劉 超,田 鵬,劉 莎,張 超,劉占奇,李 夢(mèng),董孝元,*

(1.湖北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,湖北武漢 430050;2.武漢天龍黃鶴樓酒業(yè)有限公司,湖北武漢 430050;3.武漢雅仕博科技有限公司,湖北 武漢 430050;)

白酒飲用舒適度有兩層含義;一是飲用過程舒適度,即飲用時(shí)對(duì)酒體色、香、味的綜合感受,舒適度好的酒優(yōu)雅細(xì)膩,適口性強(qiáng);二是飲后舒適度,即飲后的生理反應(yīng),不上頭、不口干、醒酒快,對(duì)消費(fèi)者健康有益的才是舒適的酒。白酒的風(fēng)味是其中的酸類、酯類、醇類、醛類等微量成分種類與數(shù)量的綜合反映[1-2],通過氣相色譜分析技術(shù)能夠檢測(cè)出白酒中各微量成分的含量。

錢沖[3]研究了白酒風(fēng)味組分與香型之間的關(guān)系,霍丹群等[4]利用白酒微量成分的差異對(duì)白酒品牌鑒別進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)白酒的香氣物質(zhì)決定了白酒產(chǎn)品的差異,李小明[5]使用層次分析法構(gòu)建了白酒評(píng)價(jià)指標(biāo)體系證明基酒指標(biāo)之間具有正負(fù)相關(guān)性,并得到指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)程度,可以有效地幫助指標(biāo)分析。但是對(duì)濃香型白酒微量成分與感官評(píng)價(jià)之間的研究還未見相關(guān)資料。

本文通過對(duì)不同品質(zhì)的濃香型白酒微量成分進(jìn)行分析檢測(cè),通過研究利用數(shù)學(xué)方法對(duì)白酒微量組分檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理,研究其與飲用舒適度之間的關(guān)系,建立相關(guān)模型為不同種濃香型白酒的品質(zhì)識(shí)別提供理論支持,從而進(jìn)一步提高濃香型白酒的品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

濃香型白酒 市售黃鶴樓、古井、白云邊等品牌不同售價(jià)300種濃香型白酒,叔戊醇 色譜純,上海麥克林生化科技有限公司;乙醇 色譜純,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;甲醇、乙醛、仲丁醇、正丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇、正己醇、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、糠醛、乙酸、丁酸、戊酸、己酸 天津光復(fù)精細(xì)化工研究所,均為色譜純。

7890A氣相色譜儀(GC),FID檢測(cè)器 均為安捷倫科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

氣相色譜儀工作條件:HP-INNOWax毛細(xì)管色譜柱(柱長(zhǎng)30 m,內(nèi)徑0.32 mm,涂層0.5 μm);載氣:高純氮?dú)?流速1 mL/min,分流比20∶1,尾吹20 mL/min;空氣:流速400 mL/min;氫氣:純度99.99%,流速30 mL/min。檢測(cè)器溫度280 ℃,進(jìn)樣器溫度250 ℃,柱箱二階升溫程序:40 ℃(保持15 min)以5 ℃/min升至140 ℃,然后再以20 ℃/min升至210 ℃(保持18 min)[3]。

內(nèi)標(biāo)配置:在50 mL容量瓶(天平上清零后)中加入一定量的40%的乙醇溶液,放在天平上稱重(精確至0.001 g),加入1 mL叔戊醇并稱重(精確至0.001 g),用40%乙醇溶液定容至刻度并稱重(精確至0.001 g),混勻,0 ℃～4 ℃低溫冰箱密封保存。

樣品前處理:吸取10 mL樣品于潔凈的容量瓶中,放在天平上清零,加入200μL內(nèi)標(biāo)溶液,并稱重。微量成分測(cè)定:以GB 5009.266-2016 和GB/T 10345-2007為方法依據(jù),對(duì)白酒中的微量成分進(jìn)行定量分析。

感官品評(píng)得分:樣品感官品評(píng)由3名國(guó)家級(jí)品酒師和7位省級(jí)白酒評(píng)委進(jìn)行舒適度評(píng)價(jià),品評(píng)運(yùn)用飲后感受評(píng)價(jià)量表打分,見表1[6]。

