CN105092557A - 一种利用拉曼光谱快速检测黄酒中游离氨基酸含量的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用拉曼光谱快速检测黄酒中游离氨基酸含量的方法，收集黄酒作为建立模型的建模集样品；用拉曼光谱仪采集建模集黄酒样品的拉曼光谱信息，得到建模集黄酒样品的拉曼光谱图；采用高效液相色谱仪测定建模集黄酒样品中游离氨基酸含量的化学值Y_ci；建立拉曼光谱仪获得的建模集黄酒样品的拉曼光谱图及高效液相色谱仪获得的游离氨基酸含量之间的模型；通过对比建模集样品的化学值Y_ci与预测值的相关系数r和建模标准偏差RMSEC来衡量模型的性能；用拉曼光谱仪采集待测黄酒样品中拉曼光谱信息，得到待测黄酒样品的拉曼光谱图；将拉曼光谱图调入建立的黄酒中游离氨基酸模型，得出待测黄酒样品中游离氨基酸含量。本发明的方法操作简单，检测成本低。

Description

一种利用拉曼光谱快速检测黄酒中游离氨基酸含量的方法

技术领域

本发明属于食品分析领域，尤其涉及一种检测方法，具体来说是一种利用拉曼光谱快速检测黄酒中游离氨基酸含量的方法。

背景技术

黄酒是一种将稻米和黍米等进行发酵，并将酒精度控制在14％-20％之内的低度酿造酒。黄酒中的营养成分很高，富含大量的有机酸、多肽和氨基酸，其中氨基酸含有21种，8种人体必需氨基酸全部包括在内。游离氨基酸的重要性不仅体现在它巨大的营养性，而且体现在它对黄酒的口感，品质以及风味的影响。因此为实现对黄酒品质的监控，应快速准确的测定黄酒中游离氨基酸含量。

常用的氨基酸分析方法有化学分析法、毛细管电泳法、电化学分析法、高效液相色谱法等。但是复杂的前处理方式，冗长的检测周期限制其在快速检测中的应用。

近几年，利用红外光谱对于黄酒的产地和酒龄鉴别的研究正在不断推进。但是，由于在红外光谱区，水分子具有较大的吸收强度，为有效信息提取带来干扰。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种利用拉曼光谱快速检测黄酒中游离氨基酸含量的方法，所述的这种方法解决了现有技术中的检测游离氨基酸含量的方法检测成本高、操作复杂、准确率不高的技术问题。

本发明一种利用拉曼光谱快速检测黄酒中游离氨基酸含量的方法，包括如下步骤：

(1)、一个建立黄酒中游离氨基酸模型的步骤；

①、收集黄酒作为建立模型的建模集样品；

②、用拉曼光谱仪采集建模集黄酒样品的拉曼光谱信息，得到建模集黄酒样品的拉曼光谱图；

③、采用高效液相色谱仪测定建模集黄酒样品中游离氨基酸含量的化学值Y_ci；

④、建立步骤②中拉曼光谱仪获得的建模集黄酒样品的拉曼光谱图及步骤③中高效液相色谱仪获得的游离氨基酸含量之间的模型，并由此模型得到游离氨基酸含量的预测值

⑤、通过对比建模集样品的化学值Y_ci与预测值的相关系数r和建模标准偏差RMSEC来衡量模型的性能，其中，r和RMSEC由以下公式计算：

$r=\sqrt{(1-\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(Y_{ci}-\stackrel{\‾}{Y_{ci}})}^2}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(Y_{ci}-Y_m)}^2})}$

$RMSEC=\sqrt{\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\stackrel{\‾}{Y_{ci}}-Y_{ci})}^2}$

式中，n——建模集样品数；

Y_ci——建模集第i个样品的化学值，即基于高效液相色谱仪法的游离氨基酸含量；

Y_m——建模集样品化学值的平均值，即基于高效液相色谱仪法的游离氨基酸含量的平均值；

——建模集中第i个样品的预测值，即基于拉曼光谱***快速预测的游离氨基酸含量；

(2)、收集黄酒作为待测黄酒样品；

(3)、用拉曼光谱仪采集待测黄酒样品中拉曼光谱信息，得到待测黄酒样品的拉曼光谱图；

(4)、将步骤(3)获得的待测黄酒样品的拉曼光谱图调入步骤(1)中建立的黄酒中游离氨基酸模型，得出待测黄酒样品中游离氨基酸含量。

进一步的，所述的黄酒中游离氨基酸是指丙氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、异亮氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、赖氨酸等12种氨基酸。

