硕士论文开题综述

利用红外光谱分析方法建立****指纹图谱

——开题综述*****大学化工学院****级生物化工****1.黄酒简介*****大学化工学院****级生物化工****黄酒是用稻米或黍米为原料，经蒸煮、加曲、糖化、发酵、压榨、过滤、煎酒、贮存、勾兑而成的酿造酒，味甘醇香，色泽金黄，酒精度通常介于8%〜17%之间，是我国的民族特产。1.1黄酒的起源黄酒是世界上公认的三大古酒之一，与啤酒、葡萄酒并列，闻名于世。人类发现了自然酒后，受到启发，开始了人工酿酒的历史，从而揭开了中国黄酒文化的扉页。关于黄酒起源问题，长期以来众说纷纭，主要有：仰韶文化时期、龙山文化时期、河姆渡文化时期。我国新石器时代的文化遗址，其中出土的谷物遗存物和陶器，为黄酒的起源提供了直接的实物依据。黄酒的起源大概可以追溯到公元前2000年的夏王朝到公元前200年的秦王朝这1800年的时间。1.2黄酒的种类根据其含糖量的高低，黄酒分为干黄酒（总糖含量低于或等于15.0g/L）、半十黄酒（总糖含量在15.0g/L〜40.0g/L）、半甜黄酒（总糖含量在40.1g/L〜100g/L）、甜黄酒（总糖含量高于100g/L）。按生产工艺，分为淋饭酒、摊饭酒和喂饭酒。如以酒曲分，黄酒可分为麦曲酒、红曲酒、小曲米酒。如以原料分，分为糯米酒、粳米酒黍米酒、籼米酒。按地域划分，其中以浙派黄酒以浙江绍兴黄酒、宁波阿拉老酒为代表，苏派黄酒以苏州的吴江市桃源黄酒和张家港市沙洲优黄、江苏白蒲黄酒、锡山黄酒为代表，海派黄酒以和酒、石库门为代表，北派黄酒以山东即墨老酒为北方黍米黄酒的典型代表；闽派黄酒以福建龙岩沉缸酒、闽安老酒、福建老酒是南方红曲稻米黄酒的典型代表。1.3黄酒的营养价值1.3.1GABA（y-氨基丁酸）黄酒中含有GABA，含量介于167mg/l〜360mg/l之间⑴。GABA在人脑的新陈代谢中扮演着重要的角色。它能促进人脑中葡萄糖的代谢，乙酰胆碱的合成，降低血氨，同时，还具有抗惊厥，修复受损脑细胞的功能。基础医学和临床医学研究表明：GABA的缺乏会导致人心绪紊乱，感觉压抑；增加GABA能的神经传递可起到抗压抑和稳定情绪的效果。朱成钢⑵等人研究了黄酒在改善动物学习与记忆方面的功能，推断黄酒能提高大鼠学习记忆能力可能与酒中丰富的GABA有关。1.3.2微量元素黄酒中的微量元素，经测定有21种之多，其中钾、钠、钙、镁、磷和铜、锌、铁、锰、钻、锗、碘等具有营养保健功能的矿物质元素含量较为丰富。在黄酒这种酸性介质中，这些微量元素以离子形式的状态存在，因而具有生物活性。它们广泛分布于生物体内的各种代谢过程，参与构成酶活性中心与辅酶，体内物质的运输，维生素与激素的合成。微量元素对酵母、霉菌的生长和繁殖也有较大的影响，并最终影响成品酒的品质。因而，不同产地、不同原料所酿造的黄酒中的微量元素含量会有较大的差异。（见表1.1）表1.1鉴湖水和小舜江水中阳离子的比较元素含量碗/L）元素含量（瞄/L）鉴湖ZK小舜江水鉴湖水小舜江水Na257004406Ni3.050.71Mg50901266Cu2.710.94Al34.7179.83Zn195161K408041988As1.350.63Ca2579011390Se1.920.3V2.780.69Mo3.80.54Cr5.661.68Ag0.020.02Mn7.0112.15Cd0.040.02Fe96.4479Sn0.050.04Co0.180.08Sb0.440.02Pb0.820.94注：表中数据来源于李博斌等.