基于PLSR分析櫻桃酒呈味物質(zhì)與感官屬性之間的相關(guān)性

牛云蔚，孔佳麗，肖作兵,2,*

（1.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)香料香精技術(shù)與工程學(xué)院，上海 201418；2.上海香料研究所，上海 200232）

櫻桃營養(yǎng)豐富，所含蛋白質(zhì)、糖、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分均比一般水果高出幾倍，尤其鐵含量，每100 g含鐵高達(dá)6 mg，居果中之首[1]。櫻桃作為營養(yǎng)豐富的水果，其釀造而成的櫻桃酒也具備醫(yī)療保健價(jià)值[2]，能治療相關(guān)疾病[3]，而且還具有獨(dú)特的色、香、味，深受消費(fèi)者的喜愛。櫻桃酒的風(fēng)味物質(zhì)主要由香氣物質(zhì)和呈味物質(zhì)組成，其中呈味物質(zhì)主要包括構(gòu)成櫻桃酒的甜、酸、苦、澀等味覺的成分，大體分為糖、氨基酸類、有機(jī)酸和酚類物質(zhì)等幾大類[4-7]。

許多方法能檢測(cè)分析酒中的呈味物質(zhì)，如高效液相色譜法[8-10]、離子交換色譜法[11]、毛細(xì)管電泳法[12]等。許春華等[13]采用高效液相色譜法測(cè)定8 種市售櫻桃酒中的8 種主要有機(jī)酸的含量；方玲玲等[14]建立了超高效液相色譜-串聯(lián)四極桿質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)同時(shí)檢測(cè)櫻桃酒中的沒食子酸、羥基苯甲酸、綠原酸、香草酸和咖啡酸5 種酚酸的方法；Cosme等[15]通過反相高效液相色譜對(duì)紅酒中的單寧類物質(zhì)進(jìn)行了分析檢測(cè)；Barrado等[16]在西班牙紅酒和白酒中發(fā)現(xiàn)了主要的氨基酸風(fēng)味物質(zhì)；葉芙蓉等[17]研究了利用高效液相色譜儀的示差折光檢測(cè)器測(cè)定黃酒中的五類糖。近幾年，很多文獻(xiàn)都報(bào)道了對(duì)化學(xué)成分與感官質(zhì)量關(guān)系的研究。如Song Shiqing等[18-19]采用偏最小二乘回歸（partial least squares regression，PLSR）法對(duì)牛脂肪氧化、電子鼻和感官屬性進(jìn)行研究，結(jié)果顯示PLSR成功建立基于電子鼻檢測(cè)的牛脂肪氧化參數(shù)的模型，且氧化牛脂對(duì)其感官香氣的貢獻(xiàn)。陳義等[20]采用PLSR法對(duì)信陽毛尖中的香氣成分與感官之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，有效確定了信陽毛尖香氣的等級(jí)劃分。本研究主要對(duì)不同種類櫻桃酒的呈味成分進(jìn)行鑒定研究，并結(jié)合主成分分析、聚類分析和PLSR對(duì)櫻桃酒樣品的感官屬性與特征呈味物質(zhì)的相關(guān)性進(jìn)行研究，確定對(duì)每個(gè)感官屬性有顯著性貢獻(xiàn)的呈味物質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

不同廠家（6 種）櫻桃酒分別購自江蘇紅香溢酒業(yè)有限公司（W1和W2），山東煙臺(tái)裕誠莊園有限公司（W3），萊陽旌旗山莊有限公司（W4），煙臺(tái)同心酒業(yè)有限公司（W5），吉林通化萬通葡萄酒股份有限公司（W6）。6 種酒基本指標(biāo)如表1所示。酒樣在-4 ℃條件下貯藏用于分析測(cè)定。

表1 6 種櫻桃酒的基本指標(biāo)Table1 Basic properties of 6 cherry wines

甲醇、乙酸（均為色譜純） 國藥控股股份有限公司；沒食子酸、對(duì)羥基苯甲酸、綠原酸、香草酸、咖啡酸、天冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、組氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、脯氨酸、草酸、酒石酸、蘋果酸、乳酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、單寧酸、蔗糖、葡萄糖、果糖（均為色譜級(jí)） 美國Sigma-Aldrich公司；純凈水由Milli-Q凈化系統(tǒng)制得。

