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中国精品科技期刊2020

白酒人工催陈技术研究进展

蒋祥瑞, 蒋燕明, 张娟, 蔡凤娇, 张瑞景, 徐健

蒋祥瑞,蒋燕明,张娟,等. 白酒人工催陈技术研究进展[J]. 食品工业科技,2021,42(17):389−396. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2020070362.
引用本文: 蒋祥瑞,蒋燕明,张娟,等. 白酒人工催陈技术研究进展[J]. 食品工业科技,2021,42(17):389−396. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2020070362.
JIANG Xiangrui, JIANG Yanming, ZHANG Juan, et al. Research Advances in Artificial Aging Technology of Baijiu[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(17): 389−396. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2020070362.
Citation: JIANG Xiangrui, JIANG Yanming, ZHANG Juan, et al. Research Advances in Artificial Aging Technology of Baijiu[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(17): 389−396. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2020070362.

白酒人工催陈技术研究进展

基金项目: 中央引导方科技地发展专项(2019ZYYD025);湖北省教育厅中青年人才项目(Q20191408);湖北工业大学科研启动基金(湖工大人(人才)[2019]10号)
详细信息
    作者简介:

    蒋祥瑞(1995−),男,硕士研究生,研究方向:酿酒新技术及装备研发和传统发酵过程的现代化改造;E-mail:1627598031@qq.com

    通讯作者:

    徐健(1991−),男,博士,副教授,研究方向:发酵工业废弃物的资源化处理和综合利用,E-mail:xujian0218@126.com

  • 中图分类号: TS201.1

Research Advances in Artificial Aging Technology of Baijiu

  • 摘要: 白酒自然陈酿具有周期长、占地面积大和投资成本高等问题,因此白酒人工催陈技术受到了广泛的关注。目前白酒人工催陈技术主要包括物理催陈、化学催陈和生物催陈等,其中,物理催陈和生物催陈应用潜力较大,这些技术的应用可以大幅度缩短储存时间,提高白酒品质,降低生产成本。本文从白酒陈酿机理、储存条件出发,综述中国白酒人工催陈技术的研究现状,并对不同的催陈技术及其应用前景进行了分析和比较,旨在为今后白酒人工催陈的研究提供参考和借鉴。
    Abstract: Natural aging of Baijiu have the problems of long production cycle, large occupation area and high investment cost. Thus, artificial aging technology of Baijiu has received extensive attention. At present, the common artificial aging technologies of Baijiu include physical aging, chemical aging and biological aging, among which the application potential of physical aging and biological aging is relatively large. The application of these technologies can shorten storage time significantly, improve Baijiu quality and lower production costs. In this paper, Baijiu aging mechanism, storage conditions and the research advances of artificial aging technology are summarized and the different aging techniques and their application prospects are analyzed and compared. The purpose of this paper is to provide reference for the research of Baijiu artificial aging in the future.
  • 中国白酒的经济价值与其酒龄密切相关,陈酿在生产优质白酒中起着不可或缺的作用。新生产的白酒一般入口燥辣,香气不协调并伴有杂味[1]。白酒体系中,水、乙醇含量占比高达98%,微量成分含量约占2%左右。酒体中乙醇味微甜,但与乙醛相遇则呈辣味,且辣味强烈程度与醛含量成正比关系。极少的醛类,对酒体可以起到助香作用,然而醛类含量过高,酒水会刺激口腔及食道黏膜。白酒中适量的酸起到呈香的作用,酸含量不足会造成酒味寡淡,酒体厚重感减轻,酸含量过高对白酒香气产生负面影响[2]。陈酿过程中酸含量的适量下降,有利于平衡香气[3]。酯类是白酒的主要呈香物质,它的含量及量比关系决定了白酒的香型,也是评判陈化效果是否显著的指标之一[4]。白酒陈酿的过程就是酸、醛、醇、酯在适宜的条件下相互转化,最终达到各微量成分间平衡的过程,酒体中各成分相互转化如图1所示。白酒中香气化合物气味的强烈程度不仅与其浓度有关,气味阈值和香气活力值(OAV)也起着重要作用。经过陈酿,酒中各种气味相互交织,微量物质比例协调,使得酒体醇厚饱满、后味悠长[5-8]