小舜江水酿制绍兴酒的可行性研究.[J].酿酒科技,2008（5）:71-73[3]1.3..3氨基酸黄酒中含有20种氨基酸，其中含人体必需的8种氨基酸，其含量居各种酿造酒之首，比啤酒、葡萄酒和日本清酒高出2〜36倍，主要由曲霉菌的酸性蛋白霉和酸性羧肽酶对蒸煮后的原料米中的蛋白质起作用而产生，以及原料，糖化剂，发酵剂的水解以及酵母和霉菌的自溶产生。诸葛庆囹等人的研究结果表明：绍兴黄酒、福建黄酒的氨基酸总量较高，平均含量分别为3946.56mg/L和3726.80mg/L，江西黄酒氨基酸含量为1634.33mg/L。因此，黄酒能够提高机体免疫力、增强体质，及促进消化1.3.4糖类黄酒是采用边糖化边发酵的“双边发酵”方法进行酿造的。当酒酷里的酒精浓度升到一定程度时，酵母菌的发酵能力就逐步减弱，对糖分的消耗也逐步减少，甚至停止，从而使一部分糖残留在酒里。由于酿造方法不同，不同品种黄酒的含糖量有高有低。黄酒中所含糖的种类很多，其中以葡萄糖为主，还有麦芽糖、戊糖和糊精，以及低聚糖（异麦芽糖、潘糖和异麦芽三糖等）和非发酵糖等。低聚糖是由2-10个单糖分子聚合而成的化合物，由于难以被胃肠消化吸收，甜度低，热量低，基本不增加血糖和血脂，固有“膳食纤维”之称，能改善血脂代谢，降低血液中胆固醇和甘油三酯的含量；肠道有益细菌利用低聚糖能改善人体内微生态环境，有利于双歧杆菌和其它有益菌的增殖，经代谢产生有机酸使肠内pH值降低，抑制肠内沙门氏菌和腐败菌的生长，调节胃肠功能[5,6]。大量研究结果表明，摄取低聚糖对人体健康有很大意义，低聚糖对矿物吸收，脂肪代谢都有影响。据科学推测，它们还具有抗炎抗癌的功效⑺。谢广发㈤等人采用高效液相色谱法对黄酒中的异麦芽低聚糖进行了分析(如表1.2所示)，结果表明，黄酒是富含低聚糖的功能性饮品。表1・2黄酒中异麦芽低聚糖含量(mg/ml)酒样异麦芽糖潘糖异麦芽三糖总计12.572.821.206.5922.882.971.157.0032.862.781.407.04注：表中数据来源于谢广发等.黄酒中的功能性低聚糖及其功能.[J].中国酿造，2005(2):39-40.1.3.5维生素黄酒中含有多种维生素，其维生素c、b2、b12、A及烟酞胺含量较为丰富，同时还有少量维生素D、K、E。酒中的维生素来自原料和酵母的自溶物。黄酒主要以米和小麦为原料，除了含丰富的B族维生素外，小麦胚中的维生素E含量高达554mg/kg。而且，黄酒在长时间的发酵过程中，有大量酵母自溶，将细胞中的维生素释放出来，可成为人体维生素族很好的来源。1.4我国黄酒工业的现状1.4.1我国黄酒企业规模小、数量多、手工劳动比例大据不完全统计全国有黄酒企业500多家，占酒类生产企业的5.5%，产量最大的企业年生产能力约为10万t，最小的企业只有几十吨左右，其中黄酒年产量在1万t以上的企业为15家，年产量在4万t以上的黄酒企业仅为4家。1.4.2黄酒生产方式各不相同就目前状况而言，有的为机械化和半机械化，有的为啤、黄酒合一套机械设备，有的则为半手工或纯手工作业。虽然少数企业采用了机械或半机械化，但对大部分企业来说，由于机械化生产的一次性投入大，目前仍采用半机械化和手工操作。目前，机械化和半机械化生产的黄酒占全国黄酒的40%左右。1.4.3黄酒企业的分布和消费格局我国的黄酒生产区域虽然突破了“四省一市”(浙江、江苏、江西、福建、上海)而发展到了全国，但是其他省市的黄酒产量只占全国黄酒总产量的15%。