CN111257487A - 一种果啤快速分类鉴别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种果啤快速分类鉴别方法，涉及分析检测方法领域。本发明的鉴别方法，包括以下步骤：前处理：吸取果啤样品，超声水浴脱气；所述果啤样品包括凤梨果啤、苹果果啤、蔓越莓果啤、樱桃果啤和蓝莓果啤；建立分类鉴别模型：采用气相离子迁移分析方法测定每种类型果啤样品中的挥发性化合物，得到特征峰值数据；采用统计学分析方法对特征峰值数据进行降维和聚类分析，建立分类鉴别模型；分类鉴定：取待测果啤样品，采用相同条件的气相离子迁移分析方法测定未知果啤样品中的特征挥发性化合物，采集指纹图谱，代入分类鉴别模型中进行分析，判定该样品的类别。本发明可以快速、客观、准确地对果啤进行评定，有助于实现果啤品质的标准化。

Description

一种果啤快速分类鉴别方法
技术领域
本发明涉及分析检测方法技术领域，特别是涉及一种果啤快速分类鉴别方法。
背景技术
啤酒中含有多种营养成分，其口感好、度数低、易消化，越来越受到消费者的青睐。在 过去几年中，全球涌现出大量小规模精酿啤酒厂或啤酒工坊，他们的酿造工艺独特、产品风 味多样，成为啤酒市场的新生力量。但啤酒本身的个性化和多元化使得其分类成为一件很困 难的事情，原因在于，一方面是延展性不足，啤酒作为一种发酵饮品，在相关法令法规允许 的范围内，可以进行不同发酵类型、酿造原料和生产工艺组合，但国内啤酒仍然追随欧美国 家按历史起源的分类方法，亦步亦趋，这种啤酒文化自信的缺乏和我国啤酒文化曾经出现过 断层有关；另一方面中国啤酒文化具有地域性、创造性，许多果啤、茶啤、青稞艾尔等中国 特色的啤酒产品实际上已经与民族本土文化、原料、饮食习惯深度融合，但目前分类对于中 式风格的啤酒文化涵盖甚少，只能笼统地定义在一个综合类别。
近年来，国内啤酒业界从酵母类型、色度、酒度、酸度、特殊原料、特殊工艺、地域、风味强化和其他特征等九方面进行划分，在尊重国际传统经典风格的前提下，又希望体现现 代啤酒行业新业态，为不断涌现出的新兴啤酒品类留置空间，以便在分类体系相对稳定的情 况下得到扩充和延续，但具体专属名称类型啤酒的分类标准尚缺乏相关的科学依据，一切还 处于起步阶段。
果啤是独立采用水果和麦汁混合发酵而成，既保留了啤酒原有风味，又带来独特丰富的 果香。但市面上的果啤产品却良莠不齐，真假难辨。果啤的品质鉴别中，香气对果啤的品质 起了决定性的作用，仅靠感官分析来评价样品风味品质的方法的弊端早已在各类食品检测中 显现出来。目前，对果啤产品中挥发性成分分析常见的是采用GC-MS的方法，该方法通常 需要复杂的前处理，测试过程必定涉及到色谱柱升温加热程序，这对热敏性或易挥发的化合 物有严重影响。此外，由于果啤样品中挥发性化合物非常多，完全实现定量是不可能的，且 需要花费大量人力财力。因此，实际生产中，果啤生产过程中的质量控制主要依靠泡沫、外 观、香气和口味等理化分析指标的测定。这些理化指标的评价体系过于简单，无法获得完整 信息并反映果啤品质。实际上，果啤的风味鉴别仍然品鉴员的感观评定，但感官评价主观性 强，费用消耗大，鉴定结果差异大、不够客观准确。各个生产厂家的生产标准也不尽相同， 缺少相关的质量判别依据。部分商家为追求利益最大化，采用水果香精等食品添加剂来勾兑 果啤产品，造成果啤市场产品鱼珠混杂，良莠不齐，严重扰乱和损害了果啤企业发展的生态。
作为一种高附加值的啤酒产品，果啤生产过程的质量控制、品质鉴别认证及质量追溯， 无论对于生产者还是消费者都具有重要意义。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种果啤快速分类鉴别方法，将气味品质量化和标 准化，建立分类鉴别模型，从而能够快速、客观、准确地对果啤进行评定，有助于实现果啤 品质的标准化，弥补感官分析的缺陷。
一种果啤快速分类鉴别方法，包括以下步骤：
前处理：吸取在4±0.5℃下保存的果啤样品，在4±0.5℃下超声水浴脱气除去CO2；所 述果啤样品包括凤梨果啤、苹果果啤、蔓越莓果啤、樱桃果啤和蓝莓果啤；
