基于PLSR分析櫻桃酒呈味物質與感官屬性之間的相關性

牛云蔚，孔佳麗，肖作兵,2,*

（1.上海應用技術大學香料香精技術與工程學院，上海 201418；2.上海香料研究所，上海 200232）

櫻桃營養豐富，所含蛋白質、糖、礦物質等營養成分均比一般水果高出幾倍，尤其鐵含量，每100 g含鐵高達6 mg，居果中之首[1]。櫻桃作為營養豐富的水果，其釀造而成的櫻桃酒也具備醫療保健價值[2]，能治療相關疾病[3]，而且還具有獨特的色、香、味，深受消費者的喜愛。櫻桃酒的風味物質主要由香氣物質和呈味物質組成，其中呈味物質主要包括構成櫻桃酒的甜、酸、苦、澀等味覺的成分，大體分為糖、氨基酸類、有機酸和酚類物質等幾大類[4-7]。

許多方法能檢測分析酒中的呈味物質，如高效液相色譜法[8-10]、離子交換色譜法[11]、毛細管電泳法[12]等。許春華等[13]采用高效液相色譜法測定8 種市售櫻桃酒中的8 種主要有機酸的含量；方玲玲等[14]建立了超高效液相色譜-串聯四極桿質譜聯用技術同時檢測櫻桃酒中的沒食子酸、羥基苯甲酸、綠原酸、香草酸和咖啡酸5 種酚酸的方法；Cosme等[15]通過反相高效液相色譜對紅酒中的單寧類物質進行了分析檢測；Barrado等[16]在西班牙紅酒和白酒中發現了主要的氨基酸風味物質；葉芙蓉等[17]研究了利用高效液相色譜儀的示差折光檢測器測定黃酒中的五類糖。近幾年，很多文獻都報道了對化學成分與感官質量關系的研究。如Song Shiqing等[18-19]采用偏最小二乘回歸（partial least squares regression，PLSR）法對牛脂肪氧化、電子鼻和感官屬性進行研究，結果顯示PLSR成功建立基于電子鼻檢測的牛脂肪氧化參數的模型，且氧化牛脂對其感官香氣的貢獻。陳義等[20]采用PLSR法對信陽毛尖中的香氣成分與感官之間的關系進行了研究，有效確定了信陽毛尖香氣的等級劃分。本研究主要對不同種類櫻桃酒的呈味成分進行鑒定研究，并結合主成分分析、聚類分析和PLSR對櫻桃酒樣品的感官屬性與特征呈味物質的相關性進行研究，確定對每個感官屬性有顯著性貢獻的呈味物質。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

不同廠家（6 種）櫻桃酒分別購自江蘇紅香溢酒業有限公司（W1和W2），山東煙臺裕誠莊園有限公司（W3），萊陽旌旗山莊有限公司（W4），煙臺同心酒業有限公司（W5），吉林通化萬通葡萄酒股份有限公司（W6）。6 種酒基本指標如表1所示。酒樣在-4 ℃條件下貯藏用于分析測定。

表1 6 種櫻桃酒的基本指標Table1 Basic properties of 6 cherry wines

甲醇、乙酸（均為色譜純） 國藥控股股份有限公司；沒食子酸、對羥基苯甲酸、綠原酸、香草酸、咖啡酸、天冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、組氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、脯氨酸、草酸、酒石酸、蘋果酸、乳酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、單寧酸、蔗糖、葡萄糖、果糖（均為色譜級） 美國Sigma-Aldrich公司；純凈水由Milli-Q凈化系統制得。

1.2 儀器與設備

RE-52A旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠；SHB-ⅢA循環水式多用真空泵 上海豫康科教儀器設備有限公司；1260高效液相色譜儀 美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 感官評價

采用定量描述感官評價法對櫻桃酒樣品進行感官評價[21]，評價小組由10 名成員組成，4 名男性和6 名女性，年齡在20～35 歲之間。評價人員根據ISO 4121標準進行了培訓，分別對櫻桃酒的4 種感官屬性進行評價，包括酸味、甜味、苦味和澀味；呈味強度采用10 分制打分（0 分代表沒有味道，10 分味道最強），記錄各評價人員的評價打分結果。每個樣品重復評價3 次。

1.3.2 櫻桃酒呈味物質的鑒定

1.3.2.1 有機酸含量的測定

采用配有紫外檢測器的高效液相色譜系統測定，檢測波長210 nm。色譜柱：Atlantis C18（250 mm×4.5 mm，5 μm）；柱溫30 ℃；流動相：0.05 mol/L H3PO4-甲醇（95∶5，V/V）溶液；流速0.8 mL/min。樣品先經0.45 μm濾膜孔過濾后，向儀器中注入10 μL進行分析。

