古酒分析新流程揭示东亚最早果酒

2022-03-02 14:20:29

  中国考古出土了大量的先秦酒类遗存或酒器(含疑似),相关分析工作近些年来也成为研究热点,但主要以植物微体化石分析为主,理化分析则集中于酒石酸。此外,分析对象也多为固体(包括陶器、沉积物中吸附的有机残留物)。尽管国内常有液体出土,但科学分析相对较少。

  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所硕士生李敬朴,在中国科学院大学考古学与人类学系杨益民教授指导下,与山西省考古研究院、在岛津公司北京测试中心等合作单位,针对目前酒石酸、丁香酸等有机酸提取和分析的弊端,改进了已有的有机物提取流程,并利用GC-MS(气质联用)和LC-MS/MS(液质联用)建立了一个较为系统的分析流程:基于常规GC-MS对提取物进行非靶向分析,初步判断样品的成分和性质;基于LC-MS/MS对重点关注的物质进行靶向分析和验证;同时,对于液体样品,通过顶空进样GC-MS分析其中的挥发性有机物(图1)。文章212日在线发表于化学类期刊《Microchemical Journal》。

1.基于GC-MSLC-MS/MS的古酒分析测试流程

  在提取方面,对碱提取法进行了优化。对于固体样品,先利用强碱打破酒石酸、丁香酸等有机酸之间及其与环境物质形成的氢键和酯键;然后,考虑到碱性环境下酒石酸盐极低的溶解度,同时也为了将这些有机酸盐转化为酸形式,选择加入过量的强酸;随后,提取液被分为两份,一份用作常规GC-MS分析,一份用作LC-MS/MS分析。对于液体样品,在离心取得上清液后分为三份,一份用于常规GC-MS分析,一份用于LC-MS/MS分析,一份用于顶空进样的GC-MS分析。在分析方面,发现液质上样前进行弱碱处理可有效抑制有机酸的酯化反应从而改善分析效果,利用LC-MS/MS建立了同时定量分析七种有机酸的方法。

  基于上述流程,对山西垣曲周代北白鹅墓地出土铜壶内的液体和淤泥遗存(图2)进行分析。顶空进样GC-MS在液体样品中检测到乙醇、乙酸、乙酸乙酯的存在。常规GC-MS在所有样品中检测到与现代葡萄酒类似的有机酸、醇、酯、糖类物质。LC-MS/MS的分析进一步确认了丁香酸等若干有机酸的含量。

2.山西垣曲北白鹅墓地出土铜壶内的液体和淤泥遗存

  本研究讨论了几种有机酸判定酒类型的局限性,强调了来自锦葵色素的丁香酸在果酒鉴别中的指示意义。由于丁香酸实际上也存在于许多水果中(猕猴桃、樱桃、苹果、草莓、山楂等),并非一些学者认为的只源于葡萄,因此,丁香酸仅能作为果酒的标记物。而且最近的一项研究表明,葡萄酒遗存中酒石酸相对于酒石酸与苹果酸含量之和必须大于35%,而北白鹅样品中,酒石酸含量都远远低于苹果酸,排除了葡萄酒的可能性。 

  同时,鉴于酒石酸在米酒和果酒中都存在,之前国内通过酒石酸指标判定的早期葡萄酒都需要进一步考证。因此,本研究认为北白鹅遗址出土的这批酒类遗存为非葡萄原料的果酒,这是目前东亚地区经过科学分析确认的最早果酒。其中,液体样品澄澈、透明的状态暗示其经过过滤,对应先秦文献中“包茅”和“缩酒”的记载。本研究填补了中国先秦时期果酒研究与发现的空白,活化了周代召公世系的生活场景,将果酒在中国的历史提前约五百年,改变了过去酿酒史学界关于东亚缺乏果酒酿造传统的观点。 

  灵长类动物摄入天然酒精(果酒)的历史至少可以追溯到一千万年前。马来西亚树鼩、吼猴等现生物种的饮酒行为也十分常见。因此,有学者提出“醉猴假说”和“旧石器假说”,认为人类在旧石器时代就普遍开始饮酒(果酒)。东亚果酒的历史值得继续深入探讨。

  原文链接:Characterization of liquor remains in Beibaie site, central China during the 8th century BCE - ScienceDirect 

来源:中科院古脊椎动物与古人类研究所