利用有机酸判别窖泥质量的比较分析

蔡雪梅，刘宇驰，赵荣寿，罗爱民，高　鸿

（1.四川大学轻纺与食品学院食品工程系，四川成都610000； 2.四川郎酒集团有限责任公司，四川古蔺646500）

利用有机酸判别窖泥质量的比较分析

蔡雪梅1，刘宇驰2，赵荣寿2，罗爱民1，高鸿1

（1.四川大学轻纺与食品学院食品工程系，四川成都610000； 2.四川郎酒集团有限责任公司，四川古蔺646500）

选取4种不同配方培养的人工窖泥为样品，采用气相色谱法对其中14种有机酸进行了定量分析，并对有机酸含量进行相关性分析和主成分分析。结果表明，人工窖泥中有机酸之间存在显著相关性；前2个主成分有机酸反映总有机酸98.526%的信息，2号窖泥有机酸综合得分最高，说明是4种人工窖泥中的最优窖泥。该结果与感官鉴定结果相符，说明以有机酸含量为指标进行主成分分析对于快速判别人工窖泥质量优劣具有实际意义。

有机酸； 气相色谱； 主成分分析； 白酒

固态窖池发酵是中国浓香型白酒的典型特征之一，窖池的重要组成成分窖泥直接影响所产白酒的酒质。窖泥通过富集多种有益功能菌产酯生香、产酸呈味，窖龄越长所富集的微生物种类越多数量越丰富［1］，早在20世纪60年代，从事白酒研究的学者就已经证明了“百年老窖产好酒”的真实性［2］。

然而，由于百年老窖泥稀缺，况且部分新酒厂无老窖资源，因此人工窖泥被广泛研究。但是，由于人工窖泥的原料、配方、工艺等不同，造成人工窖泥质量参差不齐，所以在窖泥投入使用之前对窖泥的质量进行分析至关重要，到目前为止，对于窖泥的质量评价包括感官鉴定、有机质分析、风味成分分析以及微生物分析［3］，并且还没有完全统一的标准。对于风味成分的分析，众多研究人员着重于酯类和酸类，尤其重视窖泥中己酸乙酯的含量，但是人工窖泥的酯类成分大多是窖泥原料所携带的，比如底糟、酒尾水、曲药等［4］，而且有机酸是合成酯类物质的前体物质［5］，所以，本研究尝试通过对有机酸的分析来比较4种窖泥质量的优劣，以感官鉴定来佐证分析结果。

主成分分析（Principai Components Anaiysis，PCA）通过对变量进行线性变换使数据压缩、变量维数降低，从而达到化繁为简的效果，广泛应用于多元统计分析中。余宁华等［6］基于此法分析了中国发酵食醋有机酸含量的差异性，杨秀莲等［7］利用此法比较不同桂花花瓣的营养成分从而筛选出营养品质优良的品种。本研究采用有机酸主成分分析来比较4种人工窖泥的质量，进而建立一种快速、便捷、准确的方法来比较人工窖泥质量。这对于中小型企业初步筛选优质人工窖泥有重要意义。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

实验样品：4种样品分别取自某酒厂不同配方制成的人工窖泥，用取样器转移至无菌聚乙烯袋［1］，密封冷藏在4℃冰箱中。

实验试剂：H3PO4，分析纯；水相针式过滤器，孔径0.45 μm；气相色谱法中所使用的标准样均是色谱纯级别，溶液由去离子水配制。

1.2仪器与设备

IKAVORTEX1振荡仪；JA1203分析天平；TGL20M-Ⅱ冷冻离心机，湖南凯达科学仪器有限公司；GC-2010气相色谱仪，日本岛津制造所。

1.3实验方法

1.3.1样品预处理

参照孙宝利等［8］处理土壤样品的方法，再根据窖泥特殊性进行了改良。称取5 g样品于25 mL离心管中，加入10 mL H3PO4（0.1%）溶液，振荡混匀后在4000 r/min转速下离心10 min，过水相0.45 μm滤膜，得到待测样品。

1.3.2有机酸测定

通过GC-2010气相色谱仪分析样品，使用CPWAX弹性石英毛细管柱（50.0 m×0.25 mm×0.25 μm）进行分离；载气为高纯氮气，流速为0.9 mL/min；FID检测器温度230℃；程序升温方案：起始温度40℃，平衡时间5 min，以3℃/min升至100℃，维持2 min，再以10℃/min升至210℃，维持30 min；不分流。

