電子束輻照對濃香型白酒主要呈香物質(zhì)的影響研究

鄭琦，顏偉強，孔秋蓮，岳玲，陳志軍，張清艷，戚文元

（1.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，上海 201106；2.上海束能輻照技術(shù)有限公司，上海 201401）

白酒是我國傳統(tǒng)的蒸餾酒，是世界上最古老的蒸餾酒之一，距今已有2 000多年的歷史，年產(chǎn)值約520億美元[1-2]。由于地理環(huán)境、發(fā)酵工藝等的不同，中國各地區(qū)生產(chǎn)的白酒類型也有所差異，根據(jù)香味成分可分為濃香型、醬香型、清香型等12種香型，其中以瀘州老窖和五糧液為代表的濃香型白酒占中國白酒的50%以上。與其他蒸餾酒相比，白酒的生產(chǎn)工藝最為復(fù)雜，一般包括原料粉碎、酒曲制備、發(fā)酵、蒸餾、陳化老熟和勾兌共6步[3]。新蒸出的白酒通?？诟行晾贝碳ぁ馕恫徽?，需要經(jīng)過較長時間的貯存才能使酒體變得芳香純正、回味悠長[4-7]。這一新酒消除雜味，增加陳酒感的貯存過程稱為陳化（老熟）。眾所周知，白酒陳化時間越長，口感越好，價值越高。但是過長的貯存時間會導(dǎo)致酒廠資金積壓、所需庫房面積大、貯存設(shè)備投資大，白酒損耗大、勞動強度大等問題，增加白酒的生產(chǎn)成本，影響酒廠發(fā)展[8]。因此，需要尋找一種縮短白酒陳化時間、提高白酒生產(chǎn)效率的方法。

目前，人工催陳白酒的方法主要分為物理法、化學(xué)法和生物法。物理方法包括微波[9-10]、超聲波[11-12]、超重力[13]、超高壓[14-16]、電場[17]、磁場[18]、輻照[19-20]等；化學(xué)法主要是向白酒中加入氧氣[21]、臭氧[22-23]、高錳酸鉀[24]、金屬離子[25]；生物法包括YS-II[26]、脂肪酶催陳[27-28]。人工催陳的主要原理可分為3類，即促進白酒中的分子間氫鍵締合作用；加速白酒氧化還原反應(yīng)的進行；加速低沸點物質(zhì)的揮發(fā)，從而達到快速老熟的目的。然而，白酒人工催陳技術(shù)對外加能量或物質(zhì)要求較高，若輸入較低可能不足以使白酒中有關(guān)物質(zhì)發(fā)生穩(wěn)定的物理化學(xué)變化，輸入較高則易產(chǎn)生預(yù)期以外的物質(zhì)。

輻照技術(shù)是以輻照加工為基礎(chǔ)，用電離輻射產(chǎn)生的高能射線穿透物質(zhì)，與物質(zhì)作用產(chǎn)生物理、化學(xué)和生物效應(yīng)，從而達到殺菌、殺蟲、材料變性、降解有害物質(zhì)等目的，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療、生物、化工、材料等方面。此外，輻照技術(shù)可以改變輻照劑量，從而準(zhǔn)確地對輸入能量進行控制。在輻照作用下，水分子能夠產(chǎn)生一系列自由基，如羥基自由基（-OH）、水合自由電子（eaq-）、氫原子（-H）、過氧化氫（H2O2）等[29]。-OH具有強氧化性、eaq-和-H具有強還原性，理論上這些離子的產(chǎn)生可以促進白酒氧化還原反應(yīng)的進行，改變白酒中醇、醛、酸、酯幾大物質(zhì)的比例，從而提高白酒品質(zhì)[30]。因此，以濃香型白酒新酒為研究對象，以1年陳酒為對照，對新酒進行0 kGy（未輻照）、2 kGy劑量電子束輻照，測定不同貯存時間白酒中乙酸、丁酸、己酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯這7種主要呈香物質(zhì)含量的變化，研究電子束輻照對濃香型白酒主要呈香物質(zhì)的影響，為濃香型白酒的輻照催陳提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 濃香型白酒樣品的采集

濃香型白酒新酒與1年陳酒采集于上海神仙酒廠，將采集的白酒樣品放入干凈的白酒瓶中。采集好的白酒轉(zhuǎn)移至實驗室進行分裝，每個樣品瓶裝入10 mL白酒。

1.2 電子束輻照

分裝好的白酒分別設(shè)定0，2 kGy 2個劑量。白酒樣品單層擺放于不銹鋼托盤中，用透明膠帶固定樣品瓶防止移動，進行單面電子束輻照。電子束輻照設(shè)備為清華同方威視IS1020電子加速器（10 MeV、20 kW）。使用重鉻酸鉀（銀）液體化學(xué)劑量計[31]對實際輻照劑量進行監(jiān)測，劑量計校準(zhǔn)按照GB/T 16640—2008進行[32]。輻照后基酒和對照樣品存放于25℃，每15 d進行一次檢測。

