基于多元數(shù)據(jù)分析對(duì)白酒年份檢測(cè)的研究應(yīng)用進(jìn)展

近年來，人們對(duì)白酒質(zhì)量安全方面越來越重視，為了滿足人們對(duì)白酒質(zhì)量的需求，酒質(zhì)檢測(cè)技術(shù)也得到了快速的發(fā)展。本文論述了近幾年來對(duì)白酒年份分析檢測(cè)技術(shù)的研究應(yīng)用，對(duì)提高和監(jiān)督白酒酒質(zhì)具有一定的指導(dǎo)意義。

引言

白酒作為我國(guó)古老的酒精飲料之一，距今已有上千年歷史[1]。白酒對(duì)于國(guó)人來說不僅僅是一種飲料，更是一種傳承文化，隨著歷史的發(fā)展，酒文化已經(jīng)成為中國(guó)文化中不可或缺的一部分。白酒的生產(chǎn)工藝通常都涉及到三個(gè)基本過程：發(fā)酵、蒸餾和陳釀（也叫老熟、陳化）。新蒸餾出的白酒（基酒）通常要經(jīng)過幾個(gè)月到幾年的陳釀才能去掉酒中刺激性、辛辣口味。在這個(gè)陳釀過程中，白酒中會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，如氧化、酯化和水解等[2]。由于中國(guó)白酒的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與其年齡高度相關(guān)，一些不誠(chéng)實(shí)的生產(chǎn)商將剛生產(chǎn)的產(chǎn)品假冒為陳釀多年的白酒，以獲得更高的售價(jià)。為了維護(hù)市場(chǎng)秩序，保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益，迫切需要對(duì)白酒的年齡進(jìn)行甄別和相關(guān)的預(yù)測(cè)分析。因此白酒酒齡的認(rèn)證對(duì)于保護(hù)消費(fèi)者不被欺騙具有重要意義。

目前用于白酒年份鑒定的方法可分為感官評(píng)價(jià)和儀器分析兩大類。感官評(píng)定通常由訓(xùn)練有素的品酒師進(jìn)行，根據(jù)色、香、味和整體質(zhì)量特征對(duì)白酒進(jìn)行分級(jí)。很明顯，評(píng)價(jià)結(jié)果在一定程度上缺乏客觀性和重現(xiàn)性，因?yàn)槿菀资艿酵獠凯h(huán)境條件和品酒師身心狀況的影響。最重要的是，找出一種理想的方法來準(zhǔn)確、方便地表征中國(guó)白酒的喜好特征，這對(duì)于白酒年份的確定具有重要意義。

主成分分析（PCA） 和典型判別分析（LDA）是處理不同因素間相關(guān)性的一種科學(xué)方法[3]。PCA和LDA可以計(jì)算出主成分信息，并使各成分之間盡可能地保留原始變量的信息，且彼此不相關(guān)。通過PCA、LDA與各種分析檢測(cè)方法結(jié)合使用，能夠更有效地保持酒類質(zhì)量穩(wěn)定，并適時(shí)改進(jìn)提升酒類質(zhì)量具有很大的指導(dǎo)意義。

各類檢測(cè)方法對(duì)年份白酒的分析

氣相色譜（GC）

氣相色譜方法利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附性質(zhì)的差異來實(shí)現(xiàn)混合物的分離[4]。在白酒的檢測(cè)分析中，氣相色譜分析方法是普遍用于獲取白酒中的物質(zhì)信息，適用于分析和鑒別不同質(zhì)量、不同種類、不同年份的白酒。楊瑩[5]等人利用氣相色譜直接進(jìn)樣技術(shù)對(duì)四種不同陳釀時(shí)間的特香型白酒中香氣成分進(jìn)行了鑒定和定量分析。結(jié)果表明，通過PCA數(shù)據(jù)建立模型圖，明確地顯示了能將四種不同陳釀年份的特香型白酒進(jìn)行區(qū)別。氣相色譜法是各白酒企業(yè)分析白酒最常用的方法之一，有著龐大的數(shù)據(jù)積累。因此，利用氣相色譜建立白酒年份圖譜有了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐，為確定白酒的酒齡提供了基礎(chǔ)。

氣相色譜-離子遷移譜（GC-IMS）

氣相色譜-離子遷移光譜法是基于氣相色譜柱對(duì)復(fù)雜化合物組分進(jìn)行分離，分離后的離子化物質(zhì)在特定電場(chǎng)中通過固定距離（漂移管）需要的漂移時(shí)間不同來識(shí)別[6]。張敏敏[7]利用 GC-IMS 技術(shù)，對(duì)不同年份的醬香型白酒（茅臺(tái)）樣品進(jìn)行了初步分析，并通過LAV軟件，結(jié)合PCA、PCA-聚類分析等統(tǒng)計(jì)分析方法，快速生成了指紋圖譜。結(jié)果顯示，3種不同年份的醬香型白酒的指紋圖譜普遍存在著差異，而相同年份的白酒之間的差別較小。這些發(fā)現(xiàn)為白酒年齡的判別提供了定量依據(jù)，為進(jìn)一步研究白酒陳釀過程提供了科學(xué)依據(jù)，也為防范假冒偽劣產(chǎn)品提供了一種可能的工具。

