恒能量同步荧光光谱法结合主成分分析法对山西老陈醋的鉴别研究*

郭洁丽 毛立新* 杨小兰

（山西大学生命科学学院，山西太原030006）

恒能量同步荧光光谱法结合主成分分析法对山西老陈醋的鉴别研究*

郭洁丽**毛立新***杨小兰

（山西大学生命科学学院，山西太原030006）

以11种不同品牌和不同年份的山西老陈醋为试验样品，在激发波长为250 nm～500 nm，能量差△=1 300 cm-1～1 700 cm-1（每间隔100 cm-1扫描一次）范围内对其进行恒能量同步荧光扫描。结果表明，紫林老陈醋在λex=340 nm处存在荧光吸收，不同年份之间相对荧光强度有所差异；其余老陈醋均在λex=350 nm处有荧光吸收，荧光强度也各不相同。对所得数据进行主成分分析，发现△=1 500 cm-1时PC1和PC2的累计贡献率可达100%，各种老陈醋的分离效果最好。故选用恒能量同步荧光光谱法和主成分分析法二者有机结合来达到对不同年份和不同品牌山西老陈醋区分的目的是可行的。

老陈醋；恒能量同步荧光光谱法；主成分分析法

闻名遐迩的山西老陈醋是山西人民独创精神的宝贵财富，是我国精湛酿造技艺的一颗明珠。醋是人们日常生活中必备的调味品，山西老陈醋独特的酿造工艺，使之形成了特有的色、香、味。随着生活水平的提高，生产者和消费者对产品的质量和差异越来越关注，如何建立一种有效的方法将不同品牌和不同年份的老陈醋进行有效区分已势在必行。

1982年Inman等提出了恒能量同步荧光法，该法是在激发和发射波长的同时扫描过程中，保持二者之间一个恒定的能量差关系。所选择的△是一类化合物而不仅仅是某个组分的特征，使用一个能量差值就能实现同时检测同一类化合物中的多种物质，而在恒波长同步荧光光谱法中则需几个△λ分别扫描。恒能量同步荧光法在克服拉曼光、提高检测灵敏度和选择性方面均有显著效果,具有其他同步荧光法所没有的独特优点。由于老陈醋经熏醅和陈酿会生成一些苯环类和多苯环类物质及其衍生物，这类物质具有荧光吸收，故可利用荧光技术对老陈醋进行研究。目前，恒能量同步荧光光谱法主要用于食用油、食品、水体中多环芳烃（PAHs）的检测，而利用其对老陈醋方面的研究迄今还未见报道。

主成分分析法是从多个指标之间的相互关系入手，利用降维的思想，将多个指标化为少数几个不相关的综合指标，以排除众多化学信息共存中相互重叠的信息一种多元统计方法。其具体处理方法是将原变量进行转换，使少数几个新变量成为原变量的线性组合，同时这些变量要尽可能多的表征原变量的数据结构特征而不丢失信息。主成分分析广泛应用于各种领域，余宁华等利用主成分分析法对中国发酵食醋有机酸含量进行了差异性分析。本文对不同品牌和不同年份的老陈醋进行恒能量同步荧光扫描，所得数据使用主成分分析法对其进行评价。

1 材料与方法

1.1 仪器与试验样本

荧光检测器——岛津RF-530荧光检测计，灯源：75WXe灯（氙灯）；单色器：闪耀式全息光栅；波长范围：220 nm～900 nm；波长精度：±1.5 nm；刻线：900条/mm；分辨率：0.1 nm；灵敏度：S/N 100。仪器经过改装，将激发单色仪和发射单色仪旋钮连接两台步进电机，步进电机采用数控软件自动控制步进电机运转速度和停留位置，实现自动扫描，20次扫描误差0.1%，具有较好的重现性。仪器灵敏度（SENS）设为H，输出信号衰减（RANGE）设为16。

老陈醋样品购于太原市各大超市，均为500 mL瓶装；试验所用水为蒸馏水。

1.2 样品制备

由于老陈醋色泽等原因，原样测定时会出现荧光碎灭现象，故设计了稀释梯度以确定合适的稀释倍数。通过试验确定样品稀释5倍体积时吸收峰的相对荧光强度最大，所以所有醋样均用蒸馏水统一稀释至5倍体积后再进行恒能量同步荧光扫描。

