一种基于白酒风味物质OAV值多元特征图谱评价白酒质量的方法

技术领域

本发明属于白酒分析技术领域，特别涉及一种基于白酒风味物质OAV值多元特征图谱评价白酒质量的方法。

背景技术

白酒的质量评价主要依靠品酒师的感官品评，以文字性的描述来评价白酒的质量，难以形成客观的、可量化的标准。白酒成分复杂，对白酒香气和风味有贡献的物质称为风味物质。风味物质对酒体风味的贡献通常由风味物质的香气活力值(odour activevalues，OAV)值表示。OAV值是风味物质的浓度与阈值的比值，OAV值越大，表示该物质对香气的贡献越大。

品质良好的白酒一定是各种内在风味成分的完美组合。白酒中不同的风味成分的量比组合形成不同的酒体风格。因此，不能仅看某一个或某几个成分，而应该从整体上进行综合评价。而指纹图谱技术由于兼具“整体性”和“特征性”，它是建立在研究样本复杂成分体系的基础上，反映了复杂体系中各成分间的量比关系，具有采样精度高，特征明显、专属性强、重现性好的特点，且操作方便、快速且识别能力强，适合从整体上评价样品特征，已成为国内外广泛接受的质量评价模式。

传统的指纹图谱的数据评价指标一般为相似度，指采用单一方法采集的样品图谱间的相似性，一般用峰面积计算。在以往白酒指纹图谱研究中，多采用单一检测方法中的色谱峰峰面积相似度评价模式，如《CN110780017A一种清香型白酒指纹图谱检测方法》中采用气相色谱法采集的各成分的峰面积数据进行评价。相似度计算方法为中药指纹图谱软件中的夹角余弦算法，先春《不同工艺和风格酱香型白酒香气成分GC指纹图谱的研究》、祝成《不同感官等级白酒基酒的相似度研究》等研究中均采用峰面积夹角余弦法对白酒指纹图谱进行相似度评价，单纯从物质成分含量大小和成分分布情况考察酒体质量，忽略了风味成分对感官风格的影响，使成分评价与感官评价脱节。

发明内容

本发明意在提供一种基于白酒风味物质OAV值的多元特征指纹图谱质量评价方法，将风味成分对感官实际贡献纳入计算，对白酒质量进行客观表征，用可量化的数据反映白酒的质量，为判定白酒质量提供客观的、数字化的评价方法。

本方案中的一种基于白酒风味物质OAV值的多元特征指纹图谱质量评价方法，包括以下步骤：

一、感官品评

采用感官品评分辨出若干个未知酒样中的合格酒样和不合格酒样；

二、设立酒样OAV值指纹图谱的相似度界值

S1、采用内标法定量，用气相色谱法检测若干个已知合格酒样，得到所述酒样的各气相骨架成分含量，并计算各气相骨架成分的OAV值；

S2、采用内标法定量，用气相色谱-质谱联用法检测与S1中相同的已知合格酒样，得到所述酒样中的微量成分，并计算各微量成分的OAV值；

S3、选择S1和S2中OAV值大于1的成分作为对酒体风味有重要贡献的成分，并构建已知合格酒样的OAV值多元特征图谱；

S4、将感官品评分辨出的合格与不合格酒样都进行S1～S3的检测得到相应的OAV值特征指纹图谱；

S5、利用S4所得相应酒样的OAV值特征指纹图谱与S3所得已知合格酒样的OAV值多元特征图谱计算酒样OAV值指纹图谱相似度；

S6、基于S5所得酒样OAV值指纹图谱相似度，设立合格酒样与不合格酒样的相似度界值；

三、质量评价

待检测的未知酒样依次进行S1～S3、S5同样的操作所得OAV值指纹图谱相似度与相似度界值进行对比，大于相似度界值的酒样为合格，小于相似度界值的酒样则不合格。

本发明技术方案带来的有益效果：

利用常规的气相色谱和气-质联用2种检测方法检测白酒的风味成分，根据白酒风味成分对酒体感官香气的贡献，选择OAV值大于1的成分，构建OAV值多元指纹图谱，这样的指纹图谱代表了白酒的风味特征，且兼顾了白酒风味成分“量微香大，量大味小”的特点，计算出的相似度结果与酒样感官品评结果较为相符，能有效区分相同酒体的合格与不合格酒样，是目前更为适合于白酒质量控制的评价方法。

