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清香型白酒的歷史源遠(yuǎn)流長，以辛酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯等為主體香味，具有清香純正、醇甜綿軟、余味爽凈的特點(diǎn)［1－3］．釀造清香型白酒的主要原料為高粱［4］，高粱中淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪和單寧含量的高低，不但影響出酒率，而且直接決定白酒成味成分［5－6］，從而影響白酒的風(fēng)味，故對白酒中風(fēng)味香氣成分的研究，越來越受到科研工作者的重視［7－9］．產(chǎn)于北岳恒山腳下的“恒酒”，是山西省清香型白酒較為典型的代表，它具有清雅協(xié)調(diào)的香氣，入口綿甜，醇厚爽冽，尾凈香長；近年來雖然對清香型白酒的研究工作較多，但大部分工作集中于發(fā)酵、分析檢測等方面［10－14］，對香味成分的性質(zhì)研究少見有報(bào)道［15］，特別是在食品科學(xué)［16］、化學(xué)［17］、環(huán)境科學(xué)［18］、農(nóng)業(yè)科學(xué)［19］等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NeuralNetworks）方法，對恒酒進(jìn)行性質(zhì)研究未見有類似的報(bào)道，為此筆者［20－22］在以前的工作基礎(chǔ)上，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法中的誤差逆?zhèn)鞑ザ鄬忧梆伨W(wǎng)絡(luò)算法，對文獻(xiàn)［15］所列的57個(gè)清香型恒酒香氣成分的化合物分子，建立了分子結(jié)構(gòu)參數(shù)與其色譜保留指數(shù)、主要香氣貢獻(xiàn)分子的氣味活度值之間的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，計(jì)算得到的色譜保留指數(shù)、氣味活度值與文獻(xiàn)［15］實(shí)驗(yàn)值較為吻合，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對清香型白酒香氣成分的性質(zhì)進(jìn)行研究，可為提高該香型白酒的特征風(fēng)味、改良生產(chǎn)工藝、提升感官品質(zhì)提供科學(xué)的理論依據(jù)．

1數(shù)據(jù)來源及研究方法

1．1恒酒香氣成分的數(shù)據(jù)來源在文獻(xiàn)［15］所列的57種恒酒香氣成分中，其中有色譜保留指數(shù)值RI的為57種，有氣味活度值OAV（即風(fēng)味化合物含量與識別閾值的比值，odoractivityvalue）的為30種（OAV＞1的化合物即認(rèn)為對白酒風(fēng)味有貢獻(xiàn)，OAV＞10即認(rèn)為有重要貢獻(xiàn)［15］），恒酒香氣成分化合物及保留指數(shù)實(shí)驗(yàn)值列于表1．1．2分子結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算和優(yōu)化篩選應(yīng)用ChemOfficeChem3D繪圖軟件，繪制了文獻(xiàn)［15］所列的57個(gè)恒酒香氣成分的分子結(jié)構(gòu)圖，再通過使用MATLAB軟件，以文獻(xiàn)［23－24］方法自編的應(yīng)用程序，計(jì)算57個(gè)恒酒香氣成分的分子連接性指數(shù)和電性距離矢量兩類結(jié)構(gòu)參數(shù)，去除一半以上數(shù)據(jù)為0的數(shù)組，用MINITAB軟件的最佳變量子集回歸方法，優(yōu)化篩選相關(guān)性好的結(jié)構(gòu)參數(shù)．發(fā)現(xiàn)當(dāng)選用0X、1X、2X、3X、4Xpc、M3、M9、M14、M32共9種結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，與色譜保留指數(shù)的相關(guān)性最優(yōu)，建構(gòu)的模型也最穩(wěn)定；當(dāng)選用1X、2X、5Xc、M1共4種結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，與恒酒中有主要貢獻(xiàn)的30種香氣成分的氣味活度值相關(guān)性最優(yōu)．Kubinyi函數(shù)FIT的值計(jì)算根據(jù)公式為2為決定系數(shù)，N為樣本數(shù)，B為選用的變量數(shù)．

2預(yù)測模型的建構(gòu)

