CN109884213A - 一种快速分析黄酒关键香气化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种快速分析黄酒关键香气化合物的方法，包括1)提取黄酒中香气成分；2)利用气相色谱与质谱联用技术对黄酒中的香气成分进行定性定量分析；3)利用感官评定的方法，选取8种感官属性对黄酒进行描述性分析；4)利用偏最小二乘方法考察黄酒中香气成分与所述的8个感官属性的相关性关系，根据香气成分与感官属性的相关性，确定出黄酒中的特征香气成分；5)利用气相色谱与嗅闻仪联用技术分析上述黄酒中的香气活力化合物；6)利用关键香气化合物建立的香气模型重组黄酒香气；7)利用遗漏实验以进一步验证并确定黄酒的关键香气化合物的步骤；本发明的方法，操作简单，结果直观可靠，可以鉴别不同种类黄酒中的香气成分，适用性广泛。
Description
技术领域
本发明属于分析检测技术领域，尤其涉及一种分析黄酒香气成分的方法。
背景技术
黄酒是最古老的酒之一，几个世纪以来一直作为传统饮料在中国消费。通常将大米与麦曲和酵母一起作为发酵材料，在与酵母和麦曲混合之前必须将大米进行蒸煮。通常需要20-25天才能使混合物发酵。然后将糊状物进行过滤和压榨，澄清，灭菌，最后进行储存和老化。根据其总糖含量分为四种类型：干型，半干型，半甜型和甜型。元红(干型)的总糖含量等于或低于15.0g L-1，加饭酒(半干型)的总糖含量在15.1至40.0g L-1之间，善酿(半甜型)的总糖含量在40.1和100.0g L-1之间，香雪(甜型)的总糖含量则高于100g L-1。而加工技术的差异也会导致总糖含量和香气特征的差异。
近年来对黄酒香气成分的分析研究逐渐增多，其中酿酒所采用的原料和辅料、黄酒酿造微生物、贮存老化等对黄酒香气成分特征的影响较大。黄酒香气成分种类有：醇类、酯类、酸类、醛类化合物、酮类化合物、芳香族化合物、内酯化合物和呋喃化合物等。
目前对黄酒中香气成分研究采用最普遍的方法为气相色谱与质谱联用技术，该方法可以在短时间内对黄酒中的香气成分进行定性定量分析，但仅仅停留在分析出黄酒的香气成分及其香气特征，并没有找出对黄酒香气真正有贡献的化合物。
发明内容
本发明所要解决的是现有技术中的鉴别黄酒品种的方法不太准确和全面的技术问题。
本发明一种快速分析黄酒关键香气化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：提取黄酒中香气成分；
步骤2)：利用气相色谱与质谱联用技术检测分析析步骤1)所得到的黄酒中的香气成分，对黄酒中的香气成分进行定性定量分析；
步骤3)：利用感官评定的方法对黄酒进行嗅闻，并选取8种感官属性对黄酒进行定量描述性分析，所述的8种感官属性为酯香、醇香、酱香、果香、焦香、粮香、曲香、花香；
步骤4)：利用偏最小二乘方法考察黄酒中香气成分与所述的8个感官属性的相关性关系，所述的8种感官属性分别为：酯香、醇香、酱香、果香、焦香、粮香、曲香、花香，确立偏最小二乘法模型的黄酒香气成分与感官属性相关性关系的因变量为“感官评价结果”、自变量为“气相色谱与质谱联用技术检测出的香气物质”，根据香气成分与感官属性的相关性，鉴定出黄酒中的特征香气成分；
步骤5)：利用气相色谱与嗅闻仪联用技术分析步骤1)得到的黄酒中的香气成分，筛选得到香气活力化合物；
步骤6)：利用步骤5)得到的香气活力化合物建立的香气模型重组黄酒香气；
步骤7)：利用遗漏实验以进一步验证并确定步骤5)得到的香气活力化合物中的关键香气化合物。
进一步的，在步骤1)提取黄酒中香气成分中，准备至少三种黄酒的酒样，按照5g酒样，20μL2-辛醇(410mg/L)内标物的比例分别称取各物质，将上述物质置于15ml或者20mL顶空瓶中，顶空瓶用硅胶垫皮密封；SPME条件为采用DVB/CAR/PDMS100μm萃取头于恒温40～50℃下萃取40～60min；萃取完成后，萃取头于气相色谱仪进样口中解吸4～8min。