本发明建立的一种基于白酒风味物质OAV的多元指纹图谱质量评价方法，为白酒质量控制提供了一套简单、客观、可量化的综合评价方法，是白酒质量控制中感官品评方法之外的一种有益补充。

进一步，S1中气相色谱条件为：进样量：0.5～1.0μL；分流比：25～35∶1；程序升温，初始温度30～40℃，保持2～4min，以每分钟0.5～2℃的速率升温至40～45℃，保持1～3min，以每分钟0.5～5℃的速率升温至50～55℃，保持1～3min，以每分钟5～8℃的速率升温至155～165℃，保持5～8min，以每分钟20～30℃的速率升温至190～210℃，保持3～7min；柱流速：初速0.5mL/min，保持10～20min，以1.0mL/min速率升至1.0mL/min，保持30～40min；

柱流量：初始流速0.5～0.8mL/min，保持15～20min，以1mL/min速率升至1mL/min，保持55～60min；

进样口：220～240℃；检测器：230～250℃。

作为进一步的优选，S1中气相色谱条件为：进样量：0.5～1.0μL；分流比：25～35∶1；程序升温，初始温度30～40℃，保持2～4min，以每分钟1℃的速率升温至40～45℃，保持1min，以每分钟2℃的速率升温至50℃，保持2min，以每分钟7℃的速率升温至160℃，保持6min，以每分钟25℃的速率升温至200℃，保持5min；柱流速：初速0.5mL/min，保持15min，以1.0mL/min速率升至1.0mL/min，保持35min；柱流量：初始流速0.5～0.8mL/min，保持18min，以1mL/min速率升至1mL/min，保持58min；进样口：220～240℃；检测器：230～250℃。

进一步，S1中内标溶液的配制溶剂为53％～60％的乙醇，内标物为叔戊醇、乙酸正戊酯和2-乙基丁酸，3个所述内标物的储备液浓度为15.0～19.0g/L，加入酒样中的使用浓度为0.15～0.19g/L。

进一步，S1中内标溶液的配制方法为：在50mL容量瓶中加入一定量的53％vol乙醇溶液，依次加入0.5～1.5mL范围内相同量的叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸，并称质量，精确至0.0001g，用53％vol乙醇溶液定容至刻度，混匀备用。

作为进一步的优选，S1中内标溶液的配制方法中使用的叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸均为1mL。

进一步，S1中酒样内标加入量为：精密量取100mL酒样，准确加入100μL混合内标溶液，摇匀，上机测定，进样量为1.0μL。

进一步，S2中酒样进行检测前先进行液液萃取，萃取剂以乙醇水溶液与二氯甲烷2:1的体积比例混匀，所述乙醇水溶液的体积浓度为15％～20％，静置分层后，取下层有机相作为萃取剂。

进一步，萃取剂中乙醇水溶液的体积浓度优选为18％。

进一步，S2中气相色谱-质谱条件：

(1)气相色谱条件为：进样口220～240℃，分流比5～10:1，高纯氦气作为载气；进样量0.5～1μL；恒流模式，流量1mL/min；程序升温：初温35～45℃维持1～3min，以3～4℃/min升温到80～100℃，再以3～6℃/min升温至220～240℃，并保持该温度8～15min；

(2)质谱条件为：电子电离源；离子源温度220～230℃；电子能量70eV；传输线温度230～240℃。采集方式：选择离子SIM扫描，扫描范围m/z：30～300。

作为进一步的优选，S2的气相色谱条件所述的程序升温：初温35～45℃维持2min，以3.5℃/min升温到80～100℃，再以5.0℃/min升温至220～240℃，并保持该温度10min。

