基于氣相色譜指紋圖譜技術(shù)的赤渡醬酒質(zhì)量評(píng)價(jià)方法研究

陳文滔，唐維川，云 嶺，邱聲強(qiáng)，周 運(yùn)，孔祥凱

（1.四川省川酒集團(tuán)醬酒有限公司，四川瀘州 646500；2.四川輕化工大學(xué)生物工程學(xué)院，四川自貢 643000）

醬香型白酒是中國白酒十二種香型中的一種，具有醬香突出、優(yōu)雅細(xì)膩、酒體醇厚、空杯留香持久的感官風(fēng)格[1-2]。白酒中微量風(fēng)味成分僅占2%，對(duì)白酒的品質(zhì)、風(fēng)格起著決定性作用。目前，醬香型白酒的主體香物質(zhì)仍未得到證明，“高溫制曲、高溫堆積、高溫發(fā)酵、高溫餾酒”的生產(chǎn)工藝使得醬香型白酒風(fēng)味成分極其豐富、復(fù)雜，對(duì)醬香型白酒風(fēng)味成分的研究一直都是酒體風(fēng)味研究的熱點(diǎn)[3]。

氣相色譜(GC)、高效液相色譜(High Performance Liquid Chromatography)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于白酒風(fēng)味成分的分析，不僅用于檢測(cè)風(fēng)味成分，同時(shí)可有效應(yīng)用于白酒品牌鑒定、白酒中塑化劑檢測(cè)[4-7]。指紋圖譜是指通過一系列的分析檢測(cè)方法得到的光譜圖或色譜圖，具有綜合、科學(xué)、可量化的特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于中藥、白酒、飲料等產(chǎn)品的質(zhì)量控制、溯源、真?zhèn)舞b別[8-12]。因子分析是一種信息濃縮的分析方法，通過降維探索分析項(xiàng)和濃縮因子之間的聯(lián)系[13]。聚類分析是一種根據(jù)個(gè)案之間的相似性或差異性對(duì)其進(jìn)行分類的技術(shù)和算法總稱，可用樹狀圖直觀的進(jìn)行表示，已應(yīng)用于中藥材、食品分類[14]。

本試驗(yàn)以四川產(chǎn)區(qū)赤渡醬酒系列酒為樣品，通過氣相色譜(GC)建立風(fēng)味成分指紋圖譜，結(jié)合因子分析對(duì)不同系列赤渡醬酒進(jìn)行評(píng)價(jià)，旨在探究白酒微量風(fēng)味成分之間的量比關(guān)系，為白酒的鑒別、評(píng)價(jià)提供理論、數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，建立赤渡醬酒質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，為白酒的質(zhì)量控制提供了高效、科學(xué)的分析方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

酒樣：赤渡醬酒(53%vol)4種系列酒：赤渡醬酒藍(lán)（LAN）、赤渡醬酒紅（HONG）、赤渡醬酒醬（JIANG）、赤渡醬酒金（JIN）各5 份樣品，酒樣由四川省川酒集團(tuán)醬酒有限公司提供。

試劑及耗材：無水乙醇；乙醛、乙縮醛、甲醇、2-戊酮、仲丁醇、正丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇、正戊醇、正己醇、乙酸、糠醛、丙酸、異丁酸、正丁酸、異戊酸、正戊酸、正己酸、β-苯乙醇、乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸正丁酯等26種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，均為色譜純，純度＞99.0%，購于天津光復(fù)化學(xué)試劑有限公司。

儀器設(shè)備：氣相色譜(GC7890B)，CP-WAX 毛細(xì)管柱（50 m×0.25 mm×0.20 μ m），美國Agilent公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

色譜條件：35 ℃，保持5 min，以3.5 ℃/min 升溫至200 ℃，保持5 min；進(jìn)樣口溫度230 ℃，分流比50∶1；載氣為He，載氣流速1 mL/min；進(jìn)樣量1μL。

定性分析：結(jié)合風(fēng)味成分的保留時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)樣品保留時(shí)間進(jìn)行定性分析。

定量分析：參照GB/T 10345—2007 中內(nèi)標(biāo)法定量。使用60 %乙醇溶液定容待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)樣品100 mL 于容量瓶中，體積分?jǐn)?shù)為0.02 %vol。對(duì)混合標(biāo)樣溶液進(jìn)樣分析，通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)含量與峰面積計(jì)算出校正因子f。