1.3.2.2 氨基酸含量的測定

采用配有紫外檢測器的高效液相色譜儀測定，檢測波長338 nm。色譜柱：ODS Hypersil（250 mm×4.6 mm，5 μm）；柱溫40 ℃；流動相：20 mmol/L醋酸鈉和甲醇-乙腈溶液（1∶2，V/V）混合；流速1 mL/min。樣品經0.45 μm濾膜過濾后，向儀器中注入10 μL進行分析。

1.3.2.3 單寧酸含量的測定

采用配備二極管陣列檢測器的高效液相色譜系統測定，檢測波長275 nm。色譜柱：Akasil-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；柱溫20 ℃；流動相：甲醇-水（4∶1，V/V）溶液；流速0.5 mL/min。樣品經0.45 μm濾膜孔過濾后，向儀器中注入10 μL進行分析。

1.3.2.4 酚酸含量的測定

采用帶有紫外檢測器的高效液相色譜儀測定，檢測波長280 nm。色譜柱：Inertsil ODS（250 mm×4.6 mm，5 μm）；柱溫30 ℃；流動相A：甲醇-乙酸-水（10∶2∶88，V/V）溶液；流動相B：甲醇-乙酸-水（90∶2∶8，V/V）溶液；流速1 mL/min。洗脫程序：0～10 min，B為0%～15%；10～25min，B為15%～50%；25～30 min，B為50%～0%。

50 mL櫻桃酒樣品用40 mL乙酸乙酯在分離漏斗中萃取2 次，萃取時間20 min。有機層和水層分開，采用旋轉蒸發儀除去水分。萃取物溶解于10 mL甲醇中，經0.45 μm的濾膜孔過濾后，向儀器中注入10 μL進行分析。

1.3.2.5 糖含量的測定

采用配備示差折光檢測器的高效液相色譜儀測定，色譜柱：Aglient Hi-Plex Ca（300 mm×7.7 mm，8 μm）；柱溫80 ℃；檢測器溫度35 ℃；分析條件：流速0.6 mL/min；洗脫劑為純水。樣品經0.45 μm的濾膜孔過濾后，向儀器中注入10 μL進行分析。

1.3.3 定性定量分析

根據混合標準品的保留時間對照各個酒樣中高效液相色譜圖中的各出峰物質的保留時間進行定性；以峰面積外標法定量。

1.4 數據處理

感官分析數據進行方差分析，P值小于0.05認為存在顯著性差異，采用SPSS 20.0軟件進行數據統計分析；應用XLSTAT統計分析軟件對感官評價數據和定量數據進行主成分分析和聚類分析；利用Unscrambler version 9.7統計分析軟件對6 種櫻桃酒的呈味物質及感官數據進行PLSR相關性分析。

2 結果與分析

2.1 櫻桃酒感官分析

表2 6 種櫻桃酒樣品的感官評定結果Table2 Taste intensities of 6 cherry wines in descriptive sensory evaluation

對6 種櫻桃酒的感官屬性進行感官評定，如表2所示。方差分析結果表明，不同廠家的櫻桃酒同種屬性（酸、甜、苦、澀）之間都具有顯著性差異（P＜0.05）。表2結果表明，各櫻桃酒感官屬性顯著性差異最高的是酸味，其次是甜味，最后是澀味和苦味。因此，酸、甜、苦、澀4 種感官屬性可以較好地解釋不同廠家的櫻桃酒的味覺特征。由表2可知，酒樣W1的苦澀味強度較強，甜味較弱；W2的苦澀味與W1強度相近，但甜味比W1強；相較而言，W3各味道均較弱但也比較均勻；W4的酸味、苦味和澀味強度較大，而甜味較弱；W5的酸味、苦味和澀味比W4稍弱，但甜味較強；W6的甜味強度比較大，其余味道都較弱。

2.2 櫻桃酒酒樣與感官屬性的主成分分析

圖1 6 種櫻桃酒酒樣感官屬性的主成分分布圖Fig. 1 PCA bi-plot of sensory attributes for 6 cherry wines

