基于核磁共振氢谱的白酒分析与模式识别研究

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中国白酒历史文化悠久,由于其独特的风味口感,深受人们的喜爱。白酒是以淀粉质原料或糖质原料,加入糖化发酵剂(糖质原料无需糖化剂),经固态、半固态或液态发酵、蒸馏、贮存、勾兑而制成的蒸馏酒,是世界六大蒸馏酒之一。经发酵、蒸馏得到的酒称为基酒。近些年来,因为白酒的质量问题,假酒、劣酒所导致的食品安全事件时有发生。而白酒基酒的品质划分方式主要为蒸馏时候的分段摘酒进行初步划分,其次通过感官评定和理化检验对其划分等级,这缺乏着统一的品质评价方式,同时较为繁琐。为了人民的日常生活和身体健康,探索科学、快速和高效的品质评价方式尤为重要。核磁共振技术作为一种重现性高,无损伤性和无偏向性的一种技术手段,已经在国内外的啤酒和红酒的质量评价中崭露头角,因此有必要在白酒中进行核磁共振技术的研究。本文基于核磁共振氢谱技术,对白酒酒精度的定量进行了研究分析;同时基于核磁共振氢谱技术,采用聚类分析、主成分分析和正交偏最小二乘法判别分析等方法分析了不同等级和不同年份的白酒基酒,探索和建立基于核磁共振技术的白酒品质识别方法。论文的主要研究内容如下:(1)通过核磁共振氢谱(~1H NMR)作为检测手段,建立了核磁共振氢谱测定白酒酒精度的检测方法。其中建立了基于白酒中亚甲基与水羟基峰积分比与酒精度的拟合曲线,曲线方差为Y=132.0650*X-0.6941,相关系数R~2=0.9947;建立了甲基峰位置与乙醇浓度的拟合曲线,曲线方程为Y=1.1302+0.0048X,相关系数R~2=0.9918,线性良好。通过验证酒样的测定结果对曲线方程进行验证,拟合得到酒精度比标注酒精度相对偏差小于0.02,酒精度偏差在1度以内。该测试方法用量少,耗时短,结果满足食品安全法要求。(2)通过风味物质的标准品进行核磁共振氢谱测定,对白酒中的17种风味物质成分在白酒基酒的核磁共振氢谱峰进行归属和标注,为利用核磁分析白酒成分提供了借鉴和参考。(3)利用聚类分析、正交偏最小二乘法判别分析和支持向量机可以对不同等级和不同年份的白酒基酒样品进行分类识别,支持向量机分类正确率为100%,结果表明能够有效地对不同等级和不同年份的白酒基酒进行区分。(4)采用正交偏最小二乘法对不同等级和不同年份的白酒基酒进行模型构建,不同等级基酒模型的R~2X(cum)为0.876,R~2Y(cum)为0.923,Q~2(cum)为0.838;三种同等级不同年份白酒基酒模型同样有着较好的拟合度和验证能力值。通过置换检验,交叉检查和支持向量机的分类结果可以得到模型在统计学意义上有效,具有着较好的模型拟合度和验证能力。
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