基于多指标成分含量测定的香蕉酒质量评价方法研究

李海冬 蒋红芝 潘家丽 韦璐 黄杰

我国是香蕉生产大国，以销售鲜果为主，深加工产品较少。由于香蕉鲜果不易保鲜，全世界每年的香蕉鲜果损失率高达25%，因此进行香蕉的深加工技术研究，开发高附加值香蕉产品十分必要。

香蕉酒作为一种香蕉深加工产品，风味独特，具有益气血、安神倍智等功效，深受人们的喜爱。对于香蕉酒的质量评价，目前主要是按照国家关于果酒的相关质量标准进行检测。近些年，随着仪器分析技术的不断发展，借助气相色谱-质谱法、核磁共振法、指纹图谱法、动态拉曼光谱法、近红外光谱法、神经网络技术法等现代仪器方法，对香蕉酒进行质量评价已有较多的报道。本课题组之前也建立了香蕉酒的气相色谱指纹图谱，并通过指纹图谱对不同年份的香蕉酒进行大致的分类，但通过香蕉酒香气成分的定量分析结果去评价香蕉酒质量的方法鲜有报道。

目前，对香蕉酒香气成分的研究已有不少的报道，当前发现的香蕉酒香气成分多达100多种，其中含量较高的香气成分有2-戊酮、异戊醇、癸酸乙酯、正辛酸、2-甲基丁基乙酸酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯。根据文献报道，正辛酸具有奶酪味和水果香气；辛酸乙酯具有玫瑰花香和橙果香；癸酸乙酯具有类似葡萄的果香及椰子香型香气；己酸乙酯具有草莓香味、茴香味和青苹果香味；乙酸苯乙酯具有玫瑰花香、类似苹果的果香和蜂蜜的甜香；异戊醇具有成熟的果香和草香味。

本试验选用2-戊酮、异戊醇、癸酸乙酯、正辛酸、2-甲基丁基乙酸酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯作为香蕉酒香气成分的定量检测指标，通过建立各指标成分的标准曲线，测定香蕉酒样品中各指标成分的含量，并以含量为变量进行聚类分析和差异性分析，旨在建立一种香蕉酒定量分析质量评价方法。

一、材料与方法

1.试剂与样品。（1）试剂：2-戊酮（纯度≥99%），上海易恩化学技术有限公司；异戊醇（纯度≥99%），上海麦克林生化科技有限公司；癸酸乙酯（纯度≥99%），上海麦克林生化科技有限公司；正辛酸（纯度≥99%），上海麦克林生化科技有限公司；2-甲基丁基乙酸酯（纯度≥99%），上海易恩化学技术有限公司；己酸乙酯（纯度≥99%），成都西亚化工股份有限公司；辛酸乙酯（纯度≥99%），成都西亚化工股份有限公司；乙酸苯乙酯（纯度≥99%），上海易恩化学技术有限公司；无水乙醇（分析纯），成都西亚化工股份有限公司；乙酸乙酯（分析纯），成都西亚化工股份有限公司。

（2）香蕉酒样品：共12个不同批次的香蕉酒，由广西南宁市绿悦食品有限公司和广西农业职业技术大学食品药品研究院提供。其中，2016年样品2批（编号：S1、S2）、2017年样品2批（编号：S3、S4）、2018年样品2批（编号：S5、S6）、2019年样品1批（编号：S7）、2020年样品2批（编号：S8、S9）、2021年样品3批（编号：S10、S11、S12）。

2.主要仪器设备。Nexis GC-2030气相色谱仪（配氢火焰离子化检测器），日本岛津公司；石英毛细管柱（固定相SH-Rtx-5，30m×0.25mm，0.25μm），日本岛津公司；氮气（纯度99.999%），广东华特气体股份有限公司；万分之一分析天平（FA2204B），上海佑科仪器仪表有限公司。