进一步，S2中内标溶液的配制方法为分别移取叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸0.5、0.5、1.0mL于100mL容量瓶，色谱级乙醇定容，配置成混合内标溶液，记录叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸的称取质量，并计算得到内标溶液质量浓度；所述内标物的加入体积为40μL。

附图说明

图1为本发明一种基于白酒风味物质OAV值多元特征图谱评价白酒质量的方法中获得的已知合格酒样的OAV对照图谱。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

一种基于白酒风味物质OAV多元指纹图谱质量评价方法，将风味成分对感官实际贡献纳入计算，对白酒质量进行客观表征，用可量化的数据反映白酒的质量，为判定白酒质量提供客观的、数字化的评价方法，包括以下步骤：

一、感官品评

采用感官品评分辨出若干个未知酒样中的合格酒样和不合格酒样；

二、设立酒样OAV值指纹图谱的相似度界值

S1、采用内标法定量，用气相色谱法检测若干个已知合格酒样，得到所述酒样的各气相骨架成分含量，并计算各气相骨架成分的OAV值；

S2、采用内标法定量，用气相色谱-质谱联用法检测与S1中相同的已知合格酒样，得到所述酒样中的微量成分，并计算各微量成分的OAV值；

S3、选择S1和S2中OAV值大于1的成分作为对酒体风味有重要贡献的成分，并构建已知合格酒样的OAV值多元特征图谱，如图1所示；

S4、将感官品评分辨出的合格与不合格酒样都进行S1～S3的检测得到相应的OAV值特征指纹图谱；

S5、利用S4所得相应酒样的OAV值特征指纹图谱与S3所得已知合格酒样的OAV值多元特征图谱计算酒样OAV值指纹图谱相似度；

S6、基于S5所得酒样OAV值指纹图谱相似度，设立合格酒样与不合格酒样的相似度界值；

三、质量评价

待检测的未知酒样依次进行S1～S3、S5同样的操作所得OAV值指纹图谱相似度与相似度界值进行对比，大于相似度界值的酒样为合格，小于相似度界值的酒样则不合格。

基于以上步骤，具体的实施过程如下：

1材料与方法

1.1材料与试剂

实验样品：酱香型白酒：贵州国台酒业股份有限公司；

试剂：无水乙醇，二氯甲烷,均为色谱级，德国默克尔公司；无水氯化钠，分析纯。

1.2标准品

气相色谱方法所用标准品：甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙缩醛、甲醇、丁酸乙酯、仲丁醇、正丙醇、异丁醇、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、正丁醇、己酸乙酯、正戊醇、庚酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、壬酸乙酯、丁二酸二乙酯、叔戊醇(内标)、乙酸正戊酯(内标)、乙基丁酸(内标)标准品，色谱纯，天津光复化工有限公司；乙醛、2-戊酮、乙酸、糠醛、苯甲醛、2,3-丁二醇、1,2-丙二醇、癸酸乙酯、苯乙酸乙酯、β-苯乙醇、棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯标准品，色谱纯，阿拉丁；异丁醛、异戊醛、异戊酸乙酯、异戊醇、2-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、四甲基吡嗪、丙酸、异丁酸、正丁酸、异戊酸、戊酸、己酸、愈创木酚、十四酸乙酯、辛酸标准品，色谱纯，麦克林；乙偶姻、糠醇、乙酸苯乙酯、月桂酸乙酯、油酸乙酯标准品，色谱纯，东京化成工业株式会社。

气-质联用法所用标准品：

1.3仪器与设备

Agilent 8890气相色谱仪，FID检测器；AB204-S电子分析天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；毛细管色谱柱：DB-WAX UI，60m×0.25mm×0.25μm，安捷伦。涡旋振荡器购自美国SI，型号：vorteX-genie2；电子天平购自Mettler Toledo，精度0.0001g，型号：ME204T；气质联用仪，型号8890-5977B，Agilent；色谱柱：HP-FFAP(50m*0.2mm*0.33μm)，Agilent；60mL分液漏斗，购自比克曼生物。

