利用有機(jī)酸判別窖泥質(zhì)量的比較分析

蔡雪梅，劉宇馳，趙榮壽，羅愛民，高　鴻

（1.四川大學(xué)輕紡與食品學(xué)院食品工程系，四川成都610000； 2.四川郎酒集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川古藺646500）

利用有機(jī)酸判別窖泥質(zhì)量的比較分析

蔡雪梅1，劉宇馳2，趙榮壽2，羅愛民1，高鴻1

（1.四川大學(xué)輕紡與食品學(xué)院食品工程系，四川成都610000； 2.四川郎酒集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川古藺646500）

選取4種不同配方培養(yǎng)的人工窖泥為樣品，采用氣相色譜法對(duì)其中14種有機(jī)酸進(jìn)行了定量分析，并對(duì)有機(jī)酸含量進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析。結(jié)果表明，人工窖泥中有機(jī)酸之間存在顯著相關(guān)性；前2個(gè)主成分有機(jī)酸反映總有機(jī)酸98.526%的信息，2號(hào)窖泥有機(jī)酸綜合得分最高，說明是4種人工窖泥中的最優(yōu)窖泥。該結(jié)果與感官鑒定結(jié)果相符，說明以有機(jī)酸含量為指標(biāo)進(jìn)行主成分分析對(duì)于快速判別人工窖泥質(zhì)量?jī)?yōu)劣具有實(shí)際意義。

有機(jī)酸； 氣相色譜； 主成分分析； 白酒

固態(tài)窖池發(fā)酵是中國(guó)濃香型白酒的典型特征之一，窖池的重要組成成分窖泥直接影響所產(chǎn)白酒的酒質(zhì)。窖泥通過富集多種有益功能菌產(chǎn)酯生香、產(chǎn)酸呈味，窖齡越長(zhǎng)所富集的微生物種類越多數(shù)量越豐富［1］，早在20世紀(jì)60年代，從事白酒研究的學(xué)者就已經(jīng)證明了“百年老窖產(chǎn)好酒”的真實(shí)性［2］。

然而，由于百年老窖泥稀缺，況且部分新酒廠無老窖資源，因此人工窖泥被廣泛研究。但是，由于人工窖泥的原料、配方、工藝等不同，造成人工窖泥質(zhì)量參差不齊，所以在窖泥投入使用之前對(duì)窖泥的質(zhì)量進(jìn)行分析至關(guān)重要，到目前為止，對(duì)于窖泥的質(zhì)量評(píng)價(jià)包括感官鑒定、有機(jī)質(zhì)分析、風(fēng)味成分分析以及微生物分析［3］，并且還沒有完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于風(fēng)味成分的分析，眾多研究人員著重于酯類和酸類，尤其重視窖泥中己酸乙酯的含量，但是人工窖泥的酯類成分大多是窖泥原料所攜帶的，比如底糟、酒尾水、曲藥等［4］，而且有機(jī)酸是合成酯類物質(zhì)的前體物質(zhì)［5］，所以，本研究嘗試通過對(duì)有機(jī)酸的分析來比較4種窖泥質(zhì)量的優(yōu)劣，以感官鑒定來佐證分析結(jié)果。

主成分分析（Principai Components Anaiysis，PCA）通過對(duì)變量進(jìn)行線性變換使數(shù)據(jù)壓縮、變量維數(shù)降低，從而達(dá)到化繁為簡(jiǎn)的效果，廣泛應(yīng)用于多元統(tǒng)計(jì)分析中。余寧華等［6］基于此法分析了中國(guó)發(fā)酵食醋有機(jī)酸含量的差異性，楊秀蓮等［7］利用此法比較不同桂花花瓣的營(yíng)養(yǎng)成分從而篩選出營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良的品種。本研究采用有機(jī)酸主成分分析來比較4種人工窖泥的質(zhì)量，進(jìn)而建立一種快速、便捷、準(zhǔn)確的方法來比較人工窖泥質(zhì)量。這對(duì)于中小型企業(yè)初步篩選優(yōu)質(zhì)人工窖泥有重要意義。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