1.3 數(shù)據(jù)分析

氣相色譜檢測(cè)以乙酸正丁酯為內(nèi)標(biāo)物，對(duì)酒樣主要香氣成分進(jìn)行定量分析。通過SPSS22.0 對(duì)4個(gè)系列赤渡醬酒的風(fēng)味成分含量進(jìn)行因子分析，使用origin8.0做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 儀器精密度實(shí)驗(yàn)

選擇同一樣品，按照1.2中實(shí)驗(yàn)方法連續(xù)進(jìn)行6次實(shí)驗(yàn)，對(duì)樣品共有峰的保留時(shí)間和峰面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到相對(duì)保留時(shí)間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)＜0.1 %，相對(duì)峰面積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)＜5%，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)回收率在91.13%～105.21%，表明實(shí)驗(yàn)儀器穩(wěn)定。

2.2 指紋圖譜的建立與分析

以赤渡醬酒4 個(gè)系列酒為研究對(duì)象，各系列取5個(gè)樣品進(jìn)行分析，按照1.2中實(shí)驗(yàn)方法對(duì)酒樣中的風(fēng)味成分進(jìn)行定性定量分析，共檢測(cè)出25 種主要風(fēng)味成分，其中酸類7 種，酯類5 種，醇類9 種，醛酮類4種，具體結(jié)果見表1。

根據(jù)表1 中數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出赤渡醬酒藍(lán)、赤渡醬酒紅、赤渡醬酒醬、赤渡醬酒金等系列酒的風(fēng)味成分平均值并建立各系列酒指紋圖譜，分別標(biāo)記為L(zhǎng)AN、HONG、JIANG、JIN，見圖1。

表1 各系列酒風(fēng)味成分 (mg/100 mL)

由圖1 可知，各系列赤渡醬酒風(fēng)味成分整體上具有一定的相似度，但風(fēng)味成分含量存在明顯差異。各系列酒中糠醛、異丁醇、正己酸、己酸乙酯等風(fēng)味成分含量差異明顯。

圖1 赤渡醬酒各系列酒指紋圖譜

對(duì)各系列酒兩兩之間進(jìn)行獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)相關(guān)性分析，結(jié)果見表2。

表2 各系列酒差異性分析

4 個(gè)系列酒樣本兩兩之間91%的風(fēng)味成分p＜0.01，差異性極顯著，5%的風(fēng)味成分之間p＜0.05，差異顯著，4%的風(fēng)味成分之間差異不顯著。因此4個(gè)系列酒指紋圖譜相互之間差異性具有區(qū)分鑒別意義，各指紋圖譜具有代表性和獨(dú)立性。

2.3 質(zhì)量評(píng)價(jià)分析

2.3.1 赤渡醬酒風(fēng)味成分因子分析

因子分析能夠?qū)⒍鄠€(gè)變量濃縮為少量因子，更加直接、高效的對(duì)樣本進(jìn)行分析。本研究利用因子分析對(duì)赤渡醬酒系列酒進(jìn)行分析，將25 個(gè)風(fēng)味成分降維至3 個(gè)因子，并根據(jù)貢獻(xiàn)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果見表3—表6。

由表3 可知，各系列酒風(fēng)味成分的前3 個(gè)濃縮因子累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到100%，能夠保證濃縮后的因子可以代表全部信息，因此選擇前三個(gè)濃縮因子進(jìn)行分析具有可行性。

由表3、表4 可知，濃縮因子1 單獨(dú)貢獻(xiàn)率比重最高，達(dá)53.43%，乳酸乙酯、乙酸、乙醛、乙縮醛、異戊醇貢獻(xiàn)較大；濃縮因子2 貢獻(xiàn)率為34.65%，2-戊酮、異戊酸貢獻(xiàn)較大；濃縮因子3 貢獻(xiàn)率為11.90%，正戊醇貢獻(xiàn)較大。

表3 風(fēng)味成分因子分析特征值及累計(jì)貢獻(xiàn)值

表4 因子分析濃縮因子載荷值

由表5 可知，各因子得分系數(shù)，將風(fēng)味成分按表中順序（乙醛、乙縮醛、……、己酸乙酯、乳酸乙酯）分別命名為X1、X2、……、X24、X25，根據(jù)因子得分系數(shù)列出風(fēng)味成分與各因子之間的線性關(guān)系。公式分別為：

表5 因子評(píng)分系數(shù)

