青海青稞酒揮發(fā)性成分的可見-紫外光譜學特性分析

馬華麗，劉志明，宋永朋

（青海省輕工業(yè)研究所有限責任公司，青海 西寧 810001）

青海青稞酒揮發(fā)性成分的可見-紫外光譜學特性分析

馬華麗，劉志明，宋永朋

（青海省輕工業(yè)研究所有限責任公司，青海 西寧 810001）

以不同品種的青海青稞酒為研究對象，研究了建立青稞酒紫外可見光譜曲線的基本技術參數；利用相似度和聚類分析的方法分析了青稞酒紫外-可見光譜曲線的重復性以及不同青稞酒樣品紫外-可見光譜曲線的差異。結果表明，青海青稞酒中揮發(fā)性成分收集條件：采用旋轉蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度30℃、真空度0.092 5 MPa、旋轉蒸發(fā)時間15 min；紫外-可見光掃描原酒及揮發(fā)性組分的參比液為44%vol的乙醇溶液、掃描波長范圍為200～330 nm；青稞酒揮發(fā)性組分及原酒的紫外-可見光譜曲線都有較高的重復性；青海青稞酒揮發(fā)性組分及原酒的紫外-可見光譜學特性受產酒地區(qū)、生產廠家及酒品種的影響而存在差異；在互助青稞酒（酒精度43%vol）中分別加入10%、20%、30%、40%、50%的陜霸酒后，其紫外光譜曲線變化非常明顯。

紫外光譜曲線；相似度；重復性；聚類分析

青稞酒是青海主要的白酒品種，是重要的特色農產品，在農產品資源轉化及地方經濟建設中都具有無法替代的地位。青稞酒的品質主要取決于青藏高原純天然無污染的自然環(huán)境、傳統工藝、獨特技術、人文背景及歷史淵源等諸多因素。

周圍等[1]利用氣相色譜法分析了中國名酒（茅臺、瀘州老窖、五糧液、汾酒、董酒等）中的34種主要揮發(fā)性香味化學物質，根據這些香味化學物質之間的量比關系提出了中國名白酒“質量指紋”取決于名白酒香型及質量特征的觀點，建立了一套完整的名白酒質量指紋庫。秦麗娜等[2]采用固相微萃取-氣質聯用（solid-phase microextractiongas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）方法分析葡萄酒香氣成分的差異，針對其中對葡萄酒香氣特征貢獻較大的21種組分進行深入研究。不同品種、不同產區(qū)的葡萄酒中的主要香氣成分從色譜學分析、感官特性分析和數學分析3個方面均具有一定的差異性，因此可以利用這種香氣成分的差異性對葡萄酒的品種和產區(qū)進行識別。宋潤剛等[3]在鑒別葡萄酒真?zhèn)蔚难芯恐校捎酶咝б合嗌V測定白藜蘆醇、香精、維生素和總黃酮，密度瓶法測定干浸出物，用UV-240、721分光光度計和原子吸收分光光度計分別測定單寧、色價和礦質元素，氨基酸自動分析儀測定氨基酸。徐占成[4]在研究年份酒鑒定的問題上利用多臺精密檢測儀器聯用技術，通過測定酒類中的某種微量成分的揮發(fā)系數，并與酒的貯存時間建立標準曲線來確定酒的年份，該方法解決了年份酒鑒別的世界性難題，具有快速、準確、適用性和可操作性強等優(yōu)點。布麗君等[5]利用紫外分光光度法研究分析了食醋、醬油以及陜西白酒（太白系列）的紫外光譜單指紋特性，但是在白酒單指紋特性的研究過程中，用白酒酒樣直接進行紫外掃描得出圖譜，雖能區(qū)別不同白酒，但差異性不明顯。

紫外吸收光譜法是基于分子內電子躍遷產生的吸收光譜，利用紫外分光光度計在一定波長范圍內對物質進行紫外掃描所得的曲線就是紫外吸收光譜曲線[6]。不同樣品所含物質的成分及成分的不飽和程度有差異，其紫外光譜曲線的峰形、峰高、峰面積亦有所差異[5，7-8]。這種方法具有靈敏度高、重復性好、穩(wěn)定性強、操作便捷、適用范圍廣泛、成本低等特點，但將其應用于青稞酒品質檢測和質量控制方面的研究鮮見報道。不同青稞酒的紫外吸收光譜曲線代表了此酒在化合物類型及含量的重要特性，通過比較不同酒紫外-可見光光譜曲線，可綜合判斷酒體的綜合品質，并對不同青稞酒進行鑒別。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗樣品為16種不同品種的青稞酒及陜霸酒，見表1。

