酒醅中總酯含量檢測方法的研究

戴詩皎，王曉慧，羅霞

（江蘇洋河酒廠股份有限公司，江蘇宿遷223800）

酒醅中總酯含量檢測方法的研究

戴詩皎，王曉慧，羅霞

（江蘇洋河酒廠股份有限公司，江蘇宿遷223800）

采用皂化返滴定法測定了酒醅中總酯的含量，并使用近紅外光譜技術建立了酒醅總酯的快速檢測方法。通過解析不同酒醅樣品的近紅外光圖譜，采用MF和NCL光譜前處理方法對光譜進行了平滑和去噪處理，用偏最小二乘（PLS）算法建立了酒醅總酯的近紅外模型。模型的決定系數(shù)R2為97.15%，預測標準偏差(RMSEP)為0.07%，表明建立的模型可靠，預測效果好，能夠滿足白酒生產中酒醅總酯的快速檢測要求。

酒醅；總酯；近紅外光譜技術

酯類是中國白酒的主要風味物質，其含量占白酒風味物質總量的75%～95%[1]。白酒的香氣、口感和風格主要是由酒中的風味物質決定的[2]。除了原料中含有酯類外，大量的酯類物質是酒醅發(fā)酵過程中微生物代謝的產物[3]。酒醅中總酯的含量在一定程度上反映了其發(fā)酵情況，通過測定酒醅的總酯，結合水分、酸度、淀粉、糖分和酒精度等指標的分析，可以了解酒醅發(fā)酵過程的變化從而有效的調整釀酒工藝。

近紅外光譜技術是一種高效快速的現(xiàn)代分析技術它是計算機技術、光譜技術和化學計量學等多個學科的有機結合。該分析技術在20世紀90年代后迅猛發(fā)展，得到了越來越多的國內外分析專家關注。近紅外是介于可見光和中紅外之間，波長為780～2500 nm的電磁波，近紅外光譜記錄的是含氫基團（C-H、O-H、N-H、S-H）的倍頻和合頻吸收。近紅外（NIR）光譜法和傳統(tǒng)化學分析方法相比，具有分析速度快、分析效率高、分析成本較低可以同時分析樣品的不同組成成分，不破壞樣品，不產生廢液等優(yōu)點，在石油、飼料、農業(yè)、食品等行業(yè)得到了廣泛的應用。

在白酒生產過程中，酒醅檢測是監(jiān)測生產過程工藝把控水平的重要手段，一般檢測的指標有水分、酸度、淀粉、糖分和酒精度，鮮有檢測酒醅總酯的報道。我國在2004年已成功將近紅外光譜技術應用于酒醅成分的分析，實現(xiàn)了水分、酸度、淀粉、糖分和酒精度的快速定量檢測[4]。但截至目前，還沒有使用近紅外光譜儀檢測酒醅總酯的報道。

1 材料與方法

1.1 材料

樣品：洋河酒廠股份有限公司濃香型大曲酒出池大茬酒醅。

儀器設備：分析天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司；電熱恒溫水浴鍋，上海蘇達實驗儀器有限公司；傅里葉變換近紅外光譜儀，瑞士步琦有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 酒醅總酯化學值的測定

樣品預處理：稱取出池酒醅樣品10.00 g，溶于100m L的95%乙醇中，攪拌均勻，常溫浸泡15m in后（期間每隔5m in攪拌1次），用定性濾紙過濾，濾液備用。

總酯的測定方法采用皂化返滴定法[5]。準確吸取濾液50.00m L于250m L帶蓋磨口三角瓶中，加2滴酚酞，以0.1mol/L NaOH滴定至微紅色，30 s不褪色（切勿過量）。再準確加入25.00m L 0.1mol/LNaOH，充分搖勻，裝上回流冷凝管，于沸水浴中回流30m in后冷卻至室溫。用0.1mol/L硫酸溶液滴定過量的NaOH，使微紅色剛好完全消失為終點，記錄消耗的0.1mol/L H2SO4體積Vb。同時吸取乙醇無酯溶液25.00m L，按上述方法同樣操作，做空白實驗，記錄消耗H2SO4標準滴定溶液的體積Va。結果計算：

式中：χ——樣品中總酯的含量（以乙酸乙酯計），%；C——NaOH的濃度，mol/L；Va——空白實驗樣品消耗H2SO4標準滴定溶液的體積，m L；Vb——實驗樣品消耗H2SO4標準滴定溶液的體積，m L；C1——H2SO4的濃度，mol/L(1/2 H2SO4)；0.088——與1.00m L NaOH標準溶液相當?shù)囊宜嵋阴ベ|量，g；100/10——10為所取酒醅重量，g；100為換算成100 g酒醅，g。

