不同窖齡濃香型白酒基酒中高級醇含量變化規律研究

路 瑞，唐 云，趙亞雄，馬 龍，郇 丹，李利榮

（金徽酒股份有限公司，甘肅隴南 742300）

濃香型白酒是中國傳承最為悠久的白酒類型，特點是酒體厚重、香氣濃郁、口感柔和，具有獨特的陳香味和回甘[1]，其在中國文化和飲食中占據著重要地位，常用于宴席、禮儀和商務場合[2]。同時，也是國內外消費者最為關注和喜愛的一種白酒類型。濃香型白酒主要以大曲為糖化發酵劑，添加小麥和高粱等釀造原料，在窖池中通過60～70 d 的固態發酵，而后對發酵結束的糟醅進行蒸餾得出基酒，基酒再經過一系列的陳釀和勾調工藝形成了風格各異的白酒產品[3]。

濃香型白酒中的風味物質大概占2%，成百上千種風味物質組成和比例的差異，形成了不同風格的白酒[4-9]。濃香型白酒主要的香氣成分為己酸乙酯，同時含有一些有機酸、高級醇（雜醇油）、羰基化合物等，這些香氣成分共同作用，決定了濃香型白酒獨特的品質[10-12]。高級醇是濃香型白酒主要的助香成分，對濃香型白酒風格的影響較為突出，適量的高級醇含量能使酒體更加醇甜豐滿，含量較低時濃香香氣不夠突出，較高時會使酒體更加辛辣刺激、苦味明顯[10]。

濃香型白酒中的高級醇是糟醅在糖化和發酵過程中產生的揮發性化合物，這些化合物在發酵過程中通過微生物代謝和酵母菌活動生成，并通過蒸餾過程提取到白酒中[16-17]。其代謝途徑包括氨基酸降解合成途徑和糖代謝合成途徑。氨基酸降解合成途徑是在酵母細胞內進行的，由氨基酸脫氨生成α-酮酸，α-酮酸脫羧生成醛，最終還原為高級醇。糖代謝合成途徑是由糖代謝生成丙酮酸，丙酮酸與氨基酸發生作用，生成α-酮酸以及另一種氨基酸，α-酮酸經脫羧后生成醛，醛最終被還原為高級醇[18-20]。此外，高級醇的形成也受外界多因素影響，如原料的品種、質量，發酵條件中的溫度、時間、pH 值，以及釀造工藝、蒸餾方式等。總之，濃香型白酒中高級醇的形成是一個復雜的過程，受多種因素綜合作用的影響。

適量的高級醇賦予白酒特有的醇香，使酒體豐滿，口味協調，但高級醇的含量過高，就會產生異雜味和較強的致醉性，俗稱“上頭”，甚至對人體有毒害作用[21]。研究白酒中高級醇含量變化的規律對提高白酒品質有重要意義，本文擬以不同窖齡濃香型白酒基酒為樣品，以期找到新、老窖池發酵過程中導致常見高級醇（正丙醇、正丁醇、異丁醇、異戊醇、仲丁醇）含量差異變化的原因，進而為解析濃香型白酒高級醇含量變化規律及提升產品品質提供基礎數據與科學參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

樣品：取自北方地區某濃香型白酒廠不同窖齡濃香型白酒基酒，根據不同窖齡進行基酒樣品隨機取樣，分為窖齡在5～7 年的新窖池及30 年以上的老窖池，并根據持續生產的窖池進行四季取樣，每月在新窖池和老窖池中隨機取樣，每個樣品進行三次重復。

試劑與耗材：正丙醇、正丁醇、異丁醇、異戊醇、仲丁醇、乙酸正戊酯標準品（純度≥99%）。溶劑為無水乙醇加水配制成的50%體積分數的溶液。

儀器設備：Agilent 7890B 氣相色譜儀(配FID氫火焰檢測器)；電子天平（220 g，0.1 mg），梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 氣相色譜測定條件

色譜柱：Aglient CP-Wax 57CB毛細管柱（50 m×0.25 mm×0.20 μm）。

升溫程序：起始溫度35 ℃，保持4 min，以5 ℃/min 升至80 ℃，保持1 min，再以20 ℃/min 升至180 ℃，保持1 min。

檢測器溫度：250 ℃；進樣口溫度：250 ℃；載氣：氮氣，載氣流量1 mL/min，分流比為50∶1，進樣量1 μ L。

1.2.2 數據處理

本研究使用Microsoft Excel 統計原始數據，使用SPSS Statistics 20 軟件對數據進行統計分析。采用獨立樣本t 檢驗、方差分析和主成分分析（PCA）對數據進行處理，數據均表示平均數± 標準差（Standard deviation，SD）；P＜0.05 表示差異顯著，P＜0.01 表示差異極顯著。使用GraphPad prism 8軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 新窖和老窖基酒中高級醇含量的差異

