在美國禁酒時代，危險的并不是來自自家釀的酒。為了增加利潤，廉價和有毒的工業酒精被添加到烈性酒中，經常導致飲用者的失明和死亡。目前依然存在類似的做法，世界上約三成的酒精飲料依然是非法偽造的，這對于制造商的品牌和消費者的健康將造成莫大傷害。

我們在工業中隨處可見假冒、摻假或仿冒產品的問題。烈酒行業也不例外。摻雜物包括用于除色的廉價溶劑和與酒精飲料(乙醇)具有相同致醉成分的外用酒精，使其含有的污染物（變性劑）對人類造成危害，這些變性醇中常見的添加劑是甲醇，異丙醇。根據濃度的不同，變性劑不受質量程序和昂貴稅收的限制，這使得它們對造假者很有吸引力。

實驗概述

為了協助烈酒經銷商和釀酒商，已經開發出可靠的光譜傳感技術來識別假冒酒。Ocean Optics先前的研究表明，威士忌和烈酒的品牌產生特定的紫外 - 可見范圍光譜，但紫外 - 可見范圍不能用于區分具有必要精度的不同醇。在這里，我們研究使用中紅外光譜傳感器檢測液體中少量變性醇的可行性。Ocean Optics的新型MZ5是一款移動式現場檢測設備，無需樣品制備即可提供實時結果。Ocean MZ5是一款微型ATR光譜儀，測量能力為1818-909 cm^-1（5.5-11μm）。這種完全獨立的儀器 - 包括樣品接口，光源和檢測器 - 為傳統的FTIR光譜提供了緊湊，快速和可擴展的替代方案。

實驗設置

對于該概念驗證階段，將甲醇（MeOH）和異丙醇（IPA）加入“液體”樣品中。這些“液體”樣品是合成的乙醇 - 水混合物，類似于伏特加（40％乙醇，60％水）。小心地創建0、1、2、3、4(%vol)值的每種變性劑污染的“烈酒”濃度。在幾分鐘內，對每個樣品拍攝數百個光譜并取平均值，然后繪制在一起以產生下面的光譜。您可以看到IPA和MeOH都有光譜區域并顯示所有濃度梯度。

圖1：摻雜甲醇校準光譜

圖2：摻雜IPA校準光譜

為了進一步揭示光譜的真實潛力并提高視覺分辨率，從所有污染濃度的平均值中減去每種濃度的光譜以放大方差區域。這些圖突出了MZ5區分樣品的能力。在DY組圖中，難以用眼睛區分的東西現在看來是完全不同了。

圖3：摻雜甲醇濃度差異的ZX光譜

圖4：摻雜IPA濃度差異的ZX光譜

使用皮爾森相關系數 （數學處理方法）對其進行研究,以確定感興趣的并有用的光譜區域，推斷光譜趨勢的可行性。藍色的相關系數線達到1或接近1是可以使用化學計量學進行開發的重要選擇項，因為該相關性與濃度相關。低于零的區域是信號與已知濃度負相關的區域。紅色光譜線用于視覺參考。

圖5：摻雜甲醇濃度和光譜之間的相關性

圖6：摻雜IPA濃度和光譜之間的相關性

以下是基于上述區域使用偏Z小二乘法“PLS”化學計量學編寫的模型，從而進行的預測濃度趨勢驗證。需要選擇那些變化多樣的不同復雜程度（組件數量）的樣本;另外也需要選擇那些對貢獻值偏差Z小的樣本。這些圖正面證明了這項研究的可行性。結果趨勢顯示誤差低于0.13％（體積百分比），這足以識別被工業級乙醇污染的烈酒。

圖7：使用校準光譜預測甲醇濃度

圖8：使用校準光譜預測IPA濃度

討論

一般來說，純乙醇中變性劑的濃度在5%左右，才符合免稅變性乙醇的標準，而且只適用于工業用途。摻假液體通常含有2％變性劑，是安全性的ZD耐受濃度，這是政府建議的0.5％的4倍。雖然這項初步研究僅限于合成伏特加作為“酒”，但0.13％的準確度結果非常令人鼓舞，是鑒定所需ZD限的5倍。

與使用帶有ATR附件的FTIR光譜儀的傳統方法相比，MZ5更加緊湊，它可以放在一個小巧的便攜箱中隨身攜帶;另外，MZ5更牢固，他內部沒有任何移動部件，而且也更實惠。此外，例如，MZ5可提供定制，定制的設備可用于零售商或分銷商進行酒類認證，從而保證制造商的聲譽，消費者的安全和政府應得的稅收。