實(shí)驗(yàn)樣品：4種樣品分別取自某酒廠不同配方制成的人工窖泥，用取樣器轉(zhuǎn)移至無菌聚乙烯袋［1］，密封冷藏在4℃冰箱中。

實(shí)驗(yàn)試劑：H3PO4，分析純；水相針式過濾器，孔徑0.45 μm；氣相色譜法中所使用的標(biāo)準(zhǔn)樣均是色譜純級(jí)別，溶液由去離子水配制。

1.2儀器與設(shè)備

IKAVORTEX1振蕩儀；JA1203分析天平；TGL20M-Ⅱ冷凍離心機(jī)，湖南凱達(dá)科學(xué)儀器有限公司；GC-2010氣相色譜儀，日本島津制造所。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1樣品預(yù)處理

參照孫寶利等［8］處理土壤樣品的方法，再根據(jù)窖泥特殊性進(jìn)行了改良。稱取5 g樣品于25 mL離心管中，加入10 mL H3PO4（0.1%）溶液，振蕩混勻后在4000 r/min轉(zhuǎn)速下離心10 min，過水相0.45 μm濾膜，得到待測(cè)樣品。

1.3.2有機(jī)酸測(cè)定

通過GC-2010氣相色譜儀分析樣品，使用CPWAX彈性石英毛細(xì)管柱（50.0 m×0.25 mm×0.25 μm）進(jìn)行分離；載氣為高純氮?dú)猓魉贋?.9 mL/min；FID檢測(cè)器溫度230℃；程序升溫方案：起始溫度40℃，平衡時(shí)間5 min，以3℃/min升至100℃，維持2 min，再以10℃/min升至210℃，維持30 min；不分流。

2　結(jié)果與分析

2.14種窖泥樣品的有機(jī)酸含量分析

采用高效氣相色譜法對(duì)4種窖泥樣品進(jìn)行有機(jī)酸分析，并根據(jù)保留時(shí)間、峰面積和14種有機(jī)酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)4種不同窖泥的有機(jī)酸含量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表1。從表1結(jié)果可知，窖泥中有機(jī)酸種類豐富，含量較高，且不同窖泥樣品中所含的有機(jī)酸種類和含量存在一定差異。1號(hào)樣品中總有機(jī)酸含量最高，達(dá)359.10 mg/100 mL，3號(hào)樣品中總有機(jī)酸含量最少，僅125.88 mg/100 mL。乙酸、己酸和丁酸在所有樣品中含量均較高，占樣品總有機(jī)酸的90%以上，共同構(gòu)成樣品的主體有機(jī)酸。其中乙酸占總有機(jī)酸比例最大，分別為59.06%、41.29%、56.44%和64.14%。癸酸僅在3號(hào)窖泥中檢測(cè)出，是其特有有機(jī)酸；亞油酸和壬酸在所有的樣品中均未檢測(cè)到，表明窖泥有機(jī)酸中不存在亞油酸和壬酸。

表1　4種窖泥樣品中有機(jī)酸的含量?。╩g/100 mL）

2.2不同有機(jī)酸相關(guān)性分析

對(duì)測(cè)定的有機(jī)酸含量利用SPSS19.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表2（無相關(guān)性的指標(biāo)未列入表中）。從表2中可知，乙酸與丙酸和異丁酸在0.05水平上顯著正相關(guān)，與異戊酸在0.01水平上顯著正相關(guān)。丁酸與庚酸、丙酸與異戊酸均在0.01水平上顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.99。另外，辛酸與己酸、異戊酸與異丁酸、丙酸與戊酸均在0.05水平上呈顯著相關(guān)。這表明窖泥中有機(jī)酸存在明顯的相關(guān)性。

表2　窖泥中有機(jī)酸相關(guān)性分析

2.3有機(jī)酸主成分分析

以有機(jī)酸作為變量，4個(gè)窖泥樣品作為考察對(duì)象，通過SPSS19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，總方差解釋結(jié)果見表3。從表3可知，前2個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率分別是69.525%和29.001%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到98.526%，表明前2個(gè)主成分有機(jī)酸代表總有機(jī)酸98.526%的信息。再通過各因素對(duì)主成分的負(fù)載權(quán)數(shù)分析得到2個(gè)主成分的成分圖見圖1，由圖1可知，主成分1包括乙酸、丙酸、戊酸、異丁酸和異戊酸；主成分2包括辛酸、丁酸、己酸和庚酸。