1.4实验方法

1.4.1气相色谱检测方法

1.4.1.1标准溶液的配制

乙醇溶液(53％vol)：量取530mL乙醇，用水定容至1000mL，混匀。

内标溶液：在50mL容量瓶中加入一定量的53％vol乙醇溶液，依次分别加入1mL叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸，并称质量(精确至0.0001g)，用53％vol乙醇溶液定容至刻度，混匀备用。

混合标准品溶液：按表1准确称取一定质量的各风味物质标准品于100ml容量瓶中，精确至0.1mg，用53％乙醇水溶液定容，即得混合标准储备液，准确分别移取0.05mL、0.1mL、0.25mL、0.50mL、1.0mL、2.0mL、4.0mL、5.0mL、8.0mL、10mL的混合标准储备液于10mL容量瓶中，用53％乙醇水溶液定容，再在各溶液中准确加入内标溶液100μL，摇匀，即得各系列标准溶液。

表1混合标准品溶液中各风味物质称取的质量

单标溶液：分别取各个标准品原液5μL，加入5ml 53％无水乙醇，得各个标准品单标溶液。

1.4.1.2样品溶液的配制

准确移取待测白酒样品5mL，加50μL内标溶液，混匀，经0.45μm的有机滤膜过滤，上机测定。

1.4.1.3色谱条件

色谱柱：DB-WAX UI，60m×0.25mm×0.25μm；

柱温：初始温度35℃，保持2min，以每分钟1℃的速率升温至45℃，保持1min，以每分钟2℃的速率升温至50℃，保持2min，以每分钟7℃的速率升温至160℃，保持6min，以每分钟25℃的速率升温至200℃，保持5min。柱流速：初速0.5mL/min，保持15min，以1.0mL/min速率升至1.0mL/min，保持35min。

柱流量：初始流速0.5mL/min，保持18min，以1mL/min速率升至1mL/min，保持58min。

进样口：240℃；检测器：250℃；进样量：1.0μL；分流比：30∶1

1.4.1.4定性定量方法

进白酒混合标准品溶液和52种单标溶液，根据保留时间进行定性。定量结果采用内标法计算，以标准溶液中各组分的浓度与内标物浓度的比值(x)为横坐标，各组分峰面积与内标物峰面积的比值(y)为纵坐标，绘制标准曲线，根据标准曲线得到待测样中各组分的浓度。

表2各风味物质测定时所采用的内标

1.4.2气相色谱-质谱联用检测方法

1.4.2.1样品前处理：

精密量取5.0mL酒样于50mL离心管，加入10.0mL二纯水，2g氯化钠，5mL萃取剂，涡旋振荡萃取5min，静置10min，收集下层有机相于5mL刻度试管，加入内标溶液40μL，用萃取剂定容，涡旋混匀，过0.22μm滤膜于进样瓶中，待上机分析。

1.4.2.2色谱-质谱条件

(1)GC条件：采用HP-FFAP色谱柱(50m×0.2mm，0.33μm，型号：19091F-105)；进样口温度为240℃，分流比1:5，高纯氦气作为载气；恒流模式，流量1mL/min；色谱柱初温40℃维持2min，以3.5℃/min升温到90℃，再以5.0℃/min升温至230℃，并保持该温度10min。

(2)MS条件：电子电离源；离子源温度230℃；电子能量70eV；传输线温度240℃。

(3)采集方式：选择离子扫描SIM，监测离子参考表3。

表3.GC MS定量方法的51种组分信息

1.4.2.3溶液配制

(1)萃取剂配制

取体积浓度为18％的乙醇水溶液与二氯甲烷(色谱级)以2:1的体积比例混匀，静置分层后，取下层有机相作为萃取剂。

(2)内标溶液配制

分别移取叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸0.5mL、0.5mL、1.0mL于100mL容量瓶，色谱级乙醇定容，配置成混合内标溶液，记录称量质量(精确至0.1mg)。

计算混合内标储备溶液各成分浓度。

(3)混合标准储备液配制

按照不同待分析目标物的浓度范围分组配制3组对照品储备液。按照表1中的理论称取质量分别精确称取对应对照品于100mL容量瓶中，萃取剂定容，记录实际称取质量(精确至0.1mg)，制备成1#-3#对照品分组储备液。

