白酒貯存過程中風味物質含量變化規律的研究進展

袁 琦，溫承坤，鄭亞倫，馮向東，方尚玲，2，陳茂彬，2*

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

白酒成分復雜，含有多類風味物質，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60年代以來，白酒風味成分從最開始的毛細管柱直接進樣到氣相色譜-質譜聯用檢測分析，實現了有效檢測化合物種類的增加和檢測效率的大幅提高。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）技術開始應用于白酒風味成分的研究，這使得白酒風味物質的研究迅猛發展。2007年，季克良等[6]采用全二維氣相色譜-飛行時間質譜聯用儀（comprehensive two-dimensional gas chromatographytime of flight-mass spectrometry，GC×GC TOF MS）分析白酒風味成分，使得白酒風味物質的研究更進一步。2014年，李娟等[7]將氣相色譜-高場非對稱波形離子遷移譜（gas chromatography-high field asymmetric waveform ion mobility spectroscopy，GC-FAIMS）應用于白酒風味物質的研究，成功實現了多種香型白酒的區分研究。本文綜合國內外的研究，對白酒貯存過程中風味物質變化規律的研究進行綜述，對酯類、醇類、酸類、醛類和金屬離子等化合物的含量隨著貯存時間延長的變化規律進行總結，同時論述了引起此類變化規律的原因，希望能夠為白酒貯存過程中主要風味物質變化規律的確立和引起此變化規律原因的探索提供一定的理論參考。

1 白酒中風味物質的研究方法

1.1 白酒風味化學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存在巨大差異，所以一種前處理方法很難將大部分物質萃取出來，一般會根據所要研究的物質種類選擇合適的前處理方法和優化條件。目前白酒的前處理方法有直接進樣法、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]。

直接進樣法比其他前處理方法更為簡便，樣品通過進樣針直接進入色譜柱，最大程度保留了樣品中原有的成分。直接進樣法采用分流進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不靈敏是直接進樣法的主要缺點[9]；液液萃取是利用乙醚、二氯甲烷等萃取劑將樣品中的風味物質萃取出來進行檢測的前處理方法。該方法易于操作，且由于風味物質回收率高的原因適用于定量分析，但是也存在步驟繁瑣、耗時較大、有機溶液消耗量大等缺點；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行目標組分的分離。與傳統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與分析物之間的極性差異，酒體組分的復雜性使得選取合適的萃取柱才能最大化保留待測組分，需要實驗優化[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到氣液相平衡的樣品，此方法簡便易操作；超臨界萃取是指在超臨界狀態下利用二氧化碳、水、甲烷等[13-14]物質溶解并分離樣品中待測組分的預處理技術，此方法自動化程度較高，相對應其設備要求也較高。綜上所述，為了提取和分離白酒中更多的風味物質，可以采用多種前處理方法結合的方式。

1.2 白酒中風味物質的定性、定量方法

定性方法的選擇基本上由檢測儀器所決定，白酒風味物質的定性方法包括氣質聯用（GC-MS）技術、氣相色譜-嗅聞儀聯用（GC-O）技術、二維或多維色譜結合質譜（MDGCMS）技術、氣相色譜結合高場非對稱波形離子遷移譜（GCFAIMS）技術等。白酒風味物質的定性可采取多種定性方法結合的方式來增加結果的準確度和可信度。

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、內標法（internal standard method，ISTD）和外標法（external standard method，ESTD）。面積百分比法和峰高百分比法原理相近，前者是計算每個峰的面積占所有峰面積總和的百分比，后者是計算每個峰的峰高占所有峰高總和的百分比。歸一法定量簡單快捷，但是需要計算響應因子，響應因子的使用是為了補償檢測器對不同化合物靈敏度的不同對定量結果的影響[15]；外標法是利用校正樣的結果與未知樣的結果相比計算未知樣的含量，此方法要嚴格保證每次進樣量的一致；內標法是通過加入已知含量組分來消除外標法缺點的定量方法，但是由于加入了新組分到樣品中，易增加面積測量誤差。綜上所述，白酒風味物質的定量應該根據每種方法的特點選擇合適的方法。

