基于粒子诱发X射线发射（PIXE）技术的葡萄酒多元素分析与地理溯源研究

本研究运用粒子诱发X射线发射（PIXE）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和火焰原子吸收光谱（F-AAS）等多元素分析技术，结合线性判别分析（LDA）统计方法，成功实现对全球六大产区22款葡萄酒的地理 origin 溯源与真实性验证，识别准确率达100%，为葡萄酒防伪与标准合规性评估提供了可靠的技术路径。

　　

研究区域概况

本研究共选取22个葡萄酒样本，涵盖澳大利亚阿德莱德（霞多丽）、新西兰马尔堡（长相思）、南非好望角（白诗南）、阿根廷门多萨（赤霞珠）、斯洛伐克小喀尔巴阡（霞多丽/蓝佛朗克）及尼特拉（霞多丽）六大产区，样本通过本地市场或线上渠道采购。

PIXE样本制备与检测流程

由于PIXE需在真空环境下进行，我们采用热固化法制备固体样本：精确量取250 mL葡萄酒置于培养皿中，每组平行设置两个样本——其一添加钇内标（浓度960 ppm，实验室级），另一不添加用于比对验证。样本经80°C蒸发及450°C灰化处理后，使用CENTA装置的3 MeV质子束进行辐照，通过硅漂移探测器（SDD）采集X射线能谱，并采用GUPIX软件解析元素浓度。

葡萄酒元素组成解析

通过PIXE成功测定17种元素（Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、Br、Rb、Sr、Ba），其中海洋性气候产区（澳/南非）葡萄酒呈现较高氯含量，而斯洛伐克葡萄酒因地质与酿造工艺特性表现出显著的铝、硅富集。锌与铜浓度均未超过国际葡萄与葡萄酒组织（OIV）限值。ICP-MS与F-AAS交叉验证显示14种元素浓度高度吻合，证实固体样本制备方法的可靠性。

结论

PIXE技术可精准量化葡萄酒中Rb（0.4-3 mg/L）、Ba（90-164 μg/L）、Mg（32-300 mg/L）等关键溯源指标。斯洛伐克白葡萄酒以Rb、Ba高浓度为特征，红葡萄酒则显著富集Mg、Al、Si、P、Ca元素。尽管统计样本量有限，LDA模型仍实现100%产区判别率，凸显多元素指纹结合统计建模在地理溯源中的巨大潜力。