馬華麗，劉志明，宋永朋

（青海省輕工業(yè)研究所有限責(zé)任公司，青海 西寧 810001）

青海青稞酒揮發(fā)性成分的可見(jiàn)-紫外光譜學(xué)特性分析

馬華麗，劉志明，宋永朋

（青海省輕工業(yè)研究所有限責(zé)任公司，青海 西寧 810001）

以不同品種的青海青稞酒為研究對(duì)象，研究了建立青稞酒紫外可見(jiàn)光譜曲線的基本技術(shù)參數(shù)；利用相似度和聚類分析的方法分析了青稞酒紫外-可見(jiàn)光譜曲線的重復(fù)性以及不同青稞酒樣品紫外-可見(jiàn)光譜曲線的差異。結(jié)果表明，青海青稞酒中揮發(fā)性成分收集條件：采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度30℃、真空度0.092 5 MPa、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)時(shí)間15 min；紫外-可見(jiàn)光掃描原酒及揮發(fā)性組分的參比液為44%vol的乙醇溶液、掃描波長(zhǎng)范圍為200～330 nm；青稞酒揮發(fā)性組分及原酒的紫外-可見(jiàn)光譜曲線都有較高的重復(fù)性；青海青稞酒揮發(fā)性組分及原酒的紫外-可見(jiàn)光譜學(xué)特性受產(chǎn)酒地區(qū)、生產(chǎn)廠家及酒品種的影響而存在差異；在互助青稞酒（酒精度43%vol）中分別加入10%、20%、30%、40%、50%的陜霸酒后，其紫外光譜曲線變化非常明顯。

紫外光譜曲線；相似度；重復(fù)性；聚類分析

青稞酒是青海主要的白酒品種，是重要的特色農(nóng)產(chǎn)品，在農(nóng)產(chǎn)品資源轉(zhuǎn)化及地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)中都具有無(wú)法替代的地位。青稞酒的品質(zhì)主要取決于青藏高原純天然無(wú)污染的自然環(huán)境、傳統(tǒng)工藝、獨(dú)特技術(shù)、人文背景及歷史淵源等諸多因素。

周圍等[1]利用氣相色譜法分析了中國(guó)名酒（茅臺(tái)、瀘州老窖、五糧液、汾酒、董酒等）中的34種主要揮發(fā)性香味化學(xué)物質(zhì)，根據(jù)這些香味化學(xué)物質(zhì)之間的量比關(guān)系提出了中國(guó)名白酒“質(zhì)量指紋”取決于名白酒香型及質(zhì)量特征的觀點(diǎn)，建立了一套完整的名白酒質(zhì)量指紋庫(kù)。秦麗娜等[2]采用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用（solid-phase microextractiongas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）方法分析葡萄酒香氣成分的差異，針對(duì)其中對(duì)葡萄酒香氣特征貢獻(xiàn)較大的21種組分進(jìn)行深入研究。不同品種、不同產(chǎn)區(qū)的葡萄酒中的主要香氣成分從色譜學(xué)分析、感官特性分析和數(shù)學(xué)分析3個(gè)方面均具有一定的差異性，因此可以利用這種香氣成分的差異性對(duì)葡萄酒的品種和產(chǎn)區(qū)進(jìn)行識(shí)別。宋潤(rùn)剛等[3]在鑒別葡萄酒真?zhèn)蔚难芯恐?，采用高效液相色譜測(cè)定白藜蘆醇、香精、維生素和總黃酮，密度瓶法測(cè)定干浸出物，用UV-240、721分光光度計(jì)和原子吸收分光光度計(jì)分別測(cè)定單寧、色價(jià)和礦質(zhì)元素，氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定氨基酸。徐占成[4]在研究年份酒鑒定的問(wèn)題上利用多臺(tái)精密檢測(cè)儀器聯(lián)用技術(shù)，通過(guò)測(cè)定酒類中的某種微量成分的揮發(fā)系數(shù)，并與酒的貯存時(shí)間建立標(biāo)準(zhǔn)曲線來(lái)確定酒的年份，該方法解決了年份酒鑒別的世界性難題，具有快速、準(zhǔn)確、適用性和可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。布麗君等[5]利用紫外分光光度法研究分析了食醋、醬油以及陜西白酒（太白系列）的紫外光譜單指紋特性，但是在白酒單指紋特性的研究過(guò)程中，用白酒酒樣直接進(jìn)行紫外掃描得出圖譜，雖能區(qū)別不同白酒，但差異性不明顯。

