酒醅中总酯含量检测方法的研究

戴诗皎，王晓慧，罗霞

（江苏洋河酒厂股份有限公司，江苏宿迁223800）

酒醅中总酯含量检测方法的研究

戴诗皎，王晓慧，罗霞

（江苏洋河酒厂股份有限公司，江苏宿迁223800）

采用皂化返滴定法测定了酒醅中总酯的含量，并使用近红外光谱技术建立了酒醅总酯的快速检测方法。通过解析不同酒醅样品的近红外光图谱，采用MF和NCL光谱前处理方法对光谱进行了平滑和去噪处理，用偏最小二乘（PLS）算法建立了酒醅总酯的近红外模型。模型的决定系数R2为97.15%，预测标准偏差(RMSEP)为0.07%，表明建立的模型可靠，预测效果好，能够满足白酒生产中酒醅总酯的快速检测要求。

酒醅；总酯；近红外光谱技术

酯类是中国白酒的主要风味物质，其含量占白酒风味物质总量的75%～95%[1]。白酒的香气、口感和风格主要是由酒中的风味物质决定的[2]。除了原料中含有酯类外，大量的酯类物质是酒醅发酵过程中微生物代谢的产物[3]。酒醅中总酯的含量在一定程度上反映了其发酵情况，通过测定酒醅的总酯，结合水分、酸度、淀粉、糖分和酒精度等指标的分析，可以了解酒醅发酵过程的变化从而有效的调整酿酒工艺。

近红外光谱技术是一种高效快速的现代分析技术它是计算机技术、光谱技术和化学计量学等多个学科的有机结合。该分析技术在20世纪90年代后迅猛发展，得到了越来越多的国内外分析专家关注。近红外是介于可见光和中红外之间，波长为780～2500 nm的电磁波，近红外光谱记录的是含氢基团（C-H、O-H、N-H、S-H）的倍频和合频吸收。近红外（NIR）光谱法和传统化学分析方法相比，具有分析速度快、分析效率高、分析成本较低可以同时分析样品的不同组成成分，不破坏样品，不产生废液等优点，在石油、饲料、农业、食品等行业得到了广泛的应用。

在白酒生产过程中，酒醅检测是监测生产过程工艺把控水平的重要手段，一般检测的指标有水分、酸度、淀粉、糖分和酒精度，鲜有检测酒醅总酯的报道。我国在2004年已成功将近红外光谱技术应用于酒醅成分的分析，实现了水分、酸度、淀粉、糖分和酒精度的快速定量检测[4]。但截至目前，还没有使用近红外光谱仪检测酒醅总酯的报道。

1 材料与方法

1.1 材料

样品：洋河酒厂股份有限公司浓香型大曲酒出池大茬酒醅。

仪器设备：分析天平，奥豪斯仪器（上海）有限公司；电热恒温水浴锅，上海苏达实验仪器有限公司；傅里叶变换近红外光谱仪，瑞士步琦有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 酒醅总酯化学值的测定

样品预处理：称取出池酒醅样品10.00 g，溶于100m L的95%乙醇中，搅拌均匀，常温浸泡15m in后（期间每隔5m in搅拌1次），用定性滤纸过滤，滤液备用。

总酯的测定方法采用皂化返滴定法[5]。准确吸取滤液50.00m L于250m L带盖磨口三角瓶中，加2滴酚酞，以0.1mol/L NaOH滴定至微红色，30 s不褪色（切勿过量）。再准确加入25.00m L 0.1mol/LNaOH，充分摇匀，装上回流冷凝管，于沸水浴中回流30m in后冷却至室温。用0.1mol/L硫酸溶液滴定过量的NaOH，使微红色刚好完全消失为终点，记录消耗的0.1mol/L H2SO4体积Vb。同时吸取乙醇无酯溶液25.00m L，按上述方法同样操作，做空白实验，记录消耗H2SO4标准滴定溶液的体积Va。结果计算：

式中：χ——样品中总酯的含量（以乙酸乙酯计），%；C——NaOH的浓度，mol/L；Va——空白实验样品消耗H2SO4标准滴定溶液的体积，m L；Vb——实验样品消耗H2SO4标准滴定溶液的体积，m L；C1——H2SO4的浓度，mol/L(1/2 H2SO4)；0.088——与1.00m L NaOH标准溶液相当的乙酸乙酯质量，g；100/10——10为所取酒醅重量，g；100为换算成100 g酒醅，g。