1.2 儀器與設備

UV-2550雙光束紫外-可見分光光度計：日本島津中國有限公司；BUCHI Rotavapor R-200型旋轉蒸發(fā)儀：瑞士步琪有限公司；DRP-9162電熱恒溫干燥箱：上海森信實驗儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫外-可見光譜曲線掃描條件的確定

掃描波長的確定：將互助青稞酒（酒精度44%vol）和互助頭曲2種酒在30℃、0.092 5 MPa真空度條件下旋轉蒸發(fā)15 min，對餾出液進行全波（190～800 nm）掃描。分析判斷不同波段紫外-可見吸收光譜曲線的特征，由紫外-可見吸收曲線的特征吸收峰及曲線的可辨別程度確定合適的掃描波長范圍。

蒸發(fā)稀釋比例的確定：試驗采用互助青稞王作為材料，將原酒樣與蒸餾水按照體積比為1∶2、1∶4、1∶6進行稀釋，在真空度為0.092 5 MPa、30℃條件下將稀釋液和體積分數為44%的乙醇溶液（樣品平均乙醇體積分數）進行旋轉蒸發(fā)15 min，對酒樣稀釋液的餾出液在200～330 nm波長范圍進行紫外吸收曲線掃描，參比液為體積分數44%的乙醇溶液的餾出液，根據紫外-可見吸收曲線的特征吸收峰及曲線的可辨別程度確定合適的稀釋比例。

旋轉蒸發(fā)溫度的確定：將4組30 mL青稞酒（酒精度44%vol）分別在25℃、30℃、35℃、40℃條件下旋轉蒸發(fā)15 min，在200～330 nm的波長范圍內分別對原酒餾出液掃描，考察溫度對酒中揮發(fā)性成分的影響，得出最適旋轉蒸發(fā)溫度。

旋轉蒸發(fā)時間的確定：取互助青稞酒（酒精度43%vol）（30 mL）3份，在30℃時，分別旋轉蒸發(fā)10 min、13 min、15 min，對餾出液進行紫外-可見光掃描，根據圖譜質量確定蒸發(fā)時間，蒸餾時間＜10 min時，揮發(fā)物質蒸餾不完全，蒸餾時間＞15 min后，揮發(fā)物質已經在15 min內蒸餾完，故選擇了中間的3個間段。

1.3.2 青稞酒揮發(fā)性成分及原酒紫外-可見光譜曲線重復性的研究

取互助青稞酒（酒精度44%vol）、互助青稞王2個酒樣，在溫度為30℃、真空度為0.092 5 MPa的條件下旋轉蒸發(fā)15 min，收集餾出液作為待測樣。對2種酒樣餾出液在200～330 nm波長范圍內掃描得到的吸收圖譜進行分析，探討2種青稞酒紫外-可見吸收光譜曲線的重復性。

取互助青稞酒（酒精度44%vol）、互助青稞王2個酒樣，以體積分數為44%的乙醇溶液為參比直接對原酒樣掃描（200～330 nm），得到吸收圖譜，考察原酒紫外-可見光譜圖的重復性。

1.3.3 青稞酒紫外可見光譜曲線的建立及分析

取互助青稞酒（酒精度44%vol）、互助青稞酒（酒精度43%vol）、雪山嬌子、青稞糧液、五彩神壇、青稞黃金酒、互助青稞王、冬蟲夏草酒、古秘藏、西寧青稞王、二郎劍、神仙不落地、雪域唐古拉、互助頭曲、三星天佑德、四星天佑德等16種酒樣，在30℃、真空度為0.092 5 MPa的條件下旋轉蒸發(fā)15 min，收集餾出液作為待測樣。以體積分數為44%的乙醇溶液餾出液作為參比，在200～330 nm的波長范圍對酒樣餾出液及原酒樣品進行掃描，得到各種酒樣的紫外-可見吸收光譜圖。以光譜曲線間的相似度及聚類分析方法分析不同青稞酒紫外-可見光譜特性的差異性。

