基于抗氧化活性指标的国产红葡萄酒产地识别_彭芷芯.pdf

第 14 卷 第 2 期 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 Vol.14 No.2 2023 年 1 月 Journal of Food Safety and Quality Jan.,2023 基金项目:国家自然科学基金项目(32001790、32272409、31701693)Fund:Supported by the National Natural Science Foundation of China(32001790,32272409,31701693)*通信作者:谷惠文,博士,副教授,主要研究方向为食品安全与真实性检测及溯源。E-mail:*Corresponding author:GU Hui-Wen,Ph.D,Associate Professor,College of Chemistry and Environmental Engineering,Yangtze University,No.1,Nanhuan Road,Jinzhou District,Jinzhou 434023,China.E-mail: 基于抗氧化活性指标的国产红葡萄酒产地识别 彭芷芯1,吕 毅2,石 洁1,李志泉1,尹小丽1,谷惠文1*1.长江大学生命科学学院/化学与环境工程学院,荆州 434023;2.宁夏食品检测研究院,国家市场监管重点实验室(枸杞及葡萄酒质量安全),银川 750004 摘摘 要要:目的目的 对比分析不同产地葡萄酒抗氧化活性的差异,以此实现葡萄酒产地的判别。方法方法 以新疆吐鲁番、宁夏银川和河北秦皇岛的红葡萄酒为研究对象,采用理化检测方法比较不同产地葡萄酒抗氧化活性的差异,并利用主成分分析(principal component analysis,PCA)、正交偏最小二乘-判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)和支持向量机(support vector machine,SVM)建立葡萄酒的产地识别模型。结果结果 在对葡萄酒酒样抗氧化活性指标测定中,不同产地酒样表现的抗氧化能力依次为:新疆吐鲁番宁夏银川河北秦皇岛。基于以上述抗氧化活性指标数据进行 PCA 分析发现,不同产地葡萄酒样本大致可以各自聚集成类,并且前两个主成分的累计方差解释率可达89.6%,基本可以反应总体数据信息;进一步通过OPLS-DA 和 SVM 建立产地识别模型,以其中 8 个不同产地的葡萄酒样本作为测试集进行外部验证,结果发现两个模型的识别准确率均可达 87.5%,表现出较好的产地识别能力。结论结论 根据抗氧化活性的差异性可以实现国产红葡萄酒的产地识别。关键词关键词:国产红葡萄酒;抗氧化活性;产地识别;支持向量机;化学计量学 Geographical origin identification of Chinese red wines based on antioxidant activity indexes PENG Zhi-Xin1,LV Yi2,SHI Jie1,LI Zhi-Quan1,YIN Xiao-Li1,GU Hui-Wen1*(1.College of Life Sciences/College of Chemistry and Environmental Engineering,Yangtze University,Jingzhou 434023,China;2.Key Laboratory of Quality and Safety of Wolfberry and Wine for State Administration for Market Regulation,Ningxia Food Testing and Research Institute,Yinchuan 750004,China)ABSTRACT:Objective To compare and analyze the differences of antioxidant activities of Chinese red wines from different origins,so as to achieve their geographical origins identification.Methods Taking the red wines of Turpan of Xinjiang,Yinchuan of Ningxia and Qinhuangdao of Hebei as the research objects,the differences of antioxidant activities of Chinese red wines from different regions were compared by physicochemical detection methods,and predictive models were established to distinguish the geographical origins of them by principal component analysis(PCA),orthogonal partial least squares-discriminant analysis(OPLS-DA)and support vector machine(SVM).Results In the determination of antioxidant activity indexes in wine samples,the antioxidant capacities of red wine samples from different origins were ranked as follows:Xinjiang TurpanNingxia YinchuanHebei Qinhuangdao.Based on the