恒酒香氣成分性質研究范文

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清香型白酒的歷史源遠流長，以辛酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯等為主體香味，具有清香純正、醇甜綿軟、余味爽凈的特點［1－3］．釀造清香型白酒的主要原料為高粱［4］，高粱中淀粉、蛋白質、脂肪和單寧含量的高低，不但影響出酒率，而且直接決定白酒成味成分［5－6］，從而影響白酒的風味，故對白酒中風味香氣成分的研究，越來越受到科研工作者的重視［7－9］．產于北岳恒山腳下的“恒酒”，是山西省清香型白酒較為典型的代表，它具有清雅協調的香氣，入口綿甜，醇厚爽冽，尾凈香長；近年來雖然對清香型白酒的研究工作較多，但大部分工作集中于發酵、分析檢測等方面［10－14］，對香味成分的性質研究少見有報道［15］，特別是在食品科學［16］、化學［17］、環境科學［18］、農業科學［19］等領域廣泛應用的神經網絡（NeuralNetworks）方法，對恒酒進行性質研究未見有類似的報道，為此筆者［20－22］在以前的工作基礎上，采用神經網絡方法中的誤差逆傳播多層前饋網絡算法，對文獻［15］所列的57個清香型恒酒香氣成分的化合物分子，建立了分子結構參數與其色譜保留指數、主要香氣貢獻分子的氣味活度值之間的神經網絡預測模型，計算得到的色譜保留指數、氣味活度值與文獻［15］實驗值較為吻合，通過神經網絡法對清香型白酒香氣成分的性質進行研究，可為提高該香型白酒的特征風味、改良生產工藝、提升感官品質提供科學的理論依據．

1數據來源及研究方法

1．1恒酒香氣成分的數據來源在文獻［15］所列的57種恒酒香氣成分中，其中有色譜保留指數值RI的為57種，有氣味活度值OAV（即風味化合物含量與識別閾值的比值，odoractivityvalue）的為30種（OAV＞1的化合物即認為對白酒風味有貢獻，OAV＞10即認為有重要貢獻［15］），恒酒香氣成分化合物及保留指數實驗值列于表1．1．2分子結構參數的計算和優化篩選應用ChemOfficeChem3D繪圖軟件，繪制了文獻［15］所列的57個恒酒香氣成分的分子結構圖，再通過使用MATLAB軟件，以文獻［23－24］方法自編的應用程序，計算57個恒酒香氣成分的分子連接性指數和電性距離矢量兩類結構參數，去除一半以上數據為0的數組，用MINITAB軟件的最佳變量子集回歸方法，優化篩選相關性好的結構參數．發現當選用0X、1X、2X、3X、4Xpc、M3、M9、M14、M32共9種結構參數時，與色譜保留指數的相關性最優，建構的模型也最穩定；當選用1X、2X、5Xc、M1共4種結構參數時，與恒酒中有主要貢獻的30種香氣成分的氣味活度值相關性最優．Kubinyi函數FIT的值計算根據公式為2為決定系數，N為樣本數，B為選用的變量數．

2預測模型的建構

2．1多元回歸模型的建構將文獻［15］中列出的57種清香型恒酒香氣成分的色譜保留指數，與篩選的兩類結構參數中的9種參數進行回歸分析，得到線性方程為如利用式（2）和式（3）對恒酒香氣成分的色譜保留指數和氣味活度值進行預測，所得預測值并不理想，特別是結構參數與氣味活度值的相關性較低，說明恒酒香氣成分的連接性指數、電性距離矢量兩類結構參數與其保留指數、氣味活度值之間不是簡單的線性關系．有香氣貢獻的香氣成分及其結構參數、氣味活度值列于表3．2．2模型的穩定性檢驗為檢驗模型的穩定性，以對色譜保留指數回歸方程為例，用Jackknifed法進行檢驗，即逐一剔除一個樣本，用余下的56個樣本進行建模，依此類推，這樣共得到57個Jackknifed相關系數R，見表4所列，這些Jackknifed相關系數R的平均值為0．9178，與方程（2）相關系數基本吻合，說明模型的穩定性較好；為判斷是否存在“離域異常數據”，對這57個Jackknifed相關系數R作雷達圖（圖1），這里以0．900為圓心，0．005為間距，57個方程的R值均落在0．900～0．930之間，波動性不大，穩定性較好，說明所建方程不存在異常數據，而且檢驗R2adj（0．811）—R2cv（0．597）＝0．214＜0．3，說明建模過程中沒有過擬合.

3與相關文獻中方法的比較

用神經網絡法對酒類性質的研究有少量的報道，何琴［27］用BP神經網絡方法研究了香梨酒香氣成分的結構與色譜保留時間的關系，采用的結構參數為分子連接性指數和分子形狀屬性指數，該法建構的神經網絡模型的相關系數達到了0．998的優級相關；何琴等［28］用神經網絡法研究黑莓果酒香氣成分時，則選擇了分子連接性指數與電性拓撲指數作為結構參數，構建了預測色譜保留時間的模型，所得模型的相關系數達0．9993，結果也較為理想；香梨酒和黑莓果酒的香氣成分主要是醇酯，說明連接性指數結合分子形狀指數或電性拓撲指數，用于建構預測醇酯類化合物保留性質模型，所得結果較好．筆者研究中恒酒的化合物除酯、醇以外，還含有酸、醛、酮、酚等，成分較為復雜，而且所用方法選用的電性距離矢量，蘊含了更強的電性結構信息，對分子具有更好的結構區分能力，研究的性質除色譜保留指數，還有氣味活度值，雖然是對兩種不同性質進行的研究，但結果均較為理想．文中方法與前期對古井貢酒的研究［21］相比，選用的結構參數種類少，而文獻［21］使用了4類指數，只研究了色譜保留指數一種性質，該研究發現影響古井貢酒風味成分保留性質主要為甲基基團．從筆者對恒酒的研究結果可以看出，基團—C與—C—、—C與C＜、—C與O或—OH、—C與—C、＞C與—O等相互作用，是影響恒酒香氣成分性質的主要因素，而且筆者所采用的方法與這些文獻方法相比，應用性更廣．

4結果與討論

某種類型白酒的特征香氣，主要是由其含有的香氣化合物成分所決定，而這些成分種類繁多，有烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、酯、酸、醛、醇、酮等多種類型的有機物分子，有的成分含量較多，有的含量極少，但都對其獨特的風味影響很大，為判斷香氣成分對白酒獨特香氣的貢獻大小，可借助氣味活度值來進行評價，不管是定性分析香氣成分還是定量分析氣味活度值，這些香氣成分化合物的性質均與分子結構有密切的聯系．從表1列出的恒酒香氣成分的相關數據可以看出，恒酒香氣成分色譜保留指數值的大小，與分子中所含的取代基團有密切的關系，而且基團所處位置、基團之間連接的方式、基團之間的相互影響等，均會影響色譜保留指數的大小；香氣成分的碳原子數或雜原子數越多，分子的體積越大，色譜保留指數也越大．

作者：堵錫華 王鵬 陳艷 李靖 吳瓊 田林 單位：徐州工程學院 化學化工學院