郭潔麗 毛立新* 楊小蘭

（山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西太原030006）

恒能量同步熒光光譜法結(jié)合主成分分析法對(duì)山西老陳醋的鑒別研究*

郭潔麗**毛立新***楊小蘭

（山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西太原030006）

以11種不同品牌和不同年份的山西老陳醋為試驗(yàn)樣品，在激發(fā)波長(zhǎng)為250 nm～500 nm，能量差△=1 300 cm-1～1 700 cm-1（每間隔100 cm-1掃描一次）范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行恒能量同步熒光掃描。結(jié)果表明，紫林老陳醋在λex=340 nm處存在熒光吸收，不同年份之間相對(duì)熒光強(qiáng)度有所差異；其余老陳醋均在λex=350 nm處有熒光吸收，熒光強(qiáng)度也各不相同。對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，發(fā)現(xiàn)△=1 500 cm-1時(shí)PC1和PC2的累計(jì)貢獻(xiàn)率可達(dá)100%，各種老陳醋的分離效果最好。故選用恒能量同步熒光光譜法和主成分分析法二者有機(jī)結(jié)合來(lái)達(dá)到對(duì)不同年份和不同品牌山西老陳醋區(qū)分的目的是可行的。

老陳醋；恒能量同步熒光光譜法；主成分分析法

聞名遐邇的山西老陳醋是山西人民獨(dú)創(chuàng)精神的寶貴財(cái)富，是我國(guó)精湛釀造技藝的一顆明珠。醋是人們?nèi)粘Ｉ钪斜貍涞恼{(diào)味品，山西老陳醋獨(dú)特的釀造工藝，使之形成了特有的色、香、味。隨著生活水平的提高，生產(chǎn)者和消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和差異越來(lái)越關(guān)注，如何建立一種有效的方法將不同品牌和不同年份的老陳醋進(jìn)行有效區(qū)分已勢(shì)在必行。

1982年Inman等提出了恒能量同步熒光法，該法是在激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)的同時(shí)掃描過(guò)程中，保持二者之間一個(gè)恒定的能量差關(guān)系。所選擇的△是一類化合物而不僅僅是某個(gè)組分的特征，使用一個(gè)能量差值就能實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測(cè)同一類化合物中的多種物質(zhì)，而在恒波長(zhǎng)同步熒光光譜法中則需幾個(gè)△λ分別掃描。恒能量同步熒光法在克服拉曼光、提高檢測(cè)靈敏度和選擇性方面均有顯著效果,具有其他同步熒光法所沒(méi)有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。由于老陳醋經(jīng)熏醅和陳釀會(huì)生成一些苯環(huán)類和多苯環(huán)類物質(zhì)及其衍生物，這類物質(zhì)具有熒光吸收，故可利用熒光技術(shù)對(duì)老陳醋進(jìn)行研究。目前，恒能量同步熒光光譜法主要用于食用油、食品、水體中多環(huán)芳烴（PAHs）的檢測(cè)，而利用其對(duì)老陳醋方面的研究迄今還未見(jiàn)報(bào)道。

主成分分析法是從多個(gè)指標(biāo)之間的相互關(guān)系入手，利用降維的思想，將多個(gè)指標(biāo)化為少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)的綜合指標(biāo)，以排除眾多化學(xué)信息共存中相互重疊的信息一種多元統(tǒng)計(jì)方法。其具體處理方法是將原變量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使少數(shù)幾個(gè)新變量成為原變量的線性組合，同時(shí)這些變量要盡可能多的表征原變量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征而不丟失信息。主成分分析廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，余寧華等利用主成分分析法對(duì)中國(guó)發(fā)酵食醋有機(jī)酸含量進(jìn)行了差異性分析。本文對(duì)不同品牌和不同年份的老陳醋進(jìn)行恒能量同步熒光掃描，所得數(shù)據(jù)使用主成分分析法對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試驗(yàn)樣本