above antioxidant activity indexes data,PCA analysis showed that the DOI:10.19812/ki.jfsq11-5956/ts.2023.02.023176 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 第 14 卷 red wine samples from different origins could be clustered into categories,and the total variance rate explained by the first two principal components was up to 89.6%,which could basically reflect the overall data information.Furthermore,OPLS-DA and SVM models were established to predict the origins of red wines,and 8 wine samples from different origins were used as the test set for external validation.The results showed that the recognition accuracy of both models could reach 87.5%,showing good ability for geographical origins identification.Conclusion The geographical origins of Chinese red wines can be identified according to the differences of antioxidant activity.KEY WORDS:Chinese red wine;antioxidant activity;geographical origin identification;support vector machine;chemometrics 0 引 言 近年来随着生活品质的提升,中国逐渐成为葡萄酒生产和消费大国。葡萄酒具有独特的风味、香气以及色泽1,且含有丰富的酚类、氨基酸以及维生素等活性物质23,因此深受人们喜爱。此外,葡萄酒在酿造过程中积累了葡萄中的大量酚类以及黄酮类等生物活性物质使其具有良好的抗氧化活性45。酚类物质和黄酮类物质是广泛存在于葡萄中的次级代谢物,酚类物质根据结构主要分为类黄酮化合物以及非类黄酮化合物6,而黄酮类物质主要来源于葡萄皮及葡萄籽,包括黄酮醇、类黄酮、异黄酮以及花青素等7。酚类物质和黄酮类物质不仅与葡萄酒的色泽、滋味以及口感等联系紧密89,并且还具有显著的抗癌1011、保护心血管1213、抗炎14以及清除人体自由基1516等生物活性。研究发现葡萄酒的品质和价格受产地因素的影响较大17,为了保护消费者权益,开展葡萄酒的产地鉴别具有重要意义。目前研究人员主要是根据不同地区葡萄酒中次生代谢产物的差异性进行葡萄酒的产地鉴别1819。前期,本课题组 PAN 等20采用基于超高液相色谱-高分辨飞行时质谱法的非靶向代谢组学方法对不同产地葡萄酒中代谢化合物进行分析比较,依此利用化学计量学方法建立的葡萄酒产地判别模型识别率高达 96.7%。同样,LI 等21在对中国不同产地赤霞珠葡萄酒中酚类化合物比较分析发现,具有相似地理特征的产地葡萄酒中酚类物质组成相似,而在产地地理特征相差较大的葡萄酒中酚类成分则具有显著性差异。WEI 等22也发现在土壤中微生物群落不同的地区,赤霞珠葡萄酒的挥发性成分具有显著差异性,并且进一步通过此差异性能够正确识别各葡萄酒样本的产地。然而葡萄酒代谢产物成分复杂,并且其组成和含量受诸多因素的影响,因此准确测定不同产地葡萄酒中的代谢产物是一项极具挑战性的工作23。有研究指出日常饮食对人体健康的作用是由膳食中多种活性物质相互作用的结果24,因此比较不同产地葡萄酒对人体生理活性的差异有可能实现对葡萄酒产地的区分。基于此,本研究拟对 3 个不同产地(河北秦皇岛、宁夏银川、新疆吐鲁番)的赤霞珠干红葡萄酒的抗氧化活性进行比较研究,并结合主成分分析(principal component analysis,PCA)、正交偏最小二乘-判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)和 支 持 向 量 机(support vector machine,SVM)方法建立葡萄酒的产地预测模型,以期为葡萄酒产地识别提供一种快速、可靠的方法。1 材料与方法 1.1 实验材料与试剂 3 个不同产地 2018 年的赤霞珠干红葡萄酒样本共 45个,其中来自河北秦皇岛(QHD)的样本 12 个,来自宁夏银川(YC)的样本 17 个,来自新疆吐鲁番(TP)的样本 16 个。福林酚(生物试剂,北京酷来搏科技有限公司);无水碳酸钠(分析纯,天津市津北精细化工有限公司);无水乙醇、亚硝酸钠、六水合氯化铝(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);氢氧化钠(分析纯)、芦丁(色谱纯)(北京索莱宝科技有限公司);五水合硫酸铜、新亚铜试剂(2,9-二甲基-1,10-菲咯啉盐酸盐)、2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐2-diazo-di(3-ethyl-benzothiazol-6-sulfonic acid)diamiammonium salt,ABTS、过二硫酸钾、Tro1ox(6-羟基-2,5,7,8-四甲基色烷-2-羧酸)(分析纯,上海麦克林生化科技有限公司);没食子酸(色谱纯)、乙酸铵、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-trinitrop