建立分类鉴别模型：采用气相离子迁移分析方法测定每种类型果啤样品中的挥发性化合 物，得到每种类型果啤挥发性化合物的特征峰值数据；采用统计学分析方法对上述特征峰值 数据进行降维和聚类分析，建立分类鉴别模型；
分类鉴定：取待测果啤样品，采用相同条件的气相离子迁移分析方法测定未知果啤样品 中的特征挥发性化合物，采集指纹图谱，代入分类鉴别模型中进行分析，判定该样品的类别。
上述分类鉴别方法，采用气相离子迁移谱技术和统计分析方法，将果啤中的气味品质量 化和标准化，建立分类鉴别模型，从而能够快速、客观、准确地对果啤进行评定，有助于实 现果啤品质的标准化，弥补感官分析的缺陷。本发明方法可以替代传统感官分级，对复杂气 味基质进行快速的定性和定量分析。
在其中一个实施例中，所述前处理步骤中，超声水浴脱气方法具体为：在26-50KHz下 脱气2-10s，停止3-8s，脱气2-10s；优选地，在26-30KHz下脱气2-4s，停止5-6s，脱气2-4s。 在该条件下超声水浴，不仅可以去除二氧化碳，还可以尽可能地保留果啤中挥发性化合物， 使后续检测更准确。
在其中一个实施例中，所述前处理步骤中，所取果啤样品置于顶空进样瓶中，所述果啤 样品的体积与所述顶空进样瓶的容积之比为1:8-12。为了方便排气，可以将顶空进样瓶的瓶 盖松开。
在其中一个实施例中，所述建立分类鉴别模型步骤中，所述气相离子迁移分析方法采用 的分析软件包括LAV、Reporter插件、Gallery Plot插件、Graphpad Prism7.0、GC-IMS Library Search。
其中，LAV用于查看分析图谱，每个点代表一种挥发性化合物，根据这些点建立标准曲 线，进行定量分析；
Reporter插件用于对比样品之间的二维和三维谱图差异，反映了果啤中的挥发性化合物 差异。一般是选取其中一个样品的谱图作为参比，用其他样品的谱图扣减参比，如果二者挥 发性化合物一致，则扣减后的背景为白色，而红色背景代表该物质的浓度高于参比，蓝色背 景代表该物质的浓度低于参比；
Gallery Plot插件用于做指纹图谱对比，在特定果啤的谱图上选取信号峰，对关注的峰进 行标注，选取的峰越多，越能真实反映样品的信息，系统自动生成特征指纹图谱，该特征指 图谱可以用于鉴别待测样品是否为特定的果啤；
GraphPad Prism 7.0用于制作热图和主成分分析，对样品进行聚类分析，快速确定未知样 品的种类；
GC-IMS Library Search是应用软件内置的NIST数据库和IMS数据库，可对物质进行二 维定性分析，用户可根据需求利用标准品自行扩充数据库。
在其中一个实施例中，所述分类鉴定步骤中，
如待测果啤样品中的主要挥发性化合物包括：3-甲基丁醇、乙酸异戊酯、己酸乙酯、2- 甲基丁酸乙酯、丁醛、醋酸丁酯、3-甲基戊烷、庚酸甲酯和糠醛，则判定该果啤样品为凤梨 果啤；
如待测果啤样品中的主要挥发性化合物包括：丁酸乙酯、3-甲基丁醛、2-3二乙基-5-甲基 吡嗪、己酸、α-蒎烯、苯、甲硫、水杨酸甲酯和2-甲基丙酸乙酯，则判定该果啤样品为苹果 果啤；
如待测果啤样品中的主要挥发性化合物包括：乙酸庚酯、麦芽酚和庚酸乙酯，则判定该 果啤样品为蔓越莓果啤；
如待测果啤样品中的主要挥发性化合物包括：苯甲醛、芳樟醇和呋喃酮，则判定该果啤 样品为樱桃果啤；
如待测果啤样品中的主要挥发性化合物包括：己酸乙酯、丙酸乙酯、3-戊酮和2-已烯醛， 则判定该果啤样品为蓝莓果啤。
在其中一个实施例中，所述气相离子迁移分析方法中气相-离子迁移谱单元的分析条件 为：分析时间15-25min，柱温55-65℃，载气/漂移气N2，IMS温度40-50℃；优选地，分析 时间18-22min，柱温58-62℃，载气/漂移气N2，IMS温度43-47℃。
在其中一个实施例中，所述气相-离子迁移谱单元中采用的色谱柱类型为FS-SE-54-CB-1 15m。
在其中一个实施例中，所述色谱柱内径为0.53mm。
在其中一个实施例中，所述气相离子迁移分析方法采用自动顶空进样，自动顶空进样单 元的分析条件为：进样体积90-110μL，孵育时间4-6min，孵育温度58-62℃，进样针温度 63-67℃，孵化转速450-550rpm。