    图  1  酒体成分转化图
    Figure  1.  Conversion diagram of Baijiu body composition

    新生产的白酒通常需要储存3~5年,甚至更长的时间,口感才会变得醇厚、绵柔,香气风格更加协调[9]。然而,传统的自然陈酿过程周期较长,使得企业资金大量积压,增加储酒设备投资,占用库房空间[10]。因此,白酒人工催陈技术的研究受到了广泛关注。应用合理的人工催陈技术能促进酒体中各成分比例协调,使之更加绵柔、爽冽而不辣口,明显缩短陈酿时间[11]。本文从白酒陈酿机理、储存条件出发,总结中国白酒人工催陈技术的研究现状,并对不同的催陈技术及其应用前景进行分析和比较,以期为从事白酒行业的研究人员提供参考和借鉴。

    在长期的储存过程中白酒酒体发生的物理变化主要有三种,包括水-乙醇分子的缔合(如图2所示)、低沸点物质的挥发以及微量金属离子的溶出等。白酒在储存的过程中,乙醇分子和水分子可以通过氢键缔合成大分子簇,储存时间越长,水-乙醇分子缔合簇越大,使得游离乙醇分子含量降低,自由度逐渐变小,新酒味及酒糟味明显减弱,酒体变得醇厚绵柔,酒中某些酯或酸也可以参与形成缔合簇[12]。同时,白酒中低沸点挥发性物质,如有着令人厌恶气味的硫醇、有臭鸡蛋气味的硫化氢、有恶臭的丙烯醛、有窒息性刺激的丁烯醛以及游离氨等物质对白酒风味的影响很大,储存过程中这些物质的逐渐挥发能促使白酒的刺激性减弱,柔和感增强[13]。最后,白酒储存过程中从容器中溶出的金属离子(Na+、K+、Ni2+、Ti4+、Cu2+等)能促进酯化、醇醛缩合反应以较快的速度达到平衡状态[14]

    图  2  水-乙醇分子缔合形式
    Figure  2.  Molecular association form of water-ethanol

    在发酵过程中,醇类物质通常是在厌氧条件下氨基酸脱氨或在有氧条件下糖脱羧产生的[15]。储存过程中,在白酒体系中的乙醇能氧化成乙醛,乙醛可以氧化成乙酸,其他的醇类氧化生成含有相同碳原子数的醛或羧酸。醇类物质含量的下降可以减轻酒体的辛辣,酸含量的适当提高可增强酒体的厚重感及回味感[13]

    白酒陈酿的过程中会发生氧化还原、酯化、聚合等反应,这些反应大多是可逆的,会产生许多中间产物和终产物,如甲醛、丙醛、糠醛、正丁醛等,储存期间也会衍生出几十种半缩醛物质和缩醛类物质。生成的酯类是白酒的主要呈香呈味物质,醇醛缩合生成缩醛,降低酒体中醇类的含量,减轻新酒的辛辣味,并形成和增强了白酒的柔和香气,在低浓度时具有令人愉悦的气味,对风味特征有积极的贡献[16]

    白酒自然陈酿主要受到储存温度、湿度、储存容器材质及与氧气接触情况的影响。储存温度适当提高有利于提高酒体中分子的活化能,加快水-乙醇分子的缔合,降低游离乙醇的含量,减轻暴辣感,同时促进醛类、硫化物的挥发;环境湿度小可以起到抑菌作用,有利于白酒的储藏;储存容器溶出的微量金属离子可以促进酒体的老熟;适当提高酒与氧气的接触面积有利于酒体内氧化反应的进行,促进各微量成分达到平衡状态[13]

