戴詩皎，王曉慧，羅霞

（江蘇洋河酒廠股份有限公司，江蘇宿遷223800）

酒醅中總酯含量檢測(cè)方法的研究

戴詩皎，王曉慧，羅霞

（江蘇洋河酒廠股份有限公司，江蘇宿遷223800）

采用皂化返滴定法測(cè)定了酒醅中總酯的含量，并使用近紅外光譜技術(shù)建立了酒醅總酯的快速檢測(cè)方法。通過解析不同酒醅樣品的近紅外光圖譜，采用MF和NCL光譜前處理方法對(duì)光譜進(jìn)行了平滑和去噪處理，用偏最小二乘（PLS）算法建立了酒醅總酯的近紅外模型。模型的決定系數(shù)R2為97.15%，預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RMSEP)為0.07%，表明建立的模型可靠，預(yù)測(cè)效果好，能夠滿足白酒生產(chǎn)中酒醅總酯的快速檢測(cè)要求。

酒醅；總酯；近紅外光譜技術(shù)

酯類是中國(guó)白酒的主要風(fēng)味物質(zhì)，其含量占白酒風(fēng)味物質(zhì)總量的75%～95%[1]。白酒的香氣、口感和風(fēng)格主要是由酒中的風(fēng)味物質(zhì)決定的[2]。除了原料中含有酯類外，大量的酯類物質(zhì)是酒醅發(fā)酵過程中微生物代謝的產(chǎn)物[3]。酒醅中總酯的含量在一定程度上反映了其發(fā)酵情況，通過測(cè)定酒醅的總酯，結(jié)合水分、酸度、淀粉、糖分和酒精度等指標(biāo)的分析，可以了解酒醅發(fā)酵過程的變化從而有效的調(diào)整釀酒工藝。

近紅外光譜技術(shù)是一種高效快速的現(xiàn)代分析技術(shù)它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、光譜技術(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)等多個(gè)學(xué)科的有機(jī)結(jié)合。該分析技術(shù)在20世紀(jì)90年代后迅猛發(fā)展，得到了越來越多的國(guó)內(nèi)外分析專家關(guān)注。近紅外是介于可見光和中紅外之間，波長(zhǎng)為780～2500 nm的電磁波，近紅外光譜記錄的是含氫基團(tuán)（C-H、O-H、N-H、S-H）的倍頻和合頻吸收。近紅外（NIR）光譜法和傳統(tǒng)化學(xué)分析方法相比，具有分析速度快、分析效率高、分析成本較低可以同時(shí)分析樣品的不同組成成分，不破壞樣品，不產(chǎn)生廢液等優(yōu)點(diǎn)，在石油、飼料、農(nóng)業(yè)、食品等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

在白酒生產(chǎn)過程中，酒醅檢測(cè)是監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程工藝把控水平的重要手段，一般檢測(cè)的指標(biāo)有水分、酸度、淀粉、糖分和酒精度，鮮有檢測(cè)酒醅總酯的報(bào)道。我國(guó)在2004年已成功將近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于酒醅成分的分析，實(shí)現(xiàn)了水分、酸度、淀粉、糖分和酒精度的快速定量檢測(cè)[4]。但截至目前，還沒有使用近紅外光譜儀檢測(cè)酒醅總酯的報(bào)道。

1 材料與方法

1.1 材料

樣品：洋河酒廠股份有限公司濃香型大曲酒出池大茬酒醅。

儀器設(shè)備：分析天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司；電熱恒溫水浴鍋，上海蘇達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；傅里葉變換近紅外光譜儀，瑞士步琦有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 酒醅總酯化學(xué)值的測(cè)定

樣品預(yù)處理：稱取出池酒醅樣品10.00 g，溶于100m L的95%乙醇中，攪拌均勻，常溫浸泡15m in后（期間每隔5m in攪拌1次），用定性濾紙過濾，濾液備用。

總酯的測(cè)定方法采用皂化返滴定法[5]。準(zhǔn)確吸取濾液50.00m L于250m L帶蓋磨口三角瓶中，加2滴酚酞，以0.1mol/L NaOH滴定至微紅色，30 s不褪色（切勿過量）。再準(zhǔn)確加入25.00m L 0.1mol/LNaOH，充分搖勻，裝上回流冷凝管，于沸水浴中回流30m in后冷卻至室溫。用0.1mol/L硫酸溶液滴定過量的NaOH，使微紅色剛好完全消失為終點(diǎn)，記錄消耗的0.1mol/L H2SO4體積Vb。同時(shí)吸取乙醇無酯溶液25.00m L，按上述方法同樣操作，做空白實(shí)驗(yàn)，記錄消耗H2SO4標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積Va。結(jié)果計(jì)算：

