白酒陳化機理及陳化技術研究進展

■閻 瑋，畢 陽

（甘肅農業(yè)大學 食品科學與工程學院，甘肅 蘭州 730070）

白酒陳化機理及陳化技術研究進展

■閻 瑋，畢 陽※

（甘肅農業(yè)大學 食品科學與工程學院，甘肅 蘭州 730070）

文章概述了白酒陳化機理和陳化方法，綜述了陳化技術的研究進展和應用現(xiàn)狀，對不同的人工催陳方法及其應用前景進行了分析和比較。

白酒；陳化機理；陳化技術

白酒是我國特有的一種蒸餾酒，以其獨特的色、香、味在酒類產品中獨樹一幟。新釀造的白酒，因為含有較多的硫化氫、硫醇、二甲基硫等[1]揮發(fā)性硫化物，入口辛辣，刺激性較強。經過一定時間的貯存后，新釀造的白酒中的邪雜味才能逐漸消失，酒體變得氣味芳香純正，入口綿甜爽凈，回味悠長。無疑，貯存是保證蒸餾酒品質至關重要的生產工序之一。把新酒經歷的消除新酒味、增加陳酒感的貯存過程稱為陳化（也叫老熟）[2]。

一、白酒陳化機理及其研究進展

（一）締合

1.乙醇含量對白酒中乙醇—水締合行為的影響。王奪元等利用質子核磁共振(1HNMR)研究白酒中氧鍵締合作用，發(fā)現(xiàn)乙醇分子中羥基質子的化學位移隨著乙醇濃度的增加向低場移動[3]。仝建波等[4]研究發(fā)現(xiàn)，在乙醇濃度≯60%時，隨乙醇濃度的增大，溶液的體積收縮量增大；在乙醇濃度≥60%時，溶液的體積收縮量隨乙醇濃度的增大而減小[4]。曾新安等[5]對不同濃度下乙醇—水溶液的締合狀態(tài)進行了核磁分析，發(fā)現(xiàn)不同濃度的乙醇溶液具有不同的締合狀態(tài)，乙醇與水在乙醇摩爾分數(shù)為0.55(對應乙醇體積百分含量為80%（V/V）)時締合強度最強[5]。喬華以不同濃度的乙醇—水溶液為模型白酒，考察了酒度、貯存時間對白酒的影響，證實酒度對乙醇—水的締合強度有較大的影響[6]。

2.貯存時間對白酒中乙醇—水締合行為的影響。隨著酒體貯存時間延伸，乙醇與水分子間逐漸形成分子締合群，降低了游離乙醇含量，促使酒味醇香。周恒剛用差示掃描量熱法，發(fā)現(xiàn)乙醇與水的共融峰新酒大于老酒，證實乙醇與水的締合強度新酒小于老酒[7]。朱拓用熒光光譜研究和曾新安用紅外光譜研究也認為白酒中乙醇—水分子間氫鍵的締合強度隨貯存時間的延長而增強[8]。

3.白酒中的微量成分對白酒中乙醇—水締合行為的影響。王奪元等[9]采用1HNMR研究發(fā)現(xiàn)，在白酒發(fā)酵和陳釀過程中會生成多種有機酸，這些有機酸對乙醇—水締合行為有較大的影響[9]。喬華[10]通過對汾酒黏度因素的系統(tǒng)考察，認為汾酒中微量成分對白酒中乙醇—水締合強度有一定的影響。Nose[11]對威士忌中乙醇—水締合強度的研究，發(fā)現(xiàn)從橡木桶中侵提的有機酸和酚類物質對氫鍵締合強度影響很大。

（二）酯化

白酒是一個成分復雜的混合溶液，主要成分是乙醇。白酒在貯存過程中，發(fā)生一系列的化學反應。醇被氧化成醛、醛被氧化成酸，酸與醇結合生成酯，醇和醛反應生成縮醛。這些反應又都是可逆的，一定條件下，縮醛水解生成醇和醛，酯脫水成酸與醇，酸還原成醛，醛還原為醇，醇、酸、酯間存在著動態(tài)平衡。

氧化反應：白酒在貯存過程中，乙醇容易被氧化成乙醛，乙醛再被氧化生成乙酸。即2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O，2 CH3CHO+O2→2CH3COOH。

酯化反應：醇和酸發(fā)生酯化反應生成酯和水。即CH3COOH+CH3CH2OH→CH3COOC2H5+H2O，酯化反應是可逆反應，水解的速率隨P H值的降低而減慢。