紫外吸收光譜法是基于分子內(nèi)電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜，利用紫外分光光度計(jì)在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行紫外掃描所得的曲線就是紫外吸收光譜曲線[6]。不同樣品所含物質(zhì)的成分及成分的不飽和程度有差異，其紫外光譜曲線的峰形、峰高、峰面積亦有所差異[5，7-8]。這種方法具有靈敏度高、重復(fù)性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、操作便捷、適用范圍廣泛、成本低等特點(diǎn)，但將其應(yīng)用于青稞酒品質(zhì)檢測(cè)和質(zhì)量控制方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。不同青稞酒的紫外吸收光譜曲線代表了此酒在化合物類型及含量的重要特性，通過(guò)比較不同酒紫外-可見(jiàn)光光譜曲線，可綜合判斷酒體的綜合品質(zhì)，并對(duì)不同青稞酒進(jìn)行鑒別。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)樣品為16種不同品種的青稞酒及陜霸酒，見(jiàn)表1。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-2550雙光束紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)：日本島津中國(guó)有限公司；BUCHI Rotavapor R-200型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：瑞士步琪有限公司；DRP-9162電熱恒溫干燥箱：上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫外-可見(jiàn)光譜曲線掃描條件的確定

掃描波長(zhǎng)的確定：將互助青稞酒（酒精度44%vol）和互助頭曲2種酒在30℃、0.092 5 MPa真空度條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)15 min，對(duì)餾出液進(jìn)行全波（190～800 nm）掃描。分析判斷不同波段紫外-可見(jiàn)吸收光譜曲線的特征，由紫外-可見(jiàn)吸收曲線的特征吸收峰及曲線的可辨別程度確定合適的掃描波長(zhǎng)范圍。

蒸發(fā)稀釋比例的確定：試驗(yàn)采用互助青稞王作為材料，將原酒樣與蒸餾水按照體積比為1∶2、1∶4、1∶6進(jìn)行稀釋，在真空度為0.092 5 MPa、30℃條件下將稀釋液和體積分?jǐn)?shù)為44%的乙醇溶液（樣品平均乙醇體積分?jǐn)?shù)）進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)15 min，對(duì)酒樣稀釋液的餾出液在200～330 nm波長(zhǎng)范圍進(jìn)行紫外吸收曲線掃描，參比液為體積分?jǐn)?shù)44%的乙醇溶液的餾出液，根據(jù)紫外-可見(jiàn)吸收曲線的特征吸收峰及曲線的可辨別程度確定合適的稀釋比例。

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)溫度的確定：將4組30 mL青稞酒（酒精度44%vol）分別在25℃、30℃、35℃、40℃條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)15 min，在200～330 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)分別對(duì)原酒餾出液掃描，考察溫度對(duì)酒中揮發(fā)性成分的影響，得出最適旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)溫度。

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)時(shí)間的確定：取互助青稞酒（酒精度43%vol）（30 mL）3份，在30℃時(shí)，分別旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)10 min、13 min、15 min，對(duì)餾出液進(jìn)行紫外-可見(jiàn)光掃描，根據(jù)圖譜質(zhì)量確定蒸發(fā)時(shí)間，蒸餾時(shí)間＜10 min時(shí)，揮發(fā)物質(zhì)蒸餾不完全，蒸餾時(shí)間＞15 min后，揮發(fā)物質(zhì)已經(jīng)在15 min內(nèi)蒸餾完，故選擇了中間的3個(gè)間段。