通過比較老窖和新窖5 種常見高級醇含量的差異（表1），發現正丙醇、仲丁醇、異丁醇的含量在老窖和新窖中存在顯著差異，其中老窖的正丙醇（p<0.05）、仲丁醇（p＜0.01）、異丁醇（p＜0.001）含量顯著高于新窖，異戊醇和正丁醇的含量在新窖和老窖之間無顯著差異（p＞0.05）。說明在不同窖齡窖池中高級醇含量變化差異主要以正丙醇、仲丁醇和異丁醇為主。

表1 新窖和老窖基酒中高級醇含量的差異(mg/100 mL)

2.2 不同季節基酒中高級醇含量的差異

根據月份劃分了不同季節，其中12 月、1 月、2月為冬季，3 月、4 月、5 月為春季，6 月、7 月、8 月為夏季，9 月、10 月、11 月為秋季。本研究比較了不同季節基酒中五種高級醇含量的變化，結果發現（圖1），不同季節基酒中高級醇含量均存在顯著差異。基酒中正丙醇、仲丁醇及正丁醇含量在四個季節中均有顯著性差異（p＜0.05），且變化趨勢基本相同，均呈現出隨春、夏、秋、冬四個季節的變換先升高后降低的趨勢。春季含量最低，秋季含量最高，而到了冬季3 種高級醇的含量則又開始下降（圖1A，圖1B，圖1C），這種季節變化的規律可能主要受到環境溫度的影響。在本研究區域中，一年中氣溫最高的時候集中在夏、秋季節，而春、冬季節溫度相對偏低。溫度可能是影響不同季節高級醇含量變化的主要原因，具體來說，正丙醇、仲丁醇及正丁醇含量與環境溫度基本呈正比關系，在北方夏、秋季氣溫高，正丙醇、仲丁醇及正丁醇含量也隨之升高，冬、春季氣溫低，其含量也相對較低。

圖1 不同季節基酒中高級醇含量的差異

此外，異丁醇含量在冬季與春季、夏季與秋季之間無顯著差異，冬、春季異丁醇含量顯著高于夏、秋季含量（圖1D）；春季異戊醇含量顯著高于夏、秋、冬三季（圖1E）。

2.3 不同季節新窖和老窖高級醇含量之間的差異

通過比較不同季節新窖池和老窖池五種高級醇含量之間的差異（圖2），結果發現，在新、老窖池中正丙醇的含量在冬季、春季、夏季之間存在顯著差異，老窖池正丙醇含量均顯著高于新窖池；在秋季正丙醇的含量在老窖和新窖之間無顯著差異（圖2A）。新、老窖池中仲丁醇含量同樣在冬季、春季、夏季之間存在顯著差異，老窖池仲丁醇含量均顯著高于新窖池，而在秋季無顯著差異（圖2B）。正丙醇和仲丁醇在不同季節新窖池和老窖池中的含量變化表現出相同的趨勢，在溫度最高的秋季，新窖和老窖的含量變化無顯著差異，而在春季和夏季老窖中的正丙醇和仲丁醇含量顯著高于新窖中的含量。表明若需控制秋季所產基酒高級醇含量，可適當控制或降低糟醅發酵溫度以降低基酒中高級醇的含量。

圖2 不同季節新、老窖高級醇含量差異

新、老窖池正丁醇的含量在春季和秋季之間存在顯著差異，在冬季和夏季之間新、老窖池正丁醇含量無顯著差異；在春季，老窖池的正丁醇含量顯著高于新窖池；在秋季，老窖池的正丁醇含量則顯著低于新窖池（圖2C）。此外，異丁醇的含量在春季和夏季有差異顯著，其中老窖池異丁醇含量在春季和夏季顯著高于新窖池，在冬季和秋季則無顯著差異（圖2D）。新、老窖池異戊醇的含量在冬季、春季和秋季無顯著差異，僅在夏季差異顯著，即夏季新窖池的異戊醇含量顯著高于老窖池（圖2E）。

通過PCA 分析季節變化過程中不同窖齡窖池對五種高級醇含量的影響，提取前兩個特征值大于1 的主成分，累計方差貢獻率為64.577%（表2），可以解釋主要信息。其中第一主成分的方差貢獻率為47.116%，正丙醇（0.914）、仲丁醇（0.844）和正丁醇（0.876）的特征值最高，說明這3 種高級醇在第一主成分中起著主要作用；在第二主成分中方差貢獻率達到14.761%，異丁醇的特征值最高。

表2 主成分分析結果

綜合主成分結果，繪制出主成分分析結果的二維圖，可以更直觀的看到季節和新、老窖池對五種高級醇含量的影響（圖3）。在第一主成分中，季節、正丙醇、仲丁醇和正丁醇與新、老窖呈正相關關系，而異戊醇呈負相關關系；在第二主成分中，異丁醇與新、老窖呈正相關關系。表明不同季節變化過程中影響新、老窖池中高級醇含量的關鍵高級醇為正丙醇、仲丁醇、正丁醇和異丁醇。

