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白酒中的重要酯类物质及主要来源研究现状

2024-05-03丁力杰赵亚雄

酿酒科技 2024年3期
关键词:己酸香型酯类

丁力杰,唐 云,赵亚雄,郇 丹,王 婷,郭 丽,王 茹

(金徽酒股份有限公司,甘肃陇南 742308)

白酒(Baijiu)作为中国的国酒,是中国所独有的一种蒸馏酒,在世界六大蒸馏酒中,历史最为悠久。在漫长的发展历程中,逐渐形成了以四大基本香型(浓香、酱香、清香、米香)为主的共12 种白酒香型。白酒中种类纷繁复杂的芳香有机物化合物是造就不同白酒香型的根本原因,主要包括醇、酯、羧酸、醛酮、酚、羧羰基、吡嗪类化合物以及含硫化合物等[1]。其中,酯类物质在众多呈香呈味物质中占有极为重要的位置。酯类物质作为白酒中占比最大的风味成分,能够呈现出令人愉悦的芳香气味,如乙酸乙酯使清香型白酒呈现菠萝香气,己酸乙酯使浓香型白酒呈现水果香气[2]。此外,酯类物质的适当摄入还可调节、改善人体生理代谢,并具有预防疾病的作用[3],如乙酸乙酯能够舒张血管、治疗乳腺癌[4-5];丁酸乙酯能够使人情绪稳定[6];己酸乙酯能够稳定心肺、降低肺火;庚酸乙酯等高级脂肪酸酯在体内水解后可抑制胆固醇合成,提高脑细胞活性[7-8]。

关于酒中酯类物质的形成研究最早可追溯至1962 年[9],目前研究认为白酒中的酯类物质主要由微生物代谢、酯化酶催化及贮存期间的化学反应产生。白酒发酵中的产酯微生物主要有酵母菌、细菌、霉菌等,并且通过不同微生物间的相互作用,也能够代谢生成一定的酯类物质[10]。酯化酶不仅能发挥各种合成酶的组合作用,还可提高白酒发酵过程中酯类等呈香呈味物质的含量[11]。白酒在发酵后期与贮存老熟过程中,通过酯化反应也会生成相应的酯类物质,但需要较长时间才能达到平衡状态,此外温度、介质、pH 值等环境因素也会对酯化反应的速率产生一定的影响。

本文对白酒中的酯类物质及相关研究进展进行了综述,介绍了白酒中主要的酯类物质及酯类物质的主要形成途径,为白酒品质的提升和风味的稳定提供科学参考,并对白酒中酯类物质的研究方向进行了展望。

1 白酒中的酯类物质

酯类物质主要存在于蒸馏的前期和中前期,中后期和末期则含有较多的含苯环的酯类物质[12],并且随窖龄的增加,蒸馏所得酒液中酯类物质的种类也随之增多。酯类物质是划分白酒香型的主要依据,表1 中总结了白酒12 种香型中的主要酯类物质及现行国家、地方标准中规定的总酯含量(高度/优级酒),并列举了相应的代表性白酒。

表1 不同香型白酒的主体酯类物质及总酯含量

白酒中已发现的酯类物质超过500 种,含量占总风味物质含量的30%~70%,其中四大酯类,乙酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯和乳酸乙酯,含量超过白酒中酯类物质总量的90%[9]。因此,酯类物质是影响白酒品质与风格的关键因素。

