白酒贮存过程中风味物质含量变化规律的研究进展

袁 琦，温承坤，郑亚伦，冯向东，方尚玲，2，陈茂彬，2*

（1.湖北工业大学 生物工程与食品学院，湖北 武汉 430068；2.湖北省酿造工艺与装备工程技术中心，湖北 武汉 430068；3.湖北稻花香酒业股份有限公司，湖北 宜昌 443000）

白酒成分复杂，含有多类风味物质，包括酯类、醇类、酸类、醛类、酮类、缩醛类、芳香族化合物、呋喃类、吡嗪类、萜烯类、烃类、含硫化合物、含氮化合物等[1-5]。从20世纪60年代以来，白酒风味成分从最开始的毛细管柱直接进样到气相色谱-质谱联用检测分析，实现了有效检测化合物种类的增加和检测效率的大幅提高。2000年后，多维气相色谱（multidimensional-gas chromatograph，MD-GC）和气相色谱-嗅闻（gas chromatography-olfactory，GC-O）技术开始应用于白酒风味成分的研究，这使得白酒风味物质的研究迅猛发展。2007年，季克良等[6]采用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用仪（comprehensive two-dimensional gas chromatographytime of flight-mass spectrometry，GC×GC TOF MS）分析白酒风味成分，使得白酒风味物质的研究更进一步。2014年，李娟等[7]将气相色谱-高场非对称波形离子迁移谱（gas chromatography-high field asymmetric waveform ion mobility spectroscopy，GC-FAIMS）应用于白酒风味物质的研究，成功实现了多种香型白酒的区分研究。本文综合国内外的研究，对白酒贮存过程中风味物质变化规律的研究进行综述，对酯类、醇类、酸类、醛类和金属离子等化合物的含量随着贮存时间延长的变化规律进行总结，同时论述了引起此类变化规律的原因，希望能够为白酒贮存过程中主要风味物质变化规律的确立和引起此变化规律原因的探索提供一定的理论参考。

1 白酒中风味物质的研究方法

1.1 白酒风味化学中常见的前处理方法

白酒中化合物的种类众多，含量也不相同，由于这些化合物的性质存在巨大差异，所以一种前处理方法很难将大部分物质萃取出来，一般会根据所要研究的物质种类选择合适的前处理方法和优化条件。目前白酒的前处理方法有直接进样法、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）、搅拌子吸附法、超临界萃取法（supercritical fluid extraction，SFE）等[8]。

直接进样法比其他前处理方法更为简便，样品通过进样针直接进入色谱柱，最大程度保留了样品中原有的成分。直接进样法采用分流进样的方式来减弱酒样中高浓度的乙醇和水的影响，因此检出限较低和低含量组分检测不灵敏是直接进样法的主要缺点[9]；液液萃取是利用乙醚、二氯甲烷等萃取剂将样品中的风味物质萃取出来进行检测的前处理方法。该方法易于操作，且由于风味物质回收率高的原因适用于定量分析，但是也存在步骤繁琐、耗时较大、有机溶液消耗量大等缺点；固相萃取法是利用高效液相色谱固定相和洗脱相之间的分配平衡进行目标组分的分离。与传统的液液萃取相比减少了萃取剂的消耗量，降低了萃取成本，但是此方法过度依赖固定项与分析物之间的极性差异，酒体组分的复杂性使得选取合适的萃取柱才能最大化保留待测组分，需要实验优化[10-12]。固相微萃取和搅拌子吸附的方法都是采用高分子涂层的萃取头萃取达到气液相平衡的样品，此方法简便易操作；超临界萃取是指在超临界状态下利用二氧化碳、水、甲烷等[13-14]物质溶解并分离样品中待测组分的预处理技术，此方法自动化程度较高，相对应其设备要求也较高。综上所述，为了提取和分离白酒中更多的风味物质，可以采用多种前处理方法结合的方式。

1.2 白酒中风味物质的定性、定量方法

定性方法的选择基本上由检测仪器所决定，白酒风味物质的定性方法包括气质联用（GC-MS）技术、气相色谱-嗅闻仪联用（GC-O）技术、二维或多维色谱结合质谱（MDGCMS）技术、气相色谱结合高场非对称波形离子迁移谱（GCFAIMS）技术等。白酒风味物质的定性可采取多种定性方法结合的方式来增加结果的准确度和可信度。