进一步的，在步骤2)利用气相色谱与质谱联用技术检测分析上述黄酒中的香气成分中，所述GC条件：仪器Agilent7890GC-5970MS，毛细管色谱柱Agilent HP-innowax(60m×0.25mm,0.25μm)；手动不分流进样，进样口温度250℃；程序升温：初始温度40℃，以3℃/min的速率升至120℃，保留5min，以3℃/min的速率升至200℃；检测器温度250℃；载气He，流速1mL/min；所述MS条件：EI电离源，电子能量70eV，扫描范围20～450amu，离子源温度230℃；接口温度250℃。
进一步的，在步骤3)利用感官评定的方法对黄酒进行嗅闻中，并选取8种感官属性对黄酒进行定量描述分析，利用感官评定的方法对黄酒进行嗅闻，所述的8种感官属性为酯香、醇香、酱香、果香、焦香、粮香、曲香、花香，感官嗅闻小组由10名有经验评价员组成，感官评价人员对每种感官属性采用10点制对黄酒的香气进行感官评价，评分为0～9，其中0表示无香气，9表示香气强度最高，每名评价员分别对黄酒酒样的8种感官属性重复评价1～3次，并记录每次评分结果，最后取平均值。
更进一步的，感官属性描述如下：酯香为黄酒陶坛发酵等工艺产生的以乙酯类为主的多种香气成分呈现的香气特征，醇香为黄酒中醇类所呈现的香气特征，酱香为有浓郁持久的酱油的香气特征，果香为黄酒中类似水果类香气特征，焦香为黄酒中类似烘烤粮食谷物的香气特征，粮香为高粱、大米、小麦等多种粮食经发酵蒸馏使黄酒呈现的蒸熟粮食的香气特征，曲香为发酵过程中大曲、麸曲或小曲等使黄酒呈现的香气特征，花香为黄酒中类似植物花朵散发的香气特征。
进一步的，在步骤5)利用气相色谱与嗅闻仪联用技术分析步骤1)得到的黄酒中的香气成分，所述GC-O条件：仪器Agilent7890GC-ODP-2，嗅觉检测器端口(Gerstel,Mülheiman der Ruhr,德国)，GC流出物以1：1分流，毛细管色谱柱Agilent HP-innowax(60m×0.25mm,0.25μm，Agilent Technologies，Santa Clara，CA，U.S.A)；手动不分流进样，进样口温度250℃；程序升温：初始温度40℃，以3℃/min的速率升至120℃，保留5min，以3℃/min的速率升至200℃；检测器温度250℃；载气He，流速1mL/min；所述MS条件：EI电离源，电子能量70eV，扫描范围20～450amu，离子源温度230℃；接口温度250℃。由10名小组成员感知的气味活性化合物被记录为开始和结束的时间，同时嗅探来自嗅探面罩的流出物因此，该小组注意到感知的气味和香气强度(AI)；使用0至10的10点强度等级评估AI，其中“0”为无，“5”为中等，“10”为极端；每个小组成员将实验重复三次，AI是10位小组成员的平均值。
进一步的，在步骤6)利用步骤5)得到的香气活力化合物建立的香气模型重组黄酒香气中，以14％乙醇的体积溶液作为基质进行重组实验；模型1为黄酒中检测到的所有芳香化合物以其原始浓度溶解在基质中组成的模型，模型2为32种香气活力化合物以其原始浓度溶解在基质中组成的模型；将上述两种体积为20mL的液体分别放在带盖的玻璃瓶中，用于随后的感官评价；感官小组成员被要求从0(非检测)到3(非常强)的3分制中闻出酯香、醇香、酱香、果香、焦香、粮香、曲香、花香强度；允许半值。
