一种基于非靶向代谢组学技术的酱香型白酒组分分析方法及应用与流程

本发明属于酱香型白酒检测分析，涉及一种基于非靶向代谢组学技术的酱香型白酒组分分析方法及应用。

背景技术：

1、白酒由乙醇、水和微量成分三部分组成，其中乙醇和水的占比为98％-99％，剩下的1％-2％则为微量成分，而正是这些微量成分决定了白酒的香型和风格。根据感官特征的不同，白酒主要分为酱香型白酒、清香型白酒、浓香型白酒和米香型白酒。一直以来，组分解析是白酒风味研究的重点，根据文献报道，目前分别从酱香型、浓香型、清香型、米香型白酒中鉴定出1088、817、518、542种化合物，但是对于白酒中组分的解析还有待进一步深入研究。

2、与此同时，酱香型白酒的生产工艺可用“一二九八七”进行概括描述，即一年生产周期、两次投料、九次蒸煮、八次发酵、七次取酒，七个不同轮次酱香型白酒即对应了七次取酒，其各具特色，而目前多基于感官品评原则进行不同轮次酱香型白酒的辨别。此外，研究人员多针对挥发性组分、非挥发性组分分别开展了不同轮次酱香型白酒的差异风味化合物的研究，针对轮次酱香型白酒的组分的研究，大多集中于对某一类化合物、理化特征等的分析，尚未实现对不同轮次酱香型白酒中的有机组分进行全面的分析。

3、基于此，为了更加全面分析酱香型白酒中的组分，进一步更加准确挖掘各轮次酱香型白酒中的差异特有组分，为白酒化学组分精细解析提供了全新的发展方向，本发明旨在提供一种基于非靶向代谢组学技术对酱香白酒中的组分进行全面分析的方法以及基于该分析方法对不同轮次酱香型白酒进行判别的方法。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于非靶向代谢组学技术对酱香白酒中的组分进行全面分析的方法以及基于该分析方法对不同轮次酱香型白酒进行判别的方法。

2、目前，对白酒中微量成分的检测与分析多采用gc-ms技术。然而，传统gc-ms技术侧重辨识挥发性分子成分，难以测定白酒中极性大和难挥发性分子成分。针对当前不同轮次酱香型白酒化学组分分析尚不全面，分子信息丢失量大等技术难题，本发明引入了高分辨质谱仪器。超高效液相色谱-四极杆-静电轨道场离子阱质谱(uplc-q-exactive orbitrap-ms)的质量分析器为四极杆和orbitrap(静电场轨道离子阱)。四极杆在q exactive中可以对离子进行预筛选，其基本工作原理为：在四根电极杆上施加电压形成电场，使待测离子成为谐振离子顺利地通过四极杆被检测(而其他非待测离子变得不稳定，成为非谐振离子，不能顺利地通过四极杆被检测)；orbitrap通过不同m/z离子在z方向运动频率的差别将不同m/z的离子分开，可实现高分辨功能。

3、根据本发明的第一方面，本发明提供了一种基于非靶向代谢组学技术的酱香型白酒组分分析方法，所述方法包括如下步骤：

4、(1)取样：取酱香型白酒样品作为待测样品，无需样品前处理；

5、(2)检测：基于超高效液相色谱-四极杆静电轨道场离子阱质谱联用技术对所述待测样品进行检测分析，所述待测样品中的所有组分经超高效液相色谱分离后直接进入质谱仪进行测定；

6、(3)定性分析：基于步骤(2)测定得到的数据对所述待测样品中的组分进行定性分析；

7、其中，所述超高效液相色谱的色谱柱为infinitylab poroshell hph-c18(2.1×100mm,1.9μm)。

8、在本发明的一些实施方案中，所述超高效液相色谱的流动相为：以超纯水作为流动相a相，100％甲醇作为流动相b相。

9、在本发明的一些实施方案中，所述超高效液相色谱的梯度洗脱方法包括：将流动相b相的初始比例调整为9-11％，保持2-3min；通过17-18min将b相从9-11％线性增加到100％b；在接下来1.5-2.5min内保持100％b，然后通过0.3-0.6min将b相从100％线性下降到9-11％，并保持0.05-0.2min以平衡柱压。

10、在本发明的一些实施方案中，所述超高效液相色谱的色谱条件包括：柱温箱温度为38-42℃；自动进样器的温度为3-5℃；进样量为2-4μl；流速为0.2-0.4ml/min。

11、在本发明的一些实施方案中，所述质谱条件包括：扫描模式：full ms/dd-ms2，扫描范围：100-1500m/z，电喷雾电离源：esi+和/或esi-；其中，正离子采集模式的参数设置为：hesi参数设置：喷雾电压：+3.0-+4.0kv；毛细管温度：240-260℃；鞘气流速：47-48arb；辅助气体流量：10-12arb；辅助燃气加热器温度：320-370℃；碰撞能量为：5-13，15-25，25-35ev；优选地，所述喷雾电压为：+3.3-+3.8kv；优选地，所述毛细管温度：245-255℃；优选地，所述辅助燃气加热器温度：340-360℃；优选地，所述碰撞能量为：8-12，18-22，28-32ev。

