張苗苗，陸 棟，曹國(guó)珍，2，金文杰，王菊芳，李文建，*

(1.中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所，甘肅蘭州730000;2.蘭州大學(xué)，甘肅蘭州730000)

白酒是一個(gè)復(fù)雜體系，除了含有98%的乙醇和水外，還有2%的微量組分，其酯類、酸類、醛類、酮類等是決定白酒香氣、口感和風(fēng)格的關(guān)鍵［1］。新蒸出的酒，口感辛辣刺激、氣味不正，需經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的貯存陳化，才能使各香氣組分趨于協(xié)調(diào)，這種現(xiàn)象稱為白酒的自然老熟或陳釀［2］。近年來，為了使白酒在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到自然老熟的效果，研究人員采用超聲波，高壓脈沖電場(chǎng)，超高壓射流［3－5］等物理方法對(duì)白酒進(jìn)行催陳研究，并取得了一定成果。本實(shí)驗(yàn)使用的電子束是由電子加速器產(chǎn)生的高能電子射線，由于其能量范圍廣、方向性強(qiáng)，能量利用率高，輻照樣品時(shí)間短，可垂直作用于待處理對(duì)象［6］等優(yōu)點(diǎn)得到迅速發(fā)展。其發(fā)出的射線間接與各種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生H+，－OH等活性自由基，自由基可與其他對(duì)象發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變體系中各類物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和含量［7］。本研究利用電子束的以上特點(diǎn)，探討了電子束輻照對(duì)白酒香氣組分的影響，通過紫外吸收光譜和氣相色譜技術(shù)，考察了不同劑量下白酒香氣組分的變化情況，對(duì)電子束輻照技術(shù)用于白酒催陳具有一定的指導(dǎo)作用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白酒樣品 瀘州老窖1573，52%(v/v)，生產(chǎn)日期20120714，市購(gòu);內(nèi)標(biāo)樣 乙酸正戊酯、叔戊醇、2－乙基正丁酸(光譜純，純度 ＞99.5%)、無水乙醇 美國(guó)Sigma－Alorich公司;96孔板 Corning Incorporated Corning NY 14831。1500型 Multiskan Spectrum全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀 芬蘭賽默飛世爾科技有限公司;Agilent 6890N氣相色譜儀，帶7683B自動(dòng)進(jìn)樣器、配FID檢測(cè)器和Agilent色譜工作站 美國(guó)安捷倫科技有限公司;電子束 中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所電子加速器及應(yīng)用中心。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 電子束輻照 分別取1573白酒80mL分裝于直徑為150mm的培養(yǎng)皿中密封后，以能量為1.5MeV，小車速度為23.47cm/s，輻照寬度為50cm的電子束對(duì)其進(jìn)行輻照處理，輻照時(shí)間與劑量相關(guān)，本實(shí)驗(yàn)中，所有酒樣輻照時(shí)間均低于1min。劑量分別為:500、750、1000、1250、1500Gy，以未輻照酒樣為對(duì)照。

1.2.2 紫外吸收光譜條件 室溫下準(zhǔn)確移取酒樣200μL，置于96孔板中，加蓋防止酒樣揮發(fā)。掃描波長(zhǎng)范圍200～400nm，吸光度范圍0.000～4.000，波長(zhǎng)步進(jìn)2nm，以中速掃描光譜曲線。

1.2.3 紫外吸收光譜相似度考察 根據(jù)相似學(xué)原理［8］，任何兩個(gè)系統(tǒng)間相似性是系統(tǒng)間存在許多要素?cái)?shù)據(jù)以及每個(gè)要素特征值的函數(shù)。相似度的計(jì)算既要根據(jù)系統(tǒng)間相似要素的數(shù)目，也考慮每一相似要素相似程度的大小。紫外吸收光譜可以看作兩個(gè)系統(tǒng)，吸收曲線的每一個(gè)采樣點(diǎn)是系統(tǒng)的要素，每一對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)可看作一個(gè)相似元?？筛鶕?jù)以下公式計(jì)算紫外吸收光譜相似度(S)［9－10］

式中:n代表取樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，本實(shí)驗(yàn)中n=9;h1j代表第1條曲線在第j個(gè)取樣點(diǎn)的吸光度值;h2j代表第2條曲線在第j個(gè)取樣點(diǎn)的吸光度值。如果樣本的S值較大且都接近，表明樣本間紫外吸收光譜相似;若S值較小或差異較大，則表明樣本間紫外吸收光譜差異較大。