3 總結與展望

3.1 總結

本研究比較了新窖和老窖基酒中高級醇含量的差異，統計研究發現老窖中正丙醇、仲丁醇和異丁醇含量顯著高于新窖，高級醇的形成主要是由糟醅中的各類氨基酸成分降解轉化而來，同時也與釀造過程中存在的微生物代謝有關[24]。在窖齡更高的窖池中，由于溫度、濕度、氧氣等環境條件控制更加穩定，酵母菌可以更好地進行代謝和生長，促進乙醇和其他化學物質的產生和轉化，它們的含量與窖池環境密切相關。在理想的窖池環境下，酵母菌可以更好的將糖分解成乙醇和其他化合物，這些化合物后期會被轉化成各類高級醇。相比之下，在窖齡相對較短的窖池中，環境條件相對較差，可能會導致乙醇和其他化學物質產生不足或者轉化不完全，因此高級醇含量相對較低。本研究顯示老窖所產基酒中正丙醇、仲丁醇和異丁醇含量相較于新窖更高，其原因主要跟窖池質量相關，但未來還需要在不同窖齡窖池所產白酒的質量上進一步探討。此外，異戊醇是由谷氨酸在酵母菌和細菌的作用下，先被轉化為α-酮戊酸，α-酮戊酸被還原成戊酸，戊酸再次被氧化成異戊醇。異戊醇可以通過氧化反應被分解為乙酸和戊酸[25]。正丁醇主要通過乙酸代謝途徑形成，大腸桿菌和產乙酸菌等微生物通過代謝葡萄糖或其他碳源產生乙酸，有研究顯示氨基酸的種類對正丁醇的生成量有較大影響，其中谷氨酸和天冬氨酸對正丁醇的生成有明顯促進作用[18，26-27]。蛋白質在蛋白酶的作用下不斷降解為氨基酸，同時糟醅中的大量微生物如酵母菌、霉菌、細菌等生長繁殖會消耗大量氨基酸，同時也會出現死亡自溶并提供大量蛋白質和氨基酸。因此，窖池中氨基酸含量處于一種動態變化過程中[18]。本研究結果顯示，正丁醇和異戊醇在新窖池中的含量略高于老窖池，但是其含量差異不顯著。這說明新、老窖池發酵過程中與正丁醇、異戊醇合成相關的主要微生物代謝程度相近，因而新、老窖池中這兩種高級醇的含量也相近。

季節的變化會影響白酒生產過程中釀造溫度的變化，進而影響白酒中高級醇含量[28-29]。其次不同的季節釀造原料也有所差異，例如就原糧新陳而言，夏、秋季節獲取的原糧相較于冬、春季節其內含物相對更豐富，對高級醇的形成具有一定影響[30]。在季節因素中，環境溫度的變化可以直接影響糟醅發酵過程中的溫度，進而影響所產基酒中的高級醇含量[31]。夏季與秋季氣溫較高，會加速酵母菌對氨基酸的脫氨基作用，促進生成高級醇，同時還會加速酵母菌的自溶，自溶后產生大量的氨基酸，導致高級醇的含量增加[32]；冬季氣溫較低，低溫可抑制酵母菌的活動能力，阻止酵母菌過多利用氨基酸生成高級醇[18]；春季氣溫逐漸回升，環境濕度較高，適宜的環境會導致其他各類微生物種群快速繁殖，抑制酵母菌的生長代謝，從而導致白酒中的高級醇含量降低。本研究結果顯示，夏、秋季正丙醇、仲丁醇、正丁醇含量均顯著高于春、冬季；異丁醇的含量在溫度逐漸升高時降低，這可能與異丁醇形成過程中主要作用的微生物生活條件有關，未來可通過探討各類高級醇的形成過程及主要作用微生物，進一步分析其含量變化的原因。

3.2 展望

影響白酒中高級醇含量的因素有很多，窖池的質量、環境溫度、濕度、氧氣含量以及釀造過程中使用的原料和釀造工藝等因素，均會影響濃香型白酒高級醇的含量。有研究顯示，窖齡更高的窖池可以提供更好的發酵環境，使得釀造原料能夠充分發酵，生成的物質能夠更好的陳化和融合，在此過程中也會逐漸分解出更復雜的有機物，其中包括醛、酮、酯等多種化合物，且窖池內的微生物群落更為復雜，這些因素都有利于高級醇的形成[22-23]。但是由于白酒釀造過程復雜且有較多的不可控因素，例如微生物的種類豐富度以及數量，環境因子包括季節、溫度、濕度等，因此關于白酒中高級醇含量的控制方法依然存在很多問題。如何控制白酒釀造過程中高級醇含量，提升濃香型白酒的質量是目前眾多學者研究的問題，為了探究白酒中高級醇含量的變化，有必要從窖池質量、環境因子等多角度探討白酒釀造過程中高級醇含量的差異。從不同季節不同窖池中各類高級醇變化規律以及PCA 結果可以推測，窖池環境的變化可能會導致窖泥和糟醅中的微生物群落代謝不完整，導致基酒中高級醇含量產生變化，即主要與窖池環境有關，未來可著重研究不同窖齡窖池中環境因子的變化，進一步掌握高級醇的形成過程及控制措施。