縮合反應：醇和醛反應生成縮醛。乙縮醛的生成減少了酒的辛辣感和刺激性。

（三）溶出

不同材質的容器對白酒的陳化作用不同。微量金屬鐵、銅離子能有效加速白酒老熟[12]。沈怡方指出陶壇的坯體結構粗細、吸水率、氣孔率是影響白酒陳化的重要因素，陶壇材質中溶入酒中的微量金屬離子對白酒的陳化有催熟作用[13]。

以(5+95)(硝酸、純水，V/V)硝酸為介質，將標準溶液逐級稀釋標準儲備溶液，配制成0，0.1，0.5，1.0，5.0，10.0 mg/L的鎘、鉛、鉻、砷標準溶液；0.05，0.10,0.15,0.2,0.25 mg/L汞標準溶液；0.05,0.10,0.5,1.0,5.0 mg/L的銻標準溶液。按實驗方法進行測定,并繪制標準曲線。6種元素的線性參數(shù)見表1。

（四）揮發(fā)

新釀制的酒柔和感低，口感燥辣而不醇和，其主因是酒體中含有較多的硫醇、硫醚等揮發(fā)性硫化物和少量的丙稀醛、丁稀醛、游離氨等雜味物質[14]。隨著白酒貯存時間延伸，酒體中低沸點的H2S、N H3等物質逐漸揮發(fā)，雜味降低，醇香味漸增，柔和感增強[15]。

二、白酒催陳方法及其研究進展

白酒的貯存陳化是提高白酒質量的重要技術措施。自然陳化工藝能較好地保證酒的質量，但酒體的揮發(fā)難以避免，而且會造成資金積壓和漏損等無形浪費[16]，酒貯存在陶壇(缸)內，每年損耗為3%～6 %[17]。

（一）物理法

借助熱、光、波、場等物理方法對白酒進行陳化研究，其主要機理是：增加分子動能，促進酒體中乙醛、硫化氫等低沸點物質的揮發(fā)；增強乙醇與水分子間的親合力，促進極性分子間的締合作用；提高了分子活化能，加速氧化還原、縮合、酯化等反應[18]。

1.高溫催陳。高溫熟化在殺菌的同時也可以使白酒更加醇和，這是一種傳統(tǒng)的白酒催陳方法，其溫度可控制在50℃～60℃。梁明鋒[19,20]利用桑拿醇化老熟法,加熱30℃～60℃,能夠使新酒各微量成份和分子間迅速穩(wěn)定平衡,桑拿3～6個月時間,酒齡相當于常規(guī)貯存2年以上的白酒。許福林[21]用瓦壇在保溫和保濕的條件下貯存，溫度30℃～60℃，濕度65%～85%；貯存3～6個月后能達到常溫貯存白酒2年的質量水平[22]。

2.電場催陳。電場可以酒液中的極性分子沿電場方向定向排列，使酒液分子間的部分氫鍵斷裂，從而易使乙醇分子和水分子相互滲透，締合成大分子群，減少自由乙醇分子的數(shù)量，降低酒的刺激性[23]。輸入電能后，酒液分子活化能提高，化學反應進程加速。

3.微波催陳。微波的作用使酒液分子內能增加，加速化學反應進程，破壞酒精分子和水分子間的締合分子群，增加其締合機率[24]。催陳白酒的微波使用的頻率為915MHz和2450MHz。林向陽等[25]采用頻率為915MHz，功率為5kW的微波對德山大曲酒和長沙大曲酒進行催陳，其處理過的新酒相當于白酒自然老熟3～4個月的水平。李成斌等在55℃～60℃采用2450MHz微波處理后酒質有明顯提高，突出了綿甜醇和的風格[26]。

4.磁場催陳。磁場可以加速白酒中酯的生成，促使酒體各類分子有規(guī)則的排列，增強乙醇和水締合。磁場催陳白酒應適當延長處理時間，防止產生暗逆反應[27]。

5.紅外線催陳。紅外輻射使白酒的溫度升高和能量增加，加快酒體中醇、醛、酸、脂之間的氧化還原反應。當入射的紅外輻射頻率與水分子和乙醇分子各自賴以締合成分子群的氫鍵所固有的頻率一致時，就會發(fā)生共振吸收，使水分子和乙醇分子等發(fā)生振動和轉動，使分子之間的氫鍵破壞而成為自由態(tài)分子[18]。這些自由態(tài)分子在平均平動動能的作用下會再次締合，從而增加了乙醇分子和水分子之間的締合率，減少自由乙醇分子數(shù)，使酒體綿軟柔和[28]。

