张先锋?郭天太?陈东俊

内容摘要 近红外光谱分析技术是一种检测速度快、分析准确高、结果展示性非常好的绿色检测技术，在各个领域都得到了广泛的应用。文章简述了近红外光谱分析技术在酒类成分检测方面的应用，包括其在白酒酒醅、葡萄酒、果啤、保健酒、黄酒的成分检测中的应用，并讨论了近红外光谱分析检测技术在人们健康保障方面所起的作用。

关键词 近红外光谱 酒类检测 健康保障

1 引言

传统上对酒的鉴定只是利用酒的色、香、味来进行鉴别，存在很大程度上的不准确性，而且效率较低，近年来，在对酒类的研究中，人们已经使用近红外光谱分析技术对不同酒的成分进行测量，未来对该技术进行推广，可以有效地抑制营销假酒等现象，对人们的健康生活有重要意义。

2 近红外光谱分析技术在酒类检测的应用

1800 年，天文学家William Herschel首次发现了近红外区域，并于19世纪初获得有机化合物的近红外光谱。现代近红外光谱分析技术最早应用在农业领域。20世纪50年代，Norris等从农业领域开始使用近红外光谱分析技术测定农产品中各成分的含量。到了20世纪80年代，相关专家们开始重视该技术，近红外光谱分析技术就得到了进一步的发展。20世纪90年代，该技术进入快速发展时期。近红外光谱分析技术在多个领域中都有广泛的应用，给人们的日常生活也提供了安全保障。目前，近红外光谱分析技术在酒类成分检测的应用主要集中在以下几个方面。

2.1 白酒酒醅检测

白酒制作的关键在于酒醅的酿造，具有真正醇香风味的白酒在酒醅酿制的过程中需要严格把握每一个参数的指标，如水分、酸度、酯类的含量等。而这些参数都在近红外光谱段有特征吸收[1]，故可以使用近红外光谱检测技术对酒醅进行各参数的测定。例如，李良等[2]通过采集白酒酒醅的近红外漫透射光谱，基于偏最小二乘法建立了近红外光谱的数学模型以快速检测白酒酒醅中的水分和酸度值，并采用交叉验证的方法对模型进行检验，得到的相关系数均满足精度要求，进一步验证了模型的准确性，得到的结论是利用所建立的模型可实现白酒酒醅中水分和酸度值的快速检测。

酯类是白酒产生特殊香味的原因，酒中酯含量直接决定白酒的口感和香气，一般约占产生白酒风味物质的75%～95%。戴诗皎等[3]采用皂化返滴定法对酒醅中的总酯含量进行检测，再采集酒醅的漫反射近红外光谱，经过光谱数据的预处理，建立酒醅中的总酯模型，以决定系数R2和标准偏差作为评价模型的参数，结果均满足精度要求，利用所建立的数学模型可以准确地检测出酒醅中的总酯含量。

2.2 葡萄酒检测

葡萄酒具有独特的风味，含有多种对人体有益的成分，还具有降血压、血脂，降低心脑血管发病率等多种功效，对人们的身体健康有着重要作用，已成为一种时尚饮品。近年来，利用近红外光谱检测技术对葡萄酒进行检测日益受到关注。

2.2.1 发酵液中总酸含量和pH检测

葡萄酒发酵液中的总酸的含量和pH直接影响着葡萄酒成酒的口感、酒中是否有沉淀和其中微生物活性等，所以，对发酵液中的这两个参数进行准确快速的测定是非常有必要的。使用近红外光谱技术对其进行分析，不仅能快速准确得到发酵液中的总酸的含量和pH，还能实现绿色无损检测，不会给环境带来污染。贾柳军等[4]采用透反射方式来获取发酵液的近红外光谱，发酵液中的总酸度使用指示剂法进行测定，pH使用pH计直接测定。在得到发酵液的近红外光谱后，进行光谱预处理，采用4种方法分别建立葡萄酒发酵液中总酸含量和pH的定量模型，并分别对这四种模型的决定系数（R2）、校正标准偏差（RMSEC ）、预测标准偏差（RMSEP  ）、相对分析误差（RPD ）以及最佳主因子数进行比较，得出的结论是：采用SiPLS-GA法结合PLS法建立的数学模型能非常好的贴合实际，可以达到快速测定葡萄酒发酵液中总酸的含量和pH的目的。