式中：χ——樣品中總酯的含量（以乙酸乙酯計(jì)），%；C——NaOH的濃度，mol/L；Va——空白實(shí)驗(yàn)樣品消耗H2SO4標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，m L；Vb——實(shí)驗(yàn)樣品消耗H2SO4標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，m L；C1——H2SO4的濃度，mol/L(1/2 H2SO4)；0.088——與1.00m L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)?shù)囊宜嵋阴ベ|(zhì)量，g；100/10——10為所取酒醅重量，g；100為換算成100 g酒醅，g。

1.2.2 近紅外光譜采集

對(duì)兩組患者的依從性及生活質(zhì)量評(píng)分進(jìn)行觀察，將患者的依從性分三種情況：能夠完全按照護(hù)理人員要求進(jìn)行疾病治療為完全依從，部分按照護(hù)理人員要求進(jìn)行疾病治療為部分依從，不能按照護(hù)理人員要求進(jìn)行疾病治療為不依從。生活質(zhì)量評(píng)分滿分為100 分 [5-6]。

酒醅的漫反射近紅外光譜的采集利用的是瑞士步琦軟件NIRWare Operator，同時(shí)配套使用傅里葉變換偏正干涉儀NIRMaster和固體測(cè)量池以及自動(dòng)旋轉(zhuǎn)采樣系統(tǒng)。測(cè)量波長(zhǎng)范圍：4000～10000 cm-1，儀器自動(dòng)扣除內(nèi)外參比；分辨率：8 cm-1；掃描次數(shù)：32次。由于酒醅樣品的均勻性和疏松度等因素會(huì)影響近紅外分析的結(jié)果，因此在光譜采集前酒醅樣品均需要進(jìn)行充分混勻，為提高近紅外測(cè)量的精確度，同一酒醅樣品使用同一樣品池3次重復(fù)裝樣。采集光譜時(shí)，將混合均勻的酒醅樣品裝滿樣品杯的3/4，并且樣品壓實(shí)不透光。近紅外光譜儀的旋轉(zhuǎn)器使樣品杯勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使漫反射采樣系統(tǒng)可以采集到多處酒醅的NIR光譜。

1.2.3 光譜預(yù)處理

在收集樣品的近紅外光譜時(shí)，有許多的隨機(jī)噪音會(huì)帶入光譜中，干擾近紅外吸收強(qiáng)度與樣品指標(biāo)的關(guān)系，因此，在進(jìn)行光譜分析時(shí)，需要對(duì)光譜進(jìn)行一定的預(yù)處理。本實(shí)驗(yàn)采用的是MF和NCL光譜預(yù)處理方法來消除噪音。

1.2.4 總酯模型的建立

在本實(shí)驗(yàn)中，共采集了732個(gè)樣品的光譜數(shù)據(jù)和手工值數(shù)據(jù)，一起由BUCHI獨(dú)有的NIRCal化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件采用偏最小二乘（PLS）算法建立了酒醅總酯的定標(biāo)模型。在定標(biāo)模型中，482個(gè)樣品為校正集，241個(gè)樣品為驗(yàn)證集。

1.2.5 模型評(píng)價(jià)方法

模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有決定系數(shù)R2、預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏差（root mean square error of prediction，RMSEP），通常R2越接近1，則模型相關(guān)性越好，預(yù)測(cè)效果越好；RMSEP越小，表明模型預(yù)測(cè)精度越高，誤差越小。其中：

式中：n——樣本個(gè)數(shù)；yTi——樣本的實(shí)測(cè)值；yPi——樣本的預(yù)測(cè)值；yα——樣本實(shí)測(cè)值的平均值。

2 結(jié)果與分析

酒醅總酯化學(xué)實(shí)測(cè)值見表1，由校正集和驗(yàn)證集中總酯的含量范圍、平均值和標(biāo)準(zhǔn)差可知，選取的酒醅樣品范圍較寬，代表性強(qiáng)。

表1 校正集與驗(yàn)證集數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2 近紅外光譜分析

每張近紅外漫反射光譜存在從10000～4000 cm-1波段1501個(gè)反射率值，對(duì)掃描過程中出現(xiàn)的異常光譜進(jìn)行剔除，并經(jīng)過MF和NCL預(yù)處理后，消除了一部分噪聲的干擾，以提高模型的準(zhǔn)確性和可靠性。經(jīng)預(yù)處理后的酒醅樣品近紅外吸收光譜見圖1。

圖1 酒醅樣品的近紅外光譜圖

2.3 定標(biāo)模型的驗(yàn)證與評(píng)價(jià)

2.3.1 近紅外光譜儀檢測(cè)準(zhǔn)確度測(cè)試

在建模分析中，決定系數(shù)（R2）接近1為宜，預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RMSEP）越小，表明模型預(yù)測(cè)精度越高，誤差越小。在本分析中，利用建立的定量模型預(yù)測(cè)146個(gè)樣品，結(jié)果見圖2。由圖2可以看出，近紅外光譜預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值基本一致。通過計(jì)算，酒醅總酯模型的R2為97.15%，RMSEP為0.07%，說明模型的預(yù)測(cè)效果很好，能滿足企業(yè)在白酒生產(chǎn)過程中對(duì)酒醅總酯的檢測(cè)精度要求。