（二）化學法

化學法陳化的決定因素主要是氧化、酯化、縮合等化學反應。其目的是加快白酒中的化學變化，使這些反應盡快達到平衡。

1.氧化法。酒體中加入氧氣、臭氧、過氧化物等，利用氧化劑的氧化性加快酒體中醇、醛的氧化，從而促進酒體陳化。氧氣催陳：通過向酒體中加入氧氣，將不飽和多元醇氧化成酸，從而降低其刺激性，使酒體香醇可口。通過對新產濃香型大曲酒氧化處理16～26min后，口感基本與自然陳化的白酒相同，可以3～4個月的儲存期[29]。

臭氧催陳：利用臭氧的強氧化性加速乙醇、乙醛的氧化，分解高級脂肪酸，降解酚、苯及芳香烴類物質，加快酒體陳化，相當于自然陳化1～2年的效果。臭氧對酒體的氧化程度不易控制，控制不當酒體會產生“臭氧氣味”，影響酒質醇香[30]。

高錳酸鉀法：利用高錳酸鉀的強氧化性，氧化酒體中的醛類，促進氧化和酯化作用，本身則還原為二氧化錳沉淀可以經過濾而除去。采用高錳酸鉀與活性炭聯(lián)合處理方法，可以大幅度縮短陳化時間，處理后的新酒直接用于勾兌新工藝白酒，口感醇厚綿軟[31]。

表1 各種催陳方法比較表

2.催化法。加酸催化法：加酸促進酯化反應的進行，催化醇醛縮合反應。酸性環(huán)境可以加速酯化反應，采用適合于飲食衛(wèi)生的可以提供質子的催化劑Kash，可使酯化反應加速約10倍[32]。固體酸對酯化反應有很強的催化性，在酯類的制備中是有效的催化劑[33]。

金屬離子催化法：N i2+、T i4+、C u2+等等金屬離子對酯化、醇醛縮合有催化作用。陶壇中本身存在著N i2+、T i4+、C u2+、F e2+等離子，以陶壇為貯酒容器，40℃～60℃高溫貯存2～3個月，取樣對照品嘗，醇厚綿甜、窖香突出，貯存2～3個月的新酒，完全可以達到自然老熟1年的效果[34]。

3.生物法。生物催陳，國外起源于20世紀30年代，最早用于白蘭地、威士忌的催陳處理。生物催陳的顯著特點就是具有特殊的選擇性。

Y S-Ⅱ生物催熟物天然無毒，是從植物中提取α-酵酶經生物技術處理而得到生物催熟劑。其可加速酒精分子與水分子的締合，使酒精刺激感減弱，醇厚感增強。Y S-Ⅱ生物催熟物對于一般白酒和名優(yōu)催陳效果都比較顯著，對人體無影響，用量少，操作簡便，成本低，易推廣[35]。近年來還有脂肪酶催陳等多種生物催陳方法在進行研究。

三、各種催陳方法的比較見表1

白酒的自然陳化仍是生產名優(yōu)白酒，保持其品質、口感和風味的主要技術。適當?shù)夭扇∪斯ご哧愄幚硎侄?，只能作為輔助措施。企業(yè)在確保酒品品質的前提下要獲得較高的效率和較好的效益，就需要采用科學的催陳措施，在自然陳釀的同時，輔助有效的科學、經濟的催陳方法和手段。盲目地追求依靠催陳技術來縮短酒品貯存期，加快周轉，追求效益最大化，將有損于保持酒品品質、企業(yè)良好形象的樹立。

白酒人工催陳具有樂觀而廣闊的應用前景。應用科學經濟高效的催陳方法和手段，可提高企業(yè)生產效率，增加效益，推動白酒行業(yè)健康有序的發(fā)展。從催陳效果來看，低端酒或者質量較差的基酒采取超高壓、紫外線法等物理方法來催陳，效果比較明顯。隨著白酒品質的提高，物理方法催陳效果會明顯減弱。無論借助于熱、場、波、光對白酒進行催陳，還是利用氧化、酯化、縮合等化學反應老熟，組合措施效果比單一方法催陳效果更明顯。在化學催陳中，氧氣作為氧化劑最易被企業(yè)所接受，衛(wèi)生而廉價，應用前景樂觀。高效氣—液接觸設備，成為氧氣氧化法催陳開發(fā)的關鍵。隨著科技進步，使用脂肪酶等多種生物催陳方法正在成為研發(fā)的重點，更多的生物催陳方法將會在今后白酒催陳中得到應用。

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閻瑋，1989年生，女，甘肅慶陽人，在讀研究生，研究方向為食品工程與安全。

畢陽，1962年生，男，河北井陘人，博士生導師，研究方向為采后生物學和食品風味化學。

（編輯：劉詩吟）