青海青稞酒挥发性成分的可见-紫外光谱学特性分析

马华丽，刘志明，宋永朋

（青海省轻工业研究所有限责任公司，青海 西宁 810001）

青海青稞酒挥发性成分的可见-紫外光谱学特性分析

马华丽，刘志明，宋永朋

（青海省轻工业研究所有限责任公司，青海 西宁 810001）

以不同品种的青海青稞酒为研究对象，研究了建立青稞酒紫外可见光谱曲线的基本技术参数；利用相似度和聚类分析的方法分析了青稞酒紫外-可见光谱曲线的重复性以及不同青稞酒样品紫外-可见光谱曲线的差异。结果表明，青海青稞酒中挥发性成分收集条件：采用旋转蒸发，蒸发温度30℃、真空度0.092 5 MPa、旋转蒸发时间15 min；紫外-可见光扫描原酒及挥发性组分的参比液为44%vol的乙醇溶液、扫描波长范围为200～330 nm；青稞酒挥发性组分及原酒的紫外-可见光谱曲线都有较高的重复性；青海青稞酒挥发性组分及原酒的紫外-可见光谱学特性受产酒地区、生产厂家及酒品种的影响而存在差异；在互助青稞酒（酒精度43%vol）中分别加入10%、20%、30%、40%、50%的陕霸酒后，其紫外光谱曲线变化非常明显。

紫外光谱曲线；相似度；重复性；聚类分析

青稞酒是青海主要的白酒品种，是重要的特色农产品，在农产品资源转化及地方经济建设中都具有无法替代的地位。青稞酒的品质主要取决于青藏高原纯天然无污染的自然环境、传统工艺、独特技术、人文背景及历史渊源等诸多因素。

周围等[1]利用气相色谱法分析了中国名酒（茅台、泸州老窖、五粮液、汾酒、董酒等）中的34种主要挥发性香味化学物质，根据这些香味化学物质之间的量比关系提出了中国名白酒“质量指纹”取决于名白酒香型及质量特征的观点，建立了一套完整的名白酒质量指纹库。秦丽娜等[2]采用固相微萃取-气质联用（solid-phase microextractiongas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）方法分析葡萄酒香气成分的差异，针对其中对葡萄酒香气特征贡献较大的21种组分进行深入研究。不同品种、不同产区的葡萄酒中的主要香气成分从色谱学分析、感官特性分析和数学分析3个方面均具有一定的差异性，因此可以利用这种香气成分的差异性对葡萄酒的品种和产区进行识别。宋润刚等[3]在鉴别葡萄酒真伪的研究中，采用高效液相色谱测定白藜芦醇、香精、维生素和总黄酮，密度瓶法测定干浸出物，用UV-240、721分光光度计和原子吸收分光光度计分别测定单宁、色价和矿质元素，氨基酸自动分析仪测定氨基酸。徐占成[4]在研究年份酒鉴定的问题上利用多台精密检测仪器联用技术，通过测定酒类中的某种微量成分的挥发系数，并与酒的贮存时间建立标准曲线来确定酒的年份，该方法解决了年份酒鉴别的世界性难题，具有快速、准确、适用性和可操作性强等优点。布丽君等[5]利用紫外分光光度法研究分析了食醋、酱油以及陕西白酒（太白系列）的紫外光谱单指纹特性，但是在白酒单指纹特性的研究过程中，用白酒酒样直接进行紫外扫描得出图谱，虽能区别不同白酒，但差异性不明显。

紫外吸收光谱法是基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱，利用紫外分光光度计在一定波长范围内对物质进行紫外扫描所得的曲线就是紫外吸收光谱曲线[6]。不同样品所含物质的成分及成分的不饱和程度有差异，其紫外光谱曲线的峰形、峰高、峰面积亦有所差异[5，7-8]。这种方法具有灵敏度高、重复性好、稳定性强、操作便捷、适用范围广泛、成本低等特点，但将其应用于青稞酒品质检测和质量控制方面的研究鲜见报道。不同青稞酒的紫外吸收光谱曲线代表了此酒在化合物类型及含量的重要特性，通过比较不同酒紫外-可见光光谱曲线，可综合判断酒体的综合品质，并对不同青稞酒进行鉴别。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验样品为16种不同品种的青稞酒及陕霸酒，见表1。

1.2 仪器与设备

UV-2550双光束紫外-可见分光光度计：日本岛津中国有限公司；BUCHI Rotavapor R-200型旋转蒸发仪：瑞士步琪有限公司；DRP-9162电热恒温干燥箱：上海森信实验仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫外-可见光谱曲线扫描条件的确定

扫描波长的确定：将互助青稞酒（酒精度44%vol）和互助头曲2种酒在30℃、0.092 5 MPa真空度条件下旋转蒸发15 min，对馏出液进行全波（190～800 nm）扫描。分析判断不同波段紫外-可见吸收光谱曲线的特征，由紫外-可见吸收曲线的特征吸收峰及曲线的可辨别程度确定合适的扫描波长范围。

