CN113917061A - 一种酱香型基酒挥发性物质的检测及鉴别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了种酱香型基酒挥发性物质的检测及鉴别方法，包括步骤：确定挥发性风味物质；酱香型基酒挥发性物质检测；酱香型基酒鉴别模型的构建；酱香型基酒鉴别模型的验证；酱香型基酒差异物质的确定。本发明提供了气相色谱法结合化学计量学分析对酱香型稛沙基酒和碎沙基酒进行快速鉴别的方法，并筛选出造成差异产生的关键差异物质。首次构建了酱香型稛沙基酒和碎沙基酒的鉴别模型，且鉴别能力良好，解决了感官品评鉴别的主观性问题，可以将鉴别模型与感官分析结合用于不同工艺酱香型白酒的鉴别，以提供一种更加高效、准确的鉴别方法，提高鉴别结果的可信度。

Description

一种酱香型基酒挥发性物质的检测及鉴别方法
技术领域
本发明涉及白酒检测技术领域，特别涉及一种酱香型基酒挥发性物质的检测及鉴别方法。
背景技术
酱香型白酒发源于贵州赤水河流域，生产历史十分悠久，是以当地糯红高粱为原料，纯小麦曲为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化发酵、蒸馏、贮存、勾兑等酿造工艺而制成的，具有“酱香突出、优雅细腻、酒体醇厚、回味悠长”等特点。稛沙酒即“正宗的酱香型白酒”，这种酒严格按照酱香型白酒传统工艺生产，生产周期长、出酒率低，但品质最好；碎沙酒是用完全粉碎的高粱酿造，生产周期较短、出酒率较高，但品质一般。
当前对不同工艺酱香型基酒鉴别主要还是依靠感官进行评价，通过查看酒的色泽、嗅闻酒的气味、品尝酒的味道来进行判定，其评价结果基于品评人员主观层面的判断，受个体因素影响较大，同时也难以量化品评结果，只能获得一些描述性的结论。因此，需要一种客观、简便、准确的鉴别方法，提高鉴别结果的可信度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酱香型基酒挥发性物质的检测及鉴别方法。
本发明所要解决的上述技术问题，通过以下技术方案予以实现：
一种酱香型基酒挥发性物质的检测及鉴别方法，包含以下步骤：
(1)确定待测定的挥发性风味物质；
挥发性风味物质包含乙酸乙酯、丙酸乙酯、异丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕榈酸乙酯、仲丁醇、正丙醇、正丁醇、异戊醇、2,3-丁二醇、辛醇、1,2-丙二醇、乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸、己酸、乙醛、乙缩醛、乙偶姻、2,3,5-三甲基吡嗪、2,3,5,6-四甲基吡嗪、糠醛、糠醇、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯以及苯乙醇，
(2)建立各挥发性物质标准曲线：准确吸取不同浓度梯度的混合标准溶液990μL，各加入10μL内标溶液，分别上样，用气相色谱检测各成分，以各成分浓度与内标物浓度比为横坐标，各成分峰面积与内标物峰面积比为纵坐标，建立各成分标准曲线；
其中，内标溶液通过如下方法制备得到：分别移取叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸标准品各0.1mL，用53％vol乙醇溶液定容至10mL，混匀，配制成体积分数为1％的内标溶液；
气相色谱分离的具体条件为：采用SH-Rtx-Wax色谱柱，30m×0.25mm×0.25μm，SHIMADZU 221-75893-30；
载气为高纯氮气99.999％；进样口温度250℃；分流进样，分流比30:1；FID检测器温度250℃；
氢气流量30mL/min，空气流量300mL/min，尾吹气流量30mL/min；升温程序：初始温度为30℃，保持2min，以3℃/min升温至180℃，再以15℃/min升温至210℃，保持8min；
(3)酱香型基酒挥发性物质检测：取适量酒样过0.22μm有机滤膜，吸取990μL过膜后的酒样于2mL气相进样瓶中，加入10μL内标溶液，混匀，上样，用气相色谱检测，采用内标标准曲线法对酒样中的挥发性物质进行定量；
其中，测定酒样的气相色谱条件同步骤(1)中气相色谱分离具体条件；
(4)酱香型基酒鉴别模型的构建：随机选择所检测酒样的1/5作为测试集，用于后续模型验证，剩下4/5作为训练集以构建鉴别模型，根据酒样工艺，将其分为稛沙、碎沙两种类型；
将训练集数据导入SIMICA软件，酒样名称以及挥发性物质定为Primary ID，酒样类型定为Class ID，首先，进行PCA分析，根据Scores plot可以判断样本分布情况，利用Hotelling’s法和DModX法筛选异常值；排除异常值后，剩下数据采用OPLS-DA建立鉴别模型，同时对模型进行200次的置换检验，若所有模拟值均低于真实值，且Q2回归线截距小于0.05，说明未过拟合，模型良好，该模型可以将稛沙基酒和碎沙基酒进行很好的分离；