分别移取1#、2#、3#对照品分组储备液10.0mL、1.0mL、0.10mL用萃取剂定容于100mL容量瓶中，制备成对照品储备液。

表4.混合标准储备液配制表

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(4)标准曲线系列浓度溶液配制

将对照品储备液作为L8梯度溶液，分别用移液管移取L8梯度溶液0.05mL、0.1mL、0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL、5.0mL用萃取剂定容至10mL容量瓶中，依次作为L1～L7梯度溶液。

(5)定量测定

用移液管分别移取L1～L8溶液各5.0mL，加入40μL内标溶液，涡旋均匀后作为待测标准溶液。上机测定，绘制标准曲线。内标法计算各成分含量结果。

2结果与分析

按上述方法检测A4酒体样品88批，其中经感官品评合格酒样50批，不合格酒样38批。以30批合格酒样OAV大于1的成分建立OAV值多元特征图谱。按公式(1)计算全部合格酒样与不合格酒样的相似度。比较不同合格与不合格酒样指纹图谱相似度的差异。

式中，设有n个OAV大于1的成分，

xi为样品中第i个成分OAV值；

yi为对照图谱中第i个成分OAV值。

2.1A4酒体OAV值特征指纹图谱

收集两种检测方法测得的成分，选择OAV大于1的成分共60种，见表5.60个成分中由GC方法检测的有37个，由GC-MS方法检测的有23个。

表5，OAV大于1的60种成分

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2.2合格与不合格酒样相似度

50批合格酒样与38批不合格酒样OAV特征图谱相似度结果见表6。合格酒样相似度均值为0.96，不合格酒样相似度均值为0.88，两者差异显著，不合格酒样中最大相似度为0.91，设定合格与不合格酒样的判断界值为0.92，则感官品评分辨出的合格酒样中有1份酒样低于0.92，最终会被判断为不合格。

表6，两种酒样OAV图谱相似度结果

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以感官品评方法为金标准，评价OAV多元特征图谱方法的灵敏度和特异性，结果见表7。OAV值多元特征图谱相似度方法灵敏度为98.0％，即可以将合格样判断为合格样品的正确率为98％；特异性为100％，即可以将不合格样判断为不合格样的正确率为100％，总正确率为98.9％。

表7，以0.92为界两种方法判断结果对比

综上所述，本发明得到了一种OAV多元特征指纹图谱质量评价方法。该方法包括用气相色谱法检测白酒，得到白酒的各气相骨架成分的含量，同时用气相色谱-质谱联用法，得到白酒中的微量成分。选择OAV大于1的成分作为对酒体风味有重要贡献的成分，构建OAV对照图谱。相比传统单纯用峰面积大小进行相似度评价，避免了“量大而味小”成分峰面积过大而实际对酒体风味贡献很小的弊病，突出了各成分对酒体风味的实际贡献。

本发明建立OAV多元特征指纹图谱质量评价方法，兼顾了白酒香气成分“量小味大，量大味小”的事实，计算出的相似度结果与酒样感官品评结果较为相符，能有效区分相同酒体中合格与不合格酒样，与感官品评方法符合率在90％以上。

与感官品评不一样的是，本发明的OAV多元特征图谱相似度从物质成分层面为酱香型白酒提供了一套简单、客观的、可量化的综合评价方法，若设定合适的相似度判断界值，可从物质层面上评价酱香型白酒质量是否合格，是酱香型白酒质量感官品评之外的一种有益补充。

本发明建立OAV多元特征指纹图谱质量评价方法，是指纹图谱技术在白酒领域的应用扩展，而在考虑白酒香气成分贡献基础上，运用风味成分的香气贡献OAV值构建指纹图谱相似度评价方法，则在白酒质量检测领域中尚属首次。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的一种具体实施方法，而非对其限制；尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的酒体品类进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方法的本质脱离本发明实施例的发明思想和范围。