蒸发稀释比例的确定：试验采用互助青稞王作为材料，将原酒样与蒸馏水按照体积比为1∶2、1∶4、1∶6进行稀释，在真空度为0.092 5 MPa、30℃条件下将稀释液和体积分数为44%的乙醇溶液（样品平均乙醇体积分数）进行旋转蒸发15 min，对酒样稀释液的馏出液在200～330 nm波长范围进行紫外吸收曲线扫描，参比液为体积分数44%的乙醇溶液的馏出液，根据紫外-可见吸收曲线的特征吸收峰及曲线的可辨别程度确定合适的稀释比例。

旋转蒸发温度的确定：将4组30 mL青稞酒（酒精度44%vol）分别在25℃、30℃、35℃、40℃条件下旋转蒸发15 min，在200～330 nm的波长范围内分别对原酒馏出液扫描，考察温度对酒中挥发性成分的影响，得出最适旋转蒸发温度。

旋转蒸发时间的确定：取互助青稞酒（酒精度43%vol）（30 mL）3份，在30℃时，分别旋转蒸发10 min、13 min、15 min，对馏出液进行紫外-可见光扫描，根据图谱质量确定蒸发时间，蒸馏时间＜10 min时，挥发物质蒸馏不完全，蒸馏时间＞15 min后，挥发物质已经在15 min内蒸馏完，故选择了中间的3个间段。

1.3.2 青稞酒挥发性成分及原酒紫外-可见光谱曲线重复性的研究

取互助青稞酒（酒精度44%vol）、互助青稞王2个酒样，在温度为30℃、真空度为0.092 5 MPa的条件下旋转蒸发15 min，收集馏出液作为待测样。对2种酒样馏出液在200～330 nm波长范围内扫描得到的吸收图谱进行分析，探讨2种青稞酒紫外-可见吸收光谱曲线的重复性。

取互助青稞酒（酒精度44%vol）、互助青稞王2个酒样，以体积分数为44%的乙醇溶液为参比直接对原酒样扫描（200～330 nm），得到吸收图谱，考察原酒紫外-可见光谱图的重复性。

1.3.3 青稞酒紫外可见光谱曲线的建立及分析

取互助青稞酒（酒精度44%vol）、互助青稞酒（酒精度43%vol）、雪山娇子、青稞粮液、五彩神壇、青稞黄金酒、互助青稞王、冬虫夏草酒、古秘藏、西宁青稞王、二郎剑、神仙不落地、雪域唐古拉、互助头曲、三星天佑德、四星天佑德等16种酒样，在30℃、真空度为0.092 5 MPa的条件下旋转蒸发15 min，收集馏出液作为待测样。以体积分数为44%的乙醇溶液馏出液作为参比，在200～330 nm的波长范围对酒样馏出液及原酒样品进行扫描，得到各种酒样的紫外-可见吸收光谱图。以光谱曲线间的相似度及聚类分析方法分析不同青稞酒紫外-可见光谱特性的差异性。

所有样品的扫描时间间隔为0.5 s。

1.3.4 数据处理方法

两紫外光谱曲线间相似度[9-12]计算采用以下公式：

式中：S为相似度；n为取样点个数；h1j为第一条曲线在第j个取样点的吸光度值；h2j为第二条曲线在第j个取样点的吸光度值。

聚类分析：以所有酒样在200～330 nm扫描所得到的吸光度值为变量，进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 紫外-可见光谱曲线扫描条件的确定

2.1.1 扫描波长的确定

2种青稞酒经30℃旋转蒸发10 min得蒸发液，以体积分数为44%的乙醇溶液作为参比液，在不同波长范围内进行紫外-可见吸收光谱扫描，结果如图1。由图1可知，200～330 nm波长范围内，2种酒都有明显的特征吸收曲线，曲线峰形清晰，变化极有规律；330～800 nm范围内吸光度值趋于0，几乎看不到曲线。故选择200～330 nm波长为扫描和分析的最佳波长范围[7]。

2.1.2 蒸发稀释比例对酒中挥发性成分的影响

原酒样和不同稀释比的酒样馏出液在200～330 nm波长范围的紫外吸收曲线如图2所示。由图2可以看出，酒样不稀释，馏出液的吸收曲线峰值不会超过仪器的量程，而且比较完整，故在其他试验中采用原酒样直接进行旋转蒸发。

2.1.3 旋转蒸发温度对酒中挥发性成分的影响

青稞酒（酒精度44%vol）在25℃、30℃、35℃、40℃条件下旋转蒸发，在200～330 nm的波长范围内分别对酒样馏出液扫描，得出光谱吸收图谱如图3所示。由图3可以看出，30℃的馏出液具有较高的响应值，考虑温度对酒中挥发性成分的影响，确定30℃为最适蒸发温度。