1.2.2 近红外光谱采集

对两组患者的依从性及生活质量评分进行观察，将患者的依从性分三种情况：能够完全按照护理人员要求进行疾病治疗为完全依从，部分按照护理人员要求进行疾病治疗为部分依从，不能按照护理人员要求进行疾病治疗为不依从。生活质量评分满分为100 分 [5-6]。

酒醅的漫反射近红外光谱的采集利用的是瑞士步琦软件NIRWare Operator，同时配套使用傅里叶变换偏正干涉仪NIRMaster和固体测量池以及自动旋转采样系统。测量波长范围：4000～10000 cm-1，仪器自动扣除内外参比；分辨率：8 cm-1；扫描次数：32次。由于酒醅样品的均匀性和疏松度等因素会影响近红外分析的结果，因此在光谱采集前酒醅样品均需要进行充分混匀，为提高近红外测量的精确度，同一酒醅样品使用同一样品池3次重复装样。采集光谱时，将混合均匀的酒醅样品装满样品杯的3/4，并且样品压实不透光。近红外光谱仪的旋转器使样品杯匀速转动，使漫反射采样系统可以采集到多处酒醅的NIR光谱。

1.2.3 光谱预处理

在收集样品的近红外光谱时，有许多的随机噪音会带入光谱中，干扰近红外吸收强度与样品指标的关系，因此，在进行光谱分析时，需要对光谱进行一定的预处理。本实验采用的是MF和NCL光谱预处理方法来消除噪音。

1.2.4 总酯模型的建立

在本实验中，共采集了732个样品的光谱数据和手工值数据，一起由BUCHI独有的NIRCal化学计量学软件采用偏最小二乘（PLS）算法建立了酒醅总酯的定标模型。在定标模型中，482个样品为校正集，241个样品为验证集。

1.2.5 模型评价方法

模型的评价指标主要有决定系数R2、预测标准偏差（root mean square error of prediction，RMSEP），通常R2越接近1，则模型相关性越好，预测效果越好；RMSEP越小，表明模型预测精度越高，误差越小。其中：

式中：n——样本个数；yTi——样本的实测值；yPi——样本的预测值；yα——样本实测值的平均值。

2 结果与分析

酒醅总酯化学实测值见表1，由校正集和验证集中总酯的含量范围、平均值和标准差可知，选取的酒醅样品范围较宽，代表性强。

表1 校正集与验证集数据统计结果

2.2 近红外光谱分析

每张近红外漫反射光谱存在从10000～4000 cm-1波段1501个反射率值，对扫描过程中出现的异常光谱进行剔除，并经过MF和NCL预处理后，消除了一部分噪声的干扰，以提高模型的准确性和可靠性。经预处理后的酒醅样品近红外吸收光谱见图1。

图1 酒醅样品的近红外光谱图

2.3 定标模型的验证与评价

2.3.1 近红外光谱仪检测准确度测试

在建模分析中，决定系数（R2）接近1为宜，预测标准偏差（RMSEP）越小，表明模型预测精度越高，误差越小。在本分析中，利用建立的定量模型预测146个样品，结果见图2。由图2可以看出，近红外光谱预测值与实测值基本一致。通过计算，酒醅总酯模型的R2为97.15%，RMSEP为0.07%，说明模型的预测效果很好，能满足企业在白酒生产过程中对酒醅总酯的检测精度要求。

表2 近红外光谱仪精度测试

图2 总酯预测值与实测值相关图

为了进一步验证使用近红外光谱仪检测酒醅总酯的可靠性，我们对预测值和实测值进行了t检验分析，结果表明，在0.05显著性水平下，近红外光谱法与传统化学方法不存在显著性差异，说明2种方法不存在系统误差，因此证明了所建立的酒醅总酯近红外模型具有良好的预测能力，可以达到常规分析方法的精度要求。