    容器大小对酒的老熟作用也有一定的影响,潘建军等[17]对3种不同条件下储存基酒进行试验,储存条件分别为:室温、半坛;室温、满坛;高温(45 ℃)、满坛。结果表明,高温储存和半坛储存都能加速酒的老熟,缩短基酒的储存期。在3个月储存期内,高温储存的酒老熟效果最佳,而半坛储存的酒老熟效果优于满坛储存。这是因为半坛储存增加了氧气分子与醇类等具有还原性分子的接触机会,促进了醇、醛等分子的氧化。黄慧芬等[18]对分别使用陶瓷容器、不锈钢罐和地下酒池储存6个月的浓香型基酒中四大酯类物质和口感进行了比较,发现陶坛储存的基酒变化最明显,己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯与丁酸乙酯分别下降了35.6%、17.8%、22.5%、34.1%,新酒味明显减弱;而使用不锈钢罐、地下酒池储藏对酒的老熟区别不大,效果也不明显。随着储存时间的延长,白酒中的分子物质递减,各类缔合物质增多,酒味变得柔和协调。

    白酒自然陈酿过程中,酒体中各类反应的进行是极其缓慢的。白酒人工催陈技术是通过使用一些新技术,提供自然环境中无法营造的适宜条件,加速酒体中各类反应的进行。常用的白酒人工催陈方法主要包括物理催陈法、化学催陈法、生物催陈法等,如表1所示。

    表  1  各种白酒人工催陈技术的综合比较
    Table  1.  Comprehensive comparison of various artificial aging technologies for Baijiu
    催陈方法催陈条件应用优点缺点参考
    文献
    物理催
    陈法
    高温
    熟化
    温度:38~48 ℃传统人工陈酿技术,
    目前依然使用较为广泛
    设备简易,成本低,易操作,处理量大能耗高、耗时长,酒水
    易挥发损失
    [19]
    微波
    催陈
    频率:915 、2450 MHz,微波功率:400~500 W,处理时间:5~60 min,处理温度:28~72 ℃微波催陈设备已研制
    成功,部分酒厂开始投
    入使用
    突出酒体的风格,效果明显温度低,效果不好;温度
    太高,易挥发,香气损失多
    [22-24]
    超声波催陈超声频率:20 ~50 kHz,
    处理时间:20~60 min
    国内超声陈化器已经被
    研制出很多种,已被酒厂
    普遍采用
    加速白酒的陈化,改善白酒品质。催陈技术操作简单,生产成本低,可行性强超声催陈处理白酒后的
    回生现象及酒样稳定性
    有待进一步研究。
    [29-31]
    电场
    催陈
    场强:75~500 kV/m国内已有数家酒厂采
    用此类方法催陈
    经高压静电场处理的清香
    型白酒绵甜柔和、闻香舒适
    催陈后的白酒后味比较
    平淡,处理时间越长回味
    反而变差
    [33-34]
    电子束辐
    照催陈
    253.7、514.5、530 nm处具有良好的催陈效果国内部分酒厂已经
    开始使用,如茅台
    酒厂等
    辐射剂量和光照功率密度
    控制的合适,有较好的催陈
    效果
    一些射线处理时间过长,
    可能使酒体产生一些无法
    预测的复杂产物,产生异味
    [37-40]
    高压法压强:30~500 MPa,处理时间:15~60 min国内已有酒厂采用改善低度白酒稳定性、组织和醇厚;质量较差的酒处理后质量提高比较明显操作简单,且处理过程中
    不添加其他物质,安全环
    保。对质量好的酒作用不
    大,处理不当适得其反
    [43-47]
    综合催陈法加热和超重力结合,微波
    和陶瓷粒结合,超声波-紫外
    线-磁场处理、加热-催化-
    超滤、磁-光-膜等
    人工催陈技术的
    重要研究方向
    催陈效果较明显,呈香呈味微量物质含量提高工艺流程长,投资增加[48-49]
    化学催陈法氧化法氧气、臭氧、过氧
    化物、KMnO4
    国内已有酒厂采用成本低,强制氧化能将常规老熟中的不饱和多元醇氧化成酸,降低酒体的刺激性臭氧在水中的半衰期为
    20 min左右,不能保存且
    不易控制;氧气催陈要注
    意防爆;KMnO4在酸性
    条件下易分解形成Mn2+
    [52-53]
    催化法陶坛中的Ca2+、Fe2+、Mg2+、Cu2+能加速酒体的老熟国内酒厂普遍使用
    陶坛储藏白酒
    几乎不会引入杂质,
    简单易行
    占地面积大,储藏时间较长[54-55]
    生物催陈法酶催陈Novozym435脂肪酶、
    FS酯化香曲
    生物催陈法处于研
    究阶段,应用较少
    脂肪酶具有只改变反应动力学平衡不改变热力学平衡的特点技术难度较大[56-60]
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    物理法是通过加热、光、波、磁等手段加速酒体中各微量成分达到平衡状态的方法,主要包括高温熟化、微波催陈、超声波催陈、电场催陈、电子束辐照催陈和高压法等。