表1 飲后感受評(píng)價(jià)量表Table 1

根據(jù)評(píng)分情況將樣品進(jìn)行定檔分級(jí),其中分級(jí)為高檔GD(≥75),中高檔ZG(65～75,含65分),中檔ZD(55～65,含55分),次低檔CD(45～55,含45分),低檔(DD<45)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS 19.0對(duì)所得白酒中微量成分含量進(jìn)行分析,通過使用主成分分析方法對(duì)微量成分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析,并建立微量成分與舒適度評(píng)價(jià)之間的關(guān)系模型。模型建立后通過使用不同樣品對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官品評(píng)結(jié)果

通過專業(yè)品酒人員對(duì)各樣品白酒進(jìn)行品評(píng)運(yùn)用飲后感受評(píng)價(jià)量表進(jìn)行評(píng)分,根據(jù)評(píng)分情況將300個(gè)樣品進(jìn)行定檔分級(jí),其中分級(jí)為高檔GD(≥75)的白酒有36種,中高檔ZG(65-75,含65分)的有51種,中檔ZD(55-65,含55分)的有72種,次低檔CD(45-55,含45分)的有61種,低檔(DD<45)的有80種,根據(jù)分級(jí),計(jì)算各等級(jí)白酒舒適度得分均值見表2。

表2 300個(gè)樣品飲后感受評(píng)價(jià)得分均值表Table 1 300 samples after drinking experience evaluation scoreTable

2.2 主成分分析結(jié)果

2.2.1 微量成分分析結(jié)果 樣品經(jīng)色譜條件優(yōu)化后,常見的微量成分實(shí)現(xiàn)基線分離,分離度好,各種微量成分的分離情況見圖1。

圖1 白酒中微量成分氣相色譜分離情況Fig.1 Trace elements in liquor gas chromatographic separation

由圖1可知,白酒中常見22中微量成分均可以正確的測(cè)量出來,其中各個(gè)組分的出峰時(shí)間分別為:乙醛3.657 min,甲酸乙酯5.306 min,乙酸乙酯6.919 min,甲醇7.256 min,乙酸丙酯11.250 min,叔戊醇13.922 min,仲丁醇15.229 min,丁酸乙酯16.246 min,正丙醇16.466 min,異丁醇20.626 min,戊酸乙酯22.210 min,正丁醇23.030 min,異戊醇25.604 min,己酸乙酯26.552 min,庚酸乙酯29.968 min,乳酸乙酯30.900 min正己醇31.000 min,辛酸乙酯,32.943 min,糠醛33.811 min,乙酸35.095 min,丁酸37.800 min,戊酸38.531 min,己酸39.800 min。

根據(jù)分級(jí)情況計(jì)算各等級(jí)樣品微量成分均值,不同品牌的濃香型白酒300個(gè)樣品的微量成分含量見表3。

表3 樣品微量成分色譜分析(g/L)Table 3 Microscopic Analysis of Samples(g/L)

由表3可知不同檔次的白酒微量組分差距較為明顯,其中醇酯比呈明顯的梯度變化,為軟件分析提供了依據(jù)。以乙醛、乙酸乙酯、正丁醇、丁酸等22個(gè)指標(biāo)為變量利用SPSS 19.0對(duì)所取的5個(gè)等級(jí)樣品進(jìn)行主成分分析得表4[7-9]。

由表4可知,表中含有22個(gè)變量初始特征值及方差貢獻(xiàn)率、提取3個(gè)公共因子的特征值及方差貢獻(xiàn)率[10]。第一成分的特征值為20.091,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1。第二成分的初始特征值為4.296,大于1。第三成分的初始特征值為2.795,大于1。從第四成分開始,其初始特征值均小于1,故因此選擇3個(gè)公共因子便可以得到97.078%的累積貢獻(xiàn)率,即表示3個(gè)公共因子可以解釋95%的總方差,結(jié)果理想[11-12],因此可以認(rèn)為原來的22個(gè)指標(biāo)能夠綜合成3個(gè)主成分因子F1、F2、F3。

表4 解釋的總方差Table 4 The total variance of the interpretation

由表5可知,這22個(gè)變量的共性方差均大于0.85,且大部分都大于0.9,故表示提取的3個(gè)公共因子能夠很好的反應(yīng)原始變量的主要信息[13]。