受“南黄北白”消费格局的限制，黄酒的市场区域较小。在国内，黄酒消费主要集中在南方的江浙、福建、上海一带，西部、东北部则难觅踪影。由此严重影响了黄酒的销量。1.4.4基础研究薄弱对酿造中所涉及的乳酸菌、酿造酵母、根霉、曲霉等微生物均缺少深入研究。对发酵机理的认识仍照搬其他酿造酒，有关其特性的研究几乎没有展开，对黄酒风味成分及其形成机理、糖化发酵工艺条件与代谢产物及对黄酒风味质量的影响等的研究和认识还十分肤浅。在配料和数量上，都是根据各地的传统，没有形成统一的标准进行量化分析。糖化发酵工艺的控制停留在经验层面上，操作基本沿袭传统方法，黄酒成熟与否仍没有摆脱经验判断等等。1.4.5工艺墨守成规，新产品开发不快我国黄酒品种单调，大部分又是长期变化不大的老产品，既不适应时代潮流，又不能满足不同性别、年龄层次的消费者的需求。同时企业之间缺少技术交流，限制了自身的发展。酒品质检测技术的研究进展葡萄酒、白酒和啤酒中各种功能性成分的检测，以及产品质量影响因素的研究相对较多。研究者己利用现代仪器分析技术分析了酚类物质、氨基酸、有机酸等的含量。近几年的研究主要集中在葡萄品种、葡萄采收时期、木桶类型、酿造工艺等对成品酒质量的影响，并对陈酿过程的机理进行了探讨。目前，黄酒的营养成分，尤其是功能性成分的检测相对滞后，且无陈酿机理的系统研究。国家标准GB/T13662一2008《黄酒》中规定了黄酒检测的感官要求、理化要求、卫生要求等技术要求。其中，理化要求的检测指标有：净含量负偏差、总糖、固形物（除糖）、酒精度、总酸、氨基酸态氮、pH、0-苯乙醇等。表2.1所列为国家标准及实际检测中常用的理化分析方法。表2.1黄酒检测指标理化分析方法总糖（以葡萄糖计）固形物（除糖）酒精度总酸（以乳酸计）氨基酸态氮pH值氧化钙廉-爱农法（甜型和半甜型黄酒），铁氤化钾滴定法（干黄和半干黄型黄酒）烘干法酒精计法，气相色谱法等酸度计法，滴定法等酸度计法，滴定法等酸度计法原子吸收分光光度法，高锰酸钾滴定法，EDTA滴定法国内研究者采用高效液相色谱仪、氨基酸自动分析仪、气质联用仪、电感耦合等离子体发射光谱仪等现代仪器分析技术对黄酒中的氨基酸、微量元素、香气成分、有机酸等进行了定性、定量分析。姜文良9］等人与栾金水［10］等人应用气质色谱联用法分析了黄酒中的挥发性成分；黄建明［11］等人应用气象色谱法测定了黄酒中的高级醇；冯德明【12,13］等人应用反相高效液相色谱法测定了黄酒中的有机酸并且研究了黄酒发酵过程中乳酸含量及变化规律；陈娟Ml等人应用高效液相色谱法测定了黄酒中的5-羟甲基糠醛含量。戴军［15］等人利用基体辅助激光解吸电离2飞行时间串联质谱分析和液相色谱-电喷雾电离四极杆-飞行时间串联质谱联用分析鉴定出了黄酒中4种抑制血管紧张素转换酶活性抑制肽（ACE）。雷萍［16］等人采用毛细管电泳-电化学方法检测了黄酒中多酚物质，采用毛细管电泳一电化学检测法（CE-ED）同时分离测定了黄酒中表儿茶素、芦丁、金丝桃甙、山萘酚、绿原酸、槲皮素等多种生物活性成分的含量。郑校先［17］等人用福林酚法测定了黄酒中的总酚含量。陈金娥［18］等人利用DPPH法和水杨酸法对其抗氧化性进行了检测。阙斐［19］等人以总抗氧化能力、还原能力、清除DPPH自由基能力为指标，研究比较了3种保健黄酒的抗氧化活性，利用HPLC鉴定出黄酒中含有10种酚类物质，其含量与黄酒的抗氧化能力呈正相关性。