1.1 乙酸乙酯

乙酸乙酯是清香型白酒的主要香气成分,并与适量的乳酸乙酯(1∶0.6~0.8)共同构成了其风味清香纯正、醇甜柔和、自然协调、后味爽净的特征。乙酸乙酯分子极性小,难溶于水,易溶于乙醇,沸点较低,能够快速蒸发,使其在蒸酒前期馏出的酒液中含量相对较高[14]。杜静怡等[15]采用气相色谱-质谱-嗅闻联用仪分析清香型白酒中的关键香气成分,得出乙酸乙酯为含量最大的酯类化合物(140.30649 mg/L),并结合香气稀释因子(flavor dilution,FD)与香气活性值(odour activity value,OAV),证实乙酸乙酯(FD=16,OAV=4.3)为清香型白酒香气的重要贡献化合物。冒德寿等[16]利用气相色谱质谱法对5 种清香型白酒中的香气成分进行鉴定,并对重要香气物质定量分析,得出乙酸乙酯在5 种清香型白酒众多呈味成分中的含量均为最高,达到163.557~1447.284 mg/L,香气强度≥3。在清香型白酒的生产中,可采用在酒醅中添加醋酸发酵液的方式,来实现对酒液中乙酸乙酯产量的提升。王文阳等[17]通过制取醋酸发酵液,研究其添加量对酒醅发酵产酯的影响,当醋酸发酵液在酒醅中的添加量为3.0 mg 醋酸/g 酒醅时,所产酒液中乙酸乙酯含量提升85.43 %,经二次发酵后总酯含量提升25.93%。另有研究利用醋酸菌悬浊液来提高乙酸乙酯的含量[18],但提升效果低于醋酸发酵液,这是由于醋酸菌属于好氧微生物,在发酵过程中氧气被消耗,醋酸菌随之凋亡所导致。此外还可通过筛选酵母菌株来提高白酒中乙酸乙酯的含量,陈雪等[19]利用一株高产乙酸乙酯的酵母菌株制作麸曲,并在高粱固态发酵试验中,使得到的乙酸乙酯含量提升了19.5%;许银等[20]将麸皮与筛选后的酵母菌Y87 以质量比100∶3 在酒曲中进行添加,使乙酸乙酯含量提升36.6%。除以上两种方法之外,利用基因工程技术改造菌株也能够实现白酒中乙酸乙酯含量的提升[21-23],但此方法在白酒的实际生产应用中受到相应的限制。

1.2 己酸乙酯

己酸乙酯是浓香型白酒的重要香气成分,含量达总酯的40%,使浓香型白酒具有酯香、果香的香气特征,含量过高会使酒体呈现臭味和辣味,含量低时使酒体呈现特殊的窖香[24]。己酸乙酯具有与乙酸乙酯类似的馏出特性,在前期馏出的酒液中具有较高的含量,随蒸馏时间的延长,含量逐渐下降[25]。施珂等[26]利用气相色谱技术对浓香型白酒中的香气成分进行定量分析,得到酯类物质为含量最高的香气成分,占香气总量的85.86%,其中己酸乙酯含量达到1814.05 mg/L,并拥有最高的香气活性值(OAV=32785.98),说明己酸乙酯是浓香型白酒风味的主体香气成分。己酸菌是己酸乙酯形成的主要途径,提高己酸菌活力是提升白酒中己酸乙酯含量的关键所在。根据相关研究,在窖泥中添加一定量的甲烷菌,能够有效促进己酸菌生长繁殖。这是由于甲烷菌能够利用己酸菌代谢过程中产生的H2和CO2作为自身能源,消除二者对己酸菌的毒害抑制作用[27]。此外,将己酸菌与放线菌、酵母等进行混合培养,也能够起到提升己酸产量的作用[28-29]。在生产过程中,还可以采用回酒发酵、双轮底发酵、延长发酵期等方法来提高己酸乙酯的含量。孙志新等[30]利用双轮回酒发酵,增加酯化底物,提高了浓香型白酒中己酸乙酯含量,从而提高白酒品质。赵荣寿等[31]对整窖综合酒样进行分析,己酸乙酯含量随发酵周期延长而增加,从40 d 的0.88 g/L 增加至170 d 的2.55 g/L,其中60 d 至100 d 期间增加速率最快。