表3　有機(jī)酸總方差解釋表

利用主成分特征值的貢獻(xiàn)度作為權(quán)重計(jì)算主成分的綜合得分，最終得到各窖泥樣品有機(jī)酸得分，其結(jié)果見表4。從表4可知，2號(hào)窖泥有機(jī)酸得分最高，3號(hào)窖泥有機(jī)酸得分最低。說明從有機(jī)酸的組成和含量上出發(fā)，2號(hào)人工窖泥在4種窖泥中質(zhì)量最佳。

圖1　有機(jī)酸旋轉(zhuǎn)空間成分圖

表4　個(gè)樣品主成分綜合得分

2.4感官分析

在研究分析窖泥質(zhì)量時(shí)，以色澤、氣味和手感為主的感官鑒定常被當(dāng)做一個(gè)重要指標(biāo)加以利用［9］。在專家指導(dǎo)下，對(duì)窖泥樣品進(jìn)行感官鑒定，其結(jié)果見表5。

表5　不同人工窖泥的感官鑒定

從表5可以看出，除3號(hào)樣品手感欠佳有瑕疵外，1號(hào)、2號(hào)和4號(hào)樣品在總體感官上看來均可，但是從色澤、氣味和手感三方面綜合考慮，2號(hào)窖泥樣品具有窖泥特有芳香以及硫化氫臭味，且窖香持久，色澤烏黑。因此，感官鑒定結(jié)果表明，2號(hào)窖泥較其他3種窖泥相比質(zhì)量更優(yōu)。

2號(hào)窖泥的感官鑒定結(jié)果也符合以往研究報(bào)道中對(duì)優(yōu)質(zhì)窖泥的判別標(biāo)準(zhǔn)。張強(qiáng)、劉清斌等［3］指出新窖在微生物的作用下顏色會(huì)由黃色慢慢變?yōu)闉鹾谏?，手感?xì)潤(rùn)柔滑，老化的窖泥有不利于釀酒微生物生長(zhǎng)的白色鹽層，有刺手感。向祖祥、劉明等［10］研究表明，成熟優(yōu)質(zhì)窖泥中己酸菌會(huì)分解含硫氨基酸產(chǎn)生硫化氫等含硫化合物，從而促進(jìn)自身生長(zhǎng)，因此，窖泥不僅有酯類物質(zhì)的芳香，也有硫化物的臭味。這也印證了“窖泥不臭酒不香”的說法。另外，感官分析出2號(hào)窖泥較為優(yōu)質(zhì)這一結(jié)論與有機(jī)酸分析結(jié)果相一致。

3　結(jié)論

通過對(duì)樣品有機(jī)酸的綜合分析，發(fā)現(xiàn)窖泥中有機(jī)酸之間存在顯著相關(guān)性，因此，不能單一根據(jù)總有機(jī)酸量或者某種有機(jī)酸含量確定窖泥的質(zhì)量。進(jìn)而對(duì)有機(jī)酸進(jìn)行主成分分析，分析出的2個(gè)主成分代表了總有機(jī)酸98.526%的信息，2號(hào)樣品主成分綜合得分最高，說明2號(hào)窖泥從有機(jī)酸含量和組成上考慮則較為優(yōu)質(zhì)。

從感官上出發(fā)，2號(hào)窖泥具有窖泥特有芳香以及硫化氫臭味，且窖香持久，色澤烏黑，3號(hào)窖泥接近土壤顏色，呈黃褐色，質(zhì)地不均勻有雜質(zhì)。因此，與以往報(bào)道的優(yōu)質(zhì)窖泥相比較，2號(hào)窖泥更接近優(yōu)質(zhì)窖泥的標(biāo)準(zhǔn)。

