基于组学技术的中国黄酒陈酿香气组分分析及酒龄识别的研究

来源 :江南大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:yyn_8305112002
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“陶坛贮存,越陈越香”是中国黄酒最典型的特点之一。其中,“越陈越香”体现了黄酒“陈酿时间/酒龄”与“陈酿香”之间密切的关系。而且,“酒龄”作为黄酒品质和质量的一个重要体现和标准,是消费者选购不同品质黄酒的主要参考依据之一。因此,科学解析黄酒陈酿香及其与酒龄之间的关系,对提升黄酒的品质与质量标准具有重要的价值。本论文主要以非靶向代谢组学和风味化学为导向的靶向研究策略为指导,采用现代的代谢组学、风味组学、传统的仪器分析、多元统计分析等多种技术和方法来共同解析中国黄酒的陈酿香气组分及其对酒龄的识别作用。其主要研究内容与结论如下:(1)首次采用基于GC/MS非靶向代谢组学的分析策略与技术,并联合偏最小二乘回归(PLSR)分析方法对7个不同酒龄古越龙山黄酒中的陈酿香气组分及其酒龄识别作用进行了分子水平和统计学角度的解析。在陈酿过程中共分别划分和鉴定出约104个特征组分和94种酒龄标志物Aging markers(包含未知),并总结其与0年~15年陈酿时间段酒龄的统计学关系为:醇类、棕榈酸乙酯、油酸乙酯和反-油酸乙酯对区分新酒(0年)具有重要统计学作用。另外,以3-甲硫基丙醇为代表的硫化物只在新酒中提取到;酒龄1年时醇类Aging markers数量明显减少,而具有抗氧化作用的酚类及其衍生物Aging markers数量显著增加,以四甲基吡嗪为代表的吡嗪类也开始出现统计学作用;2年~5年陈酿时间段芳香族一类化合物开始呈现出酒龄区分作用;在10年~15年陈酿时间段,芳香族已成为酒中Aging markers的主体,呋喃类Aging markers数量开始增多,且酸类化合物也呈现出一定的酒龄识别作用。与此同时,94种Aging markers的变化趋势显示:对0年~3年酒龄具有显著区分作用的Aging markers在黄酒陈酿过程中都呈现下降趋势,与此对应,在陈酿过程中呈现上升趋势的所有Aging markers对酒龄5年~15年,尤其是10年和15年均具有显著的酒龄区分作用;(2)基于风味组学GC-O/AEDA技术对新陈黄酒中74种香气活性组分的初步鉴定,进一步采用多方法联用策略成功对三种不同品牌的14个不同酒龄黄酒中85种香气化合物的浓度、变化趋势及香气活力值(OAV值)进行了定量分析。一共筛选到60种随陈酿时间变化趋势显著(*p≤0.05)、与酒龄有着密切统计学关系的潜在Aging markers;49种在陈酿过程中OAV值或香气稀释因子(FD值)较高、具有重要香气贡献的潜在关键/重要活性组分Key aging-aromas;31种随酒龄变化趋势显著(*p≤0.05)且OAV值或FD值较高的潜在关键/重要酒龄标志物Key aging-markers,这一类是基于风味导向策略黄酒酒龄识别研究中的重点分析对象;(3)基于古越龙山黄酒中49种潜在Aging markers主成分分析(PCA)和聚类分析(CA)对0年~15年七个不同酒龄0年、1年~2年、3年~5年、10年~15年四个时间段的划分,本研究将古越龙山黄酒中筛选到的29种潜在Key aging-markers(**p≤0.01)进行了进一步酒龄识别的PCA分析及其OAV值轮廓变化的描述,并从统计学和风味的双重角度对这四个不同陈酿时间段古越龙山黄酒的陈酿特性进行了分析与探讨。共有18种Key aging-markers在某一陈酿时间段显示出较高的OAV值(OAV≥1),其中,呈现下降趋势的二甲基硫、3-甲硫基丙醇、3-甲硫基丙醛、4-乙烯基愈创木酚、4-乙基愈创木酚、异丁醇6种香气组分在新酒中具有最高的OAV值,且显示出对新酒的酒龄识别作用;与新酒相比,1年~2年陈酿时间段香气强度显著(OAV≥1)的香气组分数量有增无减,其中,苯酚、异丁酸乙酯、苯乙酮、2-苯基-2-丁烯醛的香气强度在1年~2年陈酿时间段变得显著;而3年~5年时香气强度显著的香气组分数量既有增也有减,其表现为:3-甲硫基丙醇、3-甲硫基丙醛和异丁醇的香气强度已变得不显著(OAV<1),但肉桂醛、反-肉桂酸、葫芦巴内酯、γ-癸内酯和苯甲醇的香气强度变得显著;当酒龄10年~15年时,呈现上升趋势的苯乙酮、2-苯基-2-丁烯醛、肉桂醛、葫芦巴内酯、烟酸乙酯、糠醛等12种香气组分的香气强度已完全超过了新酒中呈现下降趋势的6种香气组分。与此对应,其他11种Key aging-markers(如苯甲醛、异戊酸乙酯、异戊酸等)在0年~15年整个陈酿过程中都具有重要的香气贡献(OAV≥1)。然而,以上对这四个陈酿时间段古越龙山黄酒陈酿特性的分析还有待于感官实验的进一步验证;(4)基于古越龙山黄酒中29种Key aging-markers(**p≤0.01)的PLSR和多元线性回归(MLR)分析,其酒龄鉴别方法的研究表明:采用PLSR和MLR两种回归分析分别能实现99.82%和99.91%准确度对古越龙山黄酒酒龄的预估,但采用MLR分析可以实现更少变量4-乙烯基愈创木酚、二甲基二硫、葫芦巴内酯、3-甲硫基丙醇和γ-癸内酯五种Key aging-markers与0年~15年七个酒龄之间酒龄鉴别模型的建立;(5)网络重构(NR)联合SPME-GC/MS定量分析结果表明:条件II下多次O2通入有助于15种Aging markers的自然变化趋势,但间隔且频繁的通入O2(如:5次O2通入)会使醇类的变化趋势波动较大。最终,条件II恒温37℃、70天/10周的实验周期内3次O2通入最有利于黄酒陈酿过程中15种Aging markers的变化趋势,且本研究预测:较高的O2初始浓度将有利于黄酒的“陈酿香气”更为明显,在大罐贮酒的中前期适当通入O2将会有利于大罐贮酒的控制。另外,高温会加速Aging markers的变化趋势。
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