基于PLSR分析樱桃酒呈味物质与感官属性之间的相关性

牛云蔚，孔佳丽，肖作兵,2,*

（1.上海应用技术大学香料香精技术与工程学院，上海 201418；2.上海香料研究所，上海 200232）

樱桃营养丰富，所含蛋白质、糖、矿物质等营养成分均比一般水果高出几倍，尤其铁含量，每100 g含铁高达6 mg，居果中之首[1]。樱桃作为营养丰富的水果，其酿造而成的樱桃酒也具备医疗保健价值[2]，能治疗相关疾病[3]，而且还具有独特的色、香、味，深受消费者的喜爱。樱桃酒的风味物质主要由香气物质和呈味物质组成，其中呈味物质主要包括构成樱桃酒的甜、酸、苦、涩等味觉的成分，大体分为糖、氨基酸类、有机酸和酚类物质等几大类[4-7]。

许多方法能检测分析酒中的呈味物质，如高效液相色谱法[8-10]、离子交换色谱法[11]、毛细管电泳法[12]等。许春华等[13]采用高效液相色谱法测定8 种市售樱桃酒中的8 种主要有机酸的含量；方玲玲等[14]建立了超高效液相色谱-串联四极杆质谱联用技术同时检测樱桃酒中的没食子酸、羟基苯甲酸、绿原酸、香草酸和咖啡酸5 种酚酸的方法；Cosme等[15]通过反相高效液相色谱对红酒中的单宁类物质进行了分析检测；Barrado等[16]在西班牙红酒和白酒中发现了主要的氨基酸风味物质；叶芙蓉等[17]研究了利用高效液相色谱仪的示差折光检测器测定黄酒中的五类糖。近几年，很多文献都报道了对化学成分与感官质量关系的研究。如Song Shiqing等[18-19]采用偏最小二乘回归（partial least squares regression，PLSR）法对牛脂肪氧化、电子鼻和感官属性进行研究，结果显示PLSR成功建立基于电子鼻检测的牛脂肪氧化参数的模型，且氧化牛脂对其感官香气的贡献。陈义等[20]采用PLSR法对信阳毛尖中的香气成分与感官之间的关系进行了研究，有效确定了信阳毛尖香气的等级划分。本研究主要对不同种类樱桃酒的呈味成分进行鉴定研究，并结合主成分分析、聚类分析和PLSR对樱桃酒样品的感官属性与特征呈味物质的相关性进行研究，确定对每个感官属性有显著性贡献的呈味物质。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

不同厂家（6 种）樱桃酒分别购自江苏红香溢酒业有限公司（W1和W2），山东烟台裕诚庄园有限公司（W3），莱阳旌旗山庄有限公司（W4），烟台同心酒业有限公司（W5），吉林通化万通葡萄酒股份有限公司（W6）。6 种酒基本指标如表1所示。酒样在-4 ℃条件下贮藏用于分析测定。

表1 6 种樱桃酒的基本指标Table1 Basic properties of 6 cherry wines

甲醇、乙酸（均为色谱纯） 国药控股股份有限公司；没食子酸、对羟基苯甲酸、绿原酸、香草酸、咖啡酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、组氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、脯氨酸、草酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、醋酸、柠檬酸、琥珀酸、单宁酸、蔗糖、葡萄糖、果糖（均为色谱级） 美国Sigma-Aldrich公司；纯净水由Milli-Q净化系统制得。

1.2 仪器与设备

RE-52A旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；SHB-ⅢA循环水式多用真空泵 上海豫康科教仪器设备有限公司；1260高效液相色谱仪 美国Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 感官评价

采用定量描述感官评价法对樱桃酒样品进行感官评价[21]，评价小组由10 名成员组成，4 名男性和6 名女性，年龄在20～35 岁之间。评价人员根据ISO 4121标准进行了培训，分别对樱桃酒的4 种感官属性进行评价，包括酸味、甜味、苦味和涩味；呈味强度采用10 分制打分（0 分代表没有味道，10 分味道最强），记录各评价人员的评价打分结果。每个样品重复评价3 次。

1.3.2 樱桃酒呈味物质的鉴定

1.3.2.1 有机酸含量的测定

采用配有紫外检测器的高效液相色谱系统测定，检测波长210 nm。色谱柱：Atlantis C18（250 mm×4.5 mm，5 μm）；柱温30 ℃；流动相：0.05 mol/L H3PO4-甲醇（95∶5，V/V）溶液；流速0.8 mL/min。样品先经0.45 μm滤膜孔过滤后，向仪器中注入10 μL进行分析。