目前，常用的定量方法包括面积百分比法、峰高百分比法、归一法、内标法（internal standard method，ISTD）和外标法（external standard method，ESTD）。面积百分比法和峰高百分比法原理相近，前者是计算每个峰的面积占所有峰面积总和的百分比，后者是计算每个峰的峰高占所有峰高总和的百分比。归一法定量简单快捷，但是需要计算响应因子，响应因子的使用是为了补偿检测器对不同化合物灵敏度的不同对定量结果的影响[15]；外标法是利用校正样的结果与未知样的结果相比计算未知样的含量，此方法要严格保证每次进样量的一致；内标法是通过加入已知含量组分来消除外标法缺点的定量方法，但是由于加入了新组分到样品中，易增加面积测量误差。综上所述，白酒风味物质的定量应该根据每种方法的特点选择合适的方法。

2 白酒贮存过程中风味物质的变化规律

2.1 酯类化合物

酯类化合物是白酒中最重要的一类呈香呈味物质，在白酒中含量最高，影响最大。酯类化合物具有独特芳香气味，赋予白酒独特的香味，其生成途径主要由微生物在酿造过程中在酰基辅酶A和醇乙酰基转移酶的共同作用下代谢生成以及醇和酸在脂肪酶的催化下生成[16]。王民等[17]利用气相色谱检测贮存半年的浓香型白酒，发现几乎所有的酯类物质都在同时进行生成和分解的过程，在半年的贮存过程中酯类物质的损失量较大，除此之外还发现酒精度与酯类物质的减少量呈负相关。李冰川等[18]通过测定浓香型白酒贮存过程中的总酯，分析发现总酯含量随贮存期的延长呈递减趋势，推测出酯类物质的减少途径，包括自然挥发的物理损失和水解反应、酯-酸交换反应、酯氧化反应的化学损失。孟望霓等[19]使用气质联用仪检测酱香型白酒中的风味物质，发现酯类物质的含量基本上随着贮存时间的延长而下降，且各种酯类物质的下降幅度基本在5%～30%之间。蒋英丽等[20]通过对不同贮存期的郎酒（酱香型）检测发现：总酯在贮存过程中略有降低，但降低幅度不是很大，平均每年下降5 mg/100 mL。黄琴等[21]对不同贮存期的兼香型白酒风味成分进行提取，对比发现酯类物质随贮存时间的延长呈先上升后下降的趋势。王科岐[22]对比了凤香型白酒在不同贮存期下风味物质的变化，发现随着贮存时间的延长，总酯的含量呈缓慢下降的趋势，基本符合“酸升酯降”的规律，并推断这可能与醇类物质的转化有关。任宏彬等[23]使用气相色谱对不同贮存期汾酒（清香型）的风味物质进行分析，发现酯类物质的含量随贮存时间的延长呈下降的趋势，其中清香型的主体风味物质乙酸乙酯和乳酸乙酯的含量下降明显，这可能是由于水解和挥发所引起的。综上所述，酯类的含量在贮存过程中主要呈下降趋势，虽然在贮存过程中伴随着酯化反应，但是酯化反应是可逆反应，要使反应正向进行，那么前体物质醇类和酸类就必须足够多，而白酒中含量最高的一类风味物质正是酯类，所以酯类物质的水解占主导地位。

