电子鼻与GC-MS联用于不同烘烤度橡木片陈酿的葡萄酒的区分研究

摘要

本课题采用三种烘烤度（轻度、中度和重度）橡木片以及重度烘烤橡木粉在25℃和60％的相对湿度的恒定条件下陈酿葡萄酒，陈酿时间为30天。运用电子鼻(Electronic nose, e-nose)及固相微萃取-气相色谱质谱联用(Solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrum, SPME-GC-MS)技术研究橡木片的烘烤度以及葡萄酒陈酿时间对葡萄酒香气的影响。主要研究内容和结果如下：
　　（1）电子鼻区分三种烘烤度橡木片及重度烘烤橡木粉陈酿的葡萄酒
　　电子鼻根据其采集到的葡萄酒香气的信息，用主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)和线性判别分析(Linear Differential Analysis, LDA)两种判别分析方法对不同烘烤度橡木片陈酿的葡萄酒加以区分分析。结果显示，在30天陈酿过程中, LDA-DI(Linear Differential Analysis-Discrimination Index)值均大于80%，说明LDA分析能较好地将不同烘烤度橡木片陈酿的葡萄酒区分；LDA-DI(Linear Differential Analysis-Discrimination Index)值均大于PCA-DI(Principal Component Analysis-Discrimination Index)值，说明PCA区分效果不及LDA。
　　（2）电子鼻区分不同陈酿时间的葡萄酒
　　电子鼻根据其采集到的葡萄酒香气的信息，用主成分分析PCA和线性判别分析LDA对不同陈酿时间(0,2,3,5,9,18,26,30天)的葡萄酒加以区分分析。结果显示，对于相同烘烤度橡木片陈酿的葡萄酒来说，电子鼻的LDA分析能够将不同陈酿时间的葡萄酒较好地区分开，LDA-DI均大于PCA-DI，说明PCA区分效果不及LDA分析。
　　（3）SPME-GC-MS定量研究葡萄酒中橡木香气成分
　　愈创木酚(Guaiacol)、丁香酚(Eugenol)、香草醛(Vanillin)和丁香醛(Syringaldehyde)主要由橡木在烘烤过程中木质素降解而产生，是葡萄酒从橡木中萃取到的对葡萄酒香气有主要贡献的四种橡木香气物质。葡萄酒的香气成分的萃取浓缩采用固相微萃取 SPME方法，然后由GC-MS进行定性定量分析。结果显示，在陈酿前5天，葡萄酒中上述四种物质的浓度均迅速增加，并在第5天达到最大值。到陈酿第9天以后，葡萄酒中四种橡木香气成分的浓度出现少量增加并在陈酿18天后逐渐趋于稳定。此外，对于葡萄酒中某橡木香气物质的浓度来说，橡木片的烘烤度和葡萄酒的陈酿时间都对其有影响。
　　（4）电子鼻与SPME-GC-MS实验结果比较分析
　　对于不同烘烤度橡木片以及橡木粉陈酿的葡萄酒，电子鼻能够将其较好地区分开，说明上述葡萄酒的香气之间差异明显。而GC-MS定量分析结果表明，不同烘烤度橡木片以及橡木粉陈酿的葡萄酒中某橡木香气物质的浓度是不同。说明橡木片（橡木粉）的烘烤度能够影响葡萄酒中橡木香气物质的浓度，从而引起葡萄酒香气之间的差异，电子鼻能够识别该差异。
　　对于三种烘烤度橡木片以及橡木粉，电子鼻均能明显区分陈酿0,2,3,5和9天的葡萄酒，而不能明显区分陈酿9,18,26和30天的葡萄酒，说明陈酿0,2,3,5和9天的葡萄酒之间的香气有明显的差异，而陈酿9,18,26和30天的葡萄酒香气差异较小。GC-MS定量分析结果表明，对于葡萄酒中某橡木香气物质的浓度来说，陈酿0,2,3,5和9天的葡萄酒之间有明显差异；而陈酿9,18,26和30天的葡萄酒中愈创木酚、丁香酚、香草醛和丁香醛的浓度差异均不明显。总之，陈酿了0,2,3,5和9天的葡萄酒中四种橡木香气物质浓度均有明显差异，而陈酿了9,18,26和30天的葡萄酒中四种橡木香气物质浓度差异均较小。
　　GC-MS定量分析结果表明，橡木片的烘烤度和葡萄酒的陈酿时间均能引起葡萄酒中四种橡木香气成分浓度的差异，从而引起葡萄酒之间香气的差异，该差异能被电子鼻识别区分。

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符号说明

第一章 绪论

1.1橡木片用于葡萄酒的陈酿

1.2电子鼻技术在食品中的应用

1.3 气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）的应用

1.4 本研究创新点

1.5 本课题研究的目的和意义

第二章 电子鼻区分橡木片陈酿的葡萄酒

2.1材料与仪器

2.2实验方法

2.3结果与讨论

2.4 小结

第三章 SPME-GC-MS分析葡萄酒中橡木香气

3.1材料与仪器

3.2 实验方法

3.3 实验结果与讨论

3.4 小结

第四章 SPME-GC-MS和电子鼻实验结果比较

4.1不同烘烤度橡木片陈酿的葡萄酒的区分

4.2 不同陈酿时间的葡萄酒的区分

4.3 小结

第五章 结论与展望

5.1主要结论

5.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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