在其中一个实施例中，气相色谱条件为：在0-20min，E1为150mL/min；在0min时，E2为5mL/min，10min时，E2梯度上升为50mL/min，在20min时，E2梯度上升为150mL/min； 其中E1为漂移气，E2为载气。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的果啤快速分类鉴别方法，采用气相离子迁移谱技术和统计分析方法，将果啤中 的气味品质量化和标准化，建立分类鉴别模型，从而能够快速、客观、准确地对果啤进行评 定，有助于实现果啤品质的标准化，弥补感官分析的缺陷，本发明方法可以替代传统感官分 级，对复杂气味基质进行快速的定性和定量分析；采用本发明的方法，不仅可以对果啤进行 不同品牌与种类之间的归类，还可用于品质等级评价和质量管理中，最终实现果啤行业的规 范发展。
附图说明
图1为不同前处理条件下果啤样品挥发性化合物种类示意图；
图2为实施例中不同果啤的挥发性特征化合物信号峰图；
其中，a-1～a-3为凤梨果啤，b-1～b-3为苹果果啤，c-1～c-3为蔓越莓果啤，d-1～d-3为樱桃 果啤，e-1～e-3为蓝莓果啤；
图3为实施例中不同果啤挥发性化合物信号峰热图；
其中，a为凤梨果啤，b为苹果果啤，c为蔓越莓果啤，d为樱桃果啤，e为蓝莓果啤；
图4为实施例为聚类分析结果；
图5为实施例中样品F的GC-IMS谱图；
图6为实施例中样品F得分图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，以下将给出较佳实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发 明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例 的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人 员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施 例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
一种果啤快速分类鉴别方法，包括以下步骤：
(1)样品前处理
将果啤样品存放于4℃条件下，分析前轻轻打开，快速吸取2mL酒液并转移至20mL的 顶空进样瓶中，半旋瓶盖，脱气。不同的脱气方法下，果啤样品的GC-IMS谱图如图1所示，其中，a为未超声处理；b为4℃水浴超声28KHz下脱气3s，停止5s，再脱气3s；c为4℃ 水浴超声28KHz下脱气5s，停止5s，再脱气5s；d为4℃超声水浴56KHz下脱气3s，停 止5s，再脱气3s；e为向果啤样品中添加0.4％(g/100ml)的硅藻土。
从图1可以看出，荧光印迹表示有效的挥发性化合物成分，5个图中b测试条件下保留 的有效成分数量最多，可见采用方法b进行超声水浴脱气能最大程度地保留样品中的有效成 分。根据图1的结果，选择前处理条件为4℃水浴超声28KHz下脱气3s，停止5s，再脱气3s的方法对果啤进行脱气。
(2)建立分类鉴别模型
1、检测：以气相离子迁移(GC-IMS)分析方法测定凤梨、苹果、蔓越莓、樱桃、蓝莓等果啤标样中的特征挥发性化合物。
气相离子迁移分析方法中的气相-离子迁移谱单元如表1所示：
表1.气相-离子迁移谱单元分析条件
Figure BDA0002371966150000051
自动顶空进样单元如表2所示：
表2.自动顶空进样单元分析条件
进样体积 100μL
孵育时间 5min
孵育温度 60℃
进样针温度 65℃
孵化转速 500rpm
气相色谱条件如表3所示：
表3.气相色谱条件
时间 E1 E2 R
0min 150mL/min 5mL/min rec
10min 150mL/min 50mL/min -
20min 150mL/min 150mL/min Stop
