利用掃描探針顯微鏡對(duì)陳釀白酒微觀形態(tài)的分析研究

文 靜，余 東，楊澤明，王曉平，李佳鑫，廖 麗，青 倩

(舍得酒業(yè)股份有限公司，四川射洪 629200)

白酒在我國(guó)有幾千年的發(fā)展歷史，在世界各種蒸餾酒中，中國(guó)白酒具有香味組分復(fù)雜、微量物質(zhì)種類繁多的特點(diǎn)。白酒是含香味物質(zhì)的高濃度酒精水溶液，其中98%以上的都是酒精水溶液，不到2%的香味物質(zhì)是微量成分。據(jù)報(bào)道，呈香呈味微量物質(zhì)在白酒的水-乙醇體系中呈現(xiàn)出微觀形態(tài)。不同白酒由于原料、生產(chǎn)工藝等的不同，其呈香呈味微量物質(zhì)會(huì)形成不同的微觀形態(tài)。濃香型白酒在AFM 掃描圖中呈現(xiàn)出顆粒狀微觀形態(tài)，主要是因?yàn)樾纬闪擞梢掖?、酯類、羰基化合物和脂肪酸等呈香呈味物質(zhì)組成的聚集體，即溶膠。

近年來，利用掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)和原子力顯微鏡技術(shù)(atomic force microscopy,AFM)對(duì)不同種類、不同酒精度白酒的微觀形態(tài)進(jìn)行觀察的研究已有報(bào)道，如吳士業(yè)等利用原子力顯微鏡技術(shù)對(duì)不同度數(shù)白酒的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，但結(jié)合人工品評(píng)、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡技術(shù)，分析不同陳釀年份對(duì)白酒口味及微觀結(jié)構(gòu)的影響研究尚未見公開報(bào)道。本研究探討了不同年份白酒及不同產(chǎn)品白酒的微觀形態(tài)，為“酒是陳的香”尋找科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

1.1.1 材料

典型濃香型白酒原酒、產(chǎn)品，醬香型白酒產(chǎn)品，乙醇，除醬酒外其他樣本用去離子蒸餾水降到同酒度。

表1 試驗(yàn)樣品

1.1.2 儀器設(shè)備

原子力顯微鏡(Cypher VRS)，牛津儀器科技（上海）有限公司；掃描電子顯微鏡(Apreo S 型)，賽默飛世爾科技電子顯微鏡；OXFORD X-MAX 80 X射線能譜儀，牛津儀器科技（上海）有限公司；真空干燥器(HTZ-6020L)，上海精密儀器儀表有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 掃描電鏡樣品制備方法

將選擇好的硅片清洗干凈并光面向上，通過毛細(xì)管移取一定樣品于硅片上，干燥后在樣品及樣品托表面噴鍍一層金膜（10～20 nm），進(jìn)行觀察（從低倍數(shù)到高倍數(shù)觀察）。

1.2.2 原子力顯微鏡樣品制備方法

取酒液自然均勻鋪蓋在1 cm 直徑的云母片上，真空干燥后進(jìn)行AFM觀察。

1.2.3 AFM探針掃描

Tapping 成像模式：采用高頻振動(dòng)探針掃描樣品，探針與樣品作瞬間接觸并掃描，掃描速率為1.0～2.0 Hz。實(shí)驗(yàn)溫度25 ℃，濕度50%～60%。

1.2.4 白酒感官盲評(píng)

由9 名國(guó)家評(píng)委與省評(píng)委組成的白酒品評(píng)專業(yè)團(tuán)隊(duì)對(duì)樣品進(jìn)行感官盲評(píng)，并排序（口感質(zhì)量排序從1—5代表從好到次）。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官品評(píng)結(jié)果（表2）

表2 感官品評(píng)結(jié)果

2.2 酒樣微觀形態(tài)觀察結(jié)果

2.2.1 乙醇溶液微觀形態(tài)觀察結(jié)果

圖1 和圖2 是乙醇的SEM 圖和AFM 掃描圖，從圖1 和圖2 可知，乙醇微觀結(jié)構(gòu)中存在大量規(guī)則圓形顆粒，通過圖像軟件數(shù)據(jù)分析表明圓形顆粒粒徑均＜50 nm?？赡苁且?yàn)橐掖既芤撼煞趾?jiǎn)單，導(dǎo)致顆粒均一、較小。SEM 圖和AFM 掃描圖結(jié)果相對(duì)應(yīng)。

圖1 乙醇掃描電鏡觀察結(jié)果

圖2 乙醇原子力顯微鏡觀察結(jié)果

2.2.2 N0（新酒）微觀形態(tài)觀察結(jié)果

對(duì)照樣品N0 微觀結(jié)構(gòu)如圖3 和圖4 所示，SEM圖和AFM 掃描圖結(jié)果顯示新酒中具有大量球形顆粒，分布較均勻，各自獨(dú)立存在；多數(shù)較暗，較薄，顆粒較小；粒徑在133.6～411.9 nm 之間，與乙醇溶液比，顆粒粒徑明顯較大，這主要是釀造酒中風(fēng)味成分結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜所致。通過原子力顯微鏡平行驗(yàn)證，其結(jié)果與掃描電鏡觀察結(jié)果一致。