1.3.2 青稞酒揮發(fā)性成分及原酒紫外-可見(jiàn)光譜曲線重復(fù)性的研究

取互助青稞酒（酒精度44%vol）、互助青稞王2個(gè)酒樣，在溫度為30℃、真空度為0.092 5 MPa的條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)15 min，收集餾出液作為待測(cè)樣。對(duì)2種酒樣餾出液在200～330 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描得到的吸收?qǐng)D譜進(jìn)行分析，探討2種青稞酒紫外-可見(jiàn)吸收光譜曲線的重復(fù)性。

取互助青稞酒（酒精度44%vol）、互助青稞王2個(gè)酒樣，以體積分?jǐn)?shù)為44%的乙醇溶液為參比直接對(duì)原酒樣掃描（200～330 nm），得到吸收?qǐng)D譜，考察原酒紫外-可見(jiàn)光譜圖的重復(fù)性。

1.3.3 青稞酒紫外可見(jiàn)光譜曲線的建立及分析

取互助青稞酒（酒精度44%vol）、互助青稞酒（酒精度43%vol）、雪山嬌子、青稞糧液、五彩神壇、青稞黃金酒、互助青稞王、冬蟲夏草酒、古秘藏、西寧青稞王、二郎劍、神仙不落地、雪域唐古拉、互助頭曲、三星天佑德、四星天佑德等16種酒樣，在30℃、真空度為0.092 5 MPa的條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)15 min，收集餾出液作為待測(cè)樣。以體積分?jǐn)?shù)為44%的乙醇溶液餾出液作為參比，在200～330 nm的波長(zhǎng)范圍對(duì)酒樣餾出液及原酒樣品進(jìn)行掃描，得到各種酒樣的紫外-可見(jiàn)吸收光譜圖。以光譜曲線間的相似度及聚類分析方法分析不同青稞酒紫外-可見(jiàn)光譜特性的差異性。

所有樣品的掃描時(shí)間間隔為0.5 s。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理方法

兩紫外光譜曲線間相似度[9-12]計(jì)算采用以下公式：

式中：S為相似度；n為取樣點(diǎn)個(gè)數(shù)；h1j為第一條曲線在第j個(gè)取樣點(diǎn)的吸光度值；h2j為第二條曲線在第j個(gè)取樣點(diǎn)的吸光度值。

聚類分析：以所有酒樣在200～330 nm掃描所得到的吸光度值為變量，進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫外-可見(jiàn)光譜曲線掃描條件的確定

2.1.1 掃描波長(zhǎng)的確定

2種青稞酒經(jīng)30℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)10 min得蒸發(fā)液，以體積分?jǐn)?shù)為44%的乙醇溶液作為參比液，在不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行紫外-可見(jiàn)吸收光譜掃描，結(jié)果如圖1。由圖1可知，200～330 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，2種酒都有明顯的特征吸收曲線，曲線峰形清晰，變化極有規(guī)律；330～800 nm范圍內(nèi)吸光度值趨于0，幾乎看不到曲線。故選擇200～330 nm波長(zhǎng)為掃描和分析的最佳波長(zhǎng)范圍[7]。

2.1.2 蒸發(fā)稀釋比例對(duì)酒中揮發(fā)性成分的影響

原酒樣和不同稀釋比的酒樣餾出液在200～330 nm波長(zhǎng)范圍的紫外吸收曲線如圖2所示。由圖2可以看出，酒樣不稀釋，餾出液的吸收曲線峰值不會(huì)超過(guò)儀器的量程，而且比較完整，故在其他試驗(yàn)中采用原酒樣直接進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)。

2.1.3 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)溫度對(duì)酒中揮發(fā)性成分的影響