(5)酱香型基酒鉴别模型的验证：将步骤(3)中随机选择的测试集数据导入SIMCA软件，代入上述构建的鉴别模型中，输出其分类结果；
(6)酱香型基酒差异物质的确定：根据VIP值的大小判断各挥发性物质对酒样差异的贡献，筛选出VIP值大于1的物质作为潜在差异物质；利用Metaboanalyst以潜在差异物质绘制热图并进行聚类，以进一步证实所筛选潜在差异物质对酒样区分的有效性；再利用SPSS软件进行t-test，以p值小于0.01确定为关键差异物质。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了气相色谱法结合化学计量学分析对酱香型稛沙基酒和碎沙基酒进行快速鉴别的方法，并筛选出造成差异产生的关键差异物质。首次构建了酱香型稛沙基酒和碎沙基酒的鉴别模型，且鉴别能力良好，解决了感官品评鉴别的主观性问题，可以将鉴别模型与感官分析结合用于不同工艺酱香型白酒的鉴别，以提供一种更加高效、准确的鉴别方法，提高鉴别结果的可信度。
附图说明
图1为训练集酒样PCA得分图；
图2为Hotelling’s T2筛选异常值；
图3为DModX筛选异常值；
图4为OPLS-DA得分图；
图5为200次置换检验图；
图6为酱香型稛沙及碎沙基酒VIP图。
具体实施方式
参考图1-图6；以下结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
本发明的所有实施例中，根据工艺的不同分为稛沙酒样和碎沙酒样。其中稛沙酒样23个，碎沙酒样25个，共48个酱香型基酒酒样。
实施例一 酱香型基酒挥发性物质的检测
取叔戊醇、乙酸戊酯、2-乙基丁酸标准品各0.1mL，用53％vol的酒精-水溶液定容至10mL，混匀，配制成体积分数为1％的混合内标溶液。取适量各酒样过0.22μm有机滤膜，吸取990μL过膜后的酒样于2mL气相进样瓶中，加入10μL内标溶液，混匀，上样，用气相色谱检测各挥发性物质与内标物峰面积比，代入各挥发性物质标准曲线，进而得到各挥发性物质浓度。其中标准曲线的横坐标为各物质浓度与内标物浓度之比，纵坐标为各物质峰面积与内标物峰面积之比。每个样品至少重复分析3次，取平均值作为最终结果。
气相色谱条件为：用SH-Rtx-Wax色谱柱30m×0.25mm×0.25μm，SHIMADZU221-75893-30；载气为高纯氮气99.999％；进样口温度250℃；分流进样，分流比30:1；FID检测器温度250℃；氢气流量30mL/min，空气流量300mL/min，尾吹气流量30mL/min；升温程序：初始温度为30℃，保持2min，以3℃/min升温至180℃，再以15℃/min升温至210℃，保持8min。
通过检测，共定量了酒样中37种挥发性物质，各酒样检测结果见表1。
表1稛沙酒样及碎沙酒样种挥发性物质的检测
Figure BDA0003316145860000051
Figure BDA0003316145860000061
实施例二 一种酱香型基酒鉴别模型的构建及验证
取适量各酒样过0.22μm有机滤膜，吸取990μL过膜后的酒样于2mL气相进样瓶中，加入10μL内标溶液，混匀，上样，用气相色谱检测各挥发性物质与内标物峰面积比，代入各挥发性物质标准曲线，进而得到各挥发性物质浓度。
其中内标溶液的配制以及气相色谱条件均与实例一相同。
通过检测，每个样品至少重复分析3次，共获得156个观测值，其中稛沙酒样和碎沙酒样各78个。随机选择所检测酒样的1/5，即30个酒样，作为测试集，用于后续模型验证，剩下4/5，即126个酒样，作为训练集以构建鉴别模型。将训练集数据导入SIMICA软件，酒样名称以及挥发性物质定为Primary ID，酒样类型定为Class ID。
首先，进行PCA分析，前8个主成分累计贡献率达到82.6％，其中PCA1的贡献率为32.8％，PC2为14.9％，根据Scores plot可以判断样本分布情况，见图1；利用Hotelling’s法和DModX法筛选异常值，见图2和图3；共排除12个异常值，剩下114个观测值采用OPLS-DA建立鉴别模型，累计方差贡献率R2Y为0.907，累计预测能力值Q2为0.871，同时对模型进行200次的置换检验，所有模拟值均低于真实值，且Q2回归线截距未-0.608＜0.05，说明未过拟合，模型良好，该模型可以将稛沙基酒和碎沙基酒进行很好的分离，见图4。
将随机选择的30个观测值数据导入SIMCA软件，作为测试集以验证模型，从而对模型的分类能力进行评价。其中稛沙酒样15个，碎沙酒样15个。分类结果表示，鉴别mox总体正确率达93.33％，表明所建立的鉴别模型对稛沙酒样和碎沙酒样的鉴别较为有效。