1.2.2 近紅外光譜采集

對兩組患者的依從性及生活質量評分進行觀察，將患者的依從性分三種情況：能夠完全按照護理人員要求進行疾病治療為完全依從，部分按照護理人員要求進行疾病治療為部分依從，不能按照護理人員要求進行疾病治療為不依從。生活質量評分滿分為100 分 [5-6]。

酒醅的漫反射近紅外光譜的采集利用的是瑞士步琦軟件NIRWare Operator，同時配套使用傅里葉變換偏正干涉儀NIRMaster和固體測量池以及自動旋轉采樣系統(tǒng)。測量波長范圍：4000～10000 cm-1，儀器自動扣除內外參比；分辨率：8 cm-1；掃描次數(shù)：32次。由于酒醅樣品的均勻性和疏松度等因素會影響近紅外分析的結果，因此在光譜采集前酒醅樣品均需要進行充分混勻，為提高近紅外測量的精確度，同一酒醅樣品使用同一樣品池3次重復裝樣。采集光譜時，將混合均勻的酒醅樣品裝滿樣品杯的3/4，并且樣品壓實不透光。近紅外光譜儀的旋轉器使樣品杯勻速轉動，使漫反射采樣系統(tǒng)可以采集到多處酒醅的NIR光譜。

1.2.3 光譜預處理

在收集樣品的近紅外光譜時，有許多的隨機噪音會帶入光譜中，干擾近紅外吸收強度與樣品指標的關系，因此，在進行光譜分析時，需要對光譜進行一定的預處理。本實驗采用的是MF和NCL光譜預處理方法來消除噪音。

1.2.4 總酯模型的建立

在本實驗中，共采集了732個樣品的光譜數(shù)據和手工值數(shù)據，一起由BUCHI獨有的NIRCal化學計量學軟件采用偏最小二乘（PLS）算法建立了酒醅總酯的定標模型。在定標模型中，482個樣品為校正集，241個樣品為驗證集。

1.2.5 模型評價方法

模型的評價指標主要有決定系數(shù)R2、預測標準偏差（root mean square error of prediction，RMSEP），通常R2越接近1，則模型相關性越好，預測效果越好；RMSEP越小，表明模型預測精度越高，誤差越小。其中：

式中：n——樣本個數(shù)；yTi——樣本的實測值；yPi——樣本的預測值；yα——樣本實測值的平均值。

2 結果與分析

酒醅總酯化學實測值見表1，由校正集和驗證集中總酯的含量范圍、平均值和標準差可知，選取的酒醅樣品范圍較寬，代表性強。

表1 校正集與驗證集數(shù)據統(tǒng)計結果

2.2 近紅外光譜分析

每張近紅外漫反射光譜存在從10000～4000 cm-1波段1501個反射率值，對掃描過程中出現(xiàn)的異常光譜進行剔除，并經過MF和NCL預處理后，消除了一部分噪聲的干擾，以提高模型的準確性和可靠性。經預處理后的酒醅樣品近紅外吸收光譜見圖1。

圖1 酒醅樣品的近紅外光譜圖

2.3 定標模型的驗證與評價

2.3.1 近紅外光譜儀檢測準確度測試

在建模分析中，決定系數(shù)（R2）接近1為宜，預測標準偏差（RMSEP）越小，表明模型預測精度越高，誤差越小。在本分析中，利用建立的定量模型預測146個樣品，結果見圖2。由圖2可以看出，近紅外光譜預測值與實測值基本一致。通過計算，酒醅總酯模型的R2為97.15%，RMSEP為0.07%，說明模型的預測效果很好，能滿足企業(yè)在白酒生產過程中對酒醅總酯的檢測精度要求。

表2 近紅外光譜儀精度測試

圖2 總酯預測值與實測值相關圖

為了進一步驗證使用近紅外光譜儀檢測酒醅總酯的可靠性，我們對預測值和實測值進行了t檢驗分析，結果表明，在0.05顯著性水平下，近紅外光譜法與傳統(tǒng)化學方法不存在顯著性差異，說明2種方法不存在系統(tǒng)誤差，因此證明了所建立的酒醅總酯近紅外模型具有良好的預測能力，可以達到常規(guī)分析方法的精度要求。

2.3.2 近紅外光譜儀檢測精度測試

為了檢驗近紅外光譜儀測試酒醅總酯的精度，我們對同一樣品分別進行了10次近紅外光譜儀和化學方法分析，結果見表2。

從表2可以看出，近紅外光譜儀檢測的相對標準偏差為0.9626%，普通化學方法檢測的相對標準偏差為1.1898%，使用普通化學方法測定同一樣品的波動范圍要大于近紅外法測定的波動范圍，說明近紅外的測定精度要好于常規(guī)化學檢測方法。