1.2.4 供試樣品的制備 用色譜純乙醇和超純水配制體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇溶液，以此為基體，配制體積分?jǐn)?shù)2%的叔戊醇、2%體積分?jǐn)?shù)的乙酸正戊酯與體積分?jǐn)?shù)2%的2－乙基正丁酸的3種內(nèi)標(biāo)混合液，然后準(zhǔn)確移取10mL酒樣，添加0.1mL內(nèi)標(biāo)混合溶液后混勻即可供進(jìn)樣。

1.2.5 氣相色譜條件 色譜柱:HP－INNOWAX毛細(xì)管柱(30m×0.25mm×0.25μm);以氮?dú)鉃檩d氣，分流比為 40∶1，流速 1.4mL/min;起始溫度 40℃，保留5min;以 5℃/min升溫至 92℃，保留 2min;再以30℃/min升溫至230℃，保留10min。進(jìn)樣口溫度為230℃，檢測(cè)器溫度為250℃;進(jìn)樣量1μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫外吸收光譜

白酒紫外吸收光譜是其香氣組分特征吸收光譜共同疊加表征的結(jié)果，在一定條件下，只要所含組分基本相同，紫外吸收光譜相似。其隨著輻照劑量的變化則反應(yīng)了白酒中香氣組分的種類和含量不斷發(fā)生著揮發(fā)、擴(kuò)散、氧化、水解等物理化學(xué)變化［11－12］。圖1所示為1573白酒對(duì)照樣與輻照樣的紫外吸收光譜。從圖中可見，在245～263nm之間，白酒紫外吸收光譜變化趨勢(shì)基本一致，波峰波谷交替出現(xiàn);與對(duì)照樣相比，輻照樣在272nm處出現(xiàn)明顯的波峰，根據(jù)前人的研究報(bào)告，275nm 處為糠醛的紫外吸收［13－14］。而本實(shí)驗(yàn)中272nm出現(xiàn)的波峰可能是糠醛及其他醛類物質(zhì)疊加后發(fā)生藍(lán)移的結(jié)果;284～300nm波段之間，各酒樣的光譜性狀相似，隨著劑量從0～1500Gy逐漸增大，1573白酒吸光度值減小，這表明白酒體系中某些香氣組分的物質(zhì)含量在下降。

圖1 不同劑量下1573白酒的紫外吸收光譜Fig.1 The UV spectrum of 1573 liquor in different doses

2.2 曲線相似度分析

紫外吸收光譜是寬帶吸收光譜，有時(shí)不能明顯地從圖譜形狀上看出樣品間組成成分的差異，為了準(zhǔn)確判斷不同劑量電子束對(duì)1573白酒的作用效果，本文選取紫外吸收光譜變化規(guī)律單一，無波峰、波谷交替出現(xiàn)，且吸光度值依次呈下降趨勢(shì)的284～300nm波段進(jìn)行相似度分析比較，計(jì)算結(jié)果如表1所示。表1中數(shù)據(jù)表明組成成分較為一致的酒樣相似度較大，而組成成分有較大差異的酒樣相似度較低，由表1可見，對(duì)照樣與1500Gy輻照樣的相似度值最低為0.920，表明此時(shí)酒樣組成成分差異較大;500Gy與750Gy樣品之間的相似度值最高為0.987，表明此時(shí)酒樣組成成分較為相似，說明輻照劑量越接近，酒樣組成成分變化越小。隨著輻照劑量從0增加到1500Gy，對(duì)照樣與輻照樣的光譜曲線相似度值逐漸減小，輻照樣彼此之間也存在相同的變化規(guī)律，相似度計(jì)算結(jié)果能靈敏的反映酒樣的異同，可用于快速判斷酒樣之間組成成分的差異程度。