2　结果与分析

2.14种窖泥样品的有机酸含量分析

采用高效气相色谱法对4种窖泥样品进行有机酸分析，并根据保留时间、峰面积和14种有机酸的标准曲线对4种不同窖泥的有机酸含量进行计算，结果见表1。从表1结果可知，窖泥中有机酸种类丰富，含量较高，且不同窖泥样品中所含的有机酸种类和含量存在一定差异。1号样品中总有机酸含量最高，达359.10 mg/100 mL，3号样品中总有机酸含量最少，仅125.88 mg/100 mL。乙酸、己酸和丁酸在所有样品中含量均较高，占样品总有机酸的90%以上，共同构成样品的主体有机酸。其中乙酸占总有机酸比例最大，分别为59.06%、41.29%、56.44%和64.14%。癸酸仅在3号窖泥中检测出，是其特有有机酸；亚油酸和壬酸在所有的样品中均未检测到，表明窖泥有机酸中不存在亚油酸和壬酸。

表1　4种窖泥样品中有机酸的含量　（mg/100 mL）

2.2不同有机酸相关性分析

对测定的有机酸含量利用SPSS19.0软件进行相关性分析，结果见表2（无相关性的指标未列入表中）。从表2中可知，乙酸与丙酸和异丁酸在0.05水平上显著正相关，与异戊酸在0.01水平上显著正相关。丁酸与庚酸、丙酸与异戊酸均在0.01水平上显著相关，相关系数高达0.99。另外，辛酸与己酸、异戊酸与异丁酸、丙酸与戊酸均在0.05水平上呈显著相关。这表明窖泥中有机酸存在明显的相关性。

表2　窖泥中有机酸相关性分析

2.3有机酸主成分分析

以有机酸作为变量，4个窖泥样品作为考察对象，通过SPSS19.0软件对数据进行主成分分析，总方差解释结果见表3。从表3可知，前2个主成分的方差贡献率分别是69.525%和29.001%，累计贡献率达到98.526%，表明前2个主成分有机酸代表总有机酸98.526%的信息。再通过各因素对主成分的负载权数分析得到2个主成分的成分图见图1，由图1可知，主成分1包括乙酸、丙酸、戊酸、异丁酸和异戊酸；主成分2包括辛酸、丁酸、己酸和庚酸。

表3　有机酸总方差解释表

利用主成分特征值的贡献度作为权重计算主成分的综合得分，最终得到各窖泥样品有机酸得分，其结果见表4。从表4可知，2号窖泥有机酸得分最高，3号窖泥有机酸得分最低。说明从有机酸的组成和含量上出发，2号人工窖泥在4种窖泥中质量最佳。

图1　有机酸旋转空间成分图

表4　个样品主成分综合得分

2.4感官分析

在研究分析窖泥质量时，以色泽、气味和手感为主的感官鉴定常被当做一个重要指标加以利用［9］。在专家指导下，对窖泥样品进行感官鉴定，其结果见表5。

表5　不同人工窖泥的感官鉴定

从表5可以看出，除3号样品手感欠佳有瑕疵外，1号、2号和4号样品在总体感官上看来均可，但是从色泽、气味和手感三方面综合考虑，2号窖泥样品具有窖泥特有芳香以及硫化氢臭味，且窖香持久，色泽乌黑。因此，感官鉴定结果表明，2号窖泥较其他3种窖泥相比质量更优。

2号窖泥的感官鉴定结果也符合以往研究报道中对优质窖泥的判别标准。张强、刘清斌等［3］指出新窖在微生物的作用下颜色会由黄色慢慢变为乌黑色，手感细润柔滑，老化的窖泥有不利于酿酒微生物生长的白色盐层，有刺手感。向祖祥、刘明等［10］研究表明，成熟优质窖泥中己酸菌会分解含硫氨基酸产生硫化氢等含硫化合物，从而促进自身生长，因此，窖泥不仅有酯类物质的芳香，也有硫化物的臭味。这也印证了“窖泥不臭酒不香”的说法。另外，感官分析出2号窖泥较为优质这一结论与有机酸分析结果相一致。