窖泥有機(jī)酸分析結(jié)果與感官分析結(jié)果相一致，因此，可以通過對(duì)窖泥有機(jī)酸主成分分析，根據(jù)主成分綜合得分比較分析窖泥的質(zhì)量。系統(tǒng)全面的窖泥質(zhì)量判別內(nèi)容主要包括感官鑒定、理化檢驗(yàn)以及微生物檢驗(yàn)，本文提供的方法快捷方便，適合快速比較分析多種窖泥，為了更加驗(yàn)證此法的準(zhǔn)確性，將在后續(xù)研究報(bào)道中提供其他理化檢驗(yàn)結(jié)果以及微生物分析。

［1］Deng B，Shen C H，Shan X H，et al.PCR-DGGE analysis on microbial communities in pit mud of cellars used for different periods of time［J］.The Institute of Brewing&Distilling，2012，118：120-126.

［2］卓忠惠.窖泥老化與老窖形成的物理化學(xué)成因［J］.釀酒科技，2002（1）：31-33.

［3］張強(qiáng)，沈才洪，劉清斌，等.窖泥質(zhì)量評(píng)價(jià)研究進(jìn)展［J］.釀酒科技，2013（7）：84-86.

［4］姚萬春，唐玉明，劉茂柯，等.功能性人工窖泥培養(yǎng)配方篩選研究［J］.中國(guó)釀造，2014，33（8）：63-66.

［5］張忠義，暢曉霞.有機(jī)酸對(duì)大曲酒品質(zhì)影響分析［J］.釀酒科技，2009，36（5）：37-39.

［6］余寧華，陸震鳴，許偉，等.基于主成分分析的中國(guó)發(fā)酵食醋有機(jī)酸含量差異性分析［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2010（10）：144-148.

［7］楊秀蓮，趙飛，王良桂，等.25個(gè)桂花品種花瓣?duì)I養(yǎng)成分分析［J］.福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，34（1）：5-10.

［8］孫寶利，赤杰，范中南，等.土壤及植物復(fù)合體系中有機(jī)酸的測(cè)定［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010，33（9）：130-134.

［9］趙長(zhǎng)青，楊秦歡，鄧靜，等.窖泥評(píng)定指標(biāo)檢測(cè)［J］.生物技術(shù)進(jìn)展，2012，2（3）：212-216.

［10］向祖祥，劉明，陳明學(xué)，等.土濃香型白酒窖泥與土壤幾種理化指標(biāo)的對(duì)比分析［J］.釀酒科技，2009（5）：81-83.

Judgment of Pit Mud Quality through Quantitative Analysis of Organic Acids

CAI Xuemei1，LIU Yuchi2，ZHAO Rongshou2，LUOAimin1and GAO Hong1
（1.Department of Food Engineering，College of Light Industry，Textile and Food Engineering，Sichuan University，Chengdu，Sichuan 610000；2.Sichuan Langjiu Group Co.Ltd.，Gulin，Sichuan 646500，China）

Four kinds of man-made pit mud cultured by different formulas were selected as the research objects in this experiment.Quantitative analysis of 14 organic acids was performed by using GC.Then correlation analysis and principal components analysis（PCA）among organic acids were made.The results showed that，there were significant correlations among organic acids in man-made pit mud，the first 2 principal organic acids contained 98.526%information of total organic acids，the comprehensive score about organic acids of No.2 pit mud sample was the highest（suggesting it was the best pit mud among the four pit mud samples）and it was consistent with the results of sensory evaluation.This study proved that PCAwith organic acid content as the indicators could rapidly identify the quality of pit mud.

organic acid；gas chromatography；principal components analysis；Baijiu

TS262.3；TS261.4；TS261.7

A

1001-9286（2016）08-0065-03

10.13746/j.njkj.2016098

四川省科技廳基金［2015ZR0181］。

2016-03-21

蔡雪梅（1994-），女，在讀碩士，研究方向?yàn)槭称饭こ?，E-mail：18815282909@163.com。

羅愛民，E-mail：luoam@scu.edu.cn。

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2016-06-03；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160603.1605.004.html。