白酒貯存過程中風(fēng)味物質(zhì)含量變化規(guī)律的研究進(jìn)展

袁 琦，溫承坤，鄭亞倫，馮向東，方尚玲，2，陳茂彬，2*

（1.湖北工業(yè)大學(xué) 生物工程與食品學(xué)院，湖北 武漢 430068；2.湖北省釀造工藝與裝備工程技術(shù)中心，湖北 武漢 430068；3.湖北稻花香酒業(yè)股份有限公司，湖北 宜昌 443000）

白酒成分復(fù)雜，含有多類風(fēng)味物質(zhì)，包括酯類、醇類、酸類、醛類、酮類、縮醛類、芳香族化合物、呋喃類、吡嗪類、萜烯類、烴類、含硫化合物、含氮化合物等[1-5]。從20世紀(jì)60年代以來，白酒風(fēng)味成分從最開始的毛細(xì)管柱直接進(jìn)樣到氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測(cè)分析，實(shí)現(xiàn)了有效檢測(cè)化合物種類的增加和檢測(cè)效率的大幅提高。2000年后，多維氣相色譜（multidimensional-gas chromatograph，MD-GC）和氣相色譜-嗅聞（gas chromatography-olfactory，GC-O）技術(shù)開始應(yīng)用于白酒風(fēng)味成分的研究，這使得白酒風(fēng)味物質(zhì)的研究迅猛發(fā)展。2007年，季克良等[6]采用全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用儀（comprehensive two-dimensional gas chromatographytime of flight-mass spectrometry，GC×GC TOF MS）分析白酒風(fēng)味成分，使得白酒風(fēng)味物質(zhì)的研究更進(jìn)一步。2014年，李娟等[7]將氣相色譜-高場(chǎng)非對(duì)稱波形離子遷移譜（gas chromatography-high field asymmetric waveform ion mobility spectroscopy，GC-FAIMS）應(yīng)用于白酒風(fēng)味物質(zhì)的研究，成功實(shí)現(xiàn)了多種香型白酒的區(qū)分研究。本文綜合國(guó)內(nèi)外的研究，對(duì)白酒貯存過程中風(fēng)味物質(zhì)變化規(guī)律的研究進(jìn)行綜述，對(duì)酯類、醇類、酸類、醛類和金屬離子等化合物的含量隨著貯存時(shí)間延長(zhǎng)的變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，同時(shí)論述了引起此類變化規(guī)律的原因，希望能夠?yàn)榘拙瀑A存過程中主要風(fēng)味物質(zhì)變化規(guī)律的確立和引起此變化規(guī)律原因的探索提供一定的理論參考。

1 白酒中風(fēng)味物質(zhì)的研究方法

1.1 白酒風(fēng)味化學(xué)中常見的前處理方法

白酒中化合物的種類眾多，含量也不相同，由于這些化合物的性質(zhì)存在巨大差異，所以一種前處理方法很難將大部分物質(zhì)萃取出來，一般會(huì)根據(jù)所要研究的物質(zhì)種類選擇合適的前處理方法和優(yōu)化條件。目前白酒的前處理方法有直接進(jìn)樣法、液液萃取法（liquid-liquid extraction，LLE）、固相萃取法（solid phase extraction，SPE）、固相微萃取法（solid phase microextraction，SPME）、攪拌子吸附法、超臨界萃取法（supercritical fluid extraction，SFE）等[8]。

直接進(jìn)樣法比其他前處理方法更為簡(jiǎn)便，樣品通過進(jìn)樣針直接進(jìn)入色譜柱，最大程度保留了樣品中原有的成分。直接進(jìn)樣法采用分流進(jìn)樣的方式來減弱酒樣中高濃度的乙醇和水的影響，因此檢出限較低和低含量組分檢測(cè)不靈敏是直接進(jìn)樣法的主要缺點(diǎn)[9]；液液萃取是利用乙醚、二氯甲烷等萃取劑將樣品中的風(fēng)味物質(zhì)萃取出來進(jìn)行檢測(cè)的前處理方法。該方法易于操作，且由于風(fēng)味物質(zhì)回收率高的原因適用于定量分析，但是也存在步驟繁瑣、耗時(shí)較大、有機(jī)溶液消耗量大等缺點(diǎn)；固相萃取法是利用高效液相色譜固定相和洗脫相之間的分配平衡進(jìn)行目標(biāo)組分的分離。與傳統(tǒng)的液液萃取相比減少了萃取劑的消耗量，降低了萃取成本，但是此方法過度依賴固定項(xiàng)與分析物之間的極性差異，酒體組分的復(fù)雜性使得選取合適的萃取柱才能最大化保留待測(cè)組分，需要實(shí)驗(yàn)優(yōu)化[10-12]。固相微萃取和攪拌子吸附的方法都是采用高分子涂層的萃取頭萃取達(dá)到氣液相平衡的樣品，此方法簡(jiǎn)便易操作；超臨界萃取是指在超臨界狀態(tài)下利用二氧化碳、水、甲烷等[13-14]物質(zhì)溶解并分離樣品中待測(cè)組分的預(yù)處理技術(shù)，此方法自動(dòng)化程度較高，相對(duì)應(yīng)其設(shè)備要求也較高。綜上所述，為了提取和分離白酒中更多的風(fēng)味物質(zhì)，可以采用多種前處理方法結(jié)合的方式。