3　结论

通过对样品有机酸的综合分析，发现窖泥中有机酸之间存在显著相关性，因此，不能单一根据总有机酸量或者某种有机酸含量确定窖泥的质量。进而对有机酸进行主成分分析，分析出的2个主成分代表了总有机酸98.526%的信息，2号样品主成分综合得分最高，说明2号窖泥从有机酸含量和组成上考虑则较为优质。

从感官上出发，2号窖泥具有窖泥特有芳香以及硫化氢臭味，且窖香持久，色泽乌黑，3号窖泥接近土壤颜色，呈黄褐色，质地不均匀有杂质。因此，与以往报道的优质窖泥相比较，2号窖泥更接近优质窖泥的标准。

窖泥有机酸分析结果与感官分析结果相一致，因此，可以通过对窖泥有机酸主成分分析，根据主成分综合得分比较分析窖泥的质量。系统全面的窖泥质量判别内容主要包括感官鉴定、理化检验以及微生物检验，本文提供的方法快捷方便，适合快速比较分析多种窖泥，为了更加验证此法的准确性，将在后续研究报道中提供其他理化检验结果以及微生物分析。

［1］Deng B，Shen C H，Shan X H，et al.PCR-DGGE analysis on microbial communities in pit mud of cellars used for different periods of time［J］.The Institute of Brewing&Distilling，2012，118：120-126.

［2］卓忠惠.窖泥老化与老窖形成的物理化学成因［J］.酿酒科技，2002（1）：31-33.

［3］张强，沈才洪，刘清斌，等.窖泥质量评价研究进展［J］.酿酒科技，2013（7）：84-86.

［4］姚万春，唐玉明，刘茂柯，等.功能性人工窖泥培养配方筛选研究［J］.中国酿造，2014，33（8）：63-66.

［5］张忠义，畅晓霞.有机酸对大曲酒品质影响分析［J］.酿酒科技，2009，36（5）：37-39.

［6］余宁华，陆震鸣，许伟，等.基于主成分分析的中国发酵食醋有机酸含量差异性分析［J］.食品与发酵工业，2010（10）：144-148.

［7］杨秀莲，赵飞，王良桂，等.25个桂花品种花瓣营养成分分析［J］.福建林学院学报，2014，34（1）：5-10.

［8］孙宝利，赤杰，范中南，等.土壤及植物复合体系中有机酸的测定［J］.环境科学与技术，2010，33（9）：130-134.

［9］赵长青，杨秦欢，邓静，等.窖泥评定指标检测［J］.生物技术进展，2012，2（3）：212-216.

［10］向祖祥，刘明，陈明学，等.土浓香型白酒窖泥与土壤几种理化指标的对比分析［J］.酿酒科技，2009（5）：81-83.

Judgment of Pit Mud Quality through Quantitative Analysis of Organic Acids

CAI Xuemei1，LIU Yuchi2，ZHAO Rongshou2，LUOAimin1and GAO Hong1
（1.Department of Food Engineering，College of Light Industry，Textile and Food Engineering，Sichuan University，Chengdu，Sichuan 610000；2.Sichuan Langjiu Group Co.Ltd.，Gulin，Sichuan 646500，China）

Four kinds of man-made pit mud cultured by different formulas were selected as the research objects in this experiment.Quantitative analysis of 14 organic acids was performed by using GC.Then correlation analysis and principal components analysis（PCA）among organic acids were made.The results showed that，there were significant correlations among organic acids in man-made pit mud，the first 2 principal organic acids contained 98.526%information of total organic acids，the comprehensive score about organic acids of No.2 pit mud sample was the highest（suggesting it was the best pit mud among the four pit mud samples）and it was consistent with the results of sensory evaluation.This study proved that PCAwith organic acid content as the indicators could rapidly identify the quality of pit mud.

organic acid；gas chromatography；principal components analysis；Baijiu

TS262.3；TS261.4；TS261.7

A

1001-9286（2016）08-0065-03

10.13746/j.njkj.2016098

四川省科技厅基金［2015ZR0181］。

2016-03-21

蔡雪梅（1994-），女，在读硕士，研究方向为食品工程，E-mail：18815282909@163.com。

罗爱民，E-mail：luoam@scu.edu.cn。

优先数字出版时间：2016-06-03；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160603.1605.004.html。