在感官定量描述分析基礎上，采用主成分分析法分析不同櫻桃酒樣品的感官結果，利用二維分布圖，可以直觀表達出不同櫻桃酒酒樣之間的分類關系、酒樣與感官屬性之間的關系，如圖1所示。通過主成分分析6 種櫻桃酒酒樣的呈味特征，共提取2 個主成分，第1主成分為71.76%，第2主成分為20%。6 種櫻桃酒酒樣根據距離遠近被分在不同區域，第1主成分負半軸的W3和W6為一類，正半軸的W1、W2、W4和W5分為一類；第2主成分把W4、W5和W6分為一類，W1、W2和W3為一類。酒樣W1和W2分布在第4象限內，與苦味、澀味的相關性較大。酒樣W4與W5分布在第1象限內，與酸味存在較高的相關性。

2.3 櫻桃酒呈味物質的分析

有機酸影響酒的化學穩定性，對酒的品質有至關重要的作用[22]。草酸、D-酒石酸、L-蘋果酸、乳酸、乙酸、檸檬酸、琥珀酸在每種櫻桃酒中均被檢測到。質量濃度最高的為乳酸。乳酸同樣在葡萄酒中被鑒定為主要的有機酸[23-24]，質量濃度最少的是草酸。不同櫻桃酒中有機酸質量濃度分別為：草酸0.05～0.36 g/L、D-酒石酸0.38～2.16 g/L、L-蘋果酸0.89～6.23 g/L、乳酸2.36～32.15 g/L、乙酸0.04～4.87 g/L、檸檬酸0.28～1.49 g/L和琥珀酸0.43～3.83 g/L。

如表3所示，15 種氨基酸在每種櫻桃酒中被鑒定，而絲氨酸在W3和W6酒樣中未被檢測出，半胱氨酸也沒有在W3中檢測到。天冬氨酸（0.01～1.37 g/L）是質量濃度最高的氨基酸，其次是脯氨酸。氨基酸是酒中不可或缺的重要物質[25]。根據Niu Yunwei等[26]的研究成果，天冬氨酸是櫻桃酒中的主要氨基酸。質量濃度最少的是半胱氨酸。氨基酸在每種櫻桃酒中的差異主要來源于果實品種、產地、不同發酵和釀造工藝造成的。因此，氨基酸的組成也被用于果汁和發酵酒的分類[27]。

表3 6 種櫻桃酒樣品呈味物質的質量濃度Table3 The concentrations of 33 taste compounds in 6 cherry wines

酚類化合物對酒的顏色、澀味和苦味有重要影響[28]。在6 種酚酸中，咖啡酸是唯一在6 種櫻桃酒中均被檢測到，并且質量濃度相對較高。同樣地，Li Zheng等[29]發現咖啡酸是赤霞珠葡萄酒中含量最高的一種羥基桂皮酸。相比之下，綠原酸的質量濃度最低。單寧酸也屬于酚類化合物，主要與酒的澀感有關。在不同櫻桃酒中，單寧酸的質量濃度差異較大，W6中未檢測到，而在W1高達0.12 g/L。據報道，糖的種類和含量已作為甜櫻桃[30]和果酒鑒評的一個重要指標。在W1和W2中，蔗糖占主要地位，葡萄糖和果糖質量濃度較為接近。在W6中，葡萄糖和果糖是6 種櫻桃酒中質量濃度最高的，且2 種糖質量濃度相差不多。

2.4 不同櫻桃酒樣品的聚類分析

如圖2所示，6 種櫻桃酒樣品中，產自江蘇省的W1和W2聚在一類，產自山東省的W3、W4和W5聚在一類，W6產自吉林省單獨成一類。可將產自山東省的3 個品種分為兩類，W4和W5聚在一類，另外W3單獨成一類。這說明不同產地可能對櫻桃酒的呈味成分組成及口感有較大影響。

圖2 不同品種櫻桃酒數據聚類分析圖Fig. 2 Dendrogram obtained from cluster analysis of cherry wines

2.5 櫻桃酒感官評價結果與呈味物質之間的相關性分析

圖3 櫻桃酒中特征呈味物質對感官屬性的顯著性影響分析Fig. 3 Standardized, estimated regression coefficients and significance indications (streaked bars) from PLS1 prediction models for four sensory attributes

為進一步研究感官屬性與特征呈味化合物的相關性，建立PLS1回歸分析模型。考慮對每個感官屬性顯著相關的特征呈味物質，如圖3所示。大部分感官屬性與呈味物質均有顯著相關關系，然而沒有呈味物質與酸味顯著相關。甜味與特征呈味物質蔗糖、葡萄糖和果糖呈顯著正相關；而與呈味物質檸檬酸呈顯著負相關。呈味物質咖啡酸、L-蘋果酸、谷氨酸、絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸與苦味顯著相關，其中L-蘋果酸呈負相關。澀味與絲氨酸、苯丙氨酸呈顯著正相關。