叶杰［2。］等人采用分光光度法对黄酒中的总多酚进行测定，测得黄酒中总多酚含量为0.929mg/ml。指纹图谱技术在酒质检测中的研究进展食品指纹图谱是指食品特有的品质(如香气、风味成分、元素组成、形状、颜色等，酒类还包括年份，产地等特征)，通过特定的信息化处理后能对产品身份进行分析识别的技术，这种识别具有模糊性，整体性和唯一性。3.1国内研究进展顾睿［21］等采用原子吸收光谱法测定黄酒中的无机元素，建立了丹阳黄酒矿质元素指纹图谱，并采用向量相似法检验建立的矿质元素图谱的有效性。朱潘炜［22］等采用顶空固相微萃取-气相色谱联用质谱法分析黄酒中的挥发性和半挥发性成分，利用平均值法构建了不同年份基酒的标准指纹图谱。张晓霞［23］等利用气相一质谱联用仪完善了啤酒风味物质的主要成分，形成指纹图谱，定性分析出31种风味化合物。吴天祥［24］等利用气相色谱研究了酱香型白酒的指纹图谱，8种酱香型白酒的重叠率显示出酱香型白酒所含组分75%以上相似张军翔［25］等应用HPLC建立了葡萄酒酒龄花青素指纹图谱，用于区分鉴定不同酒龄(年份)蛇龙珠葡萄酒。郑岩［26］等利用气相色谱-质谱联用技术建立了贵州茅台酒的共有指纹图谱，具有较好的重现性、精密度和稳定性，能够有效地应用于白酒的质量控制及真伪辨别。王莉［27］等采用近红外透射光谱与气相色谱分析相结合的方式建立了茅台近红外光谱指纹模型和气相色谱指纹模型，并应用这两个模型成功识别了模拟辨别真假样品。江地强等［28］综合相似度判断以及指纹数据判定，建立起茅台酒的评价体系，从整体和局部上对茅台酒质量稳定性做出了充分的说明。邓月娥的］等采用傅里叶变换红外光谱技术研究了五粮液、极品五粮液、贵州茅台和泸州老窖四种白酒冷冻干燥物的红外指纹特征，应用该指纹图谱可以快速、方便的区分不同种类、不同等级白酒干燥混合物组群结构的差异特征。3.2国外研究进展Carpentier^］等利用基质辅助激光解吸电离方法(MALDI)建立了红酒指纹图谱，在区分痕量元素方面效果显著°F6rstel【3i］阐述了同位素比例质谱仪(IRMS)在酒质检测中的应用，通过鉴别酒中18O/16O的比例，可鉴别出酒的产地。ChamberyM］等利用基质辅助激光解吸附飞行时间质谱(MALDI-TOF)构建了坎帕尼亚白酒的多肽指纹图谱，该指纹图谱作为生物条形码应用到了成品酒中，起到了真伪识别的作用，多肽指纹图谱经拓展后，还可用于成品酒产地的鉴别。Gonzalvez［33］等应用高频感应耦合等离子体-发射光谱分析法(ICP-OES)测定了Valencia红酒中Al、Ba、Be、Ca等38种无机元素，建立了Valencia红酒的指纹图谱，模型正确分辨率达到了100%。该指纹图谱应用于商品防伪，保护Valencia红酒品牌。展望目前，在黄酒酿造中：微生物群落结构组成和发酵过程变化对质量关系仍然没有科学可靠的评价指标；对传统黄酒酿造过程中各个阶段微生物的发酵动力学规律及其对品质的影响不清楚；前发酵微生物群落结构、数量和代数对后发酵酿造机理和代谢产物变化过程及品质的影响没有科学可靠的评价系统；微生物群落内部和群落之间的相互作用机理、关系尚不明晓，并缺乏深入的探讨和研究。因此将指纹图谱技术应用到黄酒酒质检测对于弄清黄酒的陈酿机理具有重大意义。黄酒产业若要实现跨越式的发展，必须要实施信息化工程，以信息技术应用为重点，把信息技术、信息产品嵌入到传统产品中去，把信息技术和现代管理技术与制造技术相结合，应用于传统黄酒开发、生产、销售、服务与管理的全过程。