1.2 儀器與設(shè)備

RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；SHB-ⅢA循環(huán)水式多用真空泵 上海豫康科教儀器設(shè)備有限公司；1260高效液相色譜儀 美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 感官評(píng)價(jià)

采用定量描述感官評(píng)價(jià)法對(duì)櫻桃酒樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[21]，評(píng)價(jià)小組由10 名成員組成，4 名男性和6 名女性，年齡在20～35 歲之間。評(píng)價(jià)人員根據(jù)ISO 4121標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了培訓(xùn)，分別對(duì)櫻桃酒的4 種感官屬性進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括酸味、甜味、苦味和澀味；呈味強(qiáng)度采用10 分制打分（0 分代表沒有味道，10 分味道最強(qiáng)），記錄各評(píng)價(jià)人員的評(píng)價(jià)打分結(jié)果。每個(gè)樣品重復(fù)評(píng)價(jià)3 次。

1.3.2 櫻桃酒呈味物質(zhì)的鑒定

1.3.2.1 有機(jī)酸含量的測(cè)定

采用配有紫外檢測(cè)器的高效液相色譜系統(tǒng)測(cè)定，檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm。色譜柱：Atlantis C18（250 mm×4.5 mm，5 μm）；柱溫30 ℃；流動(dòng)相：0.05 mol/L H3PO4-甲醇（95∶5，V/V）溶液；流速0.8 mL/min。樣品先經(jīng)0.45 μm濾膜孔過濾后，向儀器中注入10 μL進(jìn)行分析。

1.3.2.2 氨基酸含量的測(cè)定

采用配有紫外檢測(cè)器的高效液相色譜儀測(cè)定，檢測(cè)波長(zhǎng)338 nm。色譜柱：ODS Hypersil（250 mm×4.6 mm，5 μm）；柱溫40 ℃；流動(dòng)相：20 mmol/L醋酸鈉和甲醇-乙腈溶液（1∶2，V/V）混合；流速1 mL/min。樣品經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后，向儀器中注入10 μL進(jìn)行分析。

1.3.2.3 單寧酸含量的測(cè)定

采用配備二極管陣列檢測(cè)器的高效液相色譜系統(tǒng)測(cè)定，檢測(cè)波長(zhǎng)275 nm。色譜柱：Akasil-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；柱溫20 ℃；流動(dòng)相：甲醇-水（4∶1，V/V）溶液；流速0.5 mL/min。樣品經(jīng)0.45 μm濾膜孔過濾后，向儀器中注入10 μL進(jìn)行分析。

1.3.2.4 酚酸含量的測(cè)定

采用帶有紫外檢測(cè)器的高效液相色譜儀測(cè)定，檢測(cè)波長(zhǎng)280 nm。色譜柱：Inertsil ODS（250 mm×4.6 mm，5 μm）；柱溫30 ℃；流動(dòng)相A：甲醇-乙酸-水（10∶2∶88，V/V）溶液；流動(dòng)相B：甲醇-乙酸-水（90∶2∶8，V/V）溶液；流速1 mL/min。洗脫程序：0～10 min，B為0%～15%；10～25min，B為15%～50%；25～30 min，B為50%～0%。

50 mL櫻桃酒樣品用40 mL乙酸乙酯在分離漏斗中萃取2 次，萃取時(shí)間20 min。有機(jī)層和水層分開，采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去水分。萃取物溶解于10 mL甲醇中，經(jīng)0.45 μm的濾膜孔過濾后，向儀器中注入10 μL進(jìn)行分析。

1.3.2.5 糖含量的測(cè)定

采用配備示差折光檢測(cè)器的高效液相色譜儀測(cè)定，色譜柱：Aglient Hi-Plex Ca（300 mm×7.7 mm，8 μm）；柱溫80 ℃；檢測(cè)器溫度35 ℃；分析條件：流速0.6 mL/min；洗脫劑為純水。樣品經(jīng)0.45 μm的濾膜孔過濾后，向儀器中注入10 μL進(jìn)行分析。

1.3.3 定性定量分析

根據(jù)混合標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間對(duì)照各個(gè)酒樣中高效液相色譜圖中的各出峰物質(zhì)的保留時(shí)間進(jìn)行定性；以峰面積外標(biāo)法定量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