2 白酒貯存過程中風味物質的變化規律

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，在白酒中含量最高，影響最大。酯類化合物具有獨特芳香氣味，賦予白酒獨特的香味，其生成途徑主要由微生物在釀造過程中在酰基輔酶A和醇乙酰基轉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]利用氣相色譜檢測貯存半年的濃香型白酒，發現幾乎所有的酯類物質都在同時進行生成和分解的過程，在半年的貯存過程中酯類物質的損失量較大，除此之外還發現酒精度與酯類物質的減少量呈負相關。李冰川等[18]通過測定濃香型白酒貯存過程中的總酯，分析發現總酯含量隨貯存期的延長呈遞減趨勢，推測出酯類物質的減少途徑，包括自然揮發的物理損失和水解反應、酯-酸交換反應、酯氧化反應的化學損失。孟望霓等[19]使用氣質聯用儀檢測醬香型白酒中的風味物質，發現酯類物質的含量基本上隨著貯存時間的延長而下降，且各種酯類物質的下降幅度基本在5%～30%之間。蔣英麗等[20]通過對不同貯存期的郎酒（醬香型）檢測發現：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]對不同貯存期的兼香型白酒風味成分進行提取，對比發現酯類物質隨貯存時間的延長呈先上升后下降的趨勢。王科岐[22]對比了鳳香型白酒在不同貯存期下風味物質的變化，發現隨著貯存時間的延長，總酯的含量呈緩慢下降的趨勢，基本符合“酸升酯降”的規律，并推斷這可能與醇類物質的轉化有關。任宏彬等[23]使用氣相色譜對不同貯存期汾酒（清香型）的風味物質進行分析，發現酯類物質的含量隨貯存時間的延長呈下降的趨勢，其中清香型的主體風味物質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，雖然在貯存過程中伴隨著酯化反應，但是酯化反應是可逆反應，要使反應正向進行，那么前體物質醇類和酸類就必須足夠多，而白酒中含量最高的一類風味物質正是酯類，所以酯類物質的水解占主導地位。

2.2 醇類化合物

醇類化合物是白酒中一類重要的風味物質，它是酯類形成的前體物質[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酵代謝、蛋白質分解等過程生成[25]。黃琴等[21]分析了兼香型白酒貯存期揮發性成分變化規律，發現醇類物質隨著貯存周期的延長，總體呈上升趨勢，但是上升量較小，從而證明了醇類物質在白酒中是一類相對穩定的物質。王民等[17]利用氣相色譜分析貯存期為半年的濃香型白酒，發現高級醇在貯存過程中含量不斷增長，但從總體上看，6個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）在貯存過程中風味物質的變化，發現汾酒中正丙醇、異戊醇、異丁醇等高級醇含量與貯存時間的長短并沒有顯著規律，而甲醇等低沸點物質的含量隨著貯存時間的延長緩慢下降，這可能是由于揮發原因。陳同強等[26]利用氣相色譜分析發現馥郁香型白酒中甲醇的含量與酒齡呈負相關，這正好說明在貯存過程中，低沸點的有害物質甲醇在減少，而對陳酒味有較大貢獻的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，有些醇類物質含量上升，有些醇類物質含量下降，發生此類變化主要有兩個因素，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發生氧化作用生成醛類和酸類以及醇類的自然揮發。由于上述因素的作用，醇類物質在貯存過程中基本保持穩定，但是這兩種作用誰占主導地位與貯存時間有關。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地位，因此醇類物質在后期呈下降趨勢。

2.3 酸類化合物

酸類化合物是白酒中一類重要的風味物質，約占風味成分總量的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。酸類化合物主要由微生物利用淀粉、脂肪、蛋白質等有機物發生生化反應而生成[28]。孟望霓等[19]使用氣質聯用儀檢測了醬香型白酒中的酸類物質，分析發現此類物質含量隨著貯存期的延長呈現先減后增的趨勢，這是由于貯存初期乙酸與醇類化合物發生了酯化反應，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使酸類化合物含量增加。蔣英麗等[20]通過對不同貯存期的郎酒（醬香型）進行研究發現，總酸在貯存過程中呈上升趨勢，并且在貯存前期上升趨勢最為明顯，平均每年升幅為10 mg/100 mL，這是由于醛類物質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）在貯存過程中風味物質的變化，發現酸類物質的含量隨貯存時間的延長而增長，其中乙酸的增加量最大，這主要是由于酯類的水解和醛、醇類物質的氧化引起的。嚴偉等[29]通過對特香型年份酒風味物質的研究，發現年份酒在貯存過程中，總酸含量會下降，且隨著年份的變長又會上升。曹敬華等[30]通過測定不同年份的白云邊酒（兼香型）理化指標，發現氧化反應使酒體酸度增加，而且發現酒體的pH值隨著年份的延長而降低。酸類物質是一類在貯存過程中變化較為明顯的物質，貯存過程中酸類物質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的氧化，但是分子氧很難將高級醇氧化，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物，才能有效將醇氧化為醛，進而氧化為酸[31]。而羧基作為有機物中碳的最高氧化態形式，很難被其它物質還原，這也是酸類物質不會下降的一個重要原因。