3 結 論

本研究通過高效液相色譜對不同廠家的櫻桃酒樣品的33 種呈味成分進行了分析鑒定，其中包括氨基酸類、糖類、有機酸類、單寧類、酚酸類等成分；感官評價結果顯示6 種櫻桃酒樣品的酸、甜、苦和澀4 種感官屬性都具有顯著性差異；6 個品種櫻桃酒呈味成分聚類分析的結果表明，同一產地的櫻桃酒較好地聚在一類，不同產地的櫻桃酒差異較大；由PLS1模型可以得到，除了酸味沒有與呈味物質顯著相關，甜味、苦味和澀味與部分特征呈味物質均有顯著相關關系。

[1] 李婧, 王玉田, 車帥. 枸杞蜂蜜櫻桃酒的研制[J]. 安徽農業科學, 2009,37(18): 8688-8690. DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2009.18.044.

[2] 蒲昭和. 櫻桃與櫻桃酒[N]. 中國中醫藥報, 2006-06-24(21).

[3] 付雪梅. 凍瘡治療經驗方[J]. 中國民間療法, 2010, 18(10): 64.DOI:10.3969/j.issn.1007-5798.2010.10.069.

[4] 丁耐克. 食品風味化學[M]. 北京: 中國輕工業出版社, 1996.

[5] HUFNAGEL J C, HOFMANN T. Quantitative reconstruction of the nonvolatile sensometabolome of a red wine[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2008, 56(19): 9190-9199. DOI:10.1021/jf801742w.

[6] VIDAL S, FRANCIS L, NOBLE A, et al. Taste and mouth-feel properties of different types of tannin-like polyphenolic compounds and anthocyanins in wine[J]. Analytica Chimica Acta, 2004, 513(1):57-65. DOI:10.1016/j.aca.2003.10.017.

[7] SANTOSBUELGA C, SCALBERT A. Proanthocyanidins and tannin-like compounds-nature, occurrence, dietary intake and effects on nutrition and health[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2000, 80(7): 1094-1117. DOI:10.1002/(SICI)1097-0010(20000515)80:7＜1094::AID-JSFA569＞3.0.CO;2-1.

[8] ZAKY A S, PENSUPA N, ANDRADE-EIROA á, et al. A new HPLC method for simultaneously measuring chloride, sugars, organic acids and alcohols in food samples[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2017, 56: 25-33. DOI:10.1016/j.jfca.2016.12.010.

[9] KELEBEK H, SELL S I, CANBAS A, et al. HPLC determination of organic acids, sugars, phenolic compositions and antioxidant capacity of orange juice and orange wine made from a Turkish cv.Kozan[J]. Microchemical Journal, 2009, 2: 187-192. DOI:10.1016/j.microc.2008.10.008.

[10] YU H Y, ZHAO J, LI F H, et al. Characterization of Chinese rice wine taste attributes using liquid chromatographic analysis, sensory evaluation and an electronic tongue[J]. Journal of Chromatography B,2015, 997: 129-135. DOI:10.1016/j.jchromb.2015.05.037.

[11] SHEN F, LI F, LIU D, et al. Ageing status characterization of Chinese rice wines using chemical descriptors combined with multivariate data analysis[J]. Food Control, 2012, 25(2): 458-463. DOI:10.1016/j.foodcont.2011.11.019.

[12] 代語林, 董嬋嬋, 鄧寧, 等. 毛細管電泳法同時分離檢測飲料中的六種食品添加劑[J]. 中國釀造, 2016, 35(5): 187-191. DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2016.05.039.

[13] 許春華, 肖作兵, 牛云蔚, 等. 高效液相色譜法測定市售櫻桃酒中的有機酸[J]. 上海應用技術學院學報(自然科學版), 2013, 13(1): 31-35. DOI:10.3969/j.issn.1671-7333.2013.01.007.

[14] 方玲玲, 肖作兵, 牛云蔚, 等. 超高效液相色譜串聯質譜法測定櫻桃酒中的5 種酚酸[J]. 食品與發酵工業, 2011, 37(6): 172-176.DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.2011.06.044.