青稞酒（酒精度44%vol）在25℃、30℃、35℃、40℃條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，在200～330 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)分別對(duì)酒樣餾出液掃描，得出光譜吸收?qǐng)D譜如圖3所示。由圖3可以看出，30℃的餾出液具有較高的響應(yīng)值，考慮溫度對(duì)酒中揮發(fā)性成分的影響，確定30℃為最適蒸發(fā)溫度。

2.1.4 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)時(shí)間對(duì)酒中揮發(fā)性成分的影響

不同蒸發(fā)時(shí)間對(duì)同一樣品（43%vol互助青稞酒）紫外-可見(jiàn)光譜特性的影響見(jiàn)圖4。由圖4可知，雖然旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)時(shí)間對(duì)光譜曲線的形狀沒(méi)有明顯影響，但15 min旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)樣品具有較高的響應(yīng)值，因此選擇15 min為最佳蒸發(fā)時(shí)間。

2.2 青稞酒旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)餾出液及原酒紫外-可見(jiàn)光譜曲線的重現(xiàn)性研究結(jié)果[13-15]

互助青稞酒（43%vol互助青稞酒）和互助青稞王2個(gè)酒樣經(jīng)過(guò)相同處理得到的紫外-可見(jiàn)光譜曲線見(jiàn)圖5。由圖5可知，2次處理所得到的吸光度值曲線幾乎一致，兩種青稞酒揮發(fā)性成分的紫外吸收光譜具有較好的重復(fù)性，2個(gè)酒樣2次處理得到的曲線相似度分別為0.90、0.80。

互助青稞酒和互助青稞王2個(gè)酒樣原酒的2次紫外-可見(jiàn)吸收?qǐng)D譜見(jiàn)圖6。由圖6可知，原酒2次掃描的曲線重復(fù)性非常好，經(jīng)計(jì)算得到的相似度分別為0.95、0.96。

酒樣經(jīng)過(guò)蒸餾處理后，收集到的組分主要為一些揮發(fā)性成分，蒸餾組分的紫外可見(jiàn)光譜曲線更能反應(yīng)測(cè)試樣品的香味特征，但樣品經(jīng)過(guò)蒸餾處理后，得到的蒸餾組分及成分含量受蒸餾溫度、壓力及時(shí)間等因素的影響，同時(shí)，儀器設(shè)備的穩(wěn)定性對(duì)蒸餾組分的穩(wěn)定也有明顯影響，因此，酒樣蒸餾組分的紫外可見(jiàn)光譜曲線的重復(fù)性稍差，但這種差異與不同樣品間的差異相比較，仍然較小。

2.3 青稞酒紫外光譜曲線的特異性分析結(jié)果

16種酒樣在30℃、真空度為0.092 5 MPa的條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)15 min，收集餾出液作為待測(cè)樣。以體積分?jǐn)?shù)為44%的乙醇溶液餾出液作為參比，在200～330 nm的波長(zhǎng)范圍對(duì)酒樣餾出液掃描，得到各種酒樣的紫外吸收光譜圖見(jiàn)圖7，16種青稞酒原酒的紫外吸收光譜見(jiàn)圖8，16種青稞酒餾出液紫外吸收光譜圖的聚類分析結(jié)果見(jiàn)圖9。

由圖7、圖8可知，不同酒樣蒸餾后掃描出的紫外吸收光譜圖差異更明顯，雖然原酒掃描的紫外吸收光譜圖也可以區(qū)分不同酒樣，但不如揮發(fā)性成分紫外圖譜的差異性明顯，并且光譜曲線趨勢(shì)大致相同，只是吸光度值大小有差別。酒樣蒸餾后，紫外掃描的是青稞酒中揮發(fā)性組分，成分相對(duì)比較單一，差別比較明顯；而直接紫外掃描青稞原酒，組分比較復(fù)雜，對(duì)吸收曲線具有明顯影響的組分在產(chǎn)品間的相對(duì)差異較小，用原酒直接掃描得到的紫外-可見(jiàn)光譜曲線鑒別不同酒樣，其可靠性稍差。因此，對(duì)青稞酒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，通過(guò)掃描青稞酒中揮發(fā)性成分，得到紫外-可見(jiàn)光譜來(lái)鑒別不同種類的青稞酒具有較高的可靠性。