熒光檢測(cè)器——島津RF-530熒光檢測(cè)計(jì)，燈源：75WXe燈（氙燈）；單色器：閃耀式全息光柵；波長(zhǎng)范圍：220 nm～900 nm；波長(zhǎng)精度：±1.5 nm；刻線：900條/mm；分辨率：0.1 nm；靈敏度：S/N 100。儀器經(jīng)過(guò)改裝，將激發(fā)單色儀和發(fā)射單色儀旋鈕連接兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)采用數(shù)控軟件自動(dòng)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度和停留位置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃描，20次掃描誤差0.1%，具有較好的重現(xiàn)性。儀器靈敏度（SENS）設(shè)為H，輸出信號(hào)衰減（RANGE）設(shè)為16。

老陳醋樣品購(gòu)于太原市各大超市，均為500 mL瓶裝；試驗(yàn)所用水為蒸餾水。

1.2 樣品制備

由于老陳醋色澤等原因，原樣測(cè)定時(shí)會(huì)出現(xiàn)熒光碎滅現(xiàn)象，故設(shè)計(jì)了稀釋梯度以確定合適的稀釋倍數(shù)。通過(guò)試驗(yàn)確定樣品稀釋5倍體積時(shí)吸收峰的相對(duì)熒光強(qiáng)度最大，所以所有醋樣均用蒸餾水統(tǒng)一稀釋至5倍體積后再進(jìn)行恒能量同步熒光掃描。

1.3 樣品測(cè)定

1.4 數(shù)據(jù)處理

主成分分析就是將原來(lái)眾多指標(biāo)重新組合成一組新的互相無(wú)關(guān)的少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)代替原來(lái)指標(biāo)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需要從中選取幾個(gè)指標(biāo)以便盡可能多地反映原來(lái)指標(biāo)的信息。采用Excel 2003與Unscrambler9.8（Stat Soft，USA，2001）軟件對(duì)不同年份和不同品牌的山西老陳醋進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與主成分分析，對(duì)比不同產(chǎn)品之間的差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 11種老陳醋在不同能量差條件下的恒能量同步熒光分析

1～11號(hào)樣品分別為東湖3年、東湖5年、東湖釀造，寧化府3年、寧化府5年，水塔5年、水塔10年，紫林1年、紫林2年、紫林3年、紫林5年。對(duì)11種老陳醋在不同能量差條件下進(jìn)行恒能量同步熒光分析，結(jié)果表明，1～7號(hào)樣品均在λex=350 nm附近存在熒光吸收，但熒光強(qiáng)度存在差異；8～11號(hào)樣品的吸收峰在λex=340 nm附近，熒光強(qiáng)度亦存在差異。8～11號(hào)為紫林同一品牌的老陳醋，紫林1～3年老陳醋隨著陳釀年份的增加，熒光吸收強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，說(shuō)明此種物質(zhì)隨著陳釀年份的增加，生成量逐漸增多。11號(hào)樣品（紫林5年）的熒光峰和熒光強(qiáng)度與8號(hào)樣品（紫林1年）的相似，出現(xiàn)此現(xiàn)象可能由于陳釀的年份不夠。綜上所述，恒能量同步熒光光譜雖然可以把不同年份和不同品牌的老陳醋直觀區(qū)分開來(lái)，但不能有效、合理的進(jìn)行分類，所以需要結(jié)合其他的方法來(lái)進(jìn)行分析。

2.2 11種老陳醋在不同能量差條件下的主成分分析

通過(guò)對(duì)11種老陳醋在不同能量差條件下進(jìn)行主成分分析，計(jì)算各個(gè)因子得分，對(duì)樣品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果分別見(jiàn)圖1，圖2，圖3，圖4，圖5。

圖1 △=1300cm-1的恒能量同步熒光-主成分分析圖

圖2 △-=1400cm-1的恒能量同步熒光-主成分分析圖

圖3 △-=1500cm-1的恒能量同步熒光-主成分分析圖

圖4 △-=1600cm-1的恒能量同步熒光-主成分分析圖

圖5 △-=1 700cm-1的恒能量同步熒光-主成分分析圖

圖1、圖4、圖5中PC1和PC2累計(jì)方差貢獻(xiàn)率都達(dá)到99%，這兩個(gè)主成分覆蓋已含樣本的絕大部分信息量；圖2、圖3中PC1和PC2的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率高達(dá)100%，可以覆蓋已含樣品的全部信息。圖2和圖3中PC1和PC2完全相同，均為96%和4%?？梢钥闯鰣D3（即△=1 500 cm-1）的分離效果較圖2的好，由于樣品比較分散，更易于進(jìn)行區(qū)分。