2.2 醇类化合物

醇类化合物是白酒中一类重要的风味物质，它是酯类形成的前体物质[24]，可以起到烘托酯香的作用，在呈味方面它可以使白酒酒体醇厚，且有助于香味更持久。醇类化合物主要通过酵母发酵代谢、蛋白质分解等过程生成[25]。黄琴等[21]分析了兼香型白酒贮存期挥发性成分变化规律，发现醇类物质随着贮存周期的延长，总体呈上升趋势，但是上升量较小，从而证明了醇类物质在白酒中是一类相对稳定的物质。王民等[17]利用气相色谱分析贮存期为半年的浓香型白酒，发现高级醇在贮存过程中含量不断增长，但从总体上看，6个月的贮存期醇类含量变化不明显。任宏彬等[23]使用气相色谱研究汾酒（清香型）在贮存过程中风味物质的变化，发现汾酒中正丙醇、异戊醇、异丁醇等高级醇含量与贮存时间的长短并没有显著规律，而甲醇等低沸点物质的含量随着贮存时间的延长缓慢下降，这可能是由于挥发原因。陈同强等[26]利用气相色谱分析发现馥郁香型白酒中甲醇的含量与酒龄呈负相关，这正好说明在贮存过程中，低沸点的有害物质甲醇在减少，而对陈酒味有较大贡献的β-苯乙醇（玫瑰花香）含量随酒龄的增加而增加。在贮存过程中，有些醇类物质含量上升，有些醇类物质含量下降，发生此类变化主要有两个因素，含量上升主要是由于酯类的水解生成了醇类和酸类，含量下降是由于醇类物质发生氧化作用生成醛类和酸类以及醇类的自然挥发。由于上述因素的作用，醇类物质在贮存过程中基本保持稳定，但是这两种作用谁占主导地位与贮存时间有关。在贮存前期，由于水解作用比氧化作用更明显，所以醇类开始缓慢上升；贮存后期，水解作用开始变得不明显，随着酒体中的氧分子被激活，氧化作用开始占主导地位，因此醇类物质在后期呈下降趋势。

2.3 酸类化合物

酸类化合物是白酒中一类重要的风味物质，约占风味成分总量的14%～16%[27]，浓度适宜的酸可增加酒的爽净程度，去除燥辣味，使酒体圆润。酸类化合物主要由微生物利用淀粉、脂肪、蛋白质等有机物发生生化反应而生成[28]。孟望霓等[19]使用气质联用仪检测了酱香型白酒中的酸类物质，分析发现此类物质含量随着贮存期的延长呈现先减后增的趋势，这是由于贮存初期乙酸与醇类化合物发生了酯化反应，而贮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，贮存后期酯类化合物水解也会使酸类化合物含量增加。蒋英丽等[20]通过对不同贮存期的郎酒（酱香型）进行研究发现，总酸在贮存过程中呈上升趋势，并且在贮存前期上升趋势最为明显，平均每年升幅为10 mg/100 mL，这是由于醛类物质在贮存过程中被酒体中的溶解氧氧化生成酸所致。任宏彬等[23]使用气相色谱分析汾酒（清香型）在贮存过程中风味物质的变化，发现酸类物质的含量随贮存时间的延长而增长，其中乙酸的增加量最大，这主要是由于酯类的水解和醛、醇类物质的氧化引起的。严伟等[29]通过对特香型年份酒风味物质的研究，发现年份酒在贮存过程中，总酸含量会下降，且随着年份的变长又会上升。曹敬华等[30]通过测定不同年份的白云边酒（兼香型）理化指标，发现氧化反应使酒体酸度增加，而且发现酒体的pH值随着年份的延长而降低。酸类物质是一类在贮存过程中变化较为明显的物质，贮存过程中酸类物质含量上升主要是由于酯类的水解作用和醇类、醛类的氧化作用，其中酯类的水解作用是酸类上升的主要因素。酒体中的溶解氧虽然能够引起物质的氧化，但是分子氧很难将高级醇氧化，必须把氧激活形成过氧化物、氧基自由基等氧的活化中间产物，才能有效将醇氧化为醛，进而氧化为酸[31]。而羧基作为有机物中碳的最高氧化态形式，很难被其它物质还原，这也是酸类物质不会下降的一个重要原因。