1.2 白酒中風(fēng)味物質(zhì)的定性、定量方法

定性方法的選擇基本上由檢測(cè)儀器所決定，白酒風(fēng)味物質(zhì)的定性方法包括氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)、氣相色譜-嗅聞儀聯(lián)用（GC-O）技術(shù)、二維或多維色譜結(jié)合質(zhì)譜（MDGCMS）技術(shù)、氣相色譜結(jié)合高場(chǎng)非對(duì)稱波形離子遷移譜（GCFAIMS）技術(shù)等。白酒風(fēng)味物質(zhì)的定性可采取多種定性方法結(jié)合的方式來增加結(jié)果的準(zhǔn)確度和可信度。

目前，常用的定量方法包括面積百分比法、峰高百分比法、歸一法、內(nèi)標(biāo)法（internal standard method，ISTD）和外標(biāo)法（external standard method，ESTD）。面積百分比法和峰高百分比法原理相近，前者是計(jì)算每個(gè)峰的面積占所有峰面積總和的百分比，后者是計(jì)算每個(gè)峰的峰高占所有峰高總和的百分比。歸一法定量簡(jiǎn)單快捷，但是需要計(jì)算響應(yīng)因子，響應(yīng)因子的使用是為了補(bǔ)償檢測(cè)器對(duì)不同化合物靈敏度的不同對(duì)定量結(jié)果的影響[15]；外標(biāo)法是利用校正樣的結(jié)果與未知樣的結(jié)果相比計(jì)算未知樣的含量，此方法要嚴(yán)格保證每次進(jìn)樣量的一致；內(nèi)標(biāo)法是通過加入已知含量組分來消除外標(biāo)法缺點(diǎn)的定量方法，但是由于加入了新組分到樣品中，易增加面積測(cè)量誤差。綜上所述，白酒風(fēng)味物質(zhì)的定量應(yīng)該根據(jù)每種方法的特點(diǎn)選擇合適的方法。

2 白酒貯存過程中風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律

2.1 酯類化合物

酯類化合物是白酒中最重要的一類呈香呈味物質(zhì)，在白酒中含量最高，影響最大。酯類化合物具有獨(dú)特芳香氣味，賦予白酒獨(dú)特的香味，其生成途徑主要由微生物在釀造過程中在酰基輔酶A和醇乙?；D(zhuǎn)移酶的共同作用下代謝生成以及醇和酸在脂肪酶的催化下生成[16]。王民等[17]利用氣相色譜檢測(cè)貯存半年的濃香型白酒，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的酯類物質(zhì)都在同時(shí)進(jìn)行生成和分解的過程，在半年的貯存過程中酯類物質(zhì)的損失量較大，除此之外還發(fā)現(xiàn)酒精度與酯類物質(zhì)的減少量呈負(fù)相關(guān)。李冰川等[18]通過測(cè)定濃香型白酒貯存過程中的總酯，分析發(fā)現(xiàn)總酯含量隨貯存期的延長(zhǎng)呈遞減趨勢(shì)，推測(cè)出酯類物質(zhì)的減少途徑，包括自然揮發(fā)的物理損失和水解反應(yīng)、酯-酸交換反應(yīng)、酯氧化反應(yīng)的化學(xué)損失。孟望霓等[19]使用氣質(zhì)聯(lián)用儀檢測(cè)醬香型白酒中的風(fēng)味物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)酯類物質(zhì)的含量基本上隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，且各種酯類物質(zhì)的下降幅度基本在5%～30%之間。蔣英麗等[20]通過對(duì)不同貯存期的郎酒（醬香型）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：總酯在貯存過程中略有降低，但降低幅度不是很大，平均每年下降5 mg/100 mL。黃琴等[21]對(duì)不同貯存期的兼香型白酒風(fēng)味成分進(jìn)行提取，對(duì)比發(fā)現(xiàn)酯類物質(zhì)隨貯存時(shí)間的延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)。王科岐[22]對(duì)比了鳳香型白酒在不同貯存期下風(fēng)味物質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，總酯的含量呈緩慢下降的趨勢(shì)，基本符合“酸升酯降”的規(guī)律，并推斷這可能與醇類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化有關(guān)。任宏彬等[23]使用氣相色譜對(duì)不同貯存期汾酒（清香型）的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)酯類物質(zhì)的含量隨貯存時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降的趨勢(shì)，其中清香型的主體風(fēng)味物質(zhì)乙酸乙酯和乳酸乙酯的含量下降明顯，這可能是由于水解和揮發(fā)所引起的。綜上所述，酯類的含量在貯存過程中主要呈下降趨勢(shì)，雖然在貯存過程中伴隨著酯化反應(yīng)，但是酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，要使反應(yīng)正向進(jìn)行，那么前體物質(zhì)醇類和酸類就必須足夠多，而白酒中含量最高的一類風(fēng)味物質(zhì)正是酯類，所以酯類物質(zhì)的水解占主導(dǎo)地位。