圖3 N0掃描電鏡觀察結(jié)果

圖4 N0原子力顯微鏡觀察結(jié)果

2.2.3 N1白酒微觀形態(tài)觀察結(jié)果

貯存1 年的濃香型白酒其微觀結(jié)構(gòu)如圖5 和圖6 所示，由掃描電鏡及原子力顯微鏡的觀察結(jié)果可知，貯存1 年的N1 酒樣中有大量的球形顆粒并且夾雜著許多微小顆粒，分布比較均勻，多數(shù)較亮，較厚，顆粒較大，粒徑在167.4～1125 nm 之間，較新酒樣大，這可能是白酒在貯存過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)所致。掃描電鏡結(jié)果與原子力顯微鏡結(jié)果呈現(xiàn)相同趨勢(shì)。

圖5 N1掃描電鏡觀察結(jié)果

圖6 N1原子力顯微鏡觀察結(jié)果

2.2.4 N3白酒微觀形態(tài)觀察結(jié)果

貯存3 年的濃香型白酒微觀結(jié)構(gòu)如圖7 和圖8所示，由掃描電鏡及原子力顯微鏡的觀察結(jié)果可知，N3 酒樣顯現(xiàn)大量球形顆粒并且夾雜著許多不同大小的小型顆粒，整體分布比較均勻。顆粒之間存在大量堆積情況，顆粒邊緣較亮，中間偏暗，整體亮度較高，顆粒粒徑在195.1～1389 nm 之間，明顯比貯存1年的濃香型白酒(N1)大。

圖7 N3掃描電鏡觀察結(jié)果

圖8 N3原子力顯微鏡觀察結(jié)果

2.2.5 N5白酒微觀形態(tài)觀察結(jié)果

貯存5年的濃香型白酒微觀結(jié)構(gòu)如圖9和圖10所示，由掃描電鏡及原子力顯微鏡觀察結(jié)果可知，顆粒大量聚合在一起，整體分布不均勻，分布更為緊密，形態(tài)多樣。單個(gè)存在的微粒粒徑較小，在56.23～163.8 nm之間。

圖9 N5掃描電鏡觀察結(jié)果

圖10 N5原子力顯微鏡觀察結(jié)果

2.2.6 N10白酒微觀形態(tài)結(jié)果

貯存10 年的濃香型白酒微觀結(jié)構(gòu)如圖11 和圖12所示，由掃描電鏡及原子力顯微鏡的觀察結(jié)果可知，大多顆粒聚合在一起，光亮，長(zhǎng)度長(zhǎng)，單個(gè)顆粒減少。能譜圖顯示主要是有機(jī)物，如圖13 所示，參考有機(jī)物反應(yīng)，推測(cè)可能是有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的有序生長(zhǎng)，其中C、O 含量較高，分別占總量的78.58 %和19.30%。

圖11 N10掃描電鏡觀察結(jié)果

圖12 N10原子力顯微鏡觀察結(jié)果

圖13 N10能譜圖

2.2.7 C1白酒微觀形態(tài)觀察結(jié)果

C1 微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)如圖14 和圖15 所示，由掃描電鏡及原子力顯微鏡觀察結(jié)果可知，C1 微觀形態(tài)呈現(xiàn)大小不等、形狀不一的顆粒狀，且顆粒形態(tài)多樣、堆積明顯，微粒粒徑在34～318 nm之間。

圖14 C1掃描電鏡觀察結(jié)果

圖15 C1原子力顯微鏡觀察結(jié)果

2.2.8 C2白酒微觀形態(tài)觀察結(jié)果

C2 微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)如圖16 和圖17 所示，由掃描電鏡及原子力顯微鏡觀察結(jié)果可知，堆積明顯，堆積體無顆粒形態(tài)；顆粒非常少，大顆粒粒徑在1224～1777 nm 之間，小顆粒粒徑在138.2～160.5 nm之間。

圖16 C2掃描電鏡觀察結(jié)果

圖17 C2原子力顯微鏡觀察結(jié)果

2.2.9 C3白酒微觀形態(tài)觀察結(jié)果

C3 微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)如圖18 和圖19 所示，由掃描電鏡及原子力顯微鏡觀察結(jié)果可知，C3 顆粒結(jié)構(gòu)不規(guī)則，分布不均勻，堆積明顯，顆粒很少，但顆粒狀態(tài)清晰，小顆粒粒徑在75.93～174.5 nm之間。

圖18 C3掃描電鏡觀察結(jié)果

圖19 C3原子力顯微鏡觀察結(jié)果

2.2.10 J0(醬酒)微觀形態(tài)觀察結(jié)果

醬酒微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)如圖20 和圖21 所示，由掃描電鏡及原子力顯微鏡觀察結(jié)果可知，醬酒呈現(xiàn)大小相等的顆粒狀微觀物質(zhì)形態(tài)，且顆粒和堆積共存，小顆粒粒徑在124.0～163.1 nm之間。

圖20 J0掃描電鏡觀察結(jié)果

圖21 J0原子力顯微鏡觀察結(jié)果

3 結(jié)論

通過掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡技術(shù)對(duì)不同陳釀年份和不同產(chǎn)品白酒進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析，可以明顯觀察到呈香呈味物質(zhì)在乙醇-水體系中形成了大小不等的顆粒狀微觀形態(tài)，并且所含種類和數(shù)量不同，形成的微觀形態(tài)也有所不同。試驗(yàn)結(jié)果表明，樣本基酒年份越長(zhǎng)，感官質(zhì)量越好，陳香越明顯，顆粒越大，堆積越緊密，堆積粒越大；經(jīng)能譜證明堆積粒是有機(jī)物；不同產(chǎn)品的微觀形貌差異明顯。