2.4 醛类化合物

醛、酮类化合物作为白酒中重要的香味协调成分，主要是乙醛、乙缩醛、双乙酰等化合物，这些化合物较为刺激或柔和，可以烘托香气或促进酒体喷香，协调口感，其中双乙酰能提高白酒香气质量，具有蜂蜜香味[32]。宋丽等[33]探索了酱香型酒在贮存过程中微量成分的变化规律，发现随着贮存期的延长乙醛含量下降明显，乙缩醛的含量明显上升。张宿义等[34]利用气相色谱及气质联用技术检测了泸州老窖（浓香型）在贮存期的风味物质，发现醛类物质在半年到一年期间，含量呈下降趋势，这是由于在贮存过程中醛类物质在温度的作用下发生了分子扩散和自然挥发。醛类物质的变化也是新酒贮存一年之后再饮用的原因，一年左右以后，空气中的氧气氧化醇类物质，使醛类物质含量逐渐上升，此时酒体口感更佳。朱婷婷[35]使用气质联用仪对不同年份的牛栏山二锅头进行检测，发现乙醛与作为白酒老熟指标的乙缩醛存在明显变化规律，其中乙醛含量随着贮存时间的延长先上升后降低，乙缩醛随着贮存时间的增长上升。赵磊等[36]通过对不同贮存期的芝麻香型白酒进行感官品评与色谱分析，发现贮存期从0～12个月，乙醛的含量明显下降，乙缩醛的含量稍有上升，6个月后趋于稳定。代金凤等[37]认为在贮存过程中，乙醛不断的和醇类及自身发生缩合反应，生成乙缩醛等缩醛类物质，同时乙醇由于氧化作用生成乙醛，源源不断的为乙缩醛的生成提供了前体物。醛类物质在贮存过程中主要的变化是乙醛的下降和乙缩醛的上升。乙醛的下降主要是由于其被氧化生成了酸类以及在贮存过程中的自然挥发，但是在贮存过程中同时伴随着乙醇被氧化成乙醛这一过程，所以乙醛的变化趋势更确切来说是先上升后下降。乙缩醛含量的主要原因是乙醛和醇类物质的缩合反应，这一过程中也是乙醛含量下降的又一原因，同时也是白酒老熟的标志。

2.5 金属离子

陶坛作为中国传统的白酒贮存容器被酒企广泛使用，这是由于它存在以下优点：一是陶坛在烧制过程中形成的微孔结构利于外界氧气进入与酒体发生氧化和酯化反应；二是陶坛中含有多种金属元素，能增强乙醇分子和水分子的缔合能力，溶于酒体中的金属元素也会与香味成分发生缩合反应，使酒体更加圆润饱满。井维鑫等[38]采用火焰原子吸收分光光度法测定了不同贮存期汾酒（清香型）中12种金属离子，发现大部分金属离子随着贮存期的延长含量上升，在贮存2～3年时，Fe、Cr、Cu等利于酒质的金属元素含量上升明显，而Zn、Na、Ca、Mg等对酒质不利的元素含量上升缓慢。熊小毛等[39]通过对不同陶坛贮存过的白云边（兼香型）原酒进行对比，发现随着贮存年限的增长，Ca、Fe、Mg、Cu离子浓度逐渐增加，主要是由于陶坛中的金属离子进入酒体。赵金松等[40]研究发现，贮存时间越长，白酒中金属离子的含量就越多，其中Cu、Mg、Ca、Mn是含量增加较多的元素，而Fe、Zn含量基本不变。刘丽丽等[41]使用电感耦合等离子体-质谱（inductivelycoupledplasma-massspectrometry，ICP-MS）定量了不同贮存容器的西凤酒，发现酒海贮存后的酒样中Na、K、Mg、Sr、Se、Mn、P元素含量较高，而陶坛贮存后的酒样中Fe、Ni、Cu、Zn、Cr、Mn、P元素含量较高，这可能是由于贮存容器的材料导致的。金属元素在白酒的贮存过程中基本呈增长趋势，不同的研究得出的结论差别主要在于增长明显的金属元素是哪几种，出现这种差别的原因主要是由于贮存环境及贮存容器存在差异，并且可以推断出金属离子的含量与贮存期的长短存在一定的关系。

3 展望

白酒贮存是提高白酒质量必不可少的重要环节，也是白酒生产过程中尤为重要的一步。白酒在贮存过程中各类风味物质都在发生着明显或者细微的变化，这些变化总体上使酒体更加协调，口感更加柔和。在白酒的贮存过程中，贮存容器、贮存条件和贮存温度等因素对白酒影响的研究一直都在进行。白酒分析技术对研究此类因素对酒体风味的影响至关重要，通过仪器分析和风味化学结合的技术具有明显优势。相信随着科学技术的进步，在白酒贮存过程中对酒体进行实时监测将会揭开白酒贮存过程中各类物质的变化规律，为后续推测酒体贮存过程中发生的一系列物理化学变化打下坚实的基础，也为酒企选择白酒贮存的最适条件提供科学的指导。因此，探究并掌握白酒贮存期中各类风味物质的变化规律对于白酒的发展具有重大的意义。