表2 近紅外光譜儀精度測(cè)試

圖2 總酯預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值相關(guān)圖

為了進(jìn)一步驗(yàn)證使用近紅外光譜儀檢測(cè)酒醅總酯的可靠性，我們對(duì)預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值進(jìn)行了t檢驗(yàn)分析，結(jié)果表明，在0.05顯著性水平下，近紅外光譜法與傳統(tǒng)化學(xué)方法不存在顯著性差異，說明2種方法不存在系統(tǒng)誤差，因此證明了所建立的酒醅總酯近紅外模型具有良好的預(yù)測(cè)能力，可以達(dá)到常規(guī)分析方法的精度要求。

2.3.2 近紅外光譜儀檢測(cè)精度測(cè)試

為了檢驗(yàn)近紅外光譜儀測(cè)試酒醅總酯的精度，我們對(duì)同一樣品分別進(jìn)行了10次近紅外光譜儀和化學(xué)方法分析，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，近紅外光譜儀檢測(cè)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.9626%，普通化學(xué)方法檢測(cè)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.1898%，使用普通化學(xué)方法測(cè)定同一樣品的波動(dòng)范圍要大于近紅外法測(cè)定的波動(dòng)范圍，說明近紅外的測(cè)定精度要好于常規(guī)化學(xué)檢測(cè)方法。

3 討論

本研究通過皂化返滴定法，檢測(cè)了酒醅中總酯的含量。利用傅里葉變換近紅外光譜技術(shù)(FT-NIRS)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件Nircal建立了酒醅總酯的定量分析模型。模型的決定系數(shù)R2為97.15%，預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RMSEP)為0.07%，表明模型的預(yù)測(cè)效果很好，能夠滿足白酒生產(chǎn)中酒醅總酯的檢測(cè)精度要求。該近紅外模型的建立，使得酒醅總酯實(shí)現(xiàn)了快檢，將檢測(cè)一個(gè)樣品的時(shí)間由1.5 h縮短至30 s，大大提高了工作效率。

2004年，近紅外光譜儀開始應(yīng)用于酒醅的水分、酸度、淀粉、糖分和酒精度等指標(biāo)的分析檢測(cè)，此后在白酒行業(yè)內(nèi)得到迅速的發(fā)展，例如：應(yīng)用于白酒原糧質(zhì)量的測(cè)定、大曲各指標(biāo)的檢測(cè)及質(zhì)量的評(píng)判、白酒的打假、原酒等級(jí)的判定和白酒總酸、總酯的測(cè)定等[6-9]。盡管該技術(shù)目前還存在一些不足，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)等學(xué)科的不斷發(fā)展，近紅外光譜技術(shù)的穩(wěn)定性、實(shí)用性和準(zhǔn)確性將會(huì)得到不斷的提高，從而促進(jìn)近紅外光譜分析技術(shù)在白酒行業(yè)得到更加廣泛的應(yīng)用。

我公司為了保障原酒的綿柔品質(zhì)，嚴(yán)格限定了原酒的酯類指標(biāo)，包括己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯。酒醅中總酯含量的高低勢(shì)必會(huì)影響原酒中酯的含量。因此，可以通過分析由近紅外光譜儀檢測(cè)得到的酒醅總酯大數(shù)據(jù)，找出酒醅總酯與四大酯之間的關(guān)系，就可以通過酒醅總酯的含量推測(cè)出四大酯含量，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，適時(shí)調(diào)整接選酒，從而提高原酒質(zhì)量。

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Measurement of Total Esters Content in Fermented Grains

DAIShijiao,WANG Xiaohuiand LUO Xia
（Yanghe Distillery Co.Ltd.,Suqian,Jiangsu 223800,China）

Total esters content in fermented grains was measured by saponification back titration method.Meanwhile,near infrared spectroscopy was used to establish a model for rapid measurement of total esters in fermented grains.Through the analysis of the near infrared spectrum of different fermented grains samples,and smoothing and denoising treatment of the spectrum by MF and NCL spectrum pretreatment method, the near infrared spectrum model of total esters in fermented grains was established by PLS algorithm.The correlation coefficient R2of the model was97.15%,and the root mean square errors of prediction(RMSEP)was0.07%,suggesting that the model was reliable with good predictability and it could meet the requirements of rapid measurement of total esters during Baijiu production.

fermented grains;total esters;near infrared spectroscopy

TS262.3；TS261.4；TS261.7

A

1001-9286（2017）02-0054-03

10.13746/j.njkj.2016352

2016-11-28

戴詩皎（1988-），女，碩士研究生，主要研究方向：白酒生產(chǎn)過程檢驗(yàn)。

王曉慧（1985-），女，本科，國(guó)家白酒評(píng)委，江蘇洋河酒廠股份有限公司質(zhì)量部部長(zhǎng)。

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2016-12-02；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20161202.1116.005.htm l。