进一步的，在步骤7)利用遗漏实验以进一步验证并确定步骤5)得到的香气活力化合物中的关键香气化合物中，采用三角测试来进行遗漏实验；在重组实验的基础上，如表4所示，将32种香气活力化合物以相同的方式制备了38种芳香遗漏模型，每种模型遗漏一种或一组所选化合物；每个评估员同时收到三个样本，包括遗漏模型和两个完整的重组模型；描述性概况测试的评估员需要嗅闻3个样本，并确定出不同的样本；根据显著性结果与所述特征香气成分结果相结合来确定出黄酒的关键香气化合物。具体操作步骤参考Jellinek的研究(Jellinek,G.Sensory Evaluation of Food.Theory and Practice；Horwood:Chichester,UK,1985.)。
本发明的有益效果在于：
本发明采用偏最小二乘法考察黄酒中香气成分与8种感官属性的相关性关系。更加直观鉴定黄酒中的特征香气成分，建立了黄酒香气成分的识别模型。本发明建立了一种全新的黄酒质量控制的方法，操作简单快速，结果直观可靠。
本发明建立了一种快速分析黄酒中香气成分的方法。本发明通过气相色谱与质谱联用技术与嗅闻仪联用技术得到黄酒的香气活力化合物，并结合重组模型和遗漏实验进一步确定出黄酒的关键香气化合物。
本发明是一种运用顶空固相微萃取气相色谱质谱技术与感官分析相结合的方法，鉴定黄酒中香气成分的方法。能较为全面、准确的测定黄酒中的香气成分。
附图说明
图1为黄酒香气成分与感官属性之间的相关性模型；其中编号1-55分别代表不同的香气物质；
图2为8种感官属性(酯香、醇香、酱香、果香、焦香、粮香、曲香、花香)与3种模型的香气轮廓图。其中黄酒为市售黄酒，模型1为黄酒中检测到的所有芳香化合物以其原始浓度溶解在基质中组成的模型，模型2为筛选后32种香气活力化合物以其原始浓度溶解在基质中组成的模型。
具体实施方式
为进一步阐释采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术快速检测并区分不同品种黄酒的方法，下面结合实例作更详尽的说明。
本方法主要采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术与感官分析相结合对不同品种黄酒进行快速鉴定及区分，具体步骤如下：
1)、黄酒中香气成分的提取：
a、浓香型黄酒酒样的准备：4种不同黄酒酒样(2018年生产，2.5升陶罐装，浙江省绍兴市浙江宝塔牌绍兴米酒有限公司)：加饭、香雪、元红、善酿。
取5g该酒样和20μL2-辛醇(410mg/L，Sigma-Aldrich(美国密苏里州圣路易斯市)内标物置于20mL顶空瓶中顶空瓶用硅胶垫皮密封；
b、SPME条件：采用DVB/CAR/PDMS100μm萃取头于恒温50℃下萃取50min；萃取完成后，萃取头于气相色谱仪进样口中解吸5min；
2)、利用气相色谱与质谱联用技术检测分析步骤1)所得到的黄酒中的香气成分，并对其香气成分进行定性定量分析；
GC条件：仪器Agilent7890GC-5970MS，毛细管色谱柱Agilent HP-innowax(60m×0.25mm,0.25μm)；手动不分流进样，进样口温度250℃；程序升温：初始温度40℃，以3℃/min的速率升至120℃，保留5min，以3℃/min的速率升至200℃；检测器温度250℃；载气He，流速1mL/min；
MS条件：EI电离源，电子能量70eV，扫描范围20～450amu，离子源温度230℃；接口温度250℃。
表1通过本发明的方法获得的不同黄酒的香气物质
使用Duncan的多重比较测试，列中具有不同字母(a-d)的值表示显著不同(p<0.05)。
3)、利用感官评定的方法对黄酒进行嗅闻，并选取8种感官属性(酯香、醇香、酱香、果香、焦香、粮香、曲香、花香)对黄酒进行定量描述性分析；
由表2可以看出，不同感官属性对每个酒样的感官打分平均值各不相同，说明可以通过感官评定的方法对黄酒酒样的香气特征进行识别。