因子1 得分：F1=0.086 X1+0.078X2+……-0.033X24+0.097X25；

因子2 得分：F2=-0.034X1-0.020X2+……-0.059X24-0.040X25；

因 子3得分：F3=0.013X1+0.014X2+……+0.023X24-0.066X25。

以表3 中各因子貢獻(xiàn)值綜合得分為各因子系數(shù)，列出綜合得分F 與各因子得分之間的線性關(guān)系，公式為：

綜合得分F=0.5343F1+0.3465F2+0.1190F3

根據(jù)風(fēng)味成分、濃縮因子、綜合得分之間的線性關(guān)系，計(jì)算得分見表6。

表6 各系列酒因子得分和綜合得分

結(jié)果表明，各酒樣因子分析綜合得分排名為：赤渡醬酒藍(lán)＞赤渡醬酒紅＞赤渡醬酒醬＞赤渡醬酒金，綜合得分結(jié)果排名與酒樣檔次排名一致，因此該評(píng)分模型具有可行性。

以各系列酒濃縮因子1、因子2 作為橫、縱坐標(biāo)做得分散點(diǎn)圖，見圖2。

由圖2 可知，各系列酒區(qū)分結(jié)果較為明顯，不同系列酒樣離散較為顯著。對(duì)各系列酒風(fēng)味成分進(jìn)行因子分析，能夠較為顯著的對(duì)不同系列酒進(jìn)行區(qū)分，同時(shí)，能夠從微量成分對(duì)酒樣進(jìn)行綜合、客觀、科學(xué)的評(píng)價(jià)分析，為白酒質(zhì)量控制與辨別真?zhèn)巍⑺菰刺峁?shù)據(jù)支持與理論支撐。

圖2 各系列酒因子分析得分散點(diǎn)圖

2.3.2 赤渡醬酒風(fēng)味成分聚類分析

聚類分析是一種能夠通過相似度對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行分類處理的統(tǒng)計(jì)方法。本試驗(yàn)以赤渡醬酒4個(gè)系列酒為樣本，各系列選擇5 個(gè)酒樣，共20 個(gè)樣本進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖3所示。

圖3 各系列酒風(fēng)味成分聚類分析

20 個(gè)樣本被分為了4 類，各個(gè)系列樣本各自聚成一類，相同系列酒根據(jù)風(fēng)味成分含量共同性被聚為一類，不同系列酒之間存在明顯差異，說明聚類分析對(duì)不同系列酒區(qū)分具有理論指導(dǎo)意義，同時(shí)，聚類分析結(jié)果與因子分析綜合得分散點(diǎn)圖相互印證，說明通過風(fēng)味成分進(jìn)行化學(xué)計(jì)量學(xué)分析能夠在一定程度上對(duì)不同系列赤渡醬酒進(jìn)行區(qū)別、評(píng)價(jià)。

2.3.3 赤渡醬酒感官評(píng)價(jià)

由感官評(píng)審小組對(duì)不同酒樣感官進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)審小組由1 名國家級(jí)白酒評(píng)委和6 名四川省白酒評(píng)委組成，評(píng)審結(jié)果見表7。

由表7 可知，赤渡醬酒4 種酒樣，赤渡醬酒藍(lán)醬香突出，陳香柔和舒適，優(yōu)雅細(xì)膩，入口協(xié)調(diào)柔順，整體口感優(yōu)于其他3 種，其次為赤渡醬酒紅、赤渡醬酒醬、赤渡醬酒金，與酒樣綜合得分排序一致。

表7 不同酒樣感官評(píng)價(jià)

3 結(jié)論

通過氣相色譜(GC)對(duì)赤渡醬酒4 個(gè)系列醬香型白酒風(fēng)味成分進(jìn)行定性和定量分析，具有科學(xué)性和綜合性。利用25 種風(fēng)味成分構(gòu)建4 個(gè)系列酒的指紋圖譜，能夠有效、簡(jiǎn)便的對(duì)酒樣進(jìn)行識(shí)別。唐平等[15]通過檢測(cè)不同品牌醬香型白酒風(fēng)味成分并結(jié)合偏最小二乘-判斷分析法實(shí)現(xiàn)了不同品牌醬香型白酒的分類比較，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用因子分析和聚類分析，對(duì)同一品牌不同系列的酒樣進(jìn)行辨別并建立模型評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果與酒樣質(zhì)量、感官評(píng)價(jià)相同。因此，利用氣相色譜(GC)檢測(cè)白酒風(fēng)味成分構(gòu)建指紋圖譜，結(jié)合因子分析和聚類分析能夠有效的對(duì)赤渡醬酒不同系列白酒進(jìn)行識(shí)別和評(píng)價(jià)，為構(gòu)建數(shù)字化白酒評(píng)價(jià)體系提供了理論和數(shù)據(jù)支撐。