除浓香型白酒,己酸乙酯在其他香型的白酒中也具有十分重要的呈香呈味作用。杨萍等[32]应用固相微萃取-气相色谱-质谱技术鉴定酱香型白酒的风味成分,证实己酸乙酯为酱香型白酒香气的骨架成分之一,并且在上、下层酒醅中均具有相对较高的含量。尤宇漫等[33]在金种子馥合香型白酒的原酒中共检测到34种酯类物质,其中己酸乙酯在一级原酒中的香气强度达到4.6,特级原酒中达到4.0,是重要的香气物质。程伟等[34]的研究得出在金种子馥合香型白酒中,己酸乙酯含量(1338.211 mg/L)虽低于乙酸乙酯(3953.264 mg/L),但具有最大的香气活性值(OAV=24185.99),表明己酸乙酯的香气贡献度最大。吴翔等[35]利用气相色谱分析了芝麻香型白酒中主要酯类物质的馏出规律,得出底糟馏出酒中的己酸乙酯含量显著高于其他糟层,证明己酸乙酯是芝麻香型白酒香气的重要组成成分,当其含量偏高,会使酒体在入口时更加醇甜,具有偏浓香型的风格。乔翠红等采用气相色谱-嗅闻-质谱联用技术分析兼香型白酒风味成分,得出己酸乙酯香气活性值最大(OAV=41143.26),且具有较高含量(2276.4566 mg/L),呈现特殊的窖香气味,对酒体香气贡献最大,是兼香型白酒的骨架香气成分。综合相关研究结论,己酸乙酯在众多香型的白酒中均有存在,并且是酒体香气的重要组成成分之一。

1.3 丁酸乙酯

丁酸乙酯具有类似菠萝的香气,易扩散,但不持久,当含量较高时会使酒体香气中带有明显的脂肪臭味,影响酒体风格[36]。在白酒的蒸馏过程中,丁酸乙酯的馏出呈现出逐渐降低的趋势,这是由于丁酸乙酯沸点较高,难溶于水,易溶于乙醇,因此在蒸馏前期随大量乙醇蒸汽馏出。其主要在浓香型白酒中存在,在酱香型白酒中的含量较少,但在芝麻香型白酒中具有较高的含量[35]。张琦等[37]比较了不同窖龄馏分酒中丁酸乙酯的含量,在整个蒸馏过程中,窖龄300 年的馏分酒均大于窖龄100 年的馏分酒,随窖龄增加,窖泥中微生物数量也增加,使酒体中的酯类物质及含量明显增多。牛云蔚等[38]通过气相色谱嗅闻仪和气相色谱质谱仪鉴定了茅台酒中的关键香气成分,结合香气稀释因子(FD≥256)与香气活性值(OAV=251)得出丁酸乙酯在茅台酒中具有较高的香气强度,并且含量达到19.201 mg/L。赵红平等[39]分析了上甑条件对浓香型白酒风味物质馏出规律的影响,得出减小蒸汽压力或降低上甑速率均有利于丁酸乙酯的馏出。另有研究报道在药香型董酒中,丁酸乙酯具有较大的香气强度(4.1)和较其他白酒更高的含量,并且丁酸乙酯与己酸乙酯的含量比是其他白酒的3~4倍[40],这与药香型白酒酯香幽雅、入口较浓郁的特点密切相关。

1.4 乳酸乙酯

乳酸乙酯在大多数香型白酒中都是不可或缺的酯类化合物,能够起到保持原酒风格的作用。乳酸乙酯含量过高或过低都会对酒体造成不利影响,过高出酒率低、放香不足、口感不爽、后味涩杂,过低则酒体爆辣、酒味淡薄,影响酒体完整性[41]。因此对乳酸乙酯含量的控制,是白酒生产过程中的重要指标。在浓香型白酒中,当酒体中的乳酸乙酯含量超过己酸乙酯,会使酒液的主体香味不突出,影响整体风格[42]。根据黄永军等[43]的研究结果,乳酸乙酯主要存在于酒液蒸馏过程的后段,并且提高流酒温度和增大流速有利于提升酒液中乳酸乙酯的含量,在白酒的生产中,控制流酒温度和流速对控制基酒中乳酸乙酯的含量具有重要意义。此外,周新虎等[44]的研究表明,酒醅中乳酸乙酯的含量在入窖时已经处于较高水平,随后下降,7 d 之后逐渐升高,至发酵中后期均保持在较高水平。乳酸乙酯在四大酯中具有不同于其他3 种酯的馏出性质,随蒸馏时间的延长,馏出酒的酒精度逐渐下降,乳酸乙酯的含量逐渐上升。这是由于乳酸乙酯同时具有羧基和羟基,易溶于水,难挥发,使其含量在蒸馏后期逐渐上升[37,42]。乳酸乙酯在白酒的贮存过程中难以降解,影响白酒的品质,因此,需在发酵阶段控制微生物作用,控制乳酸乙酯含量,以确保白酒品质[45]。