2．1多元回歸模型的建構(gòu)將文獻(xiàn)［15］中列出的57種清香型恒酒香氣成分的色譜保留指數(shù)，與篩選的兩類結(jié)構(gòu)參數(shù)中的9種參數(shù)進(jìn)行回歸分析，得到線性方程為如利用式（2）和式（3）對恒酒香氣成分的色譜保留指數(shù)和氣味活度值進(jìn)行預(yù)測，所得預(yù)測值并不理想，特別是結(jié)構(gòu)參數(shù)與氣味活度值的相關(guān)性較低，說明恒酒香氣成分的連接性指數(shù)、電性距離矢量兩類結(jié)構(gòu)參數(shù)與其保留指數(shù)、氣味活度值之間不是簡單的線性關(guān)系．有香氣貢獻(xiàn)的香氣成分及其結(jié)構(gòu)參數(shù)、氣味活度值列于表3．2．2模型的穩(wěn)定性檢驗(yàn)為檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆€(wěn)定性，以對色譜保留指數(shù)回歸方程為例，用Jackknifed法進(jìn)行檢驗(yàn)，即逐一剔除一個(gè)樣本，用余下的56個(gè)樣本進(jìn)行建模，依此類推，這樣共得到57個(gè)Jackknifed相關(guān)系數(shù)R，見表4所列，這些Jackknifed相關(guān)系數(shù)R的平均值為0．9178，與方程（2）相關(guān)系數(shù)基本吻合，說明模型的穩(wěn)定性較好；為判斷是否存在“離域異常數(shù)據(jù)”，對這57個(gè)Jackknifed相關(guān)系數(shù)R作雷達(dá)圖（圖1），這里以0．900為圓心，0．005為間距，57個(gè)方程的R值均落在0．900～0．930之間，波動(dòng)性不大，穩(wěn)定性較好，說明所建方程不存在異常數(shù)據(jù)，而且檢驗(yàn)R2adj（0．811）—R2cv（0．597）＝0．214＜0．3，說明建模過程中沒有過擬合.

3與相關(guān)文獻(xiàn)中方法的比較

用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對酒類性質(zhì)的研究有少量的報(bào)道，何琴［27］用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法研究了香梨酒香氣成分的結(jié)構(gòu)與色譜保留時(shí)間的關(guān)系，采用的結(jié)構(gòu)參數(shù)為分子連接性指數(shù)和分子形狀屬性指數(shù)，該法建構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0．998的優(yōu)級相關(guān)；何琴等［28］用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法研究黑莓果酒香氣成分時(shí)，則選擇了分子連接性指數(shù)與電性拓?fù)渲笖?shù)作為結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建了預(yù)測色譜保留時(shí)間的模型，所得模型的相關(guān)系數(shù)達(dá)0．9993，結(jié)果也較為理想；香梨酒和黑莓果酒的香氣成分主要是醇酯，說明連接性指數(shù)結(jié)合分子形狀指數(shù)或電性拓?fù)渲笖?shù)，用于建構(gòu)預(yù)測醇酯類化合物保留性質(zhì)模型，所得結(jié)果較好．筆者研究中恒酒的化合物除酯、醇以外，還含有酸、醛、酮、酚等，成分較為復(fù)雜，而且所用方法選用的電性距離矢量，蘊(yùn)含了更強(qiáng)的電性結(jié)構(gòu)信息，對分子具有更好的結(jié)構(gòu)區(qū)分能力，研究的性質(zhì)除色譜保留指數(shù)，還有氣味活度值，雖然是對兩種不同性質(zhì)進(jìn)行的研究，但結(jié)果均較為理想．文中方法與前期對古井貢酒的研究［21］相比，選用的結(jié)構(gòu)參數(shù)種類少，而文獻(xiàn)［21］使用了4類指數(shù)，只研究了色譜保留指數(shù)一種性質(zhì)，該研究發(fā)現(xiàn)影響古井貢酒風(fēng)味成分保留性質(zhì)主要為甲基基團(tuán)．從筆者對恒酒的研究結(jié)果可以看出，基團(tuán)—C與—C—、—C與C＜、—C與O或—OH、—C與—C、＞C與—O等相互作用，是影響恒酒香氣成分性質(zhì)的主要因素，而且筆者所采用的方法與這些文獻(xiàn)方法相比，應(yīng)用性更廣．

4結(jié)果與討論

某種類型白酒的特征香氣，主要是由其含有的香氣化合物成分所決定，而這些成分種類繁多，有烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、酯、酸、醛、醇、酮等多種類型的有機(jī)物分子，有的成分含量較多，有的含量極少，但都對其獨(dú)特的風(fēng)味影響很大，為判斷香氣成分對白酒獨(dú)特香氣的貢獻(xiàn)大小，可借助氣味活度值來進(jìn)行評價(jià)，不管是定性分析香氣成分還是定量分析氣味活度值，這些香氣成分化合物的性質(zhì)均與分子結(jié)構(gòu)有密切的聯(lián)系．從表1列出的恒酒香氣成分的相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，恒酒香氣成分色譜保留指數(shù)值的大小，與分子中所含的取代基團(tuán)有密切的關(guān)系，而且基團(tuán)所處位置、基團(tuán)之間連接的方式、基團(tuán)之間的相互影響等，均會(huì)影響色譜保留指數(shù)的大小；香氣成分的碳原子數(shù)或雜原子數(shù)越多，分子的體積越大，色譜保留指數(shù)也越大．

作者：堵錫華 王鵬 陳艷 李靖 吳瓊 田林 單位：徐州工程學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院