所有樣品的掃描時間間隔為0.5 s。

1.3.4 數據處理方法

兩紫外光譜曲線間相似度[9-12]計算采用以下公式：

式中：S為相似度；n為取樣點個數；h1j為第一條曲線在第j個取樣點的吸光度值；h2j為第二條曲線在第j個取樣點的吸光度值。

聚類分析：以所有酒樣在200～330 nm掃描所得到的吸光度值為變量，進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 紫外-可見光譜曲線掃描條件的確定

2.1.1 掃描波長的確定

2種青稞酒經30℃旋轉蒸發(fā)10 min得蒸發(fā)液，以體積分數為44%的乙醇溶液作為參比液，在不同波長范圍內進行紫外-可見吸收光譜掃描，結果如圖1。由圖1可知，200～330 nm波長范圍內，2種酒都有明顯的特征吸收曲線，曲線峰形清晰，變化極有規(guī)律；330～800 nm范圍內吸光度值趨于0，幾乎看不到曲線。故選擇200～330 nm波長為掃描和分析的最佳波長范圍[7]。

2.1.2 蒸發(fā)稀釋比例對酒中揮發(fā)性成分的影響

原酒樣和不同稀釋比的酒樣餾出液在200～330 nm波長范圍的紫外吸收曲線如圖2所示。由圖2可以看出，酒樣不稀釋，餾出液的吸收曲線峰值不會超過儀器的量程，而且比較完整，故在其他試驗中采用原酒樣直接進行旋轉蒸發(fā)。

2.1.3 旋轉蒸發(fā)溫度對酒中揮發(fā)性成分的影響

青稞酒（酒精度44%vol）在25℃、30℃、35℃、40℃條件下旋轉蒸發(fā)，在200～330 nm的波長范圍內分別對酒樣餾出液掃描，得出光譜吸收圖譜如圖3所示。由圖3可以看出，30℃的餾出液具有較高的響應值，考慮溫度對酒中揮發(fā)性成分的影響，確定30℃為最適蒸發(fā)溫度。

2.1.4 旋轉蒸發(fā)時間對酒中揮發(fā)性成分的影響

不同蒸發(fā)時間對同一樣品（43%vol互助青稞酒）紫外-可見光譜特性的影響見圖4。由圖4可知，雖然旋轉蒸發(fā)時間對光譜曲線的形狀沒有明顯影響，但15 min旋轉蒸發(fā)樣品具有較高的響應值，因此選擇15 min為最佳蒸發(fā)時間。

2.2 青稞酒旋轉蒸發(fā)餾出液及原酒紫外-可見光譜曲線的重現性研究結果[13-15]

互助青稞酒（43%vol互助青稞酒）和互助青稞王2個酒樣經過相同處理得到的紫外-可見光譜曲線見圖5。由圖5可知，2次處理所得到的吸光度值曲線幾乎一致，兩種青稞酒揮發(fā)性成分的紫外吸收光譜具有較好的重復性，2個酒樣2次處理得到的曲線相似度分別為0.90、0.80。

互助青稞酒和互助青稞王2個酒樣原酒的2次紫外-可見吸收圖譜見圖6。由圖6可知，原酒2次掃描的曲線重復性非常好，經計算得到的相似度分別為0.95、0.96。

酒樣經過蒸餾處理后，收集到的組分主要為一些揮發(fā)性成分，蒸餾組分的紫外可見光譜曲線更能反應測試樣品的香味特征，但樣品經過蒸餾處理后，得到的蒸餾組分及成分含量受蒸餾溫度、壓力及時間等因素的影響，同時，儀器設備的穩(wěn)定性對蒸餾組分的穩(wěn)定也有明顯影響，因此，酒樣蒸餾組分的紫外可見光譜曲線的重復性稍差，但這種差異與不同樣品間的差異相比較，仍然較小。

2.3 青稞酒紫外光譜曲線的特異性分析結果

16種酒樣在30℃、真空度為0.092 5 MPa的條件下旋轉蒸發(fā)15 min，收集餾出液作為待測樣。以體積分數為44%的乙醇溶液餾出液作為參比，在200～330 nm的波長范圍對酒樣餾出液掃描，得到各種酒樣的紫外吸收光譜圖見圖7，16種青稞酒原酒的紫外吸收光譜見圖8，16種青稞酒餾出液紫外吸收光譜圖的聚類分析結果見圖9。

