基于多元數據分析對白酒年份檢測的研究應用進展

近年來，人們對白酒質量安全方面越來越重視，為了滿足人們對白酒質量的需求，酒質檢測技術也得到了快速的發展。本文論述了近幾年來對白酒年份分析檢測技術的研究應用，對提高和監督白酒酒質具有一定的指導意義。

引言

白酒作為我國古老的酒精飲料之一，距今已有上千年歷史[1]。白酒對于國人來說不僅僅是一種飲料，更是一種傳承文化，隨著歷史的發展，酒文化已經成為中國文化中不可或缺的一部分。白酒的生產工藝通常都涉及到三個基本過程：發酵、蒸餾和陳釀（也叫老熟、陳化）。新蒸餾出的白酒（基酒）通常要經過幾個月到幾年的陳釀才能去掉酒中刺激性、辛辣口味。在這個陳釀過程中，白酒中會發生一系列復雜的物理化學反應，如氧化、酯化和水解等[2]。由于中國白酒的經濟價值與其年齡高度相關，一些不誠實的生產商將剛生產的產品假冒為陳釀多年的白酒，以獲得更高的售價。為了維護市場秩序，保護消費者權益，迫切需要對白酒的年齡進行甄別和相關的預測分析。因此白酒酒齡的認證對于保護消費者不被欺騙具有重要意義。

目前用于白酒年份鑒定的方法可分為感官評價和儀器分析兩大類。感官評定通常由訓練有素的品酒師進行，根據色、香、味和整體質量特征對白酒進行分級。很明顯，評價結果在一定程度上缺乏客觀性和重現性，因為容易受到外部環境條件和品酒師身心狀況的影響。最重要的是，找出一種理想的方法來準確、方便地表征中國白酒的喜好特征，這對于白酒年份的確定具有重要意義。

主成分分析（PCA） 和典型判別分析（LDA）是處理不同因素間相關性的一種科學方法[3]。PCA和LDA可以計算出主成分信息，并使各成分之間盡可能地保留原始變量的信息，且彼此不相關。通過PCA、LDA與各種分析檢測方法結合使用，能夠更有效地保持酒類質量穩定，并適時改進提升酒類質量具有很大的指導意義。

各類檢測方法對年份白酒的分析

氣相色譜（GC）

氣相色譜方法利用物質的沸點、極性及吸附性質的差異來實現混合物的分離[4]。在白酒的檢測分析中，氣相色譜分析方法是普遍用于獲取白酒中的物質信息，適用于分析和鑒別不同質量、不同種類、不同年份的白酒。楊瑩[5]等人利用氣相色譜直接進樣技術對四種不同陳釀時間的特香型白酒中香氣成分進行了鑒定和定量分析。結果表明，通過PCA數據建立模型圖，明確地顯示了能將四種不同陳釀年份的特香型白酒進行區別。氣相色譜法是各白酒企業分析白酒最常用的方法之一，有著龐大的數據積累。因此，利用氣相色譜建立白酒年份圖譜有了強大的數據支撐，為確定白酒的酒齡提供了基礎。

氣相色譜-離子遷移譜（GC-IMS）

氣相色譜-離子遷移光譜法是基于氣相色譜柱對復雜化合物組分進行分離，分離后的離子化物質在特定電場中通過固定距離（漂移管）需要的漂移時間不同來識別[6]。張敏敏[7]利用 GC-IMS 技術，對不同年份的醬香型白酒（茅臺）樣品進行了初步分析，并通過LAV軟件，結合PCA、PCA-聚類分析等統計分析方法，快速生成了指紋圖譜。結果顯示，3種不同年份的醬香型白酒的指紋圖譜普遍存在著差異，而相同年份的白酒之間的差別較小。這些發現為白酒年齡的判別提供了定量依據，為進一步研究白酒陳釀過程提供了科學依據，也為防范假冒偽劣產品提供了一種可能的工具。