表1 不同劑量下1573白酒的光譜曲線相似度Table 1 The similarities of 1573 liquor in different doses

2.3 氣相色譜檢測(cè)結(jié)果

通過氣相色譜檢測(cè)，1573白酒中共檢出56種香氣組分，其中15種香氣組分在輻照前后物質(zhì)含量未發(fā)生變化，表2中未將其列出。表2所示為1573白酒輻照樣中發(fā)生變化的酯類、酸類、醇類、醛類等41種香氣組分及總酸和總酯的物質(zhì)含量，其中發(fā)生變化的香氣組分占總香氣組分物質(zhì)種類的73%，表2中前16種物質(zhì)含量變化較小，剩余25種變化較大，這25種組分包含3－羥基－2－丁酮、3－甲基丁醇、糠醛、乙醛、乙縮醛及其他13種酯類和7種酸類。輻照樣中酯類含量整體呈下降趨勢(shì)，在1000Gy時(shí)，總酯含量降到最低為4.140g/L，比對(duì)照樣下降了15.5%;酸類含量整體呈上升趨勢(shì)，在1250Gy時(shí)，總酸含量達(dá)到最大值為1.539g/L，比對(duì)照上升了2.4%。這可能是因?yàn)殡娮邮l(fā)出的高能射線作用于白酒中酯類物質(zhì)的酯基上，導(dǎo)致酯類物質(zhì)水解，酸類升高，這和樊迪等人［4］采用高壓射流技術(shù)催陳白酒后，酒體中酯類，酸類物質(zhì)的變化趨勢(shì)相一致。

表2 1573白酒香氣組分的物質(zhì)含量Table 2 Concentrations of aroma components in 1573 liquor

對(duì)各輻照樣香氣組分含量進(jìn)行顯著性差異分析，p≥0.05，樣本之間沒有顯著性差異。這是因?yàn)榘拙剖怯?8%的乙醇水溶液及2%醛類，酸類，酮類，酯類等微量物質(zhì)組成的復(fù)雜體系。本實(shí)驗(yàn)中，白酒中的微量物質(zhì)主要由56種香氣物質(zhì)組成，其41種香氣物質(zhì)含量發(fā)生改變，但是這種改變極其微小，使得參比數(shù)據(jù)基于同一總體無顯著性差異，但這些微小差異在白酒聞香和口感上的表現(xiàn)，只有結(jié)合感官品嘗才能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)采用的輻照劑量，遠(yuǎn)小于《輻照食品國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)》［15］中10KGy的規(guī)定，符合食品安全衛(wèi)生，除了改變酒體中香氣組分的物質(zhì)含量外不會(huì)對(duì)白酒的完整性和視覺感官產(chǎn)生負(fù)面影響。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以電子束輻照為研究手段，對(duì)1573白酒進(jìn)行了輻照處理，并采用紫外吸收光譜，光譜相似度計(jì)算及氣相色譜等技術(shù)方法對(duì)處理后的酒樣進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，一般紫外吸收光譜相似度與氣相色譜分析二者結(jié)合互為補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輻照劑量的增加，可使284～300nm波段1573白酒的紫外吸光度減小，同時(shí)也使對(duì)照與輻照樣之間的相似度降低，說明1573白酒中香氣組分發(fā)生了明顯變化。在此基礎(chǔ)上，采用氣相色譜對(duì)1573酒樣中的香氣組分進(jìn)行分析檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)電子束輻照處理后酒樣中酯類物質(zhì)含量升高、酸類物質(zhì)含量降低。

電子束輻照技術(shù)作為一種物理方法對(duì)1573白酒香氣組分具有一定影響，并且酯類、酸類等主要香氣組分的變化規(guī)律與沱牌曲酒、洋河天之藍(lán)等其他濃香型白酒陳釀過程中的變化規(guī)律基本一致［16－17］。本研究主要對(duì)樣本中微量香氣組分含量進(jìn)行了色譜分析，鑒于白酒風(fēng)味質(zhì)量的判斷應(yīng)以理化分析與專家品評(píng)相結(jié)合，故接下來的研究主要以儀器檢測(cè)和感官評(píng)品相結(jié)合為技術(shù)手段，目的是判別電子束輻照處理對(duì)白酒風(fēng)味質(zhì)量的影響程度。因?yàn)椴煌愋途浦邢銡饨M分種類及含量差異顯著和本實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)量有限，所以研究中選取的劑量對(duì)于其他白酒的香氣組分影響不定相同，但是這種基于電子束輻照的白酒處理方法具有較高的實(shí)用價(jià)值，可為其用于白酒的催陳提供參考依據(jù)。

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