質譜儀-Mass 紅酒鑑定也用人工智慧？！利用AI軟體測定不同風味的紅酒成分鑑定分析

探討不同芳香化合物成分所造成的紅酒口感差異

眾所周知，紅酒的酸甜口感取決於其中所含的芳香化合物，許多常見的芳香化合物奠基紅酒本身的味道，比較不同產地生產的紅酒風味差別比較等研究是很常見的，但似乎比較少探究不同芳香化合物成分所造成的口感差異性。
芳香化合物以及易揮發物質常利用氣相層析質譜儀（GCMS）結合固相微萃取（SPME）來做檢測，本文分享利用此方法去檢測Bordeaux以及Bourgogne兩種不同紅酒的特徵化合物，所有芳香化合物皆利用硬性游離源EI（Electron Ionization）結合軟性游離源PI（Photo Ionization）去做鑑定，來確認哪些化合物是只存在於Bordeaux或只出現在Bourgogne當中的。所有檢測出的參數皆透過JEOL msFineAnalysis AI軟體進行自動化數據分析來精準確認兩者不同紅酒的差異性（圖一）。

▲圖一利用AI人工智慧抓出兩種紅酒間差異性所在

本實驗中，Bordeaux以及Bourgogne兩種不同紅酒皆從一般的超市做購買，將2毫升的紅酒取出並裝入15毫升的玻璃樣品瓶中，放置SPME材料於瓶口，在室溫中萃取20分鐘後放入GC的進樣口加熱1分鐘。實驗條件細節請見表格一，為了讓實驗更精準，每種紅酒樣品皆做三重複，並且透過EI以及PI等游離源結合msFineAnalysis AI軟體做完整分析。

▲表一氣相層析、質譜儀以及前處理方法等實驗條件

由EI離子源測得Bordeaux與Bourgogne兩種不同紅酒之總離子圖譜（TICCs）呈現於圖二，以及比較分析火山圖（Volcano Plot）呈現於圖三，水平軸所代表的是兩者濃度比例（Log2(B/A)）；垂直軸所代表的是統計上的再現性（-log10(p-value)），其中，藍色點位代表測得Bordeaux（Sample A）有顯著差異的化合物；紅色點位代表測得Bourgogne（Sample B）有顯著差異的化合物，無填充顏色點位代表兩者皆含有的成分。利用此比較分析火山圖便能非常直觀且簡易的了解兩者成分差異性。


▲圖二 EI離子源測得兩種不同紅酒之總離子圖譜（TICCs）	▲圖三兩種不同紅酒之比較分析火山圖

所有鑑定出的特徵化合物皆呈現於表二當中（Bordeaux: Sample A / Bourgogne: Sample B），總共14個特徵化合物檢出，其中，9個來自於Bordeaux；5個來自於Bourgogne。

▲表二兩種不同紅酒之比較分析火山圖

擁有羧基的化合物是常見於紅酒中的芳香化合物，由於許多種的甲基酯以及乙基酯的低碳數脂肪酸都有出現在Bordeaux與Bourgogne中，可推斷酯類脂肪酸在酒中芳香化合物佔有一定的比例。在圖四呈現Bordeaux與Bourgogne皆有檢測到的己酸乙酯EI與PI的TICC圖；圖五呈現msFineAnalysis樣品比較之火山圖點位，詳細資訊也都呈現於每一個峰值，如：己酸乙酯是兩種紅酒皆含有的成分（圖五）。


▲圖四皆有檢測到的己酸乙酯EI與PI的TICC圖	▲圖五皆有檢測到的己酸乙酯EI與PI的TICC圖

值得一提的是，Bourgogne酒中有檢測到碳數較高的脂肪酸酯特徵化合物，且丙二醇和水楊酸甲酯只出現在Bordeaux中；由msFineAnalysis AI測得之阿姆斯特朗酸只出現在Bourgogne中（圖六），EI與PI質譜圖呈現於圖七。


▲圖六阿姆斯特朗酸只出現在Bourgogne中	▲圖七阿姆斯特朗酸只出現在Bourgogne中

本實驗中總共鑑定出14種特徵化合物存在於Bordeaux或Bourgogne當中，可以推斷出這些化合物是兩種不同紅酒的特徵芳香烴以及各自所呈現出的風味來源。利用此種GC-TOFMS質譜分析儀器搭配msFineAnalysis AI人工智慧自動化鑑定軟體分析便可非常精準且有效地了解這些在紅酒中的芳香化合物成分在不同產地的差異性。