2.4 醛類化合物

醛、酮類化合物作為白酒中重要的香味協調成分，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酒體噴香，協調口感，其中雙乙酰能提高白酒香氣質量，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律，發現隨著貯存期的延長乙醛含量下降明顯，乙縮醛的含量明顯上升。張宿義等[34]利用氣相色譜及氣質聯用技術檢測了瀘州老窖（濃香型）在貯存期的風味物質，發現醛類物質在半年到一年期間，含量呈下降趨勢，這是由于在貯存過程中醛類物質在溫度的作用下發生了分子擴散和自然揮發。醛類物質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，使醛類物質含量逐漸上升，此時酒體口感更佳。朱婷婷[35]使用氣質聯用儀對不同年份的牛欄山二鍋頭進行檢測，發現乙醛與作為白酒老熟指標的乙縮醛存在明顯變化規律，其中乙醛含量隨著貯存時間的延長先上升后降低，乙縮醛隨著貯存時間的增長上升。趙磊等[36]通過對不同貯存期的芝麻香型白酒進行感官品評與色譜分析，發現貯存期從0～12個月，乙醛的含量明顯下降，乙縮醛的含量稍有上升，6個月后趨于穩定。代金鳳等[37]認為在貯存過程中，乙醛不斷的和醇類及自身發生縮合反應，生成乙縮醛等縮醛類物質，同時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，但是在貯存過程中同時伴隨著乙醇被氧化成乙醛這一過程，所以乙醛的變化趨勢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的縮合反應，這一過程中也是乙醛含量下降的又一原因，同時也是白酒老熟的標志。

2.5 金屬離子

陶壇作為中國傳統的白酒貯存容器被酒企廣泛使用，這是由于它存在以下優點：一是陶壇在燒制過程中形成的微孔結構利于外界氧氣進入與酒體發生氧化和酯化反應；二是陶壇中含有多種金屬元素，能增強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與香味成分發生縮合反應，使酒體更加圓潤飽滿。井維鑫等[38]采用火焰原子吸收分光光度法測定了不同貯存期汾酒（清香型）中12種金屬離子，發現大部分金屬離子隨著貯存期的延長含量上升，在貯存2～3年時，Fe、Cr、Cu等利于酒質的金屬元素含量上升明顯，而Zn、Na、Ca、Mg等對酒質不利的元素含量上升緩慢。熊小毛等[39]通過對不同陶壇貯存過的白云邊（兼香型）原酒進行對比，發現隨著貯存年限的增長，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入酒體。趙金松等[40]研究發現，貯存時間越長，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-質譜（inductivelycoupledplasma-massspectrometry，ICP-MS）定量了不同貯存容器的西鳳酒，發現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致的。金屬元素在白酒的貯存過程中基本呈增長趨勢，不同的研究得出的結論差別主要在于增長明顯的金屬元素是哪幾種，出現這種差別的原因主要是由于貯存環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短存在一定的關系。

3 展望

白酒貯存是提高白酒質量必不可少的重要環節，也是白酒生產過程中尤為重要的一步。白酒在貯存過程中各類風味物質都在發生著明顯或者細微的變化，這些變化總體上使酒體更加協調，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白酒影響的研究一直都在進行。白酒分析技術對研究此類因素對酒體風味的影響至關重要，通過儀器分析和風味化學結合的技術具有明顯優勢。相信隨著科學技術的進步，在白酒貯存過程中對酒體進行實時監測將會揭開白酒貯存過程中各類物質的變化規律，為后續推測酒體貯存過程中發生的一系列物理化學變化打下堅實的基礎，也為酒企選擇白酒貯存的最適條件提供科學的指導。因此，探究并掌握白酒貯存期中各類風味物質的變化規律對于白酒的發展具有重大的意義。