4)、利用化学计量学软件UNSCRAMBLER ver.9.7中的偏最小二乘方法，考察黄酒中香气成分与步骤3)所述的8个感官属性的相关性关系。采用偏最小二乘法考察黄酒中香气成分与8种感官属性的相关性关系，确立因变量为“感官评价结果”、自变量为“气相色谱与质谱联用技术检测出的香气物质”。
图1为8种感官属性(酯香、醇香、酱香、果香、焦香、粮香、曲香、花香)与香气成分的偏最小二乘模型图，从图中可以看出黄酒中的香气物质与感官属性的相关性关系。图1中每个点分别代表不同的香气物质和感官属性，点与点之间的距离代表香气物质与感官属性之间特征差异的大小。其中酯香与花香在图1上分布临近，与物质2-壬酮，壬醛，异丁酸，苯乙酮，苯乙酸乙酯，苯甲醇，3-苯丙酸乙酯，苯乙醇相关性较大。酱香与乙酸乙酯，己酸乙酯，2-辛酮，糠醛相关性较大；粮香与2-甲基丁酸乙酯相关性较大；曲香与乙酸相关性较大；焦香与物质丁酸，辛酸，香兰素相关性较大；果香与醇香在图1上分布邻近，异戊醛，丙酸乙酯，正丙醇，异戊酸乙酯，乙酸异戊酯，乳酸乙酯，γ-壬内酯相关性较大。
综合分析，与黄酒感官属性相关性较大的香气成分，如2-壬酮，壬醛，异丁酸，苯乙酮，苯乙酸乙酯，苯甲醇，3-苯丙酸乙酯，苯乙醇，乙酸乙酯，己酸乙酯，2-辛酮，糠醛，2-甲基丁酸乙酯，乙酸，丁酸，辛酸，香兰素，异戊醛，丙酸乙酯，正丙醇，异戊酸乙酯，乙酸异戊酯，乳酸乙酯，γ-壬内酯为黄酒的特征香气成分。
表2本发明不同黄酒的感官定量描述打分数据(10个感官评价人员进行3次重复的平均值)
使用Duncan的多重比较测试，列中具有不同字母(a-d)的值表示显著不同(p<0.05)。
5)、利用气相色谱与质谱联用技术检测分析步骤1)所得到的黄酒中的香气成分，并通过嗅闻仪对其香气强度进行描述分析，筛选得到香气活力化合物，其中，在GC-MS结果中检测出，且在GC-O结果中也能检测并嗅闻到的物质即为香气活力化合物；仪器Agilent7890GC-ODP-2嗅觉检测器端口(Gerstel,Mülheim an der Ruhr,德国)，GC流出物以1：1分流，毛细管色谱柱Agilent HP-innowax(60m×0.25mm,0.25μm，AgilentTechnologies，Santa Clara，CA，U.S.A)；手动不分流进样，进样口温度250℃；程序升温：初始温度40℃，以3℃/min的速率升至120℃，保留5min，以3℃/min的速率升至200℃；检测器温度250℃；载气He，流速1mL/min；所述MS条件：EI电离源，电子能量70eV，扫描范围20～450amu，离子源温度230℃；接口温度250℃。
由10名小组成员感知的气味活性化合物被记录为开始和结束的时间，同时嗅探来自嗅探面罩的流出物因此，该小组注意到感知的气味和香气强度(AI)。使用0至10的10点强度等级评估AI，其中“0”为无，“5”为中等，“10”为极端。每个小组成员将实验重复三次。最后，AI是10位小组成员的平均值。
表3本发明不同黄酒的香气活力化合物香气描述及其香气强度数据(10个感官评价人员进行3次重复的平均值)
使用Duncan的多重比较测试，列中具有不同字母(a-d)的值表示显著不同(p<0.05)。
6)、14％乙醇的体积溶液作为基质进行重组实验。模型1为黄酒中检测到的所有芳香化合物以其原始浓度溶解在基质中组成的模型，模型2为32种香气活力化合物以其原始浓度溶解在基质中组成的模型。将上述两种体积为20mL的液体分别放在带盖的玻璃瓶中，用于随后的感官评价。感官小组成员被要求从0(非检测)到3(非常强)的3分制中闻出酯香、醇香、酱香、果香、焦香、粮香、曲香、花香强度；允许半值。
图2为8种感官属性(酯香、醇香、酱香、果香、焦香、粮香、曲香、花香)与3种模型的香气轮廓图，从图中可以看出模型1和模型2均与黄酒样本香气具有很好的相似性，而相对于模型1，模型2则与黄酒样品模型的香气轮廓具有更好的相似性。综上，32种香气活力化合物可以成功模拟出黄酒香气。
