一种基于挥发性物质组成特征的高粱品种鉴别方法与流程

技术特征：
1.一种基于挥发性物质组成特征的高粱品种鉴别方法，其特征在于，包括如下步骤：s1获取高粱中的挥发性物质及挥发性物质对应的相对量信息；s2将步骤s1获取的高粱中挥发性物质对应的相对量代入pls-da判别模型中进行判别计算，根据计算结果即可实现所述高粱品种的鉴别；所述pls-da判别模型为高粱中对应挥发性物质的相对量与高粱对应的高粱所属品种之间的变量方程。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变量方程为：所述变量方程中，x
n
为高粱中对应挥发性物质的相对量；a
n
为对应挥发性物质在变量方程中的系数；优选地，如果所述变量方程的计算结果y值的数值范围接近1，则判定为“非红缨子”高粱；如果所述变量方程的计算结果y值的数值范围接近0，则判定为“红缨子”高粱；优选地，所述y值接近1的数值范围为：y>0.5；优选地，所述y值接近1的数值范围为：0.5＜y≤1；优选地，所述y值接近0的数值范围为：y＜0.5；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.5≤y＜0.5；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.2≤y＜0.5；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.1≤y＜0.5；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.1≤y≤0.3；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.1≤y≤0.2；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.1≤y≤0.1；优选地，所述变量方程是基于高粱中的挥发性物质组成差异特征所构建得到的；优选地，所述变量方程是基于如下38种挥发性物质组成差异特征构建所得到的：3-甲基-1-丁醇、1-戊醇、2-庚醇、1-己醇、1-庚醇、1-辛烯-3-醇、6-甲基-5-庚烯-2-醇、1-壬醇、1-辛醇、苯乙醇、乙酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、十二酸、2-庚酮、3-辛酮、2-辛酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、3,5-辛二烯-2-酮、6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮、香叶基丙酮、椰子醛、苯乙酮、苯乙醛、苯甲醛、4-甲基苯甲醛、苯酚、4-乙基苯酚、愈创木酚、4-乙烯基愈创木酚、四甲基吡嗪、二氢猕猴桃内酯、2,3-二氢苯并呋喃、2-戊基呋喃、顺式-里那醇氧化物。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挥发性物质包括醇类化合物、酸类化合物、酚类化合物、醛酮类化合物、其他化合物中的至少一种；优选地，所述挥发性物质包括：醇类化合物、酸类化合物、酚类化合物、醛酮类化合物、其他化合物的组合；优选地，所述醇类化合物包括：3-甲基-1-丁醇、1-戊醇、2-庚醇、1-己醇、1-庚醇、1-辛烯-3-醇、6-甲基-5-庚烯-2-醇、1-壬醇、1-辛醇、苯乙醇中的一种或多种；优选地，所述酸类化合物包括：乙酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、十二酸中一种或多种；优选地，所述酚类化合物包括：苯酚、4-乙基苯酚、愈创木酚、4-乙烯基愈创木酚中的一种或多种；
优选地，所述醛酮类化合物包括：2-庚酮、3-辛酮、2-辛酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、3,5-辛二烯-2-酮、6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮、香叶基丙酮、椰子醛、苯乙酮、苯乙醛、苯甲醛、4-甲基苯甲醛中的一种或多种；优选地，所述其他化合物包括：四甲基吡嗪、二氢猕猴桃内酯、2,3-二氢苯并呋喃、2-戊基呋喃、顺式-里那醇氧化物中的一种或多种；优选地，所述挥发性物质包括：3-甲基-1-丁醇、1-戊醇、2-庚醇、1-己醇、1-庚醇、1-辛烯-3-醇、6-甲基-5-庚烯-2-醇、1-壬醇、1-辛醇、苯乙醇、乙酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、十二酸、2-庚酮、3-辛酮、2-辛酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、3,5-辛二烯-2-酮、6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮、香叶基丙酮、椰子醛、苯乙酮、苯乙醛、苯甲醛、4-甲基苯甲醛、苯酚、4-乙基苯酚、愈创木酚、4-乙烯基愈创木酚、四甲基吡嗪、二氢猕猴桃内酯、2,3-二氢苯并呋喃、2-戊基呋喃、顺式-里那醇氧化物中的一种或多种。