2.3.2 近红外光谱仪检测精度测试

为了检验近红外光谱仪测试酒醅总酯的精度，我们对同一样品分别进行了10次近红外光谱仪和化学方法分析，结果见表2。

从表2可以看出，近红外光谱仪检测的相对标准偏差为0.9626%，普通化学方法检测的相对标准偏差为1.1898%，使用普通化学方法测定同一样品的波动范围要大于近红外法测定的波动范围，说明近红外的测定精度要好于常规化学检测方法。

3 讨论

本研究通过皂化返滴定法，检测了酒醅中总酯的含量。利用傅里叶变换近红外光谱技术(FT-NIRS)结合化学计量学软件Nircal建立了酒醅总酯的定量分析模型。模型的决定系数R2为97.15%，预测标准偏差(RMSEP)为0.07%，表明模型的预测效果很好，能够满足白酒生产中酒醅总酯的检测精度要求。该近红外模型的建立，使得酒醅总酯实现了快检，将检测一个样品的时间由1.5 h缩短至30 s，大大提高了工作效率。

2004年，近红外光谱仪开始应用于酒醅的水分、酸度、淀粉、糖分和酒精度等指标的分析检测，此后在白酒行业内得到迅速的发展，例如：应用于白酒原粮质量的测定、大曲各指标的检测及质量的评判、白酒的打假、原酒等级的判定和白酒总酸、总酯的测定等[6-9]。尽管该技术目前还存在一些不足，但随着计算机技术、化学计量学等学科的不断发展，近红外光谱技术的稳定性、实用性和准确性将会得到不断的提高，从而促进近红外光谱分析技术在白酒行业得到更加广泛的应用。

我公司为了保障原酒的绵柔品质，严格限定了原酒的酯类指标，包括己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯。酒醅中总酯含量的高低势必会影响原酒中酯的含量。因此，可以通过分析由近红外光谱仪检测得到的酒醅总酯大数据，找出酒醅总酯与四大酯之间的关系，就可以通过酒醅总酯的含量推测出四大酯含量，在实际生产过程中，适时调整接选酒，从而提高原酒质量。

[1]张永生,魏新军,李文.三种浓香型白酒的微量成分分析及规律研究[J].酿酒科技,2012(11)：25-31.

[2]范文来,徐岩.中国白酒风味物质研究的现状与展望[J].酿酒, 2007,34(4)：31-37.

[3]庄明扬.中国白酒香味物质形成机理及酿酒工艺的调控[J].酿酒,2007,34(2)：109-113.

[4]赵东,李杨华,兰世蓉,等.近红外光谱仪在酒醅分析中的应用研究[J].酿酒科技,2004(1)：72-76.

[5]沈怡方.白酒生产技术全书[M].北京：中国轻工业出版社, 1998.

[6]王莉,季克良,徐岩.近红外光谱技术及其在白酒质量控制中的应用展望[J].酿酒,2005(5)：67-69.

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[8]周杨,刘杰,王纪元.中国酿酒行业中近红外光谱技术的应用进展[J].食品安全质量检测学报,2014,4(4)：1100-1104.

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Measurement of Total Esters Content in Fermented Grains

DAIShijiao,WANG Xiaohuiand LUO Xia
（Yanghe Distillery Co.Ltd.,Suqian,Jiangsu 223800,China）

Total esters content in fermented grains was measured by saponification back titration method.Meanwhile,near infrared spectroscopy was used to establish a model for rapid measurement of total esters in fermented grains.Through the analysis of the near infrared spectrum of different fermented grains samples,and smoothing and denoising treatment of the spectrum by MF and NCL spectrum pretreatment method, the near infrared spectrum model of total esters in fermented grains was established by PLS algorithm.The correlation coefficient R2of the model was97.15%,and the root mean square errors of prediction(RMSEP)was0.07%,suggesting that the model was reliable with good predictability and it could meet the requirements of rapid measurement of total esters during Baijiu production.

fermented grains;total esters;near infrared spectroscopy

TS262.3；TS261.4；TS261.7

A

1001-9286（2017）02-0054-03

10.13746/j.njkj.2016352

2016-11-28

戴诗皎（1988-），女，硕士研究生，主要研究方向：白酒生产过程检验。

王晓慧（1985-），女，本科，国家白酒评委，江苏洋河酒厂股份有限公司质量部部长。

优先数字出版时间：2016-12-02；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20161202.1116.005.htm l。