3 討論

本研究通過皂化返滴定法，檢測了酒醅中總酯的含量。利用傅里葉變換近紅外光譜技術(FT-NIRS)結合化學計量學軟件Nircal建立了酒醅總酯的定量分析模型。模型的決定系數(shù)R2為97.15%，預測標準偏差(RMSEP)為0.07%，表明模型的預測效果很好，能夠滿足白酒生產中酒醅總酯的檢測精度要求。該近紅外模型的建立，使得酒醅總酯實現(xiàn)了快檢，將檢測一個樣品的時間由1.5 h縮短至30 s，大大提高了工作效率。

2004年，近紅外光譜儀開始應用于酒醅的水分、酸度、淀粉、糖分和酒精度等指標的分析檢測，此后在白酒行業(yè)內得到迅速的發(fā)展，例如：應用于白酒原糧質量的測定、大曲各指標的檢測及質量的評判、白酒的打假、原酒等級的判定和白酒總酸、總酯的測定等[6-9]。盡管該技術目前還存在一些不足，但隨著計算機技術、化學計量學等學科的不斷發(fā)展，近紅外光譜技術的穩(wěn)定性、實用性和準確性將會得到不斷的提高，從而促進近紅外光譜分析技術在白酒行業(yè)得到更加廣泛的應用。

我公司為了保障原酒的綿柔品質，嚴格限定了原酒的酯類指標，包括己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯。酒醅中總酯含量的高低勢必會影響原酒中酯的含量。因此，可以通過分析由近紅外光譜儀檢測得到的酒醅總酯大數(shù)據，找出酒醅總酯與四大酯之間的關系，就可以通過酒醅總酯的含量推測出四大酯含量，在實際生產過程中，適時調整接選酒，從而提高原酒質量。

[1]張永生,魏新軍,李文.三種濃香型白酒的微量成分分析及規(guī)律研究[J].釀酒科技,2012(11)：25-31.

[2]范文來,徐巖.中國白酒風味物質研究的現(xiàn)狀與展望[J].釀酒, 2007,34(4)：31-37.

[3]莊明揚.中國白酒香味物質形成機理及釀酒工藝的調控[J].釀酒,2007,34(2)：109-113.

[4]趙東,李楊華,蘭世蓉,等.近紅外光譜儀在酒醅分析中的應用研究[J].釀酒科技,2004(1)：72-76.

[5]沈怡方.白酒生產技術全書[M].北京：中國輕工業(yè)出版社, 1998.

[6]王莉,季克良,徐巖.近紅外光譜技術及其在白酒質量控制中的應用展望[J].釀酒,2005(5)：67-69.

[7]趙東,練順才,志云.近紅外光譜分析技術在白酒行業(yè)中的應用[J].釀酒,2011(2)：51-54.

[8]周楊,劉杰,王紀元.中國釀酒行業(yè)中近紅外光譜技術的應用進展[J].食品安全質量檢測學報,2014,4(4)：1100-1104.

[9]彭幫柱,龍明華,岳田利.傅立葉變換近紅外光譜法檢測白酒總酸和總酯[J].農業(yè)工程學報,2006,22(12)：216-219.

Measurement of Total Esters Content in Fermented Grains

DAIShijiao,WANG Xiaohuiand LUO Xia
（Yanghe Distillery Co.Ltd.,Suqian,Jiangsu 223800,China）

Total esters content in fermented grains was measured by saponification back titration method.Meanwhile,near infrared spectroscopy was used to establish a model for rapid measurement of total esters in fermented grains.Through the analysis of the near infrared spectrum of different fermented grains samples,and smoothing and denoising treatment of the spectrum by MF and NCL spectrum pretreatment method, the near infrared spectrum model of total esters in fermented grains was established by PLS algorithm.The correlation coefficient R2of the model was97.15%,and the root mean square errors of prediction(RMSEP)was0.07%,suggesting that the model was reliable with good predictability and it could meet the requirements of rapid measurement of total esters during Baijiu production.

fermented grains;total esters;near infrared spectroscopy

TS262.3；TS261.4；TS261.7

A

1001-9286（2017）02-0054-03

10.13746/j.njkj.2016352

2016-11-28

戴詩皎（1988-），女，碩士研究生，主要研究方向：白酒生產過程檢驗。

王曉慧（1985-），女，本科，國家白酒評委，江蘇洋河酒廠股份有限公司質量部部長。

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2016-12-02；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20161202.1116.005.htm l。