations in red wine. Food Chemistry.

Viña Concha y Toro, V. C. (2021). Center for Research and Innovation. Retrieved May 18, 2021, from Viña Concha y Toro: https://cii.conchaytoro.com/about-us/

Bindon, B. K., Kassara, S., Nandorfy, D. E., Nicolotti, L., Do, Z., & Johnson, D. (2020). Identifying objective measures for Barossa Valley Shiraz grapes. Wine and Viticulture Journal, AWRI Report, 31–34.

Cleary, M., Chong, H., Ebisuda, N., Dokoozlian, N., Loscos, N., Pan, B., Santino, D., Sui, Q., & Yonker, C. (2015). Objective chemical measures of grape quality. In ACS Symposium Series (Vol. 1203, pp. 365–378). https://doi.org/10.1021/bk-2015-1203.ch023

Schober D., Gilmore A., Zincker J., Gonzalez A., 2021 (accepted). Determination of quality related polyphenols in Chilean wines by Absorbance-Transmission and fluorescence Excitation Emission Matrix (A-TEEM) analyses. Macrowine (virtual congress), 23-30.06.2021

Gilmore A., Schober D., Zincker J., Gonzalez A., 2020. Improving Multivariate Analysis Statistics of Chilean Wine Quality with Simultaneous Absorbance-Transmission and flourescence Excitation-Emission Matrix (A-TEEM) Analyses. Eastern Analytical Symposium (virtual congress), 16.-19.10.2020.

Gilmore A., Schober D., Penichet I., Zincker J., Gonzalez A., 2020. Quality assessment of Cabernet Sauvignon from Chile based on Simultaneous Absorbance-Transmission and flourescence Excitation-Emission Matrix (A-TEEM) Analysis. SciX (virtual congress), 12.10-23.11.2020.

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