2.1.4 旋转蒸发时间对酒中挥发性成分的影响

不同蒸发时间对同一样品（43%vol互助青稞酒）紫外-可见光谱特性的影响见图4。由图4可知，虽然旋转蒸发时间对光谱曲线的形状没有明显影响，但15 min旋转蒸发样品具有较高的响应值，因此选择15 min为最佳蒸发时间。

2.2 青稞酒旋转蒸发馏出液及原酒紫外-可见光谱曲线的重现性研究结果[13-15]

互助青稞酒（43%vol互助青稞酒）和互助青稞王2个酒样经过相同处理得到的紫外-可见光谱曲线见图5。由图5可知，2次处理所得到的吸光度值曲线几乎一致，两种青稞酒挥发性成分的紫外吸收光谱具有较好的重复性，2个酒样2次处理得到的曲线相似度分别为0.90、0.80。

互助青稞酒和互助青稞王2个酒样原酒的2次紫外-可见吸收图谱见图6。由图6可知，原酒2次扫描的曲线重复性非常好，经计算得到的相似度分别为0.95、0.96。

酒样经过蒸馏处理后，收集到的组分主要为一些挥发性成分，蒸馏组分的紫外可见光谱曲线更能反应测试样品的香味特征，但样品经过蒸馏处理后，得到的蒸馏组分及成分含量受蒸馏温度、压力及时间等因素的影响，同时，仪器设备的稳定性对蒸馏组分的稳定也有明显影响，因此，酒样蒸馏组分的紫外可见光谱曲线的重复性稍差，但这种差异与不同样品间的差异相比较，仍然较小。

2.3 青稞酒紫外光谱曲线的特异性分析结果

16种酒样在30℃、真空度为0.092 5 MPa的条件下旋转蒸发15 min，收集馏出液作为待测样。以体积分数为44%的乙醇溶液馏出液作为参比，在200～330 nm的波长范围对酒样馏出液扫描，得到各种酒样的紫外吸收光谱图见图7，16种青稞酒原酒的紫外吸收光谱见图8，16种青稞酒馏出液紫外吸收光谱图的聚类分析结果见图9。

由图7、图8可知，不同酒样蒸馏后扫描出的紫外吸收光谱图差异更明显，虽然原酒扫描的紫外吸收光谱图也可以区分不同酒样，但不如挥发性成分紫外图谱的差异性明显，并且光谱曲线趋势大致相同，只是吸光度值大小有差别。酒样蒸馏后，紫外扫描的是青稞酒中挥发性组分，成分相对比较单一，差别比较明显；而直接紫外扫描青稞原酒，组分比较复杂，对吸收曲线具有明显影响的组分在产品间的相对差异较小，用原酒直接扫描得到的紫外-可见光谱曲线鉴别不同酒样，其可靠性稍差。因此，对青稞酒进行旋转蒸发，通过扫描青稞酒中挥发性成分，得到紫外-可见光谱来鉴别不同种类的青稞酒具有较高的可靠性。

由图9可知，聚类分析时，同一酒厂的青稞酒品种可以别聚类到较小的分组中，但仍有差别。如互助青稞酒有限公司的6种酒，44%vol互助青稞酒和三星天佑德二者相似度比较高；而另外4种：43%vol互助青稞酒、互助青稞王、互助头曲、四星天佑德相具有较高的相似性；而且这几种青稞酒都明显区别于其他酒厂的酒样，说明同一酒厂青稞酒的挥发性组分及酒整体品质具有一定相似性，但不同酒厂青稞酒的挥发性成分差别较为明显。因此紫外-可见光谱法不仅可以判断不同酒厂青稞酒之间的差别，而且可以区别同一酒厂不同的酒品种。

2.4 青海青稞酒加入其他白酒后的紫外可见光谱变化

向43%vol互助青稞酒中加入酒精度为50%vol的陕霸酒，分别按10%、20%、30%、40%、50%的比例加入混匀，旋转蒸发处理后所得图谱与原酒所得图谱如图10。由图10可以看出，加入陕霸后，紫外光谱图与原酒的图谱相比较差别很大，紫外可见光谱技术可以作为一种青稞酒鉴定的技术。

3 结论

通过旋转蒸发收集青稞酒挥发性组分，采用200～330 nm得到的紫外可见光谱曲线能反映青稞酒的挥发性组分特征，最佳旋转蒸发条件和在紫外可见分光光度计扫描图谱的条件分别为原酒在30℃旋转蒸发15 min，以体积分数为44%的乙醇溶液为参比，在200～330 nm波长范围内扫描紫外可见光谱图。

不同种类青稞酒之间紫外可见光谱曲线差异较大，而且青稞酒在掺假后紫外光谱曲线发生明显变化，通过对青稞酒挥发性成分的紫外-可见光谱学特性分析可以鉴别不同种类的青稞酒，并可作为青稞酒真假判别的技术手段。

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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

马华丽（1984-），女，助理研究员，本科，主要从事食品检验与食品分析工作。