    适当提高储存温度,能提高酒体中分子的活化能,加速陈酿反应进行。高本杰[19]从分子氢键缔合与分子酯化反应角度出发,以模拟白酒体系为研究对象,研究储存温度对白酒口感及各微量成分影响的递变规律,发现38~48 ℃下密闭贮藏20 d,其白酒品质相当于自然陈酿720 d后的高品质白酒。但是,在70 ℃下加热2 h,会导致香气化合物的损失[20]

    从物理角度看,微波能促使与其相同频率的分子发生振动,作用于酒体时,加快酒液分子的整齐排列,促进水、乙醇形成更紧密的缔合簇;从化学角度看,微波促使某些化学键瞬间断裂,使得这些更小的分子重新组合成更稳定的结构[13]。此外,Godshaw等[21]的研究还表明微波也可以在酒中传播能量,造成酒体温度升高,创建加速各种成分相互转化的环境,促进醛类、硫化物的挥发。代佳慧等[22]探讨了微波催陈对浓香型白酒乙酸和乙酸乙酯含量的影响,微波功率设为500 W,在50 ℃下处理100 min,处理后乙酸、乙酸乙酯含量接近四年陈酿优级原酒,分别达到76 mg/100 mL和215 mg/100 mL。胡诗琪等[23]研究微波处理浓香型白酒的催陈效果并对其工艺进行了优化,证明在微波催陈的过程中,酒体温度高于50 ℃可能会使一些酯类物质损失,影响酒质。杨婷等[24]使用经微波炉改造的自制催陈装置研究微波对白酒老熟的影响,发现温度(40±2)℃,处理45 min时催陈效果最好;此外,添加柠檬酸等酸性物质,可以提高酸醇酯化反应体系中底物的浓度,从而促进反应正向进行,加速酯化过程,其最佳添加量为1 g/100 mL。

    超声可以催化氧化反应、酯化反应和美拉德反应[25]。白酒经超声波处理,体系内分子碰撞几率大幅度提高,同时超声波所产生的巨大剪切力和瞬间高温、高压环境,促进了白酒中酯化和氧化反应的进行及分子间的缔合[26-28]。Zheng等[29]采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对28和45 kHz低频超声波处理过的青梅酒中挥发性成分进行分析,结果表明45 kHz、360 W、30 min超声处理的青梅酒陈酿速度明显提高,此条件下杂醇油含量下降了19.63%、总酸含量增加了10.69%、酯类含量增加40.16%,酒体口感有所改善。魏群舒等[30]对米香型白酒进行超声处理,超声频率设为40 kHz,超声功率设为180 W,在40 ℃下超声40 min,处理后的总酸增加0.18%、总酯增加18.75%,异丁醇和异戊醇的含量分别下降2.25%和1.64%,白酒的色、香、味、格均有所改善,说明超声工艺可以应用于米香型白酒的催陈。吴佳敏等[31]研究超声处理对生料发酵白酒(63% vol)的感官和总酯影响时发现,最佳工艺条件组合为超声功率300 W、超声时间35 min、超声温度35 ℃,在该工艺条件下总酯提高27%,感官提高18%。但是,超声也会造成瞬时高温、高压环境,进而促进酸的生成,导致酒体总酸不稳定[32]