1.3.2.2 氨基酸含量的测定

采用配有紫外检测器的高效液相色谱仪测定，检测波长338 nm。色谱柱：ODS Hypersil（250 mm×4.6 mm，5 μm）；柱温40 ℃；流动相：20 mmol/L醋酸钠和甲醇-乙腈溶液（1∶2，V/V）混合；流速1 mL/min。样品经0.45 μm滤膜过滤后，向仪器中注入10 μL进行分析。

1.3.2.3 单宁酸含量的测定

采用配备二极管阵列检测器的高效液相色谱系统测定，检测波长275 nm。色谱柱：Akasil-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；柱温20 ℃；流动相：甲醇-水（4∶1，V/V）溶液；流速0.5 mL/min。样品经0.45 μm滤膜孔过滤后，向仪器中注入10 μL进行分析。

1.3.2.4 酚酸含量的测定

采用带有紫外检测器的高效液相色谱仪测定，检测波长280 nm。色谱柱：Inertsil ODS（250 mm×4.6 mm，5 μm）；柱温30 ℃；流动相A：甲醇-乙酸-水（10∶2∶88，V/V）溶液；流动相B：甲醇-乙酸-水（90∶2∶8，V/V）溶液；流速1 mL/min。洗脱程序：0～10 min，B为0%～15%；10～25min，B为15%～50%；25～30 min，B为50%～0%。

50 mL樱桃酒样品用40 mL乙酸乙酯在分离漏斗中萃取2 次，萃取时间20 min。有机层和水层分开，采用旋转蒸发仪除去水分。萃取物溶解于10 mL甲醇中，经0.45 μm的滤膜孔过滤后，向仪器中注入10 μL进行分析。

1.3.2.5 糖含量的测定

采用配备示差折光检测器的高效液相色谱仪测定，色谱柱：Aglient Hi-Plex Ca（300 mm×7.7 mm，8 μm）；柱温80 ℃；检测器温度35 ℃；分析条件：流速0.6 mL/min；洗脱剂为纯水。样品经0.45 μm的滤膜孔过滤后，向仪器中注入10 μL进行分析。

1.3.3 定性定量分析

根据混合标准品的保留时间对照各个酒样中高效液相色谱图中的各出峰物质的保留时间进行定性；以峰面积外标法定量。

1.4 数据处理

感官分析数据进行方差分析，P值小于0.05认为存在显著性差异，采用SPSS 20.0软件进行数据统计分析；应用XLSTAT统计分析软件对感官评价数据和定量数据进行主成分分析和聚类分析；利用Unscrambler version 9.7统计分析软件对6 种樱桃酒的呈味物质及感官数据进行PLSR相关性分析。

2 结果与分析

2.1 樱桃酒感官分析

表2 6 种樱桃酒样品的感官评定结果Table2 Taste intensities of 6 cherry wines in descriptive sensory evaluation

对6 种樱桃酒的感官属性进行感官评定，如表2所示。方差分析结果表明，不同厂家的樱桃酒同种属性（酸、甜、苦、涩）之间都具有显著性差异（P＜0.05）。表2结果表明，各樱桃酒感官属性显著性差异最高的是酸味，其次是甜味，最后是涩味和苦味。因此，酸、甜、苦、涩4 种感官属性可以较好地解释不同厂家的樱桃酒的味觉特征。由表2可知，酒样W1的苦涩味强度较强，甜味较弱；W2的苦涩味与W1强度相近，但甜味比W1强；相较而言，W3各味道均较弱但也比较均匀；W4的酸味、苦味和涩味强度较大，而甜味较弱；W5的酸味、苦味和涩味比W4稍弱，但甜味较强；W6的甜味强度比较大，其余味道都较弱。

2.2 樱桃酒酒样与感官属性的主成分分析

图1 6 种樱桃酒酒样感官属性的主成分分布图Fig. 1 PCA bi-plot of sensory attributes for 6 cherry wines

在感官定量描述分析基础上，采用主成分分析法分析不同樱桃酒样品的感官结果，利用二维分布图，可以直观表达出不同樱桃酒酒样之间的分类关系、酒样与感官属性之间的关系，如图1所示。通过主成分分析6 种樱桃酒酒样的呈味特征，共提取2 个主成分，第1主成分为71.76%，第2主成分为20%。6 种樱桃酒酒样根据距离远近被分在不同区域，第1主成分负半轴的W3和W6为一类，正半轴的W1、W2、W4和W5分为一类；第2主成分把W4、W5和W6分为一类，W1、W2和W3为一类。酒样W1和W2分布在第4象限内，与苦味、涩味的相关性较大。酒样W4与W5分布在第1象限内，与酸味存在较高的相关性。

