指纹图谱技术在葡萄及葡萄酒行业中的应用
发布日期:
2019-02-25 13:43:45
来 源:
中外葡萄与葡萄酒
作者:
张晶莹 等
  指纹图谱技术,是在现代分析技术的基础上发展起来的从整体上研究复杂物质体系的一大类技术的统称,以图谱的形式呈现,强调对植物研究对象“共有特征性”的研究,并在共有特性中寻找个性差异。



    根据不同的分析手段和特征性成分,可将指纹图谱分为生物指纹图谱和化学指纹图谱两大类:一类是生物指纹图谱,包括蛋白质指纹图谱、DNA指纹图谱等;一类是化学指纹图谱,包括光谱指纹图谱、色谱指纹图谱等。

    蛋白质指纹图谱

    主要是以聚丙烯酰胺凝胶电泳技术(SDS-PAGE)来完成的,在国内外广泛用于水稻、玉米、小麦、大麦、豌豆等作物的品种鉴定与分类中。葡萄蛋白质主要集中在葡萄籽中,而葡萄籽约占葡萄重量的5%左右,经过脱脂脱酚工序后的葡萄籽粕中的粗蛋白含量仅为11%-13%,蛋白质含量低且不易提取纯化,因此,蛋白质指纹图谱技术在葡萄研究领域应用较少。

    DNA指纹图谱

    DNA指纹图谱是目前最具吸引力的生物鉴定技术。生物体内存在一些高变异性的DNA序列,能在本类群或个体中稳定遗传,从而在生物体内表现出稳定的、可遗传的差异。首先利用共同的引物,对多个对象进行检测,然后寻找出检测对象中变异性相对较大的特定DNA片段,最后扩增,以电泳图谱的形式展现,即作为该检测对象的特征性DNA指纹图谱。

    常用的分子标记技术有:简单重复序列或微卫星标记(SSR)、内部简单重复序列(ISSR)、扩增片段长度多态性(AFLP)、单核苷酸多态性(SNPs)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、单核苷酸多态性(SNP)、相关序列扩增多态性(SRAP)等。

    DNA指纹图谱技术在葡萄研究上的应用:

    01 亲缘关系分析

    葡萄植株样本亲缘关系越近,分子标记的多态性差异越小,反之亦然。DNA指纹图谱技术利用了这一性质,可以有效识别品种的亲本和后代,重新构建品种的亲缘关系系谱,为遗传改良提供依据。

    02 品种鉴定

    通过分子标记绘制的指纹图谱具有个体特异性,不受环境、发育阶段的影响,能准确、快速而省时地鉴定品种或品系,为作物育种和种质管理提供了极大的便利。

    03 分子身份证及数据库管理系统的建立

    “分子身份证”是在DNA指纹图谱基础上提出的概念,即每个种质都拥有一个属于自己的字符串形式的代码,赋予品种本身作为识别品种的一个标准。杜晶晶等以保存在国家葡萄品种资源圃内的80份葡萄种质为试材,利用SSR标记技术,证明了该法可有效用于建立葡萄种质资源分子身份证。



    化学指纹图谱是建立在化学成分系统研究的基础上,运用色谱、光谱等现代分析技术,以图形、图像和数据的方式对物质的特性和有效成分进行表征,并加以描述,从而全面反映植物对象所含化学成分的种类与数量,进而达到识别真伪、辨认优劣和质量判定等目的。

    光谱指纹图谱

    光谱技术主要有紫外光谱、红外光谱、荧光光谱、核磁共振光谱等,目前广泛应用于中药、食品、香精香料等行业的质量控制和品质鉴定中。光谱技术应用在葡萄酒中主要成分的定性分析较多,定量分析也大都只针对某一指标如酒精度、pH、糖类、酸类等。但研究发现,近红外光谱技术不适用单体花色苷成分的检测,而花色苷是红葡萄酒中最重要的特性成分,所以光谱指纹图谱不适于在葡萄酒领域应用推广。

    色谱指纹图谱

    色谱指纹图谱技术在葡萄酒研究领域应用较多,应用的色谱技术以高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)为主,还有仪器联用技术如气相色谱-质谱联用(GC-MS)、液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)等。

    色谱指纹图谱技术在葡萄酒研究上的应用:

    01 葡萄酒品种的鉴定

    酿造品种是决定葡萄酒质量的根本因素,但采用DNA鉴定方法没有意义,因为从葡萄酒中提取DNA几乎是不可能的。葡萄酒酿造品种由于其遗传特性,在化学成分上表现出较大的差异,例如不同葡萄品种的多酚物质含量构成会有一定的差异,所以多酚物质的含量和比例能直接反应红葡萄酒品种。国内外对葡萄及葡萄酒中的花色苷(花色素)、单体酚等多酚类物质进行了大量的研究和鉴定,但从整体性上对葡萄酒多酚指纹图谱的研究、对不同品种葡萄酒进行识别的相关研究才刚刚起步。

    02 酒龄和产地的区分

    消费者普遍认为,酒龄越大其葡萄酒的质量越好、价格越贵。研究发现,较年轻的红葡萄酒中存在大量的游离花青素,使葡萄酒体呈紫红色,随着陈酿的过程尤其是1年后,游离花青素迅速减少,聚合形成更加稳定的色素形态如单宁,酒体会由亮紫色转向砖红色,而老龄葡萄酒苦涩味减轻、砖红色褪去。因此,利用葡萄酒陈酿过程中花青素和聚合色素的变化规律,采用HPLC指纹图谱方法,可分析鉴定红葡萄酒酒龄。

    国内外葡萄酒长期生产实践及研究表明,酒体中的酚类物质、香气物质的含量和比例与生产地域密切相关,也就是说,来自不同地域的同一品种葡萄酒,其特性明显不同。例如,谢建军等研究南非、法国、澳大利亚、智利等10个常见葡萄酒产地的85份红葡萄酒样品GC指纹图谱,结果表明不同国家的红葡萄酒GC指纹图谱存在差异,其色谱峰的相对峰面积和数量不同,即各有特征峰,证明该法可以用来甄别假冒产地葡萄酒。

    03 真伪葡萄酒鉴定

    劣质葡萄酒轻者是假冒品种、酒龄和产地,夸大产品价值;重者直接通过各种造假手段进行伪造。利用色谱指纹图谱技术可以鉴定真伪葡萄酒,例如,谢建军等通过对10个主要葡萄酒生产国所产的85份红葡萄酒进行GC分析,提取红葡萄酒12个典型的共有峰,构建了红葡萄酒GC标准指纹图谱,能够对市场上常见的勾兑的假葡萄酒成功鉴别。
 


责任编辑:
李玉梅
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