7)、采用三角测试来进行遗漏实验。在重组实验的基础上，如表3所示，将32种香气活力化合物以相同的方式制备了38种芳香遗漏模型，每种模型遗漏一种或一组所选化合物。每个评估员同时收到三个样本，包括遗漏模型和两个完整的重组模型。具体操作步骤参考Jellinek的研究。描述性概况测试的评估员需要嗅闻3个样本，并确定出不同的样本。根据显著性结果与所述特征香气成分结果相结合来确定出黄酒的关键香气化合物。
表4所示，在物质种类成组遗漏中，醇类、醛类、酸类、酮类、酯类和其他化合物均显著不同。进一步单个成分的遗漏中，醇类中的苯乙醇、醛类中的糠醛、苯甲醛和香兰素、酸类中的乙酸、酮类中的苯乙酮、酯类中的乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、其他化合物中的γ-壬内酯均显著不同。
综合分析，结合偏最小二乘法得到的黄酒的特征香气化合物的结果，确定黄酒中的关键香气化合物为苯乙醇，糠醛，苯甲醛，香兰素，乙酸，苯乙酮，乙酸乙酯，2-甲基丁酸乙酯，乙酸异戊酯，己酸乙酯，乳酸乙酯，γ-壬内酯。
表4本发明黄酒香气成分完全重组的遗漏实验(10个感官评价人员进行3次重复的平均值)
a10位评估员通过三角测试评估香气差异的正确评判数量。b显著性：***，非常显著(α≤0.001)；**，很显著(α≤0.01)；*，显著(α≤0.05)。
Claims (8)
1.一种快速分析黄酒关键香气化合物的方法，其特征在于：其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：提取黄酒中香气成分；
步骤2)：利用气相色谱与质谱联用技术检测分析析步骤1)所得到的黄酒中的香气成分，对黄酒中的香气成分进行定性定量分析；
步骤3)：利用感官评定的方法对黄酒进行嗅闻，并选取8种感官属性对黄酒进行定量描述性分析，所述的8种感官属性为酯香、醇香、酱香、果香、焦香、粮香、曲香、花香；
步骤4)：利用偏最小二乘方法考察黄酒中香气成分与所述的8个感官属性的相关性关系，所述的8种感官属性分别为：酯香、醇香、酱香、果香、焦香、粮香、曲香、花香，确立偏最小二乘法模型的黄酒香气成分与感官属性相关性关系的因变量为“感官评价结果”、自变量为“气相色谱与质谱联用技术检测出的香气物质”，根据香气成分与感官属性的相关性，鉴定出黄酒中的特征香气成分；
步骤5)：利用气相色谱与嗅闻仪联用技术分析步骤1)得到的黄酒中的香气成分，筛选得到香气活力化合物；
步骤6)：利用步骤5)得到的香气活力化合物建立的香气模型重组黄酒香气；
步骤7)：利用遗漏实验以进一步验证并确定步骤5)得到的香气活力化合物中的关键香气化合物。
2.如权利要求1所述的一种快速分析黄酒关键香气化合物的方法，其特征在于：在步骤1)提取黄酒中香气成分中，准备至少三种黄酒的酒样，然后按照5g酒样：20μL2-辛醇(410mg/L)内标物的比例分别称取各物质，将上述物质置于15ml或者20mL顶空瓶中，顶空瓶用硅胶垫皮密封；固相微萃取条件为采用DVB/CAR/PDMS 100μm萃取头于恒温40～50℃下萃取40～60min；萃取完成后，萃取头于气相色谱质谱联用仪进样口于250℃下解吸4～8min。
3.如权利要求1所述的一种快速分析黄酒关键香气化合物的方法，其特征在于：在步骤2)利用气相色谱与质谱联用技术检测分析上述黄酒中的香气成分中，所述GC-MS条件：仪器Agilent7890GC-5970MS，毛细管色谱柱Agilent HP-innowax(60m×0.25mm,0.25μm)；手动不分流进样，进样口温度250℃；程序升温：初始温度40℃，以3℃/min的速率升至120℃，保留5min，以3℃/min的速率升至200℃；检测器温度250℃；载气He，流速1mL/min；所述MS条件：EI电离源，电子能量70eV，扫描范围20～450amu，离子源温度230℃；接口温度250℃。