这是黄酒工业发展的必然趋势。参考文献谢广发，戴军，赵光鳌等.黄酒中的Y-氨基丁酸及其功能.[J]中国酿造,2005(3):49-50.⑵谢广发，朱成钢，胡志明等.绍兴黄酒对大鼠学习记忆力的影响.[J].酿酒科技，2007(5):139-141.李博斌，孙颀，吴坚等.小舜江水酿制绍兴酒的可行性研究.[J].酿酒科技,2008(5):71-73.诸葛庆，李博斌，刘兴泉等.用离子色谱法分析研究黄酒中的氨基酸.[J].酿酒科技,2008(4):108-111.杜昱光，白雪芳，虞星炬等.寡聚糖类物质生理活性的研究.[J].中国生化药物杂志，1997,18(5):268-271.岳振峰，赵谋明,彭志英.功能性低聚糖研究进展.[J].食品科学，1999(9):21-25.MacfarlaneGT,SteedH,MacfarlaneS.Bacterialmetabolismandhealth-relatedeffectsofgalactooligosaccharidesandotherprebiotics.[J].JournalofAppliedMicrobiology,2007,104(2):305-344.谢广发，戴军，赵光鳌等.黄酒中的功能性低聚糖及其功能.[J].中国酿造，2005(2):39-40.姜文良，钱玉根,杨民.GC-MS法测定黄酒中的甜蜜素.[J].中国食品添加剂,2008(5):156-158.栾金水.黄酒中风味物质的研究.[J].中国酿造,2002(6):21-24黄建明，黄镇，黄祖新.气相色谱法测定黄酒中的高级醇.[J]福建分析测试，2009,18(2):26-30冯德明，朱长俊，王玉洁等.黄酒发酵过程中乳酸含量分析及变化规律的研究.[J].中国酿造,2009(7):158-160.冯德明，张洋，赵惠明等.反相高效液相色谱法测定黄酒中的有机酸.[J].中国酿造,2009(3):157-161.陈娟，张雯，倪莉.高效液相色谱法定量黄酒中的5-羟甲基糠醛.[J].酿酒科技,2009(3):106-108.戴军,陈尚卫，谢广发等.绍兴黄酒中ACE活性抑制肽的分离分析.[J].分析测试学报,2006,25(4):74-77.雷萍，林淼.毛细管电泳-电化学方法检测黄酒中多酚物质.[J].酿酒科技,2008(11):117-119.郑校先，李燕，徐维菲等.黄酒的抗氧化活性研究.[J].酿酒科技,2009(10):57-60.陈金娥，高虹.不同品种黄酒中多酚含量及抗氧化性研究.[J].酿酒科技,2008(4):37-39.阙斐，张星海,龚恕等.保健黄酒抗氧化活性及其中酚类物质的比较.[J].中国酿造,2008(11):62-64.叶杰，倪莉.Folin-ciocalteu法测定黄酒中总多酚含量.[J].福建轻纺，2006(11):66-69.顾睿等，丹阳黄酒矿质元素指纹图谱建立方法的研究[J].酿酒科技，2009(2)：34-36朱潘炜等，不同年份黄酒基酒HS-SPME-GCMS指纹图谱的建立，2009年近代农产品和食品加工技术及装备学术年会2009年近代农产品和食品加工技术及装备学术年会论文集2会议记录ID:7168068张晓霞，郝晓红，测定啤酒中有关风味物质的探讨，中国质量技术监督[J].2010(1)：66-67吴天祥等，酱香型白酒GC指纹图谱的研究[J].酿酒科技，2008(10)：30-36张军翔等，蛇龙