牛津仪器台式核磁共振光谱仪：精准测定饮品酒精度

金酒是一种受欢迎的，由谷物或麦芽蒸馏而成的透明酒精饮料。其独特的味道来自使用杜松子调味。酒精度（ABV）是定义金酒产品属性的关键指标 —— 根据欧盟法规，金酒的酒精度需不低于 37.5%。而市场上风味金酒的酒精度则可能低至 20%。准确测定 ABV 不仅关系到产品合规性，更影响消费者体验与品牌信誉。传统分析技术如液相色谱、红外光谱（FTIR）、拉曼光谱及紫外-可见光（UV-vis），常受限于单次检测化合物种类少、灵敏度不足等问题。而牛津仪器 X-Pulse 宽带台式核磁共振（NMR）光谱仪的出现，为饮品 ABV 测定提供了高效、精准的全新解决方案。

在本应用说明中，我们测定了一系列金酒的ABV，并将测得值与标签上提供的值进行比较。除非另有说明，本应用说明中讨论的所有测量均在赫瑞-瓦特大学（Heriot-Watt University）使用牛津仪器的X-Pulse宽带台式NMR光谱仪进行，该光谱仪使用内部氘锁定操作。

图1. 38%酒精度酒精饮料的¹H NMR谱

图1显示了在酒精饮料的 X-Pulse 上获得的代表性 ¹H NMR 谱；可以清楚地观察到三种信号，对应于乙醇的 CH₃ 组的三重峰、CH₂ 组的四重峰、OH 的宽单峰和水的宽单峰。

研究团队针对饮品 ABV 测定开发了两种实用方案，适配不同样品特性与检测需求：

方案一：直接测量法（无内标）

通过检测乙醇 CH₃基团与 OH 基团的积分比值，直接计算 ABV（表1）。该方法操作简便、重复性优异，无内标相关误差，标准偏差最低仅 0.2% ABV，适用于无添加糖或低糖饮品（如传统金酒），多数样品检测结果与标签值的相对差异小于 1.9%。

方案二：内标法（马来酸为内标）

向样品中加入已知浓度的马来酸作为内标，通过乙醇 CH₃基团与马来酸 CH 基团的积分比值定量乙醇浓度，进而换算 ABV（表1）。该方法有效规避了高糖样品中碳水化合物与 OH 基团相互作用（如氢键、氢交换）导致的信号干扰，显著降低高糖饮品样品（Gin06 – Gin07）的检测偏差，相对误差可控制在 3.5% 以内，弥补了直接测量法在复杂基质样品中的不足。

表1. 直接测量法和内标法对选定金酒样品的酒精度测量

实测数据：多场景验证精准性

研究团队对三类样品进行了系统检测，全面验证了技术可靠性：

1. 市售金酒样品（Gin01-Gin08）

• 无糖金酒：两种方法检测结果与标签值高度吻合，直接测量法相对差异 0.2%-1.9%，内标法 0.5%-2.8%；
• 高糖金酒（Gin06、Gin07）：内标法表现更优，偏差从直接测量法的 7.9%-9.0% 降至 3.5% 以内，有效解决糖分子干扰问题。

2. 未知金酒样品（Gin10-Gin17）

盲测结果（见表2）显示，两种方法的相对偏差多数小于 2.4%，仅 Gin17 采用内标法时偏差为 4.0%，整体准确性满足日常检测与质量控制需求。

表2. 直接测量法和内标法对未知金酒样品的酒精度测量

3. 低酒精 / 无酒精饮品

• “无酒精”植物饮料：实测 ABV 为 0.2%，高于标签标注的 <0.05%，揭示了部分 “无酒精” 饮品可能存在的微量乙醇残留；
• “无酒精”葡萄酒饮料：分析结果不确定，因为未出现乙醇CH₃的特征三重峰，相反，在同一化学位移区域出现了两个双峰。样品中的乙醇含量可能低到无法被检测到，而存在其他类似化合物。
• 低醇啤酒：实测 ABV 与标签值（0.5%）偏差较小，验证了技术在低浓度酒精检测中的灵敏度；
• 软饮样品：含糖软饮检测到约 0.01% ABV 的微量乙醇（可能为风味物质载体），无糖软饮未检出乙醇，结果与行业认知一致。

表3. 直接测量法和内标法对低酒精 / 无酒精饮品的酒精度测量 ABV标识 平均ABV（直接测量法） 平均ABV（内标法）

延伸价值：不止于 ABV 测定的多领域潜力

这些结果表明，牛津仪器台式NMR光谱仪在测定大多数酒精饮料的酒精度方面是有效的。牛津仪器台式 NMR 光谱仪的应用价值远不止于饮品 ABV 测定。正如研究所述，该技术可拓展至各类混合物的成分定量分析 —— 例如在锂离子电池领域，可用于烷基碳酸酯混合溶剂的成分检测。其 “一站式检测 + 极简前处理 + 高灵活性” 的核心优势，使其成为食品饮料、化工、能源等多个行业的理想分析工具。