1.5 其他重要酯类物质

除四大酯之外,各种白酒中的其他酯类物质对酒体的风味也具有非常重要的影响。在浓香型白酒中,辛酸乙酯虽然含量少,但具有较乙酸乙酯、乳酸乙酯更高的香气强度值(OAV),对酒体风味的形成具有重要贡献。当辛酸乙酯浓度较低(30~40 mg/L)时,对酒体香气具有很好的复合作用[24],但浓度增加会对其他呈味物质产生抑制作用。孙细珍等[46]对米香型白酒中的挥发性风味物质进行定量分析,结果表明辛酸乙酯具有最大的香气活性值(OAV=1028.83),说明辛酸乙酯对米香型白酒的整体香气具有重要影响。徐柏田等[47]对特香型白酒的色谱骨架成分进行分析,验证了丙酸乙酯、庚酸乙酯是影响其风味的主要成分,并且奇数碳脂肪酸乙酯对特香型白酒的风味具有十分重要影响。棕榈酸乙酯呈微弱的蜡香、果酱和奶油香,其较高的相对含量(2.38%)是馥合香白酒的重要特征,但并不是主要的香气活性成分(OAV<1)[34]。以上所述及白酒中其他重要酯类化合物基本特征,及四大基础香型代表性白酒中主要酯类物质香气活性值见表2。

表2 白酒中的重要酯类化合物

2 产酯微生物

粮食中的淀粉、蛋白质等物质由发酵过程中种类和数量繁多的微生物进行降解,产生酒精以及各种呈香呈味物质。窖池越老,微生物菌群越多、越稳定,对窖池环境也更适应,在酿酒过程中能够发挥出最佳的效果。酵母菌、霉菌、细菌是发酵过程中主要的代谢产酯微生物,表3 中列举了白酒酿造过程中的部分重要产酯微生物。

表3 白酒酿造过程中的重要微生物

2.1 酵母菌

产酯酵母是指能够通过代谢生成酯类物质的酵母菌的总称,对产酒、产酯、生香等具有重要作用,能够利用葡萄糖代谢在生长繁殖的过程中产生乙醛、乙酸,并在自身酯化酶的作用下合成酯类物质[48-49]。在酵母细胞中,醇酰基转移酶(alcohol acyltransferase,AATase)对酯类物质的催化合成具有重要作用,能够促使经丙酮酸代谢产生的乙酰辅酶A 与醇类物质生成乙酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸异戊酯等乙酸酯类(CH3COOR),此过程为耗氧过程,反应原理流程见图1。从丙酮酸转化至乙酰辅酶A需要消耗氧,有氧条件利于酯的合成,供氧不足对产酯有较大影响[50]。此外,在酵母菌生物合成酯类的过程中,脂肪酸可与辅酶A 结合生成对应的脂酰辅酶A,并与乙醇在醇酰基转移酶(AATase)的作用下生成乙酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯等乙基酯类(RCOOC2H5)[51]。酵母醇酰基转移酶途径是合成乙酸酯类的主要途径,在所合成的酯类中,乙酸乙酯占比超过90 %[52]。具有强产酯能力的酵母包括假丝酵母、汉逊酵母、球拟酵母、毕赤酵母、酒香酵母等[53]。酵母菌的产酯还与pH 值、温度等因素有关,多数酵母菌的最适产酯pH 值范围在6.0~7.0 之间,如汉逊酵母、高产酯酿酒酵母等;最适产酯温度在30 ℃以内,过高的温度会抑制酵母菌的产酯能力[54]。刘薇等[55]从酒醅中分离出2 株乙酸乙酯产量较高的酵母菌株Y10 和Y12,经鉴定为异常威克汉 姆酵母(Wickerhamomyces anomalus),并对乙醇、葡萄糖、pH 值、温度具有良好的耐受性,在优化后的最佳产酯条件下,乙酸乙酯产量可达13.18 g/L 和12.92 g/L,相较于优化前提升了4.17 g/L和5.87 g/L,具有良好的生产应用前景。