实施例三 酱香型基酒差异物质的确定
取适量各酒样过0.22μm有机滤膜，吸取990μL过膜后的酒样于2mL气相进样瓶中，加入10μL内标溶液，混匀，上样，用气相色谱检测各挥发性物质与内标物峰面积比，代入各挥发性物质标准曲线，进而得到各挥发性物质浓度。每个样品至少重复分析3次，取平均值作为最终结果。
其中内标溶液的配制以及气相色谱条件均与实例一相同。
将酒样定量结果按照实例二的步骤构建鉴别模型。变量重要性因子(VIP)值可以量化每个变量对分类的贡献大小，VIP值越大，贡献也越大，一般认为VIP值＞1则说明该挥发性物质在不同工艺酱香型基酒的鉴别中有较大贡献。根据VIP确定了14种物质作为潜在差异物质，见表2。
表2 14种潜在差异物质(VIP＞1)
Figure BDA0003316145860000071
将这14种潜在标记化合物的数据导入SPSS软件，进行t-test分析，以p值小于0.01表示具有极显著差异的物质。最终确定了13个关键差异物质，即糠醛、1,2-丙二醇、正丙醇、乙酸乙酯、仲丁醇、丙酸乙酯、三甲基吡嗪、2-甲基丁酸乙酯、乙缩醛、乙偶姻、丙酸、丁酸乙酯、乙酸。

Claims (3)

1.一种酱香型基酒挥发性物质的检测鉴别方法，其特征在于包含以下步骤：
（1）确定待测定的挥发性风味物质；
(2)建立各挥发性物质标准曲线：
准确吸取不同浓度梯度的混合标准溶液990μL，各加入10μL内标溶液，分别上样，用气相色谱检测各成分，以各成分浓度与内标物浓度比为横坐标，各成分峰面积与内标物峰面积比为纵坐标，建立各成分标准曲线；
(3)酱香型基酒挥发性物质检测：
取适量酒样过0.22μm有机滤膜，吸取990μL过膜后的酒样于2mL气相进样瓶中，加入10μL内标溶液，混匀，上样，用气相色谱检测，采用内标标准曲线法对酒样中的挥发性物质进行定量；
(4)酱香型基酒鉴别模型的构建：
随机选择所检测酒样的1/5作为测试集，用于后续模型验证，剩下4/5作为训练集以构建鉴别模型，根据酒样工艺，将其分为稛沙、碎沙两种类型；
将训练集数据导入SIMICA软件，酒样名称以及挥发性物质定为Primary ID，酒样类型定为Class ID，首先，进行PCA分析，根据Scores plot可以判断样本分布情况，利用Hotelling’s法和DModX法筛选异常值；排除异常值后，剩下数据采用OPLS-DA建立鉴别模型，同时对模型进置换检验；
(5)酱香型基酒鉴别模型的验证：
将步骤(3)中随机选择的测试集数据导入SIMCA软件，代入上述构建的鉴别模型中，输出其分类结果；
(6)酱香型基酒差异物质的确定：
根据VIP值的大小判断各挥发性物质对酒样差异的贡献，筛选出VIP值大于1的物质作为潜在差异物质；利用Metaboanalyst以潜在差异物质绘制热图并进行聚类，以进一步证实所筛选潜在差异物质对酒样区分的有效性；再利用SPSS软件进行t-test，以p值小于0.01确定为关键差异物质。
2.根据权利要求1所述的一种酱香型基酒挥发性物质的检测鉴别方法，其特征在于：步骤（1）中：
待测定的挥发性风味物质包含乙酸乙酯、丙酸乙酯、异丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕榈酸乙酯、仲丁醇、正丙醇、正丁醇、异戊醇、2,3-丁二醇、辛醇、1,2-丙二醇、乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸、己酸、乙醛、乙缩醛、乙偶姻、2,3,5-三甲基吡嗪、2,3,5,6-四甲基吡嗪、糠醛、糠醇、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯以及苯乙醇。
3.根据权利要求1或2所述的一种酱香型基酒挥发性物质的检测鉴别方法，其特征在于：步骤（2）中：内标溶液通过如下方法制备得到：分别移取叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸标准品各0.1mL，用53%vol乙醇溶液定容至10mL，混匀，配制成体积分数为1%的内标溶液；
气相色谱分离的具体条件为：采用SH-Rtx-Wax色谱柱，30m×0.25mm×0.25μm，SHIMADZU 221-75893-30；
载气为高纯氮气99.999%；进样口温度250℃；分流进样，分流比30:1；FID检测器温度250℃；
氢气流量30mL/min，空气流量300 mL/min，尾吹气流量30mL/min；升温程序：初始温度为30℃，保持2min，以3℃/min升温至180℃，再以15℃/min升温至210℃，保持8min。
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