1.3 样品测定

1.4 数据处理

主成分分析就是将原来众多指标重新组合成一组新的互相无关的少数几个综合指标代替原来指标，同时根据实际需要从中选取几个指标以便尽可能多地反映原来指标的信息。采用Excel 2003与Unscrambler9.8（Stat Soft，USA，2001）软件对不同年份和不同品牌的山西老陈醋进行数据处理与主成分分析，对比不同产品之间的差异。

2 结果与讨论

2.1 11种老陈醋在不同能量差条件下的恒能量同步荧光分析

1～11号样品分别为东湖3年、东湖5年、东湖酿造，宁化府3年、宁化府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。对11种老陈醋在不同能量差条件下进行恒能量同步荧光分析，结果表明，1～7号样品均在λex=350 nm附近存在荧光吸收，但荧光强度存在差异；8～11号样品的吸收峰在λex=340 nm附近，荧光强度亦存在差异。8～11号为紫林同一品牌的老陈醋，紫林1～3年老陈醋随着陈酿年份的增加，荧光吸收强度逐渐增强，说明此种物质随着陈酿年份的增加，生成量逐渐增多。11号样品（紫林5年）的荧光峰和荧光强度与8号样品（紫林1年）的相似，出现此现象可能由于陈酿的年份不够。综上所述，恒能量同步荧光光谱虽然可以把不同年份和不同品牌的老陈醋直观区分开来，但不能有效、合理的进行分类，所以需要结合其他的方法来进行分析。

2.2 11种老陈醋在不同能量差条件下的主成分分析

通过对11种老陈醋在不同能量差条件下进行主成分分析，计算各个因子得分，对样品进行综合评价，结果分别见图1，图2，图3，图4，图5。

图1 △=1300cm-1的恒能量同步荧光-主成分分析图

图2 △-=1400cm-1的恒能量同步荧光-主成分分析图

图3 △-=1500cm-1的恒能量同步荧光-主成分分析图

图4 △-=1600cm-1的恒能量同步荧光-主成分分析图

图5 △-=1 700cm-1的恒能量同步荧光-主成分分析图

图1、图4、图5中PC1和PC2累计方差贡献率都达到99%，这两个主成分覆盖已含样本的绝大部分信息量；图2、图3中PC1和PC2的累计方差贡献率高达100%，可以覆盖已含样品的全部信息。图2和图3中PC1和PC2完全相同，均为96%和4%。可以看出图3（即△=1 500 cm-1）的分离效果较图2的好，由于样品比较分散，更易于进行区分。

如图3所示，11个样品可以被分为4个区域，紫林2年、紫林3年位于PC1和PC2的正区域，紫林1年、紫林5年位于PC1的正方向和PC2的负方向区域，说明紫林2年和3年老陈醋的成分比较相似；紫林1年和5年处于同一区域，二者较为相似，这和上述恒能量同步荧光光谱图的结果相吻合。东湖酿造和东湖3年位于PC1的负方向和PC2的正方向区域，东湖5年位于PC1和PC2的负方向区域，说明随着陈酿年份的增加，荧光物质成分和含量会有所改变。不同年份的宁化府老陈醋处于不同的区域，故比较容易进行区分。水塔5年处于PC1的负方向和PC2的正方向区域，而水塔10年处于PC1和PC2的正方向区域，所以两者也比较容易进行分类。综上所述，△=1 500 cm-1时利用主成分分析可以很好地将不同年份和不同品牌的老陈醋区分开来。

3 结论

本文测定了11种老陈醋的恒能量同步荧光，从分析结果可以看出，所有的老陈醋都具有荧光吸收，紫林老陈醋的荧光吸收峰和其他老陈醋相比存在一定差异，可作为其质量鉴别的依据。对文中所选定的恒能量同步荧光数据进行主成分分析，能够较好地完成不同品牌和不同年份老陈醋之间的区分，分辨结果清楚直观，客观地反映了样品的真实信息。

恒能量同步荧光光谱法和主成分分析二者有机结合，进行光谱分析和主元模型构建，可以更全面、更清晰地描述不同年份和不同品牌老陈醋间的差异，为老陈醋的鉴别提供了一种新的、快速的、有效的技术手段，具有广泛的应用前景。

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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

国家自然科学基金资助项目（31171748）；山西省科技攻关计划资助项目（2006031085-01）。

**郭洁丽，女，1989年出生，山西大学食品科学与工程专业研究生在读。

***毛立新，通讯作者，E-mail：mlx1963@163.com.

2013-08-19