图1 醇酰基转移酶合成途径

2.2 霉菌

霉菌作为重要的酿酒微生物,对白酒的发酵过程具有重要作用,是胞外酯化酶的主要来源,能够促进呈香呈味物质的产生[56]。对霉菌菌群的研究主要集中在酱香型和浓香型白酒中。在酱香型白酒的生产中,霉菌能产生糖化酶、蛋白酶、酯化酶、脂肪酶等多种活性酶,并能够对酿酒原粮中的淀粉、蛋白质等大分子物质进行降解,为其他微生物的生长代谢和酯类物质的形成提供了前提条件[57]。韩莹等[58]对茅台酒大曲中的一株毛霉进行分离纯化,固态纯种发酵,在代谢产生的酯类物质中,亚油酸乙酯和油酸乙酯的含量较高,是利用高粱发酵的主要产物,并且二者是茅台酒空杯留香的主要酯类成分。根霉菌酯化能力强,在发酵过程中能够产生乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯等风味物质[59]。刘雪等[60]研究得出华根霉产生的酯合成酶能够有效催化乙醇与己酸合成己酸乙酯,在25 ℃下反应25 d,己酸乙酯合成可达2302 mg/100 mL。Xu 等[61]发现黑曲霉GCMCG 3.4309 在水相中具有高酯合成能力,培养优化后可有效合成戊酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯,各转化率为7.87 %、29.20 %、94.80%、85.20%。曲霉能够促进酒液中酯的合成,Xu 等[62]还研究发现了一株紫色红曲霉菌株YJX-8,在最佳条件下,酯合成酶的活力可达到(1.177±0.009)U/mL。王晓丹等[63]从浓香型白酒大曲中分离的一株红曲霉菌,具有较高水平的己酸乙酯酯化力。

2.3 细菌

目前,对于产酯细菌研究报道相对于酵母菌和霉菌较少,需加强对产酯细菌的探究。刘苑皓等[64]在酱香型白酒窖醅中筛选出一株高产酯菌株LH2,并鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),其发酵液中总酯含量达2.2 g/L,对发酵产生的香气成分进行分析,酯类物质中乳酸乙酯相对含量最高达到18.808 %,其余酯类物质相对含量均低于0.70 %。Fan 等[65]研究发现菌株Burkholderia pyrrociniaB1213 产生的酯合成酶BpFae 具有优良的产酯能力,并且该菌能够催化乙酸乙酯的合成。陈向田[66]在芝麻香型大曲中,分离纯化出5 株芽孢杆菌并进行应用,使酒体的典型香气风格得以强化,乳酸乙酯含量得到提升。窖泥中细菌菌群丰富,错综复杂,添加培菌剂可有效促进其中有益功能菌的富集,进而促进酯类物质积累。鲁少文等[67]利用瘤胃梭菌在合成己酸的同时消耗乳酸,并添加在人工窖泥中,35 d 可获得己酸乙酯的最高产量,同时在窖泥中形成了良好的微生物群落。培养优良的己酸菌不仅可明显提升白酒己酸乙酯含量、优级酒率,而且能够对窖池起到养护作用,提升窖泥功能微生物数量。桑其明等[68]使用己酸菌、甲烷杆菌等的混合制剂对窖泥进行养护,所产酒液醇厚、干净,己酸乙酯含量增加了164%,并且改善了窖泥的结板退化现象。