2.2.2 氨基甲酸乙酯检测

氨基甲酸乙酯简称EC。人类摄入EC主要通过发酵的牛奶面包等和含酒精的饮品，过多摄入EC会明显增加患癌症的风险。为保障人们的健康和安全，世界卫生组织（WHO）也已经对其进行严格重点检测。冯丽丹采用近红外光谱技术对葡萄酒中氨基甲酸乙酯进行含量的检测[5]，对葡萄酒样本采用四种不同的前处理方法，对每一种前处理方法试验不同的最佳萃取参数、准确度和精确度，采用SLE萃取法，结合GC/MS分析法对样本进行测定，记录所得数据。利用最小二次乘法、傅里叶变换和近红外光谱分析法建立了测定葡萄酒中EC的数学模型，然后用验证集进行验证，通过判断决定系数、校正标准偏差的值，得到的结论是：所建立的数学模型能精确地反应葡萄酒中EC的含量。

2.3 果味啤中的果汁含量检测

果啤是由啤酒中加入浓缩果汁而制成的，比普通的啤酒更具有风味，且果啤中含有较少的酒精，拥有甜甜的口感，作为一种新兴的混合饮料，果啤越来越受到人们的欢迎。盛晓慧等使用近红外光谱分析技术对果啤中的果汁含量进行检测，采用透射的方式采集菠萝啤的近红外光谱，然后对所获得的光谱数据进行预处理，建立偏最小二乘模型，再以校正正均方根误差、校正集决定系数、预测均方根误差、预测集决定系数、范围误差比这些参数作为评价模型的指标，最后将验证集里的菠萝啤样本带入模型检验，进一步验证了模型的准确性。最后得到的结论为：采用Si-PLS波长优化算法建立预测菠萝啤中果汁含量的偏最小二乘模型的预测能力很好，能准确快速测量出菠萝啤中的果汁含量。

2.4 保健酒酒精度检测

王喆等[7]将待测的保健酒样本分为校正集和验证集，进行光谱采集的时候，每个样本采集三次后取平均值，然后对光谱数据平滑处理，再利用偏最小二乘回归建立测定保健酒酒精度的数学模型。对验证集的样品带入模型所得到的的酒精度与酒精计测得的酒精度进行比较，得到的结果可以满足生产过程中的检测要求，表明近红外光谱法能实现保健酒中酒精度的快速测量。

2.5 测定黄酒成分

黄酒作为中国最古老的酒类之一，拥有源远流长的历史，被誉为“国粹”酒，具有养生保健等多种功效。吕兴龙[8]采用漫透反射的方法对黄酒的近红外光谱进行采集，以决定系数、交互验证标准偏差、预测标准偏差和预测相对偏差作为评价模型的参数，然后对光谱数据进行平滑处理，采用偏最小二乘法建立测定黄酒成分的定量模型。在分別建立黄酒的酒精度、总酸、糖类和氨基酸态氮指标的近红外光谱模型，通过判断评价模型的参数可以知道模型的预测能力满足生产要求，即得到的模型可以准确测定黄酒的成分。

3 结语

近红外光谱技术因为其检测的准确性、快速性、无污染性、结果展示直观，在国内目前已经在多个领域取得了可见的成效，对于酒类检测来说，近红外光谱分析技术给酒的成分检测方面带来了巨大的便捷，可以迅速有效地检测出假酒，对人们饮酒的安全所起的作用也不言而喻。

（第一作者系中国计量大学 在读本科生）

（本文由案例库在工科背景研究生教育中的实践探索（2018-004），浙江省研究生教育学会重点课题;面向新工科的计量特色系列教材建设（HEX2018007），中国计量大学2018年度校立教改项目;基于需求导向的智能感知方向课程体系构建（jg20190195），浙江省高等教育“十三五”教学改革项目;基于近红外光谱的葡萄酒检测技术，中国计量大学校立项支持）

【参考文献】

[1]沈小梅，马雷，李安军，等.基于近红外光谱分析技术对酿酒原料水分的检测方法研究与优化[J].食品与发酵科技，2015，51（5）：92-96.

[2]李良，董孝元，吴昊，等.基于偏最小二乘法建立白酒酒醅近红外分析模型[J].酿酒，2018，45（3）：57-60.

[3]戴诗皎，王晓慧，罗霞.酒醅中总酯含量检测方法的研究[J].酿酒，2019，46（4）：94-96.

[4]贾柳君， 张海红， 王健， 等. 采用近红外光谱定量分析葡萄酒发酵液中总酸含量和pH值[J]. 食品与发酵工业， 2017（2）：195-199.

[5]冯丽丹. 葡萄酒中氨基甲酸乙酯检测方法的研究[D]. 杨凌：西北农林科技大学， 2008.