[15] COSME F, RICARDODASILVA J M, LAUREANO O. Tannin profiles of Vitis vinifera L. cv. red grapes growing in Lisbon and from their monovarietal wines[J]. Food Chemistry, 2009, 112(1): 197-204.DOI:10.1016/j.foodchem.2008.05.058.

[16] BARRADO E, RODRIGUEZ J A, CASTRILLEJO Y. Determination of primary amino acids in wines by high performance liquid magnetochromatography[J]. Talanta, 2009, 78(3): 672-675. DOI:10.1016/j.talanta.2008.12.023.

[17] 葉芙蓉, 陳細丹. 高效液相色譜法測定黃酒中的糖類[J]. 釀酒, 2012,39(5): 63-68. DOI:10.3969/j.issn.1002-8110.2012.05.027.

[18] SONG S Q, TANG Q, HAYATC K, et al. Effect of enzymatic hydrolysis with subsequent mild thermal oxidation of tallow onprecursorformation and sensory profiles of beef flavours assessed by partial least squares regression[J]. Meat Science, 2014, 96(3): 1191-1200. DOI:10.1016/j.meatsci.2013.11.008.

[19] SONG S Q, ZHANG X, XIAO Z, et al. Contribution of oxidized tallow to aroma characteristics of beeflike process flavour assessed by gas chromatography-mass spectrometry and partial least squares regression[J]. Journal of Chromatography A, 2012, 1254(17): 115-124.DOI:10.1016/j.chroma.2012.07.056.

[20] 陳義, 郭桂義, 房志杰. 基于主成分分析法的信陽毛尖香氣質量評價模型構建[J]. 河南農業科學, 2014, 43(8): 142-145. DOI:10.15933/j.cnki.1004-3268.2014.08.024.

[21] SáENZ-NAVAJAS M P, FERREIRA V, DIZY M, et al. Characterization of taste-active fractions in red wine combining HPLC fractionation,sensory analysis and ultra performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry detection[J]. Analytica Chimica Acta, 2010,673(2): 151-159. DOI:10.1016/j.aca.2010.05.038.

[22] ESTEVES V I, LIMA S S F, LIMA D L D, et al. Using capillary electrophoresis for the determination of organic acids in Port wine[J].Analytica Chimica Acta, 2004, 513(1): 163-167. DOI:10.1016/j.aca.2003.12.036.

[23] VONACH R, LENDL B, KELLNER R. High-performance liquid chromatography with real-time Fourier-transform infrared detection for the determination of carbohydrates, alcohols and organic acids in wines[J]. Journal of Chromatography A, 1998, 824(2): 159-167.DOI:10.1016/S0021-9673(98)00570-6.

[24] VALENTAO P, SEABRA R M, LOPES G, et al. Influence of Dekkera bruxellensis on the contents of anthocyanins, organic acids and volatile phenols of Dao red wine[J]. Food Chemistry, 2007, 100(1): 64-70.DOI:10.1016/j.foodchem.2005.09.010.

[25] XIE G F, YANG D D, LIU X Q, et al. Correlation between the amino acid content in rice wine and protein content in glutinous rice[J]. Journal of the Institute of Brewing, 2016, 122(1): 162-167. DOI:10.1002/jib.304.

[26] NIU Y W, ZHANG X, XIAO Z, et al. Characterization of taste-active compounds of various cherry wines and their correlation with sensory attributes[J]. Journal of Chromatography B Analytical Technologies in the Biomedical & Life Sciences, 2012, 902: 55-60. DOI:10.1016/j.jchromb.2012.06.015.

[27] SEEBER R, SFERLAZZO G, LEARDI R, et al. Multivariate data analysis in classification of musts and wines of the same variety according to vintage year[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 1991, 39(10): 1764-1769. DOI:10.1021/jf00010a014.

[28] RADOVANOVI? B C, RADOVANOVI′C, SOUQUET J M A N.Phenolic profile and free radical-scavenging activity of Cabernet Sauvignon wines of different geographical origins from the Balkan region[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2010,90(14): 2455-2461. DOI:10.1002/jsfa.4106.

[29] LI Z, PAN Q, JIN Z, et al. Comparison on phenolic compounds in Vitis vinifera, cv. Cabernet Sauvignon wines from five winegrowing regions in China[J]. Food Chemistry, 2011, 125(1): 77-83.DOI:10.1016/j.foodchem.2010.08.039.

[30] MARíA S, FABIáN G, DOMINGO M, et al. Chemical constituents and antioxidant activity of sweet cherry at different ripening stages[J].Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2005, 53(7): 2741-2745.DOI:10.1021/jf0479160.