3 酯化酶催化

酯化酶泛指可以催化醇类物质和有机酸合成酯的酶,是脂肪酶、酯合成酶、磷酸酯酶的统称,能够同时催化酯类物质的合成与分解[69]。酯化酶对白酒风格的形成具有重要作用,能够水解酒醅中的脂肪产生甘油和脂肪酸,脂肪酸进一步与乙醇发生酯化反应生成高级脂肪酸,如油酸乙酯、亚油酸乙酯和棕榈酸乙酯等。并且,酯化酶在固态发酵条件下,可催化己酸、乳酸等小分子酸与乙醇反应产生己酸乙酯、乳酸乙酯等重要风味物质[70]。孙海龙等[71]在白酒丢糟中添加酯化酶,在适宜条件下生产出的酒样中乙酸乙酯和乳酸乙酯的浓度均超过110 mg/100 mL。武建国等[72]利用红曲酯化酶发酵酒醅,使己酸乙酯的含量提升了124.8~162.5 mg/100 mL,说明酯化酶的添加有利于酯类物质的生成。利用酯化酶制剂还能够提升出酒率和优质酒率,信春晖等[73]添加复合酯化酶在扳倒井大曲酒的生产中,使出酒率平均提升了6.7 %,优质酒率提升了7.3 %。吴生文等[74]研究了在固态法白酒发酵中添加复合酯化酶对酯类等微量成分的影响,四大酯中,对乙酸乙酯的产量无明显影响;对乳酸乙酯产量呈波动性影响,但并不显著;丁酸乙酯产量随酶用量的增加先升高后下降,当添加量为1 %时,丁酸乙酯产量较对照组提高8.44 %,达到0.018 g/L,随后随酶的增加而下降;己酸乙酯产量受复合酯化酶添加量的影响最为显著,当添加量为2.5%时,己酸乙酯产量达到0.858 g/L,是对照组的26.9 倍,说明复合酯化酶具有优异的己酸乙酯产量提升能力。综合以上结论,利用酯化酶能较好的提高白酒中酯类物质的含量,并且有利于提升出酒率和优质酒率。

此外,由于酯化酶的催化反应是可逆的,只有在适当的条件下才会向正反应(生成酯)方向发生。王丹丹等[75]以水和正己烷(有机相)作为溶剂,采用固定化脂肪酶Novozym 435 为反应催化剂,比较研究了白酒中四大酯类物质的合成与水解规律,得出结论,水相利于四大酯的水解,水解率乙酸乙酯>丁酸乙酯>乳酸乙酯>己酸乙酯;有机相利于四大酯的合成,合成转化率己酸乙酯>丁酸乙酯>乳酸乙酯>乙酸乙酯。在白酒的生产过程中,控制酯化酶反应体系的水分可使酯化反应更易于向正反应方向进行。温度也是影响酯化酶催化作用的重要因素[76],适当提升反应温度能够增加底物分子动能,增加分子间的碰撞及接触酶的几率,提升酯化速率。但随温度的升高,酶受热变性的速度也会加快,因此,适宜的温度对酯化酶催化的进行具有重要意义。

4 化学变化

在白酒的生产和贮藏过程中,产生的酸与醇通过酯化反应生成酯类物质和水,反应原理见图2。由于酯化反应可逆,速度缓慢且不彻底,因此,常采用延长发酵周期来促使其中的酯化反应达到平衡。白酒中酯类化合物的总量随贮存期的延长而呈现降低的趋势,并且酒度越低,酯含量下降幅度越大,这是由于随酒度降低,乙醇与水的原有比例改变,破坏了酒体中原有的平衡体系,使酯化趋向于水解。因此,在白酒的贮存期间保持较高的酒度,对酒液中酯类物质的稳定具有积极作用。仝建波等[77]分析浓香型白酒中四大酯类随酒龄变化的规律,得出随贮存时间延长,四大酯含量逐渐减少,而相应的酸含量增加,表明水解作用是陈化过程中酯类物质变化的主要趋势。李冰川等[78]通过研究白酒贮存期间的酸酯动态平衡得出相似结论,并且低度白酒在贮存过程中酯类物质更容易水解,经过3 年贮存,低度酒总酯年平均下降1.02 g/L,远高于高度酒的0.59 g/L,说明白酒中较高的乙醇含量能够在一定程度上对酯类的水解起到抑制作用。