2、分析：运用Reporter插件直接对比不同样品中的挥发性化合物差异，结果如图2所示， 图2中，纵坐标代表气相色谱的保留时间，横坐标代表离子迁移时间；整个图背景为蓝色， 方框标示区域是各类果啤的特征化合物，选取的峰越多，越能真实反映样品的信息。可以看 出，不同种类的果啤中挥发性化合物的种类和含量也不同。
凤梨果啤的指纹图谱中，特征化合物包括3-甲基丁醇、乙酸异戊酯、己酸乙酯、2-甲基 丁酸乙酯、丁醛、醋酸丁酯、3-甲基戊烷、庚酸甲酯和糠醛；其中2-甲基丁酸乙酯和丁醛在 其它四种果啤中不存在，可以作为判断凤梨的特征化合物。
苹果果啤的指纹图谱中，特征化合物包括丁酸乙酯、3-甲基丁醛、2-3二乙基-5-甲基吡嗪、 己酸、α-蒎烯、苯、甲硫、水杨酸甲酯和2-甲基丙酸乙酯。
蔓越莓果啤的指纹图谱中，特征化合物包括乙酸庚酯、麦芽酚和庚酸乙酯。
樱桃果啤的指纹图谱中，特征化合物是苯甲醛、芳樟醇和呋喃酮。
蓝莓果啤的指纹图谱中，特征化合物是己酸乙酯、丙酸乙酯、3-戊酮和2-已烯醛。
可以用上述特征化合物判断供试样品属于哪一类果啤。
运用GC×IMS Library Search对果啤中挥发性成分进行定性分析，结果如表4所示：
表4.果啤样品中定性分析挥发性化合物
Figure BDA0002371966150000052
Figure BDA0002371966150000061
Figure BDA0002371966150000071
注：RI为保留指数，Rt为保留时间，Dt为迁移时间，[RIP rel]指归一化处理，Monomer 为单体，Dimer为二聚体。
为了更加明显比较不同样品的差异，将其数据用热图表示，结果如图3所示。图3展现 了不同品种果啤中挥发性化合物含量的差异，由于不同果啤的酿造水果原料不同，挥发性化 合物的种类和含量也存在差异。图3中每行代表一种挥发性化合物，颜色代表物质的浓度， 浅色表示浓度较低，深色表示浓度较高，颜色越深表示浓度越大。从图中可以看出，a中3- 甲基丁醇、乙酸异戊酯、己酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、丁醛、醋酸丁酯、3-甲基戊烷、庚酸 甲酯和糠醛浓度较高，b中丁酸乙酯、3-甲基丁醛、2-3二乙基-5-甲基吡嗪、己酸、α-蒎烯、 苯、甲硫、水杨酸甲酯和2-甲基丙酸乙酯浓度较高，c中乙酸庚酯、麦芽酚和庚酸乙酯浓度 较高，d中苯甲醛、芳樟醇和呋喃酮浓度较高，e中己酸乙酯、丙酸乙酯、3-戊酮和2-已烯醛 浓度较高。
对样品进行聚类分析，分析结果见图4。
(3)分类鉴定
取待测类型的果啤样品，采用与步骤(1)相同的条件对其前处理，采用与步骤(2)相 同的条件进行气相离子迁移分析，测定未知样品中的特征挥发性化合物，得到样品指纹图谱， 代入步骤(2)得到的分类鉴别模型中进行分析，判定该样品的类别。
以上方法针对凤梨、苹果、蔓越莓、樱桃、蓝莓等五种果啤进行了研究，但是该方法不 仅限于上述五种果啤产品的分类鉴别。
实施例2
本实施例是模型验证实验，选择某市售苹果果啤，记为样品F，验证构建好的分类鉴别 模型的准确性。
(1)取2mL样品F于进样瓶中，轻轻旋开瓶盖，将其置于4℃水浴中，28KHz下超声 脱气3s，停止5s，再脱气3s，除去CO2。
(2)将前处理后样品进行GC-IMS分析，得到其响应信号峰图，如图5所示，F样品中主要为丁酸乙酯、3-甲基丁醛、2-3二乙基-5-甲基吡嗪、己酸、α-蒎烯、苯、甲硫、水杨酸甲酯和2-甲基丙酸乙酯几种化合物。
(3)运用统计学手段处理后，将其代入分类鉴别模型，发现样品F与b高度重合，详见 图6，从而可以得出结论：在本发明提出的果啤分类鉴别模型中，样品F被分类为苹果果啤。 这与样品原本属性一致，说明本发明提出的果啤分类鉴别模型结论可靠。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中 的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾， 都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因 此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不 脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因 此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种果啤快速分类鉴别方法，其特征在于，包括以下步骤：