进一步的，所述的拉曼光谱仪为法国HORIBAJobinYvon公司的LabRAMHREvolution拉曼光谱仪。

分子的震动或转动信息是拉曼光谱分析的重点，而水分子在拉曼光谱区不存在伸缩振动频率，因而拉曼光谱分析技术适用于水溶液体系的分析。因此将拉曼光谱分析技术应用到酒水、饮料等方面的分析中，就可以取得较好的结果。

本发明的方法，由于采用了拉曼光谱法，相比与传统的高效液相色谱仪法，方法操作简单、检测成本低、样品前处理不复杂、所需的检测条件简便、花费的检测时间较短，能够快速检测出黄酒中游离的丙氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、异亮氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、赖氨酸等12种氨基酸，是黄酒的品质控制中一种快速检测新方法。

附图说明

图1、色谱图

图2、为丙氨酸建模集的化学值和预测值之间的相关关系；

图3、为亮氨酸建模集的化学值和预测值之间的相关关系；

图4、为天冬氨酸建模集的化学值和预测值之间的相关关系；

图5、为脯氨酸建模集的化学值和预测值之间的相关关系；

图6、为苏氨酸建模集化学值和预测值之间的相关关系；

图7、为半胱氨酸建模集化学值和预测值之间的相关关系；

图8、为异亮氨酸建模集化学值和预测值之间的相关关系；

图9、为组氨酸建模集化学值和预测值之间的相关关系；

图10、为缬氨酸建模集化学值和预测值之间的相关关系；

图11、为苯丙氨酸建模集化学值和预测值之间的相关关系；

图12、为谷氨酸建模集化学值和预测值之间的相关关系；

图13、为赖氨酸建模集化学值和预测值之间的相关关系。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

本发明所用的所述的拉曼光谱仪为法国HORIBAJobinYvon公司的LabRAMHREvolution拉曼光谱仪，使用倒置显微镜。技术参数分别为：光谱范围：100-3050cm^-1；焦长：800mm；激光功率控制：多级激光功率衰减片；探测器：研究级大芯片尺寸空冷CCD。

本发明所用的基于高效液相色谱仪的黄酒中氨基酸含量测定方法为：采用Agilent1100高效液相色谱仪对建模集黄酒样品中的12种游离氨基酸(丙氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、异亮氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、赖氨酸)进行分析。

Agilent1100高效液相色谱仪的色谱条件：色谱柱：HypersilODS(C18,250mm4.6mm,粒径5μm)，柱温40；紫外检测器：检测波长为338nm；进样量10μL；衍生剂为邻苯二甲醛(OPA)和芴甲氧羰基(FMOC)；梯度洗脱程序如表1所示。

表1黄酒中游离氨基酸分析梯度洗脱表

本发明实施例所用的建模集样品选自浙江塔牌绍兴酒有限公司生产的不同批次的同品种黄酒，每个游离氨基酸指标选用43个黄酒样品。

本发明实施例中所用的待测黄酒样品为浙江塔牌绍兴酒有限公司，每个游离氨基酸指标选用7个黄酒样品。

实施例1

一种利用拉曼光谱快速检测黄酒中游离氨基酸的方法，包括如下步骤：

(1)、黄酒中游离氨基酸模型建立

①、建模集黄酒样品的拉曼光谱图

利用拉曼光谱仪采集建模集黄酒样品的拉曼光谱图，得到了清晰的拉曼光谱图；

②、建模集黄酒样品的氨基酸含量

利用高效液相色谱仪测定了建模集黄酒样品游离氨基酸含量，取1mL黄酒至10mL离心管中，加入4mL三氯乙酸，摇匀，超声2次，每次15min(中间间隔几分钟)。超声后放置1h，用两层滤纸进行过滤，取滤液1mL于1.5mL离心管内，10000r/min离心10min，取0.5mL上清液至进样瓶中进样与高效液相色谱仪中，其色谱图如图1，由光谱图可以得出：采用的高效液相色谱仪对黄酒中游离氨基酸含量测定方法可较好的将建模集黄酒样品中的丙氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、异亮氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、赖氨酸分离并检测；