表5 公因子方差Table 5 Common factor variance

表6為主成分系數(shù)矩陣,可以得出各主成分在各變量上的載荷[14-15]。

主成分F1中乙醛(0.986)、己酸乙酯(0.972)、戊酸(0.945)、異丁醇(0.972)、仲丁醇(0.960)、糠醛(0.937)、己酸(0.935)、醇酯比(0.976)、庚酸乙酯(0.918)作用比較大,并且呈現(xiàn)正相關(guān)。乳酸乙酯(-0.942)作用也比較大,但是呈負(fù)相關(guān)[16]。說明乙醛,己酸乙酯,戊酸、異丁醇、仲丁醇、糠醛、己酸、庚酸乙酯、乳酸乙酯等組分含量及醇酯比是影響濃香型白酒風(fēng)味的主要因素。同時(shí)也驗(yàn)證了己酸乙酯是濃香型特征型香味主要成分。主成分F2中辛酸乙酯(-0.860)作用較大,呈負(fù)相關(guān)[17]。主成分F3中乙酸(0.747)和正己醇(-0.717)作用較大,其中乙酸呈正相關(guān),正己醇呈負(fù)相關(guān)[18-19]。

2.2.2 舒適度評(píng)分結(jié)果與主成分綜合指標(biāo)評(píng)分結(jié)果對(duì)比 F1,F2,F3為各主成分的得分變量[20],每個(gè)主成分都能夠反映原始變量的大部分信息,且所含信息互不重復(fù)。按照各主成分F1,F2,F3對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)數(shù)計(jì)算得到綜合得分,主成分與綜合指標(biāo)評(píng)分結(jié)果和舒適度得分見表6[21]

表6 主成分系數(shù)矩陣Table 6 Principal component matrix

由表7可知,對(duì)于5個(gè)等級(jí)的樣品,樣品的舒適度得分與主成分分析結(jié)果一致[22-23]。以綜合得分F為自變量,感官得分X為因變量進(jìn)行線性、二次、三次、四次回歸分析見圖2[24],結(jié)果如下:

表7 主成分與綜合指標(biāo)評(píng)分結(jié)果和舒適度得分Table 6 Principal component and comprehensive score score and comfort score

圖2 綜合指標(biāo)評(píng)分與舒適度評(píng)分關(guān)系Fig.2 The relationship between comprehensive Index score and comfort score

線性回歸 X=28.53F+60.266,R2=0.9718

二次方回歸 X=-6.3278F2+28.344F+61.737,R2=0.9769

三次方回歸 X=44.75F3+2.6044F2+13.33F+59.966,R2=0.9961

四次方回歸 X=54.76F4+53.936F3-20.175F2+11.629F+60.978,R2=0.9999

通過分析各回歸分析方法的相關(guān)系數(shù)R2可知,四次方回歸分析能夠較好的反應(yīng)各檔次白酒與微量成分主成分分析綜合得分F之間的關(guān)系,R2=0.9999,說明回歸方程X=54.76F4+53.936F3-20.175F2+11.629F+60.978 能夠比較好的體現(xiàn)兩者之間的關(guān)系[25]。

2.2.3 模型驗(yàn)證 選取10種不同檔次白酒樣品使用色譜分析對(duì)其微量成分進(jìn)行檢測(cè),通過SPSS軟件對(duì)其進(jìn)行主成分分析,得到綜合指標(biāo)評(píng)分,再將其進(jìn)行感官品評(píng),結(jié)果如下:

如表8所示,通過不同樣品對(duì)回歸方程進(jìn)行驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)該模型能夠較好的反應(yīng)各檔次白酒與微量成分主成分分析之間的關(guān)系。

表8 驗(yàn)證樣品主成分與綜合指標(biāo) 評(píng)分結(jié)果和舒適度得分排名Table 8 The results of the main components of the sample and the score of the comprehensive index and the comfort score were verified

3 結(jié)論

主成分分析將22個(gè)微量成分指標(biāo)約化為3個(gè)主成分因子F1,F2,F3,3個(gè)主成分的信息百分比達(dá)到97.078%,比較完美的的綜合了22個(gè)微量組分,所得結(jié)果能夠較好的反映出濃香型白酒的風(fēng)格特點(diǎn)。

通過對(duì)濃香型白酒不同樣品的微量組分進(jìn)行主成分分析,可以得到各檔次白酒的綜合指標(biāo)得分,將感官得分與其建立起一種聯(lián)系,能夠得到四次方的回歸方程X=54.76F4+53.936F3-20.175F2+11.629F+60.978,R2=0.9999。通過對(duì)該回歸方程進(jìn)行驗(yàn)證,該模型能夠較為準(zhǔn)確的對(duì)白酒檔次進(jìn)行分級(jí),為不同種濃香型白酒的品質(zhì)識(shí)別提供理論支持,從而進(jìn)一步提高濃香型白酒的品質(zhì)。