3.试验方法。（1）对照品母液的配制。将各对照品分别滴加至50mL容量瓶中，精密称定，加无水乙醇定容至刻度，摇匀即得。（2）各对照品标准溶液的配制。分别取上述2-戊酮、2-甲基丁基乙酸酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸乙酯母液0.05mL、0.1mL、0.2mL、0.4mL、0.8mL、1.6mL、3.2mL、5.0mL、6.4mL，用无水乙醇定容至50mL，配成1-9号系列浓度梯度的混合标准溶液1。另分别取上述异戊醇母液0.75mL、1.0mL、2.0mL、4.0mL、6.0mL、8.0mL和正辛酸母液1.6mL、3.2mL、5.0mL、6.4mL、12.5mL、25.0mL，用无水乙醇定容至50mL，配成1-6号系列浓度梯度的混合标准溶液2。（3）样品溶液的制备。量取香蕉酒样品40mL，置于60mL分液漏斗中，先后加入8mL、5mL和3mL上述的其中一种有机溶剂萃取3次，合并有机相。加入2g无水硫酸钠至有机相中，轻轻振摇5min后于2℃-8℃冰箱中密闭保存1h以上。检测前使用1mL的玻璃注射器和0.22μm的一次性过滤头对干燥后的萃取液进行过滤，即得到待测溶液。（4）气相色譜条件。毛细管色谱柱（固定相SH-Rtx-5，30m×0.25mm，0.25μm），载气为高纯度氮气，载气的流速为1mL/min，进样量为1μL，分流比为100：1，进样口温度为230℃，初始柱温为50℃，保持5min，然后以8℃/min程序升温至114℃，继续以10℃/min程序升温至220℃，并保持2min。氢火焰离子化检测器的温度为250℃，氢气流速为30mL/min，空气流速为200mL/min，尾吹气流速为24mL/min。

4.对照品标准曲线的绘制。每个对照品混合溶液按上述色谱条件重复进样3次，计算各指标成分峰面积的平均值。以平均峰面积为纵坐标、浓度为横坐标，绘制标准曲线图。

5.样品溶液的含量测定。每批样品按上述色谱条件重复进样3次，计算各指标成分峰面积的平均值。

6.方法学研究。（1）精密度试验。分别取上述两种对照品混合标准溶液的2号溶液，按上述色谱条件连续进样6次，记录各色谱峰的保留时间和峰面积，计算各对照品峰的保留时间和峰面积的RSD。（2）稳定性试验。分别取上述两种对照品混合标准溶液的2号溶液，于2℃-8℃保存，按上述色谱条件分别在0、12、24、36、48、60、72h进样测定，记录各色谱峰的保留时间和峰面积，计算各对照品峰的保留时间和峰面积的RSD。（3）重复性试验。取编号为S12的香蕉酒样品，按上述样品溶液的制备方法配制样品溶液，平行制备6份，按上述色谱条件进样测定，记录各指标成分色谱峰的保留时间和峰面积，计算各指标成分色谱峰的保留时间和峰面积的RSD。（4）加样回收率试验。取编号为S12的香蕉酒样品40mL，加入适量等量的对照品混合标准溶液的2号溶液，按上述样品溶液的制备方法平行制备6份，按上述色谱条件进样测定，记录各指标成分色谱峰的峰面积，计算各指标成分的平均加样回收率及其RSD。（5）数据处理工具。使用Excel 2010和SPSS 26.0软件进行数据处理。

二、结果与讨论

1.各指标成分标准曲线的绘制。各指标成分的标准曲线见表1。从表1结果可以看出，各指标成分的线性方程相关系数R2在0.9995-0.9999，说明各标准曲线均具有良好的線性关系。

2.方法学考察结果。方法学研究各考察项目试验结果见表2。从表2结果可以看出，各指标成分的保留时间的精密度、稳定性、重复性的RSD均＜0.10%，峰面积的精密度、稳定性、重复性的RSD均＜2.50%，加样平均回收率为93.74%-98.72%，加样回收率的RSD均＜2.50%，说明所使用的仪器和各指标成分的标准曲线符合检测的要求，可以用于香蕉酒样品中指标成分的含量测定。

3.各样品指标成分的含量测定。各香蕉酒样品指标成分的含量测定结果见表3。从表3数据可以看出，香蕉酒样品平均含量最高的是异戊醇，其次是正辛酸，再次是2-戊酮，其它5个指标成分含量的高低排序是辛酸乙酯＞2-甲基丁基乙酸酯＞己酸乙酯＞乙酸苯乙酯＞癸酸乙酯。