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1中，获取高粱中的挥发性物质及挥发性物质对应的相对量信息的方法包括如下步骤：通过顶空-固相微萃取技术结合气相色谱-质谱联用技术对高粱中的挥发性物质及挥发性物质对应的相对量进行分析、计算；优选地，所述方法包括如下步骤：(1)挥发性物质提取：称取现磨高粱样品粉末，加入cacl2水溶液，震荡摇匀，于4℃储存过夜，离心，吸取上清液，向上清液中加入nacl，并加入2-辛醇作为内标化合物，进行顶空-固相微萃取，得到高粱中的挥发性物质；(2)将步骤(1)得到的挥发性物质通过气相色谱-质谱联用技术进行定性、定量分析，以目标物峰面积相对内标化合物的峰面积对高粱中挥发性物质的相对量进行计算，得到高粱中的挥发性物质和挥发性物质对应的相对量信息；优选地，所述步骤(1)中，所述cacl2水溶液的添加量与高粱样品粉末的比值为：4ml/1g；所述cacl2水溶液的浓度为1％；所述离心的条件为：4℃，5000rpm，10min；优选地，所述nacl的添加量与上清液比值为：3g/8ml；优选地，所述2-辛醇的添加量与所述上清液的比值为：5μl/8ml；优选地，所述2-辛醇通过纯乙醇溶液配置，浓度为5.45ppm；优选地，所述顶空-固相微萃取的参数为：40℃平衡10min，萃取40min，振荡速率250r/min，然后在进样口解吸附5min；优选地，所述气相色谱的色谱条件为：色谱柱：jw&db-ffap石英毛细柱，规格为：30m
×
0.25mm，0.25μm；进样口温度：230℃；不分流进样；以he为载气，流速：1.2ml/min；升温程序：起始温度40℃保持2min，以4℃/min升温速率升温至150℃不保持，再以6℃/min升温速率升温至220℃保持5min；优选地，所述质谱的质谱条件为：以ei为电离源；电子轰击能量：70ev；离子源温度：230℃；扫描方式：全扫描，范围m/z 35～350amu；质谱谱库：nist 14a.l。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述pls-da判别模型的构建方法包括如下步骤：步骤一：获取不同高粱样本中的挥发性物质组成及各挥发性物质对应的相对量特征信息；步骤二：以步骤一获取到的所述高粱样本对应的挥发性物质的相对量特征为自变量，
以所述高粱样本对应的高粱所属品种特征为因变量，通过pls-da分析方法对不同高粱品种对应的挥发性物质及对应的相对量进行分析，构建模型，得到所述pls-da判别模型；所述高粱所属品种包括：“红缨子”高粱和“非红缨子”高粱两大类；优选地，所述构建方法还包括如下步骤：步骤三：判别模型的验证：将步骤二构建得到的pls-da判别模型对测试集样本的高粱品种进行鉴别回判；优选地，所述步骤三为：将测试集样本中的挥发性物质对应的相对量结果带入pls-da判别模型的变量方程中，并根据相应挥发性物质对应的系数a，进行y值计算，根据计算结果判断该测试集样本的所属高粱品种；优选地，如果所述变量方程的计算结果y值的数值范围接近1，则判定为“非红缨子”高粱；如果所述变量方程的计算结果y值的数值范围接近0，则判定为“红缨子”高粱；优选地，所述y值接近1的数值范围为：y>0.5；优选地，所述y值接近1的数值范围为：0.5＜y≤1；优选地，所述y值接近0的数值范围为：y＜0.5；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.5≤y＜0.5；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.2≤y＜0.5；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.1≤y＜0.5；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.1≤y≤0.3；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.1≤y≤0.2；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.1≤y≤0.1。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，获取不同高粱样本中的挥发性物质及对应的相对量特征信息包括如下步骤：通过顶空-固相微萃取技术结合气相色谱-质谱联用技术对高粱样中的挥发性物质组成及挥发性物质对应的相对量进行分析、计算；优选地，所述方法包括如下步骤：步骤101、挥发性物质提取：称取现磨高粱样品粉末，加入cacl2水溶液，震荡摇匀，于4℃储存过夜，离心，吸取上清液，向上清液中加入nacl，并加入2-辛醇作为内标化合物，进行顶空-固相微萃取，得到高粱样本中的挥发性物质；步骤102、将步骤101得到的挥发性物质进行气相色谱-质谱联用分析，以目标物峰面积相对内标化合物的峰面积对高粱样本中挥发性物质的相对量进行计算，得到高粱样本中的挥发性物质组成和挥发性物质的相对量；优选地，所述步骤101中，所述cacl2水溶液的添加量与高粱样品粉末的比值为：4ml/1g；所述cacl2水溶液的浓度为1％；所述离心的条件为：4℃，5000rpm，10min；优选地，所述nacl的添加量与上清液比值为：3g/8ml；所述2-辛醇的添加量与所述上清液的比值为：5μl/8ml；所述2-辛醇通过乙醇溶液配置，浓度为5.45ppm；优选地，所述顶空-固相微萃取的参数为：40℃平衡10min，萃取40min，振荡速率250r/min，然后在进样口解吸附5min；优选地，所述气相色谱的色谱条件为：色谱柱：jw&db-ffap石英毛细柱，规格为：30m