由圖7、圖8可知，不同酒樣蒸餾后掃描出的紫外吸收光譜圖差異更明顯，雖然原酒掃描的紫外吸收光譜圖也可以區(qū)分不同酒樣，但不如揮發(fā)性成分紫外圖譜的差異性明顯，并且光譜曲線趨勢大致相同，只是吸光度值大小有差別。酒樣蒸餾后，紫外掃描的是青稞酒中揮發(fā)性組分，成分相對比較單一，差別比較明顯；而直接紫外掃描青稞原酒，組分比較復雜，對吸收曲線具有明顯影響的組分在產品間的相對差異較小，用原酒直接掃描得到的紫外-可見光譜曲線鑒別不同酒樣，其可靠性稍差。因此，對青稞酒進行旋轉蒸發(fā)，通過掃描青稞酒中揮發(fā)性成分，得到紫外-可見光譜來鑒別不同種類的青稞酒具有較高的可靠性。

由圖9可知，聚類分析時，同一酒廠的青稞酒品種可以別聚類到較小的分組中，但仍有差別。如互助青稞酒有限公司的6種酒，44%vol互助青稞酒和三星天佑德二者相似度比較高；而另外4種：43%vol互助青稞酒、互助青稞王、互助頭曲、四星天佑德相具有較高的相似性；而且這幾種青稞酒都明顯區(qū)別于其他酒廠的酒樣，說明同一酒廠青稞酒的揮發(fā)性組分及酒整體品質具有一定相似性，但不同酒廠青稞酒的揮發(fā)性成分差別較為明顯。因此紫外-可見光譜法不僅可以判斷不同酒廠青稞酒之間的差別，而且可以區(qū)別同一酒廠不同的酒品種。

2.4 青海青稞酒加入其他白酒后的紫外可見光譜變化

向43%vol互助青稞酒中加入酒精度為50%vol的陜霸酒，分別按10%、20%、30%、40%、50%的比例加入混勻，旋轉蒸發(fā)處理后所得圖譜與原酒所得圖譜如圖10。由圖10可以看出，加入陜霸后，紫外光譜圖與原酒的圖譜相比較差別很大，紫外可見光譜技術可以作為一種青稞酒鑒定的技術。

3 結論

通過旋轉蒸發(fā)收集青稞酒揮發(fā)性組分，采用200～330 nm得到的紫外可見光譜曲線能反映青稞酒的揮發(fā)性組分特征，最佳旋轉蒸發(fā)條件和在紫外可見分光光度計掃描圖譜的條件分別為原酒在30℃旋轉蒸發(fā)15 min，以體積分數為44%的乙醇溶液為參比，在200～330 nm波長范圍內掃描紫外可見光譜圖。

不同種類青稞酒之間紫外可見光譜曲線差異較大，而且青稞酒在摻假后紫外光譜曲線發(fā)生明顯變化，通過對青稞酒揮發(fā)性成分的紫外-可見光譜學特性分析可以鑒別不同種類的青稞酒，并可作為青稞酒真假判別的技術手段。

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Characteristic of UV-Vis absorption spectroscopy about volatile compounds of Qinghai barley liquor

MA Huali,LIU Zhiming,SONG Yongpeng

(Qinghai Institute of LightIndustry Co.,Ltd.,Xining 810001,China)

The characteristics of UV-Vis absorption spectrum aboutdifferenthighland barley liquor were studied and the technology of UV-Vis absorption spectrum was established.Similarity and cluster analysis were used to study the repeatability about UV-Vis absorption spectrum of same highland barley liquor,and the differences between two differentliquors were studied.Evaporation was used to collect the volatile compounds of Qinghai highland barley liquor,and the collection conditions were temperature 30℃,vacuum 0.092 5 MPa,rotary evaporation time 15 min.The scanned wavelength was 200-330 nm,and reference solution was 44%volalcohol.The repeatability of UV-Vis absorption spectrum aboutthe volatile compounds ofhighland barley liquor and originalliquor was good.The volatile compound of Qinghaihighland barley liquor and UV-Vis absorption spectrum oforiginalliquor were affected by production areas,manufacturers and varieties.There were greatchanges of UV-Vis absorption spectrum when 10%,20%,30%,40%and 50%of ShaanxiBa liquor was added into Huzhu barley liquor(alcoholcontent43%vol).

UV-Vis absorption spectroscopy;similarity;repeatability;clusteranalysis

O657.32

A

0254-5071（2015）02-0158-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.02.035

2014-12-24

馬華麗（1984-），女，助理研究員，本科，主要從事食品檢驗與食品分析工作。