4.如权利要求1所述的一种快速分析黄酒关键香气化合物的方法，其特征在于：在步骤3)利用感官评定的方法对黄酒进行嗅闻中，感官嗅闻小组由10名有经验评价员组成，感官评价人员对每种感官属性采用10点制对黄酒的香气进行感官评价，评分为0～9，其中0表示无香气，9表示香气强度最高，每名评价员分别对黄酒酒样的8种感官属性重复评价1～3次，并记录每次评分结果，最后取平均值。
5.如权利要求4所述的一种快速分析黄酒关键香气化合物的方法，其特征在于：感官属性描述如下：酯香为黄酒陶坛发酵等工艺产生的以乙酯类为主的多种香气成分呈现的香气特征，醇香为黄酒中醇类所呈现的香气特征，酱香为有浓郁持久的酱油的香气特征，果香为黄酒中类似水果类香气特征，焦香为黄酒中类似烘烤粮食谷物的香气特征，粮香为高粱、大米、小麦等多种粮食经发酵蒸馏使黄酒呈现的蒸熟粮食的香气特征，曲香为发酵过程中大曲、麸曲或小曲等使黄酒呈现的香气特征，花香为黄酒中类似植物花朵散发的香气特征。
6.如权利要求1所述的一种快速分析黄酒关键香气化合物的方法，其特征在于：在步骤5)利用气相色谱与嗅闻仪联用技术分析步骤1)得到的黄酒中的香气成分，所述GC-O条件：仪器Agilent7890GC-ODP-2嗅觉检测器端口(Gerstel,Mülheim an der Ruhr,德国)，GC流出物以1：1分流，毛细管色谱柱Agilent HP-innowax(60m×0.25mm,0.25μm，AgilentTechnologies，Santa Clara，CA，U.S.A)；手动不分流进样，进样口温度250℃；程序升温：初始温度40℃，以3℃/min的速率升至120℃，保留5min，以3℃/min的速率升至200℃；检测器温度250℃；载气He，流速1mL/min；所述MS条件：EI电离源，电子能量70eV，扫描范围20～450amu，离子源温度230℃；接口温度250℃；由10名小组成员感知的气味活性化合物被记录为开始和结束的时间，同时嗅探来自嗅探面罩的流出物因此，该小组注意到感知的气味和香气强度(AI)；使用0至10的10点强度等级评估AI，其中“0”为无，“5”为中等，“10”为极端；每个小组成员将实验重复三次；最后，AI是10位小组成员的平均值。
7.如权利要求1所述的一种快速分析黄酒关键香气化合物的方法，其特征在于：在步骤6)利用步骤5)得到的香气活力化合物建立的香气模型重组黄酒香气中，以14％乙醇的体积溶液作为基质进行重组实验；模型1为黄酒中检测到的所有芳香化合物以其原始浓度溶解在基质中组成的模型，模型2为筛选后32种香气活力化合物以其原始浓度溶解在基质中组成的模型；将上述两种体积为20mL的液体分别放在带盖的玻璃瓶中，用于随后的感官评价；感官小组成员被要求从0(非检测)到3(非常强)的3分制中闻出酯香、醇香、酱香、果香、焦香、粮香、曲香、花香强度，允许半值。
8.如权利要求1所述的一种快速分析黄酒关键香气化合物的方法，其特征在于：在步骤7)利用遗漏实验以进一步验证并确定步骤5)得到的香气活力化合物中的关键香气化合物中，采用三角测试来进行遗漏实验；在重组实验的基础上，将32种香气活力化合物以相同的方式制备了38种芳香遗漏模型，每种模型遗漏一种或一组所选化合物；每个评估员同时收到三个样本，包括遗漏模型和两个完整的重组模型；描述性概况测试的评估员需要嗅闻3个样本，并确定出不同的样本；根据显著性结果与所述特征香气成分结果相结合来确定出黄酒的关键香气化合物。
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