電子鼻（E-nose）

電子鼻又稱為氣味掃描儀，是一種基于人類嗅覺器官模擬出的一種揮發性物質檢測器[8]。原理是不同揮發性物質的化學性質在傳感器陣列上表現出不同的電信號，通過計算機對這些信號進行進一步分析處理，從而對氣味質量進行分析與評定。徐晚秀[9]等人采用表面聲波型電子鼻zNose對5種年份的清香型白酒代表——汾酒進行采樣分析。結果表明，采用PCA和LDA進行數據分析，建立了一種操作簡單、準確、快速、靈敏度高的適用于汾酒酒齡測定的方法。研究發現，電子鼻能夠對所選的不同酒齡的汾酒進行有效且正確的區分。周容[10]等人對不同年份的兼香型白酒進行電子鼻檢測分析，結果表明，通過LDA數據處理，對兼香型年份白酒進行逐步線性判別分析得出儲存期為12年內能獲得100%的準確率，超過12年的儲存年份也能獲得較高的準確率，因此電子鼻技術對兼香型各年份酒具有良好的區分效果。相比其它檢測分析技術，電子鼻有著便捷、檢測速度快等優點。因此，電子鼻作為一種快速檢測技術，是未來鑒別白酒年份的主要發展趨勢。

展望

隨著我國白酒的高需求量，給白酒市場帶來了巨大的利潤，伴隨著高額的收益，同時白酒發展中出現的問題也逐漸顯示出來。近年來，白酒年份造假的事件時有發生，白酒行業在白酒生產質量管理方面還不完善。目前白酒行業中對白酒年份的區分沒有一套完善的方法。因此，無論是為保護消費者權益，還是為促進我國白酒行業發展需要，對其進行有效的檢測顯得尤為重要。由于現代儀器分析技術的迅速發展，促使酒類年份指紋圖譜的研究越來越成為近年來研究的一個熱點。然而，目前受白酒樣本數量較少和樣本分散程度不均勻等問題的約束等問題，應需進一步提升和優化。年份酒類的指紋圖譜建立和大數據分析一樣，仍需要大量的分析數據和工作研究。科學地運用檢測技術對酒類進行數據分析并積累產品數據，結合感官對數據進行分析，掌握酒類質量與市場反應結果的差異，建立產品的個性標準，對保持酒類質量穩定，并適時改進提升酒類質量具有很大的指導意義。

今后主要探究方向會在以下幾個方面：建立不同年份、不同類型白酒的鑒別模型;建立用于新酒以及商業化白酒特征研究的方法;研究白酒陳釀時間與白酒成分特征的關系，建立完整白酒的指紋圖譜;結合指紋圖譜技術和人工感官評價方式。酒作為飲品，結合感官評價更加有利于了解不同酒的風味。相信隨著檢測技術和方法不斷地更新改進、不斷地優化，對白酒質量的研究更加深入，為開發更多的酒類產品提供了強有力的技術支撐，幫助酒企進一步發展。

參考文獻

[1]張國強.白酒技術發展趨勢的思考[J].釀酒，2005（06）：10-15.

[2]喬華. 白酒陳化機理的研究及應用[D]. 山西大學， 2013.

[3]保麗紅. 主成分分析與線性判別分析降維比較[J]. 統計學與應用， 2020， 9（1）：6.

[4]張美花. 氣流式液相微萃取系統與氣相色譜聯用技術研究[D]. 延邊大學， 2012.

[5]楊瑩，吳生文，林培，等. 特香型年份白酒揮發性成分氣相指紋圖譜實驗方法學的研究[J]. 中國釀造， 2020， v.39;No.346（12）：180-184.

[6]陳通. 基于GC-IMS技術的植物油品質分析方法研究[D].江蘇大學，2020.

[7]張敏敏，路巖翔，趙志國，等.氣相-離子遷移譜結合化學計量學方法快速區分不同年份釀造白酒[J/OL].食品工業科技：1-13[2021-03-27].https：//doi.org/10.13386/j.issn1002-0306.2020080205.

[8] 王曉明，陳開兵. 電子鼻在食品分類和檢測系統中的應用[J]. 滁州職業 技術學院學報，2018，17（4）：52-54.

[9]徐晚秀， 李臻峰， 張振，等. 基于電子鼻的中國白酒酒齡檢測[J]. 食品與發酵工業， 2016， 042（002）：144-149.

[10]周容，袁琦，夏瑛，等. 電子鼻技術在兼香型白酒年份區分中的應用研究[J]. 中國釀造， 2020， v.39;No.342（08）：69-73.

基金項目：邵陽學院研究生科研創新項目（編號： CX2019SY053）

作者簡介：趙坤，男，在讀碩士研究生。E-mail：18774483301@163.com

趙坤

邵陽學院食品與化學工程學院 湖南 邵陽 422000