電子鼻（E-nose）

電子鼻又稱為氣味掃描儀，是一種基于人類嗅覺器官模擬出的一種揮發(fā)性物質(zhì)檢測(cè)器[8]。原理是不同揮發(fā)性物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)在傳感器陣列上表現(xiàn)出不同的電信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步分析處理，從而對(duì)氣味質(zhì)量進(jìn)行分析與評(píng)定。徐晚秀[9]等人采用表面聲波型電子鼻zNose對(duì)5種年份的清香型白酒代表——汾酒進(jìn)行采樣分析。結(jié)果表明，采用PCA和LDA進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立了一種操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、快速、靈敏度高的適用于汾酒酒齡測(cè)定的方法。研究發(fā)現(xiàn)，電子鼻能夠?qū)λx的不同酒齡的汾酒進(jìn)行有效且正確的區(qū)分。周容[10]等人對(duì)不同年份的兼香型白酒進(jìn)行電子鼻檢測(cè)分析，結(jié)果表明，通過LDA數(shù)據(jù)處理，對(duì)兼香型年份白酒進(jìn)行逐步線性判別分析得出儲(chǔ)存期為12年內(nèi)能獲得100%的準(zhǔn)確率，超過12年的儲(chǔ)存年份也能獲得較高的準(zhǔn)確率，因此電子鼻技術(shù)對(duì)兼香型各年份酒具有良好的區(qū)分效果。相比其它檢測(cè)分析技術(shù)，電子鼻有著便捷、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)。因此，電子鼻作為一種快速檢測(cè)技術(shù)，是未來鑒別白酒年份的主要發(fā)展趨勢(shì)。

展望

隨著我國(guó)白酒的高需求量，給白酒市場(chǎng)帶來了巨大的利潤(rùn)，伴隨著高額的收益，同時(shí)白酒發(fā)展中出現(xiàn)的問題也逐漸顯示出來。近年來，白酒年份造假的事件時(shí)有發(fā)生，白酒行業(yè)在白酒生產(chǎn)質(zhì)量管理方面還不完善。目前白酒行業(yè)中對(duì)白酒年份的區(qū)分沒有一套完善的方法。因此，無(wú)論是為保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益，還是為促進(jìn)我國(guó)白酒行業(yè)發(fā)展需要，對(duì)其進(jìn)行有效的檢測(cè)顯得尤為重要。由于現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的迅速發(fā)展，促使酒類年份指紋圖譜的研究越來越成為近年來研究的一個(gè)熱點(diǎn)。然而，目前受白酒樣本數(shù)量較少和樣本分散程度不均勻等問題的約束等問題，應(yīng)需進(jìn)一步提升和優(yōu)化。年份酒類的指紋圖譜建立和大數(shù)據(jù)分析一樣，仍需要大量的分析數(shù)據(jù)和工作研究?？茖W(xué)地運(yùn)用檢測(cè)技術(shù)對(duì)酒類進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并積累產(chǎn)品數(shù)據(jù)，結(jié)合感官對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，掌握酒類質(zhì)量與市場(chǎng)反應(yīng)結(jié)果的差異，建立產(chǎn)品的個(gè)性標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)保持酒類質(zhì)量穩(wěn)定，并適時(shí)改進(jìn)提升酒類質(zhì)量具有很大的指導(dǎo)意義。

今后主要探究方向會(huì)在以下幾個(gè)方面：建立不同年份、不同類型白酒的鑒別模型;建立用于新酒以及商業(yè)化白酒特征研究的方法;研究白酒陳釀時(shí)間與白酒成分特征的關(guān)系，建立完整白酒的指紋圖譜;結(jié)合指紋圖譜技術(shù)和人工感官評(píng)價(jià)方式。酒作為飲品，結(jié)合感官評(píng)價(jià)更加有利于了解不同酒的風(fēng)味。相信隨著檢測(cè)技術(shù)和方法不斷地更新改進(jìn)、不斷地優(yōu)化，對(duì)白酒質(zhì)量的研究更加深入，為開發(fā)更多的酒類產(chǎn)品提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，幫助酒企進(jìn)一步發(fā)展。

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基金項(xiàng)目：邵陽(yáng)學(xué)院研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目（編號(hào)： CX2019SY053）

作者簡(jiǎn)介：趙坤，男，在讀碩士研究生。E-mail：18774483301@163.com

趙坤

邵陽(yáng)學(xué)院食品與化學(xué)工程學(xué)院 湖南 邵陽(yáng) 422000