感官分析數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，P值小于0.05認(rèn)為存在顯著性差異，采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析；應(yīng)用XLSTAT統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)感官評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和定量數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和聚類分析；利用Unscrambler version 9.7統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)6 種櫻桃酒的呈味物質(zhì)及感官數(shù)據(jù)進(jìn)行PLSR相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 櫻桃酒感官分析

表2 6 種櫻桃酒樣品的感官評(píng)定結(jié)果Table2 Taste intensities of 6 cherry wines in descriptive sensory evaluation

對(duì)6 種櫻桃酒的感官屬性進(jìn)行感官評(píng)定，如表2所示。方差分析結(jié)果表明，不同廠家的櫻桃酒同種屬性（酸、甜、苦、澀）之間都具有顯著性差異（P＜0.05）。表2結(jié)果表明，各櫻桃酒感官屬性顯著性差異最高的是酸味，其次是甜味，最后是澀味和苦味。因此，酸、甜、苦、澀4 種感官屬性可以較好地解釋不同廠家的櫻桃酒的味覺特征。由表2可知，酒樣W1的苦澀味強(qiáng)度較強(qiáng)，甜味較弱；W2的苦澀味與W1強(qiáng)度相近，但甜味比W1強(qiáng)；相較而言，W3各味道均較弱但也比較均勻；W4的酸味、苦味和澀味強(qiáng)度較大，而甜味較弱；W5的酸味、苦味和澀味比W4稍弱，但甜味較強(qiáng)；W6的甜味強(qiáng)度比較大，其余味道都較弱。

2.2 櫻桃酒酒樣與感官屬性的主成分分析

圖1 6 種櫻桃酒酒樣感官屬性的主成分分布圖Fig. 1 PCA bi-plot of sensory attributes for 6 cherry wines

在感官定量描述分析基礎(chǔ)上，采用主成分分析法分析不同櫻桃酒樣品的感官結(jié)果，利用二維分布圖，可以直觀表達(dá)出不同櫻桃酒酒樣之間的分類關(guān)系、酒樣與感官屬性之間的關(guān)系，如圖1所示。通過主成分分析6 種櫻桃酒酒樣的呈味特征，共提取2 個(gè)主成分，第1主成分為71.76%，第2主成分為20%。6 種櫻桃酒酒樣根據(jù)距離遠(yuǎn)近被分在不同區(qū)域，第1主成分負(fù)半軸的W3和W6為一類，正半軸的W1、W2、W4和W5分為一類；第2主成分把W4、W5和W6分為一類，W1、W2和W3為一類。酒樣W1和W2分布在第4象限內(nèi)，與苦味、澀味的相關(guān)性較大。酒樣W4與W5分布在第1象限內(nèi)，與酸味存在較高的相關(guān)性。

2.3 櫻桃酒呈味物質(zhì)的分析

有機(jī)酸影響酒的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)酒的品質(zhì)有至關(guān)重要的作用[22]。草酸、D-酒石酸、L-蘋果酸、乳酸、乙酸、檸檬酸、琥珀酸在每種櫻桃酒中均被檢測(cè)到。質(zhì)量濃度最高的為乳酸。乳酸同樣在葡萄酒中被鑒定為主要的有機(jī)酸[23-24]，質(zhì)量濃度最少的是草酸。不同櫻桃酒中有機(jī)酸質(zhì)量濃度分別為：草酸0.05～0.36 g/L、D-酒石酸0.38～2.16 g/L、L-蘋果酸0.89～6.23 g/L、乳酸2.36～32.15 g/L、乙酸0.04～4.87 g/L、檸檬酸0.28～1.49 g/L和琥珀酸0.43～3.83 g/L。

如表3所示，15 種氨基酸在每種櫻桃酒中被鑒定，而絲氨酸在W3和W6酒樣中未被檢測(cè)出，半胱氨酸也沒有在W3中檢測(cè)到。天冬氨酸（0.01～1.37 g/L）是質(zhì)量濃度最高的氨基酸，其次是脯氨酸。氨基酸是酒中不可或缺的重要物質(zhì)[25]。根據(jù)Niu Yunwei等[26]的研究成果，天冬氨酸是櫻桃酒中的主要氨基酸。質(zhì)量濃度最少的是半胱氨酸。氨基酸在每種櫻桃酒中的差異主要來源于果實(shí)品種、產(chǎn)地、不同發(fā)酵和釀造工藝造成的。因此，氨基酸的組成也被用于果汁和發(fā)酵酒的分類[27]。