如圖3所示，11個(gè)樣品可以被分為4個(gè)區(qū)域，紫林2年、紫林3年位于PC1和PC2的正區(qū)域，紫林1年、紫林5年位于PC1的正方向和PC2的負(fù)方向區(qū)域，說(shuō)明紫林2年和3年老陳醋的成分比較相似；紫林1年和5年處于同一區(qū)域，二者較為相似，這和上述恒能量同步熒光光譜圖的結(jié)果相吻合。東湖釀造和東湖3年位于PC1的負(fù)方向和PC2的正方向區(qū)域，東湖5年位于PC1和PC2的負(fù)方向區(qū)域，說(shuō)明隨著陳釀年份的增加，熒光物質(zhì)成分和含量會(huì)有所改變。不同年份的寧化府老陳醋處于不同的區(qū)域，故比較容易進(jìn)行區(qū)分。水塔5年處于PC1的負(fù)方向和PC2的正方向區(qū)域，而水塔10年處于PC1和PC2的正方向區(qū)域，所以兩者也比較容易進(jìn)行分類。綜上所述，△=1 500 cm-1時(shí)利用主成分分析可以很好地將不同年份和不同品牌的老陳醋區(qū)分開來(lái)。

3 結(jié)論

本文測(cè)定了11種老陳醋的恒能量同步熒光，從分析結(jié)果可以看出，所有的老陳醋都具有熒光吸收，紫林老陳醋的熒光吸收峰和其他老陳醋相比存在一定差異，可作為其質(zhì)量鑒別的依據(jù)。對(duì)文中所選定的恒能量同步熒光數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，能夠較好地完成不同品牌和不同年份老陳醋之間的區(qū)分，分辨結(jié)果清楚直觀，客觀地反映了樣品的真實(shí)信息。

恒能量同步熒光光譜法和主成分分析二者有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行光譜分析和主元模型構(gòu)建，可以更全面、更清晰地描述不同年份和不同品牌老陳醋間的差異，為老陳醋的鑒別提供了一種新的、快速的、有效的技術(shù)手段，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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Constant energy synchronous fluorescence spectrometry combined with principalcomponent analysis for the Identification ofShanximature vinegar

GUOJie-li*MAOLi-xin YANGXiao-lan
（College oflife science，Shanxi university，Shanxi Taiyuan 030006，China）

11 kinds of different brands and different years of Shanxi vinegar regarded as experimental samples, constant energy synchronous fluorescence scanned at an excitation wavelength 250 nm～500 nm and energy difference △=1 300 cm-1～1 700 cm-1（each 100 cm-1scan once time）.The results showed that Zilin vinegar exist a fluorescence absorption at λex=340 nm,relative fluorescence intensity vary by different years vinegar;others have a fluorescent absorption at λex=350 nm,fluorescence intensity of different vinegar is unequal.Principal component analysis of obtained data found that cumulative contribution rate of PC1 and PC2 up to 100%at △=1 500 cm-1,the separation of various vinegar is best.To achieve the purpose of distinction for the different brands and different years of Shanxi mature vinegar by constant energy synchronous fluorescence spectrometry combined with principal component analysis is feasible.

mature vinegar；constant energy；synchronous fluorescence；principal component analysis

TS261.4+2

A

1673-6044（2014）01-0055-04

10.3969/j.issn.1673-6044.2014.01.018

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31171748）；山西省科技攻關(guān)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2006031085-01）。

**郭潔麗，女，1989年出生，山西大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)研究生在讀。

***毛立新，通訊作者，E-mail：mlx1963@163.com.

2013-08-19