2.2 醇類化合物

醇類化合物是白酒中一類重要的風(fēng)味物質(zhì)，它是酯類形成的前體物質(zhì)[24]，可以起到烘托酯香的作用，在呈味方面它可以使白酒酒體醇厚，且有助于香味更持久。醇類化合物主要通過酵母發(fā)酵代謝、蛋白質(zhì)分解等過程生成[25]。黃琴等[21]分析了兼香型白酒貯存期揮發(fā)性成分變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)醇類物質(zhì)隨著貯存周期的延長(zhǎng)，總體呈上升趨勢(shì)，但是上升量較小，從而證明了醇類物質(zhì)在白酒中是一類相對(duì)穩(wěn)定的物質(zhì)。王民等[17]利用氣相色譜分析貯存期為半年的濃香型白酒，發(fā)現(xiàn)高級(jí)醇在貯存過程中含量不斷增長(zhǎng)，但從總體上看，6個(gè)月的貯存期醇類含量變化不明顯。任宏彬等[23]使用氣相色譜研究汾酒（清香型）在貯存過程中風(fēng)味物質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)汾酒中正丙醇、異戊醇、異丁醇等高級(jí)醇含量與貯存時(shí)間的長(zhǎng)短并沒有顯著規(guī)律，而甲醇等低沸點(diǎn)物質(zhì)的含量隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢下降，這可能是由于揮發(fā)原因。陳同強(qiáng)等[26]利用氣相色譜分析發(fā)現(xiàn)馥郁香型白酒中甲醇的含量與酒齡呈負(fù)相關(guān)，這正好說明在貯存過程中，低沸點(diǎn)的有害物質(zhì)甲醇在減少，而對(duì)陳酒味有較大貢獻(xiàn)的β-苯乙醇（玫瑰花香）含量隨酒齡的增加而增加。在貯存過程中，有些醇類物質(zhì)含量上升，有些醇類物質(zhì)含量下降，發(fā)生此類變化主要有兩個(gè)因素，含量上升主要是由于酯類的水解生成了醇類和酸類，含量下降是由于醇類物質(zhì)發(fā)生氧化作用生成醛類和酸類以及醇類的自然揮發(fā)。由于上述因素的作用，醇類物質(zhì)在貯存過程中基本保持穩(wěn)定，但是這兩種作用誰占主導(dǎo)地位與貯存時(shí)間有關(guān)。在貯存前期，由于水解作用比氧化作用更明顯，所以醇類開始緩慢上升；貯存后期，水解作用開始變得不明顯，隨著酒體中的氧分子被激活，氧化作用開始占主導(dǎo)地位，因此醇類物質(zhì)在后期呈下降趨勢(shì)。