1.3 白酒樣品前處理

取200 μL白酒樣品于進樣瓶中，加入10 μL內(nèi)標(biāo)乙酸丁酯GC-MS分析。

1.4 色譜與質(zhì)譜條件

DB-WAX毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm，Agilent J&W Scientific，美國），載氣為高純氦氣（純度不小于99.999%），流速1 mL/min，進樣口的溫度為230℃。進樣量0.5 μL，分流進樣，分流比30∶1。

電子轟擊離子源，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，電子能量70 eV。掃描方式為全掃描模式（SCAN），質(zhì)量掃描范圍：20～200 m/z。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制與定量分析

配置乙酸、丁酸、己酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，對其進行梯度稀釋，獲得不同質(zhì)量濃度下標(biāo)準(zhǔn)品的對應(yīng)定量質(zhì)譜數(shù)據(jù)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。利用MassHunter軟件（版本號：B.07.01）默認(rèn)參數(shù)對質(zhì)譜產(chǎn)生的離子碎片進行自動識別和積分，根據(jù)7種主要呈香物質(zhì)的保留時間和峰型信息，對每種待檢測物質(zhì)在不同樣本中檢測到的質(zhì)譜峰進行手動校正，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。將樣品中待測物質(zhì)的積分峰面積代入標(biāo)準(zhǔn)曲線進行計算，得到不同樣品中7種主要呈香物質(zhì)的質(zhì)量濃度。

1.6 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel對數(shù)據(jù)進行顯著性差異分析；采用Prism6軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子束輻照對濃香型白酒主要酸類呈香物質(zhì)的影響

酸類是白酒香味的主要物質(zhì)，白酒中的有機酸主要為乙酸、丁酸、己酸、乳酸等，占白酒總酸的90%～98%。電子束輻照后3種主要酸類呈香物質(zhì)均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。

貯存過程中乙酸質(zhì)量濃度的變化見圖1。

圖1 貯存過程中乙酸質(zhì)量濃度的變化

由圖1（a）可知，在15 d時，未輻照白酒的乙酸質(zhì)量濃度顯著高于2 kGy電子束輻照樣品（1 454.6 μg/mL和1 328.0 μg/mL，p＜0.05）。貯存30，45，60 d時，2個樣品乙酸質(zhì)量濃度無顯著差異。貯存至75 d后，輻照白酒乙酸質(zhì)量濃度顯著高于未輻照白酒（569.0 μg/mL和672.4 μg/mL，p＜0.05）。2個處理白酒樣品乙酸質(zhì)量濃度與1年陳酒無顯著差異，但輻照白酒乙酸質(zhì)量濃度更接近于1年陳酒（圖1（b））。

貯存過程中丁酸質(zhì)量濃度的變化見圖2。

圖2 貯存過程中丁酸質(zhì)量濃度的變化

除15 d時未輻照白酒顯著高于輻照白酒（343.3 μg/mL和305.4 μg/mL，p＜0.05），其余2個處理白酒樣品丁酸質(zhì)量濃度總體差異較小。貯存至75 d后。輻照前后白酒樣品丁酸質(zhì)量濃度與1年陳酒樣品無顯著差異。

貯存過程中己酸質(zhì)量濃度的變化見圖3。

圖3 貯存過程中己酸質(zhì)量濃度的變化

由圖3（a）可知，未輻照白酒己酸質(zhì)量濃度在貯存15 d時顯著高于2 kGy電子束輻照白酒（1 556.0 μg/mL和1 414.8 μg/mL，p＜0.05）。貯存30 d和45 d時，2個樣品己酸質(zhì)量濃度無顯著差異。貯存至60 d和75 d時，輻照白酒己酸顯著低于未輻照白酒，75 d時急劇降低至638.1 μg/mL，但仍顯著高于1年陳酒（圖3（b））。

2.2 電子束輻照對主要酯類呈香物質(zhì)的影響

酯類作為白酒的主要組成部分，是一類具有芳香性氣味的揮發(fā)性化合物，對白酒的分類起著決定性的作用。白酒中酯類主要為乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯，占白酒總酯的80%以上。