4.聚类分析。使用SPSS 26.0 软件，以各样品指标成分的含量数据为变量，用Z得分进行标准化处理，以组间联接法、欧氏平方距离为度量对S1-S12进行聚类分析，结果如图1所示。从图1可以看出，当平方欧氏距离＜15时，样品被分为4个组，其中S5-S7为一组，S1-S4为一组，S10-S12为一组，S8、S9为一组，即2016-2017年的4批样品为一组，2018-2019年的3批样品为一组，2020年的2批样品为一组，2021年的3批样品为一组。聚类分析能把生产时间相近的香蕉酒样品进行较准确地分类，与采用气相色谱指纹图谱进行分类相比，本方法能更准确地区分香蕉酒的生产年份。因此可以认为，所选取的八种香气成分的含量与香蕉酒的质量或品质具有较好的关联性，将其作为定量检测的指标成分应用于香蕉酒的质量评价具有一定的可行性。

5.不同年份各指标成分含量的差异性分析。按聚类分析结果将香蕉酒样品分为四组，其中2016-2017年的4批样品为第1组，2018-2019年的3批样品为第2组，2020年的2批样品为第3组，2021年的3批样品为第4组，使用SPSS 26.0软件的单因素ANOVA检验（P＜0.05）分析四组样品指标成分含量的差异性，结果见表4。

从表4数据可以看出，2-戊酮在组间无显著性差异，但第2组和第4组存在显著性差异，含量呈先逐渐下降后上升的趋势；异戊醇的含量在组间存在显著性差异，其中第1组和第2组、第1组和第4组存在显著性差异，含量呈先下降后上升再下降的趋势；2-甲基丁基乙酸酯在组间无显著性差异，含量呈先上升后逐渐下降的趋势；己酸乙酯的含量在组间存在显著性差异，其中第1组和第3组、第1组和第4组、第2组和第3组、第2组和第4组存在显著性差异，含量呈先逐渐下降后上升的趋势；正辛酸的含量在组间存在显著性差异，其中第1组和第2组、第1组和第4组、第2组和第3组、第2组和第4组存在显著性差异，含量呈先逐渐上升后下降的趋势；辛酸乙酯含量在组间存在显著性差异，其中第1组和第4组、第2组和第4组、第3组和第4组存在显著性差异，含量呈先下降后逐渐平稳的趋势；乙酸苯乙酯在组间无显著性差异，但第1组和第2组存在显著性差异，含量呈先下降后逐渐上升的趋势；癸酸乙酯的含量在组间存在显著性差异，其中第1组和第2组、第2组和第3组、第2组和第4组存在显著性差异，含量呈先逐渐下降后上升再下降的趋势。

三、结论

根据相关参考文献，本试验选择香蕉酒样品中含量较高、香气类型具有代表性的2-戊酮、2-甲基丁基乙酸酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸乙酯、异戊醇、正辛酸作为含量测定的指标成分，制作了各指标成分的标准曲线，并以此计算出12个香蕉酒样品中各指标成分的含量。

将各指标成分的含量数据标准化后进行聚类分析，结果12批香蕉酒样品被分成了四组，即2016-2017年、2018-2019年、2020年及2021年的样品各为一组，说明本方法对香蕉酒的生产年份具有较好的区分能力，将其应用于香蕉酒的质量评价具有一定的可行性。

对香蕉酒样品各指标成分的含量进行差异性研究，结果显示，2-戊酮、2-甲基丁基乙酸酯、乙酸苯乙酯3个成分在组间无显著性差异，其它5个成分组间均存在显著性差异（P＜0.05）。各成分的含量变化趋势没有呈现出逐渐增加或减少的单向发展趋势，大多出现先升后降或先降后升的情况，因此其含量变化的情况需要进一步研究证明。

基金项目：广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2019KY1395）。

作者简介：李海冬（1978-），男，汉族，广西平南人，主管药师，硕士研究生，研究方向为食品药品质量检测。