由圖9可知，聚類分析時(shí)，同一酒廠的青稞酒品種可以別聚類到較小的分組中，但仍有差別。如互助青稞酒有限公司的6種酒，44%vol互助青稞酒和三星天佑德二者相似度比較高；而另外4種：43%vol互助青稞酒、互助青稞王、互助頭曲、四星天佑德相具有較高的相似性；而且這幾種青稞酒都明顯區(qū)別于其他酒廠的酒樣，說(shuō)明同一酒廠青稞酒的揮發(fā)性組分及酒整體品質(zhì)具有一定相似性，但不同酒廠青稞酒的揮發(fā)性成分差別較為明顯。因此紫外-可見(jiàn)光譜法不僅可以判斷不同酒廠青稞酒之間的差別，而且可以區(qū)別同一酒廠不同的酒品種。

2.4 青海青稞酒加入其他白酒后的紫外可見(jiàn)光譜變化

向43%vol互助青稞酒中加入酒精度為50%vol的陜霸酒，分別按10%、20%、30%、40%、50%的比例加入混勻，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)處理后所得圖譜與原酒所得圖譜如圖10。由圖10可以看出，加入陜霸后，紫外光譜圖與原酒的圖譜相比較差別很大，紫外可見(jiàn)光譜技術(shù)可以作為一種青稞酒鑒定的技術(shù)。

3 結(jié)論

通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)收集青稞酒揮發(fā)性組分，采用200～330 nm得到的紫外可見(jiàn)光譜曲線能反映青稞酒的揮發(fā)性組分特征，最佳旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)條件和在紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)掃描圖譜的條件分別為原酒在30℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)15 min，以體積分?jǐn)?shù)為44%的乙醇溶液為參比，在200～330 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描紫外可見(jiàn)光譜圖。

不同種類青稞酒之間紫外可見(jiàn)光譜曲線差異較大，而且青稞酒在摻假后紫外光譜曲線發(fā)生明顯變化，通過(guò)對(duì)青稞酒揮發(fā)性成分的紫外-可見(jiàn)光譜學(xué)特性分析可以鑒別不同種類的青稞酒，并可作為青稞酒真假判別的技術(shù)手段。

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Characteristic of UV-Vis absorption spectroscopy about volatile compounds of Qinghai barley liquor

MA Huali,LIU Zhiming,SONG Yongpeng

(Qinghai Institute of LightIndustry Co.,Ltd.,Xining 810001,China)

The characteristics of UV-Vis absorption spectrum aboutdifferenthighland barley liquor were studied and the technology of UV-Vis absorption spectrum was established.Similarity and cluster analysis were used to study the repeatability about UV-Vis absorption spectrum of same highland barley liquor,and the differences between two differentliquors were studied.Evaporation was used to collect the volatile compounds of Qinghai highland barley liquor,and the collection conditions were temperature 30℃,vacuum 0.092 5 MPa,rotary evaporation time 15 min.The scanned wavelength was 200-330 nm,and reference solution was 44%volalcohol.The repeatability of UV-Vis absorption spectrum aboutthe volatile compounds ofhighland barley liquor and originalliquor was good.The volatile compound of Qinghaihighland barley liquor and UV-Vis absorption spectrum oforiginalliquor were affected by production areas,manufacturers and varieties.There were greatchanges of UV-Vis absorption spectrum when 10%,20%,30%,40%and 50%of ShaanxiBa liquor was added into Huzhu barley liquor(alcoholcontent43%vol).

UV-Vis absorption spectroscopy;similarity;repeatability;clusteranalysis

O657.32

A

0254-5071（2015）02-0158-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.02.035

2014-12-24

馬華麗（1984-），女，助理研究員，本科，主要從事食品檢驗(yàn)與食品分析工作。