表3 6 種櫻桃酒樣品呈味物質(zhì)的質(zhì)量濃度Table3 The concentrations of 33 taste compounds in 6 cherry wines

酚類化合物對(duì)酒的顏色、澀味和苦味有重要影響[28]。在6 種酚酸中，咖啡酸是唯一在6 種櫻桃酒中均被檢測(cè)到，并且質(zhì)量濃度相對(duì)較高。同樣地，Li Zheng等[29]發(fā)現(xiàn)咖啡酸是赤霞珠葡萄酒中含量最高的一種羥基桂皮酸。相比之下，綠原酸的質(zhì)量濃度最低。單寧酸也屬于酚類化合物，主要與酒的澀感有關(guān)。在不同櫻桃酒中，單寧酸的質(zhì)量濃度差異較大，W6中未檢測(cè)到，而在W1高達(dá)0.12 g/L。據(jù)報(bào)道，糖的種類和含量已作為甜櫻桃[30]和果酒鑒評(píng)的一個(gè)重要指標(biāo)。在W1和W2中，蔗糖占主要地位，葡萄糖和果糖質(zhì)量濃度較為接近。在W6中，葡萄糖和果糖是6 種櫻桃酒中質(zhì)量濃度最高的，且2 種糖質(zhì)量濃度相差不多。

2.4 不同櫻桃酒樣品的聚類分析

如圖2所示，6 種櫻桃酒樣品中，產(chǎn)自江蘇省的W1和W2聚在一類，產(chǎn)自山東省的W3、W4和W5聚在一類，W6產(chǎn)自吉林省單獨(dú)成一類?？蓪a(chǎn)自山東省的3 個(gè)品種分為兩類，W4和W5聚在一類，另外W3單獨(dú)成一類。這說明不同產(chǎn)地可能對(duì)櫻桃酒的呈味成分組成及口感有較大影響。

圖2 不同品種櫻桃酒數(shù)據(jù)聚類分析圖Fig. 2 Dendrogram obtained from cluster analysis of cherry wines

2.5 櫻桃酒感官評(píng)價(jià)結(jié)果與呈味物質(zhì)之間的相關(guān)性分析

圖3 櫻桃酒中特征呈味物質(zhì)對(duì)感官屬性的顯著性影響分析Fig. 3 Standardized, estimated regression coefficients and significance indications (streaked bars) from PLS1 prediction models for four sensory attributes

為進(jìn)一步研究感官屬性與特征呈味化合物的相關(guān)性，建立PLS1回歸分析模型?？紤]對(duì)每個(gè)感官屬性顯著相關(guān)的特征呈味物質(zhì)，如圖3所示。大部分感官屬性與呈味物質(zhì)均有顯著相關(guān)關(guān)系，然而沒有呈味物質(zhì)與酸味顯著相關(guān)。甜味與特征呈味物質(zhì)蔗糖、葡萄糖和果糖呈顯著正相關(guān)；而與呈味物質(zhì)檸檬酸呈顯著負(fù)相關(guān)。呈味物質(zhì)咖啡酸、L-蘋果酸、谷氨酸、絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸與苦味顯著相關(guān)，其中L-蘋果酸呈負(fù)相關(guān)。澀味與絲氨酸、苯丙氨酸呈顯著正相關(guān)。

3 結(jié) 論

本研究通過高效液相色譜對(duì)不同廠家的櫻桃酒樣品的33 種呈味成分進(jìn)行了分析鑒定，其中包括氨基酸類、糖類、有機(jī)酸類、單寧類、酚酸類等成分；感官評(píng)價(jià)結(jié)果顯示6 種櫻桃酒樣品的酸、甜、苦和澀4 種感官屬性都具有顯著性差異；6 個(gè)品種櫻桃酒呈味成分聚類分析的結(jié)果表明，同一產(chǎn)地的櫻桃酒較好地聚在一類，不同產(chǎn)地的櫻桃酒差異較大；由PLS1模型可以得到，除了酸味沒有與呈味物質(zhì)顯著相關(guān)，甜味、苦味和澀味與部分特征呈味物質(zhì)均有顯著相關(guān)關(guān)系。

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