2.3 樱桃酒呈味物质的分析

有机酸影响酒的化学稳定性，对酒的品质有至关重要的作用[22]。草酸、D-酒石酸、L-苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸在每种樱桃酒中均被检测到。质量浓度最高的为乳酸。乳酸同样在葡萄酒中被鉴定为主要的有机酸[23-24]，质量浓度最少的是草酸。不同樱桃酒中有机酸质量浓度分别为：草酸0.05～0.36 g/L、D-酒石酸0.38～2.16 g/L、L-苹果酸0.89～6.23 g/L、乳酸2.36～32.15 g/L、乙酸0.04～4.87 g/L、柠檬酸0.28～1.49 g/L和琥珀酸0.43～3.83 g/L。

如表3所示，15 种氨基酸在每种樱桃酒中被鉴定，而丝氨酸在W3和W6酒样中未被检测出，半胱氨酸也没有在W3中检测到。天冬氨酸（0.01～1.37 g/L）是质量浓度最高的氨基酸，其次是脯氨酸。氨基酸是酒中不可或缺的重要物质[25]。根据Niu Yunwei等[26]的研究成果，天冬氨酸是樱桃酒中的主要氨基酸。质量浓度最少的是半胱氨酸。氨基酸在每种樱桃酒中的差异主要来源于果实品种、产地、不同发酵和酿造工艺造成的。因此，氨基酸的组成也被用于果汁和发酵酒的分类[27]。

表3 6 种樱桃酒样品呈味物质的质量浓度Table3 The concentrations of 33 taste compounds in 6 cherry wines

酚类化合物对酒的颜色、涩味和苦味有重要影响[28]。在6 种酚酸中，咖啡酸是唯一在6 种樱桃酒中均被检测到，并且质量浓度相对较高。同样地，Li Zheng等[29]发现咖啡酸是赤霞珠葡萄酒中含量最高的一种羟基桂皮酸。相比之下，绿原酸的质量浓度最低。单宁酸也属于酚类化合物，主要与酒的涩感有关。在不同樱桃酒中，单宁酸的质量浓度差异较大，W6中未检测到，而在W1高达0.12 g/L。据报道，糖的种类和含量已作为甜樱桃[30]和果酒鉴评的一个重要指标。在W1和W2中，蔗糖占主要地位，葡萄糖和果糖质量浓度较为接近。在W6中，葡萄糖和果糖是6 种樱桃酒中质量浓度最高的，且2 种糖质量浓度相差不多。

2.4 不同樱桃酒样品的聚类分析

如图2所示，6 种樱桃酒样品中，产自江苏省的W1和W2聚在一类，产自山东省的W3、W4和W5聚在一类，W6产自吉林省单独成一类。可将产自山东省的3 个品种分为两类，W4和W5聚在一类，另外W3单独成一类。这说明不同产地可能对樱桃酒的呈味成分组成及口感有较大影响。

图2 不同品种樱桃酒数据聚类分析图Fig. 2 Dendrogram obtained from cluster analysis of cherry wines

2.5 樱桃酒感官评价结果与呈味物质之间的相关性分析

图3 樱桃酒中特征呈味物质对感官属性的显著性影响分析Fig. 3 Standardized, estimated regression coefficients and significance indications (streaked bars) from PLS1 prediction models for four sensory attributes

为进一步研究感官属性与特征呈味化合物的相关性，建立PLS1回归分析模型。考虑对每个感官属性显著相关的特征呈味物质，如图3所示。大部分感官属性与呈味物质均有显著相关关系，然而没有呈味物质与酸味显著相关。甜味与特征呈味物质蔗糖、葡萄糖和果糖呈显著正相关；而与呈味物质柠檬酸呈显著负相关。呈味物质咖啡酸、L-苹果酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸与苦味显著相关，其中L-苹果酸呈负相关。涩味与丝氨酸、苯丙氨酸呈显著正相关。

3 结 论

本研究通过高效液相色谱对不同厂家的樱桃酒样品的33 种呈味成分进行了分析鉴定，其中包括氨基酸类、糖类、有机酸类、单宁类、酚酸类等成分；感官评价结果显示6 种樱桃酒样品的酸、甜、苦和涩4 种感官属性都具有显著性差异；6 个品种樱桃酒呈味成分聚类分析的结果表明，同一产地的樱桃酒较好地聚在一类，不同产地的樱桃酒差异较大；由PLS1模型可以得到，除了酸味没有与呈味物质显著相关，甜味、苦味和涩味与部分特征呈味物质均有显著相关关系。

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