12、在本发明的一些实施方案中，负离子采集模式的参数设置为：hesi参数设置：喷雾电压：-1.5--2.5kv；毛细管温度：240-260℃；鞘气流速：47-448arb；辅助气体流量：10-12arb；辅助燃气加热器温度：320-370℃；碰撞能量：15-25，25-35，35-45ev；优选地，所述喷雾电压为：-1.8--2.2kv；优选地，所述毛细管温度：245-255℃；优选地，所述辅助燃气加热器温度：340-350℃；优选地，所述碰撞能量为：18-22，28-32，38-42ev。

13、在本发明的一些实施方案中，所述基于步骤(2)测定得到的数据对所述待测样品中的组分进行定性分析包括如下步骤：1)将步骤(2)中的数据导入compound discoverer3.3中，建立workflow并进行数据解析，进一步通过数据库对比匹配，确定置信度为2/3级的化合物；2)基于数据库m/z clouds，通过分析分子离子质荷比、二级质谱碎片离子与数据库的匹配情况，且分析保留时间是否符合色谱保留规律，进而确定置信度为1级的化合物；获取得到所述待测样品中的组分分子式信息。

14、在本发明的一些实施方案中，所述基于步骤(2)测定得到的数据对所述待测样品中的组分进行定性分析还包括如下步骤：

15、3)基于步骤2)获取得到的对应组分的分子式信息，初步判断化合物的归属类别，后对质荷比、片段丰度比与同位素丰度比进行分析，从而推断出该物质结构和元素组成，即得到对应白酒样品中的具体化合物信息。

16、在本发明的一些实施方案中，所述基于步骤(2)测定得到的数据对所述待测样品中的组分进行定性分析还包括如下步骤：3)基于步骤2)获取得到的对应组分的分子式信息，对含有不同元素组成的化合物数量进行分析。

17、在本发明的一些实施方案中，所述基于步骤(2)测定得到的数据对所述待测样品中的组分进行定性分析还包括如下步骤：

18、3)基于步骤2)获取得到的对应组分的分子式信息，初步判断化合物的归属类别，后对质荷比、片段丰度比与同位素丰度比进行分析，从而推断出该物质结构和元素组成，即得到对应白酒样品中的具体化合物信息；和3)基于步骤2)获取得到的对应组分的分子式信息，对含有不同元素组成的化合物数量进行分析。

19、在本发明的一些实施方案中，对含有不同元素组成的化合物数量进行分析包括：

20、对不同化合物中的不同元素组成进行提取；

21、对不同化合物中不同元素的数量进行提取；

22、基于所提取的不同化合物中的不同元素组成以及不同元素对应的数量，对含有不同元素组成的化合物进行分析。

23、在本发明的一些实施方案中，所述含有不同元素组成的化合物中的不同元素组成包括：coh、cohn、cohnp、cohs、chn、cohns。

24、在本发明的一些实施方案中，所述对不同化合物中的不同元素组成进行提取步骤中不同元素包括c、o、h、n、p、s、f、cl、i中至少一种。

25、在本发明的一些实施方案中，所述方法还包括：

26、(4)对所述待测样品中的组分进行定量分析：根据待测样品与标准品一级谱图及提取离子流图峰面积与浓度的比值对所述待测样品中的组分进行定量，得到定量结果。

27、根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种对不同轮次酱香型白酒基酒进行判别的方法，所述方法包括如下步骤：

28、1)基于本发明第一方面任一所述的方法获得所述不同轮次酱香型白酒基酒中的组分信息；

29、2)分析所述不同轮次酱香型白酒基酒中的差异性组分；

30、3)基于所述差异性组分对所述不同轮系酱香型白酒基酒进行判别。

31、在本发明的一些实施方案中，步骤2)中，所述分析所述不同轮次酱香型白酒基酒中的差异性组分包括如下步骤：基于单变量统计、多元统计、差异分析方法中的至少一种对步骤1)中获取得到的组分信息进行分析，对所述差异性组分进行筛选。

32、在本发明的一些实施方案中，所述对所述差异性组分进行筛选的标准包括：p值阈值p<0.05、变量差异贡献度vip≥1、差异倍数fc>2中的至少一者。

33、在本发明的一些实施方案中，所述单变量统计分析为t检验分析；所述多元统计分析为正交偏最小二乘(opls)算法；所述差异分析为倍数变化法。

34、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

35、本发明提供了一种对不同轮次酱香型白酒基酒进行分析的方法及基于该分析方法得到的定性结果进一步对不同轮次酱香型白酒基酒进行判别的方法，包括先基于超高效液相色谱-四极杆-静电轨道场离子阱质谱联用技术对不同轮次酱香基酒中组分进行全面分析，而后基于定性分析所得到的组分信息进一步对不同轮次酱香基酒中的特性组分进行筛选，基于筛选得到的差异组分最终实现了不同轮次酱香型白酒基酒的区分与判别。相较于现有技术，本发明提供了一种能检出更多组分的定性酱香基酒中组分的方法，提高了酱香型白酒样品分析效率的同时，还进一步实现了不同轮次酱香型白酒基酒的区分。