前处理：吸取在4±0.5℃下保存的果啤样品，在4±0.5℃下超声水浴脱气除去CO2；所述果啤样品包括凤梨果啤、苹果果啤、蔓越莓果啤、樱桃果啤和蓝莓果啤；
建立分类鉴别模型：采用气相离子迁移分析方法测定每种类型果啤样品中的挥发性化合物，得到每种类型果啤挥发性化合物的特征峰值数据；采用统计学分析方法对上述特征峰值数据进行降维和聚类分析，建立分类鉴别模型；
分类鉴定：取待测果啤样品，采用相同条件的气相离子迁移分析方法测定未知果啤样品中的特征挥发性化合物，采集指纹图谱，代入分类鉴别模型中进行分析，判定该样品的类别。
2.根据权利要求1所述的果啤快速分类鉴别方法，其特征在于，所述前处理步骤中，超声水浴脱气方法具体为：在26-50KHz下脱气2-10s，停止3-8s，脱气2-10s。
3.根据权利要求1所述的果啤快速分类鉴别方法，其特征在于，所述前处理步骤中，所取果啤样品置于顶空进样瓶中，所述果啤样品的体积与所述顶空进样瓶的容积之比为1:8-12。
4.根据权利要求1所述的果啤快速分类鉴别方法，其特征在于，所述建立分类鉴别模型步骤中，所述气相离子迁移分析方法采用的分析软件包括LAV、Reporter插件、GalleryPlot插件、Graphpad Prism7.0、GC-IMS Library Search。
5.根据权利要求1-4任一项所述的果啤快速分类鉴别方法，其特征在于，所述分类鉴定步骤中，如待测果啤样品中的主要挥发性化合物包括：3-甲基丁醇、乙酸异戊酯、己酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、丁醛、醋酸丁酯、3-甲基戊烷、庚酸甲酯和糠醛，则判定该果啤样品为凤梨果啤；
如待测果啤样品中的主要挥发性化合物包括：丁酸乙酯、3-甲基丁醛、2-3二乙基-5-甲基吡嗪、己酸、α-蒎烯、苯、甲硫、水杨酸甲酯和2-甲基丙酸乙酯，则判定该果啤样品为苹果果啤；
如待测果啤样品中的主要挥发性化合物包括：乙酸庚酯、麦芽酚和庚酸乙酯，则判定该果啤样品为蔓越莓果啤；
如待测果啤样品中的主要挥发性化合物包括：苯甲醛、芳樟醇和呋喃酮，则判定该果啤样品为樱桃果啤；
如待测果啤样品中的主要挥发性化合物包括：己酸乙酯、丙酸乙酯、3-戊酮和2-已烯醛，则判定该果啤样品为蓝莓果啤。
6.根据权利要求1所述的果啤快速分类鉴别方法，其特征在于，所述气相离子迁移分析方法中气相-离子迁移谱单元的分析条件为：分析时间15-25min，柱温55-65℃，载气/漂移气N2，IMS温度40-50℃。
7.根据权利要求6所述的果啤快速分类鉴别方法，其特征在于，所述气相-离子迁移谱单元中采用的色谱柱类型为FS-SE-54-CB-1 15m。
8.根据权利要求7所述的果啤快速分类鉴别方法，其特征在于，所述色谱柱内径为0.53mm。
9.根据权利要求1所述的果啤快速分类鉴别方法，其特征在于，所述气相离子迁移分析方法采用自动顶空进样，自动顶空进样单元的分析条件为：进样体积90-110μL，孵育时间4-6min，孵育温度58-62℃，进样针温度63-67℃，孵化转速450-550rpm。
10.根据权利要求1所述的果啤快速分类鉴别方法，其特征在于，所述气相离子迁移分析方法中，气相色谱条件为：在0-20min，E1为150mL/min；在0min时，E2为5mL/min，10min时，E2梯度上升为50mL/min，在20min时，E2梯度上升为150mL/min；其中E1为漂移气，E2为载气。
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