貯存過程中乙酸乙酯質(zhì)量濃度的變化見圖4。

圖4 貯存過程中乙酸乙酯質(zhì)量濃度的變化

由圖4（a）可知，貯存期間乙酸乙酯質(zhì)量濃度呈先增高后降低的趨勢。貯存15，30，45 d時，2個白酒樣品無顯著性差異。60 d時2 kGy輻照白酒乙酸乙酯質(zhì)量濃度顯著高于未輻照白酒（2 086.5 μg/mL和2 167.0 μg/mL，p＜0.05）。貯存至75 d時，未輻照白酒乙酸乙酯質(zhì)量濃度急劇降低至1 200.7 μg/mL。陳酒樣品乙酸乙酯質(zhì)量濃度與未輻照白酒無顯著性差異，但顯著低于2 kGy輻照白酒（圖4（b））。

貯存過程中丁酸乙酯含量的變化見圖5。

圖5 貯存過程中丁酸乙酯質(zhì)量濃度的變化

丁酸乙酯質(zhì)量濃度在整個貯存期間為先增高后降低，而后增高的趨勢（圖5（a））。2個樣品在前60 d時丁酸乙酯質(zhì)量濃度無顯著差別，至75 d時，未輻照白酒丁酸乙酯急劇增加至429.4 μg/mL，顯著高于2 kGy輻照白酒（429.4 μg/mL和330.7 μg/mL，p＜0.05）。1年陳酒樣品丁酸乙酯顯著低于0 kGy和2 kGy輻照白酒，但輻照白酒與陳酒更為接近（圖5（b））。

己酸乙酯是濃香型白酒的主體香味物質(zhì)，是評判濃香型白酒品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一。通過對不同樣品己酸乙酯質(zhì)量濃度的檢測，發(fā)現(xiàn)在貯存其間其含量變化的趨勢與其他酸類和酯類化合物有所不同，且高于其他主要呈香物質(zhì)。

貯存過程中己酸乙酯質(zhì)量濃度的變化見圖6。

圖6 貯存過程中己酸乙酯質(zhì)量濃度的變化

由圖6（a）可知，貯存至30 d時，己酸乙酯有所降低，至45 d時急劇增加，至60 d和75 d時，再次急劇降低。未輻照和2 kGy輻照白酒己酸乙酯在前60 d時也沒有顯著差異，75 d時未輻照白酒顯著高于輻照樣品（4 892.5 μg/mL和4 162.9 μg/mL，p＜0.05）。2個處理樣品己酸乙酯都顯著高于1年陳酒樣品（圖6（b））。

貯存時間過程中乳酸乙酯質(zhì)量濃度的變化見圖7。

圖7 貯存過程中乳酸乙酯質(zhì)量濃度的變化

由圖7（a）可知，貯存15 d和30 d時未輻照白酒顯著高于輻照白酒（2 120.9 μg/mL和1 910.5 μg/mL，2 945.2 μg/mL和2 812.5 μg/mL，p＜0.05）。至45 d時2個樣品無顯著差異。到60 d和75 d時，未輻照樣品 再次顯著高于輻照樣品（1 265.9 μg/mL和1 236.3 μg/mL，1 775.4 vs 1 214.6 μg/mL，p＜0.05）。2個處理樣品乳酸乙酯均顯著高于陳酒樣品（圖7（b））。

3 結(jié)論

濃香型白酒經(jīng)電子束輻照后，酒樣中的乙酸、丁酸、己酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯這7種主要呈香物質(zhì)變化趨勢與未輻照白酒基本一致。酒樣中乙酸、丁酸、己酸3種主要酸類呈香物質(zhì)在15 d時都顯著低于未輻照白酒，但貯存至30 d和45 d時2種處理酒樣無顯著性差異。相較未輻照白酒，貯存75 d后2 kGy輻照白酒中酸類呈香物質(zhì)與陳酒質(zhì)量濃度相近。酯類呈香物質(zhì)樣品間變化規(guī)律不明顯。2個處理樣品中丁酸乙酯、己酸乙酯質(zhì)量濃度在60 d的貯存期內(nèi)均無顯著性差異，到75 d時未輻照白酒顯著高于輻照白酒。乙酸乙酯質(zhì)量濃度在45 d內(nèi)無顯著性差異，60 d和75 d時輻照樣品顯著高于未輻照樣品。未輻照白酒中乳酸乙酯質(zhì)量濃度在15，30，60，75 d時都顯著高于輻照樣品，45 d時無顯著差異。輻照白酒酯類呈香物質(zhì)貯存75 d后也更接近于陳酒樣品。

總之，通過電子束輻照，濃香型白酒的主要呈香物質(zhì)有一定的變化。2 kGy電子束輻照貯存75 d后，其乙酸、丁酸、己酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯質(zhì)量濃度與1年陳酒較為相似，說明電子束輻照技術(shù)對濃香型白酒具有一定的催陳作用。