×
0.25mm，0.25μm；进样口温度：230℃；不分流进样；以he为载气，流速：1.2ml/min；升温程序：起始温度40℃保持2min，以4℃/min升温速率升温至150℃不保持，再以6℃/min升温速率升
温至220℃保持5min；优选地，所述质谱的质谱条件为：电子电离源；电子轰击能量：70ev；离子源温度：230℃；扫描方式：全扫描，范围m/z 35～350amu；质谱谱库：nist 14a.l。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，作为所述自变量构建pls-da模型的挥发性物质包括高粱样本中检测得到的38种挥发性物质；优选地，所述挥发性物质包括：3-甲基-1-丁醇、1-戊醇、2-庚醇、1-己醇、1-庚醇、1-辛烯-3-醇、6-甲基-5-庚烯-2-醇、1-壬醇、1-辛醇、苯乙醇、乙酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、十二酸、2-庚酮、3-辛酮、2-辛酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、3,5-辛二烯-2-酮、6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮、香叶基丙酮、椰子醛、苯乙酮、苯乙醛、苯甲醛、4-甲基苯甲醛、苯酚、4-乙基苯酚、愈创木酚、4-乙烯基愈创木酚、四甲基吡嗪、二氢猕猴桃内酯、2,3-二氢苯并呋喃、2-戊基呋喃、顺式-里那醇氧化物的组合。8.一种基于挥发性物质组成特征的高粱品种鉴别装置，其特征在于，所述装置包括：数据获取模块，用于获取高粱中挥发性物质对应的相对量；鉴别模块，用于将所述挥发性物质对应的相对量输入pls-da判别模型，得到高粱品种的鉴别结果，所述pls-da判别模型为高粱中对应挥发性物质的相对量与高粱对应的高粱所属品种之间的变量方程；优选地，在所述鉴别模块中，如果所述变量方程的计算结果y值的数值范围接近1，则判定为“非红缨子”高粱；如果所述变量方程的计算结果y值的数值范围接近0，则判定为“红缨子”高粱；优选地，所述y值接近1的数值范围为：y>0.5；优选地，所述y值接近1的数值范围为：0.5＜y≤1；优选地，所述y值接近0的数值范围为：y＜0.5；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.5≤y＜0.5；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.2≤y＜0.5；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.1≤y＜0.5；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.1≤y≤0.3；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.1≤y≤0.2；优选地，所述y值接近0的数值范围为：-0.1≤y≤0.1；优选地，所述变量方程为：所述变量方程中，x
n
为高粱中对应挥发性物质的相对量；a
n
为对应挥发性物质在变量方程中的系数；优选地，所述挥发性物质包括：3-甲基-1-丁醇、1-戊醇、2-庚醇、1-己醇、1-庚醇、1-辛烯-3-醇、6-甲基-5-庚烯-2-醇、1-壬醇、1-辛醇、苯乙醇、乙酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、十二酸、2-庚酮、3-辛酮、2-辛酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、3,5-辛二烯-2-酮、6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮、香叶基丙酮、椰子醛、苯乙酮、苯乙醛、苯甲醛、4-甲基苯甲醛、苯酚、4-乙基苯酚、愈创木酚、4-乙烯基愈创木酚、四甲基吡嗪、二氢猕猴桃内酯、2,3-二氢苯并呋喃、2-戊
基呋喃、顺式-里那醇氧化物中的一种或多种。9.如权利要求1-7任一所述的方法或者如权利要求8所述的装置在酿酒领域的应用。

技术总结
本发明属于酿酒技术领域，涉及一种基于挥发性物质组成特征的高粱品种鉴别方法，包括如下步骤：S1获取高粱中的挥发性物质及挥发性物质对应的相对量信息；S2将步骤S1获取的高粱中挥发性物质对应的相对量代入PLS-DA判别模型中进行判别计算，根据计算结果即可实现所述高粱品种的鉴别；所述PLS-DA判别模型为高粱中对应挥发性物质的相对量与高粱对应的高粱所属品种之间的变量方程。本发明基于高粱中的38种挥发性物质的组成差异特征，通过PLS-DA分析方法，构建得到的PLS-DA判别模型可以对高粱品种进行准确、科学的鉴别，进一步实现了酱香酒优质酿酒高粱尤其是“红缨子”高粱品种的鉴别，也提供了一种新的认识、评价高粱酿造品质的方法。法。法。


技术研发人员：倪德让 王莉 杨帆 杨玉波 林琳
受保护的技术使用者：贵州茅台酒股份有限公司
技术研发日：2022.06.16
技术公布日：2022/9/13