2.3 酸類化合物

酸類化合物是白酒中一類重要的風(fēng)味物質(zhì)，約占風(fēng)味成分總量的14%～16%[27]，濃度適宜的酸可增加酒的爽凈程度，去除燥辣味，使酒體圓潤(rùn)。酸類化合物主要由微生物利用淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物發(fā)生生化反應(yīng)而生成[28]。孟望霓等[19]使用氣質(zhì)聯(lián)用儀檢測(cè)了醬香型白酒中的酸類物質(zhì)，分析發(fā)現(xiàn)此類物質(zhì)含量隨著貯存期的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)，這是由于貯存初期乙酸與醇類化合物發(fā)生了酯化反應(yīng)，而貯存后期乙醇氧化成乙醛，乙醛再氧化成乙酸使得其含量增加。除此之外，貯存后期酯類化合物水解也會(huì)使酸類化合物含量增加。蔣英麗等[20]通過對(duì)不同貯存期的郎酒（醬香型）進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，總酸在貯存過程中呈上升趨勢(shì)，并且在貯存前期上升趨勢(shì)最為明顯，平均每年升幅為10 mg/100 mL，這是由于醛類物質(zhì)在貯存過程中被酒體中的溶解氧氧化生成酸所致。任宏彬等[23]使用氣相色譜分析汾酒（清香型）在貯存過程中風(fēng)味物質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)酸類物質(zhì)的含量隨貯存時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)，其中乙酸的增加量最大，這主要是由于酯類的水解和醛、醇類物質(zhì)的氧化引起的。嚴(yán)偉等[29]通過對(duì)特香型年份酒風(fēng)味物質(zhì)的研究，發(fā)現(xiàn)年份酒在貯存過程中，總酸含量會(huì)下降，且隨著年份的變長(zhǎng)又會(huì)上升。曹敬華等[30]通過測(cè)定不同年份的白云邊酒（兼香型）理化指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)氧化反應(yīng)使酒體酸度增加，而且發(fā)現(xiàn)酒體的pH值隨著年份的延長(zhǎng)而降低。酸類物質(zhì)是一類在貯存過程中變化較為明顯的物質(zhì)，貯存過程中酸類物質(zhì)含量上升主要是由于酯類的水解作用和醇類、醛類的氧化作用，其中酯類的水解作用是酸類上升的主要因素。酒體中的溶解氧雖然能夠引起物質(zhì)的氧化，但是分子氧很難將高級(jí)醇氧化，必須把氧激活形成過氧化物、氧基自由基等氧的活化中間產(chǎn)物，才能有效將醇氧化為醛，進(jìn)而氧化為酸[31]。而羧基作為有機(jī)物中碳的最高氧化態(tài)形式，很難被其它物質(zhì)還原，這也是酸類物質(zhì)不會(huì)下降的一個(gè)重要原因。

2.4 醛類化合物

醛、酮類化合物作為白酒中重要的香味協(xié)調(diào)成分，主要是乙醛、乙縮醛、雙乙酰等化合物，這些化合物較為刺激或柔和，可以烘托香氣或促進(jìn)酒體噴香，協(xié)調(diào)口感，其中雙乙酰能提高白酒香氣質(zhì)量，具有蜂蜜香味[32]。宋麗等[33]探索了醬香型酒在貯存過程中微量成分的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)隨著貯存期的延長(zhǎng)乙醛含量下降明顯，乙縮醛的含量明顯上升。張宿義等[34]利用氣相色譜及氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)了瀘州老窖（濃香型）在貯存期的風(fēng)味物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)醛類物質(zhì)在半年到一年期間，含量呈下降趨勢(shì)，這是由于在貯存過程中醛類物質(zhì)在溫度的作用下發(fā)生了分子擴(kuò)散和自然揮發(fā)。醛類物質(zhì)的變化也是新酒貯存一年之后再飲用的原因，一年左右以后，空氣中的氧氣氧化醇類物質(zhì)，使醛類物質(zhì)含量逐漸上升，此時(shí)酒體口感更佳。朱婷婷[35]使用氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)不同年份的牛欄山二鍋頭進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)乙醛與作為白酒老熟指標(biāo)的乙縮醛存在明顯變化規(guī)律，其中乙醛含量隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)先上升后降低，乙縮醛隨著貯存時(shí)間的增長(zhǎng)上升。趙磊等[36]通過對(duì)不同貯存期的芝麻香型白酒進(jìn)行感官品評(píng)與色譜分析，發(fā)現(xiàn)貯存期從0～12個(gè)月，乙醛的含量明顯下降，乙縮醛的含量稍有上升，6個(gè)月后趨于穩(wěn)定。代金鳳等[37]認(rèn)為在貯存過程中，乙醛不斷的和醇類及自身發(fā)生縮合反應(yīng)，生成乙縮醛等縮醛類物質(zhì)，同時(shí)乙醇由于氧化作用生成乙醛，源源不斷的為乙縮醛的生成提供了前體物。醛類物質(zhì)在貯存過程中主要的變化是乙醛的下降和乙縮醛的上升。乙醛的下降主要是由于其被氧化生成了酸類以及在貯存過程中的自然揮發(fā)，但是在貯存過程中同時(shí)伴隨著乙醇被氧化成乙醛這一過程，所以乙醛的變化趨勢(shì)更確切來說是先上升后下降。乙縮醛含量的主要原因是乙醛和醇類物質(zhì)的縮合反應(yīng)，這一過程中也是乙醛含量下降的又一原因，同時(shí)也是白酒老熟的標(biāo)志。