③、黄酒中游离氨基酸模型建立

分别利用步骤①所得的建模集黄酒样品的拉曼光谱图和步骤②所得的建模集黄酒样品中游离氨基酸的化学值分别建立丙氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、异亮氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、赖氨酸模型，该模型的化学值和预测值之间的相关关系分别如图2-13所示；

由图2-13可以看出，所得的黄酒中游离的丙氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、异亮氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、赖氨酸的模型，由于化学值与预测值有较好的线性关系，因而模型性能稳定、准确可靠；

计算建模集样品的高效液相色谱仪所测化学值Y_ci与拉曼光谱***预测值的相关系数r和建模标准差RMSEC，结果见表2；

另外，从表2也可以看出，预测模型的相关系数r高于0.7，建模标准偏差RMSEC均小于0.05mg/L，表明所建立的游离氨基酸模型应用于黄酒游离氨基酸含量的预测是准确可靠的。

表2、黄酒中游离氨基酸模型的相关系数r、建模标准偏差RMSEC

综上所述，本发明的一种利用拉曼光谱快速检测黄酒中游离氨基酸的方法，其操作简单，检测成本低，与传统的高效液相色谱仪法相比，样品前处理不复杂，所需的检测条件简便，花费的检测时间较短，是黄酒的品质控制中一种快速检测新方法。

上述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种利用拉曼光谱快速检测黄酒中游离氨基酸含量的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、一个建立黄酒中游离氨基酸模型的步骤；

①、收集黄酒作为建立模型的建模集样品；

②、用拉曼光谱仪采集建模集黄酒样品的拉曼光谱信息，得到建模集黄酒样品的拉曼光谱图；

③、采用高效液相色谱仪测定建模集黄酒样品中游离氨基酸含量的化学值Y_ci；

④、建立步骤②中拉曼光谱仪获得的建模集黄酒样品的拉曼光谱图及步骤③中高效液相色谱仪获得的游离氨基酸含量之间的模型，并由此模型得到游离氨基酸含量的预测值

⑤、通过对比建模集样品的化学值Y_ci与预测值的相关系数r和建模标准偏差RMSEC来衡量模型的性能，其中，r和RMSEC由以下公式计算：

$r=\sqrt{(1-\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(Y_{ci}-\stackrel{\‾}{Y_{ci}})}^2}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(Y_{ci}-Y_m)}^2})}$

$RMSEC=\sqrt{\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\stackrel{\‾}{Y_{ci}}-Y_{ci})}^2}$

式中，n——建模集样品数；

Y_ci——建模集第i个样品的化学值，即基于高效液相色谱仪法的游离氨基酸含量；

Y_m——建模集样品化学值的平均值，即基于高效液相色谱仪法的游离氨基酸含量的平均值；

——建模集中第i个样品的预测值，即基于拉曼光谱***快速预测的游离氨基酸含量；

(2)、收集黄酒作为待测黄酒样品；

(3)、用拉曼光谱仪采集待测黄酒样品中拉曼光谱信息，得到待测黄酒样品的拉曼光谱图；

(4)、将步骤(3)获得的待测黄酒样品的拉曼光谱图调入步骤(1)中建立的黄酒中游离氨基酸模型，得出待测黄酒样品中游离氨基酸含量。

2.如权利要求1所述的一种利用拉曼光谱快速检测黄酒中游离氨基酸含量的方法，其特征在于：所述黄酒中游离氨基酸为丙氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、异亮氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、赖氨酸。

3.如权利要求1或2所述的一种利用拉曼光谱快速检测黄酒中游离氨基酸含量的方法，其特征在于：所述的拉曼光谱仪为法国HORIBAJobinYvon公司的LabRAMHREvolution拉曼光谱仪。