图2 酯化反应原理

金属离子能够与酯类物质发生配合形成胶体溶液,促使平衡趋向酯化方向,减缓酯的水解,增加白酒中酯类物质含量[79]。马燕红等[80]利用酒体中酯对应酸的有益微量元素的羧酸盐调整加浆用水,并测定不同贮存时间低度酒中酯类物质的含量变化,发现金属离子的加入能够有效抑制酯的水解,气相色谱法测定清香型白酒和浓香型白酒中的酯含量分别提高了31.0%和10.2%,并且利于提升酒体的稳定性。黄琴等[81]对兼香型白酒中的挥发性成分在贮存期间的变化进行研究,并提取香气成分,其中酯类物质的相对含量超过提取组分总量的80%,己酸乙酯为含量最大的酯类物质,并随时间的延长呈现先上升后下降的趋势。分析其原因为新酒贮存前期,酒液中的金属离子与己酸乙酯形成胶体,降低了水解和挥发,但随贮存期延长,酒液介电常数随金属离子的增加而增大,导致酯类发生水解,含量降低[82]。

温度是白酒贮存老熟期间对酯类物质产生影响的重要外界因素,会对酯化反应的速度产生影响,一般随温度的升高,反应速度加快。根据相应的反应动力学,这是由于提高温度或规律调节温度有助于一些自发的水解或酯化反应获得克服能量壁垒所需的能量,故白酒在变温贮存时部分酯类物质含量的增长明显高于常温贮存[83]。吴慧珠等[84]研究比较了室温自然贮存、40 ℃恒温贮存和40 ℃保持12 h 后自然降温12 h 的变温贮存3 种不同贮存方式对老白干型原酒中挥发性成分的不同影响,得出相应结论:多数酯类含量在自然贮存时增长速度不同;40 ℃恒温贮存条件下酯类的生成和水解均加快,多数酯类含量呈先升后降的趋势;变温贮存条件下多数酯类含量呈现递增的趋势。分析得出较大温差可加快反应速率并促进缔合,缩短陈酿时间,且高温贮存不宜过久,否则酯类减少影响酒体风味。白成松等[85]对不同温度下酱香型白酒中的成分和性质进行检测发现,随温度升高,酯化反应的平衡趋向水解,呈现酸增酯减的趋势,温度越高,总酯含量下降越快。综合相关研究结论,长期的高温贮存会使酯类物质含量降低,生成过多的酸类物质,不利于白酒风味成分的稳定,并且高温加快了低沸点化合物挥发,影响白酒整体风格,故需找到白酒贮存温度和时间的平衡点,以确保贮存期间各种风味成分的稳定,提升白酒品质。

此外,在整个酯化平衡中,趋向酯化能够提升白酒香气,趋向水解使酸含量升高。酸解离出的微量H+能促使乙醇和水之间进行质子交换,在加强氢键缔合的同时,对酯化反应的进行也具有催化作用[86-87]。氧化过程也是白酒贮存老熟期间的一个重要反应,酯含量提升与氧化增加酸从而增加酯的氧化过程有关,贮存初期氧含量充足,能充分提供反应所需的氧化剂,后期随着溶解氧被逐渐消耗,酯化与水解速度降低,酯类物质含量趋于稳定,酒体进入稳定期[88]。

5 结论与展望

本文阐述了对白酒香气起重要作用的酯类物质,并综合近年来相关研究,探究了酯类物质的主要来源,包括产酯微生物、酯化酶催化,以及贮存老熟期间的化学变化对白酒中酯类物质的影响,为提高白酒中酯类物质含量,优化白酒酿造生产流程提供了相关理论依据,对白酒生产的提质保量是极其重要的。

在往后的相关研究中,还需要深入研究白酒酿造过程中酯类物质的形成机理;三种主要酯类形成途径间的相互关系;对发酵高产酯有益菌群的开发利用;探索水相体系中的酯合成酶及其催化机制;不同酯类物质与其他呈香呈味物质醇、酸、醛、酮等之间的量比关系对白酒整体风味的影响等。更重要的是,消费者如今对白酒的购买将更多的从饮后舒适感与健康的角度选择,这对白酒生产企业转型升级,促进白酒品质的改善提升与健康化发展具有重要意义。

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