2.5 金屬離子

陶壇作為中國(guó)傳統(tǒng)的白酒貯存容器被酒企廣泛使用，這是由于它存在以下優(yōu)點(diǎn)：一是陶壇在燒制過程中形成的微孔結(jié)構(gòu)利于外界氧氣進(jìn)入與酒體發(fā)生氧化和酯化反應(yīng)；二是陶壇中含有多種金屬元素，能增強(qiáng)乙醇分子和水分子的締合能力，溶于酒體中的金屬元素也會(huì)與香味成分發(fā)生縮合反應(yīng)，使酒體更加圓潤(rùn)飽滿。井維鑫等[38]采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定了不同貯存期汾酒（清香型）中12種金屬離子，發(fā)現(xiàn)大部分金屬離子隨著貯存期的延長(zhǎng)含量上升，在貯存2～3年時(shí)，F(xiàn)e、Cr、Cu等利于酒質(zhì)的金屬元素含量上升明顯，而Zn、Na、Ca、Mg等對(duì)酒質(zhì)不利的元素含量上升緩慢。熊小毛等[39]通過對(duì)不同陶壇貯存過的白云邊（兼香型）原酒進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)隨著貯存年限的增長(zhǎng)，Ca、Fe、Mg、Cu離子濃度逐漸增加，主要是由于陶壇中的金屬離子進(jìn)入酒體。趙金松等[40]研究發(fā)現(xiàn)，貯存時(shí)間越長(zhǎng)，白酒中金屬離子的含量就越多，其中Cu、Mg、Ca、Mn是含量增加較多的元素，而Fe、Zn含量基本不變。劉麗麗等[41]使用電感耦合等離子體-質(zhì)譜（inductivelycoupledplasma-massspectrometry，ICP-MS）定量了不同貯存容器的西鳳酒，發(fā)現(xiàn)酒海貯存后的酒樣中Na、K、Mg、Sr、Se、Mn、P元素含量較高，而陶壇貯存后的酒樣中Fe、Ni、Cu、Zn、Cr、Mn、P元素含量較高，這可能是由于貯存容器的材料導(dǎo)致的。金屬元素在白酒的貯存過程中基本呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，不同的研究得出的結(jié)論差別主要在于增長(zhǎng)明顯的金屬元素是哪幾種，出現(xiàn)這種差別的原因主要是由于貯存環(huán)境及貯存容器存在差異，并且可以推斷出金屬離子的含量與貯存期的長(zhǎng)短存在一定的關(guān)系。

3 展望

白酒貯存是提高白酒質(zhì)量必不可少的重要環(huán)節(jié)，也是白酒生產(chǎn)過程中尤為重要的一步。白酒在貯存過程中各類風(fēng)味物質(zhì)都在發(fā)生著明顯或者細(xì)微的變化，這些變化總體上使酒體更加協(xié)調(diào)，口感更加柔和。在白酒的貯存過程中，貯存容器、貯存條件和貯存溫度等因素對(duì)白酒影響的研究一直都在進(jìn)行。白酒分析技術(shù)對(duì)研究此類因素對(duì)酒體風(fēng)味的影響至關(guān)重要，通過儀器分析和風(fēng)味化學(xué)結(jié)合的技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)。相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在白酒貯存過程中對(duì)酒體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)將會(huì)揭開白酒貯存過程中各類物質(zhì)的變化規(guī)律，為后續(xù)推測(cè)酒體貯存過程中發(fā)生的一系列物理化學(xué)變化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為酒企選擇白酒貯存的最適條件提供科學(xué)的指導(dǎo)。因此，探究并掌握白酒貯存期中各類風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律對(duì)于白酒的發(fā)展具有重大的意義。