    电场可以促使酒体中的各类分子排列更加有序,电场的激活作用能加快酒体中酯类物质的形成。赫桂丹[33]使用50脉冲、29.17 kV/cm、泵流量105.3 mL/s的高电压脉冲电场对白酒进行催陈处理,并加入667 mg/L过氧乙酸作为助剂,结果发现陈酿1年的白酒经高压脉冲处理后可达到自然陈酿6年左右的酒质,对高压脉冲电场处理后的白酒连续检测一个月,综合指标无明显变化,说明催陈后酒体无回生现象。蒋耀庭等[34]研究了电场强度为2~400 kV/m,处理时间为 l min~16 h,每次处理量为 0.11~500 L条件下静电场对白酒催陈的影响,发现白酒中的丙烯醛、杂醇油等引起不适口感的物质,在处理后含量分别降低了25%、48%,乙缩醛、己酸乙酯、总酯等主要香气物质浓度分别提高了3%、7%、4%,酒质有所改善。

    白酒经电子束辐照会产生H·、·OH等自由基,这些自由基与白酒中的其他物质相互作用,改变白酒体系中各类物质的结构和含量[35-36]。张满满等[37]使用10 MeV电子束辐照大曲白酒和小曲白酒至吸收剂量0(对照)、2、4、6、8 kGy,结果表明当剂量达到4 kGy时,酒体中醇类物质增加18.63%,酸类物质增加424.10%、醛类物质增加16.91%,但酒体挥发性香气成分中的酯类、烷烃类变化不大,感官评定为陈味增加,且陈味随吸收剂量的增加而增强,但是小曲白酒经过辐照后酒体挥发性成分变化没有规律,整体风格变差。潘忠汉等[38]在探究激光陈化白酒时发现,同未陈化的新酒比较,酒体经激光处理后酯、酸、高级醇等有益成分增加,甲醇和醛类等有害成分减少,且没有发生回生现象。李惠庆等[39]使用He-Ne激光处理大曲白酒,酒体中甲醇、乙醛含量减少,高级醇、乙酸乙酯增加,短时间内取得与自然陈酿相同的催陈效果。Jia等[40]采用UPLC-Orbitrap和Foodomics指纹图谱分析方法,检测经600~7600 Gy的60Co−γ射线照射的凤香型白酒样品中成分的变化,并与自然老化的白酒进行比较。结果表明经5900 Gy的60Co−γ射线照射后白酒中芳香族有机酸含量增加,致癌物质邻苯二甲酸二丁酯含量下降,产生大量芳香族物质,直至白酒体系达到相对稳定状态需要28 d。自然陈化和辐照熟化的理化反应过程相似,两者都能促进基础白酒的风味,而辐照可以明显缩短白酒的陈化时间,证实γ射线照射可以作为促进白酒老化的有力工具。

    在过去的十年中,高压(High Pressure)处理在食品加工和保存中的应用迅速增加。HP应用于各种食品的加工,能生产出更高质量的产品[41-42]。HP同样适用于白酒的生产加工,段旭昌等[43]研究了超高压催陈白酒的效果,发现超高压处理可使新酒中总酸含量、电导率、氧化还原电位、表面张力趋向于自然陈酿白酒。Zhu等[44]对我国“君昌”白酒进行高压处理(100~400 MPa,15~30 min),并对其老化特性进行了评价,主成分分析、判别因子分析和气相色谱分析结果表明,300和400 MPa高压处理对白酒香气成分有显著影响(P<0.05),400 MPa处理15 min总酯含量提升5.7%,400 MPa处理40 min总酸含量下降7.7%。此外,在400 MPa压力下处理30 min,酒精含量略有下降,这些变化与中国白酒的自然老化过程一致。Xu等[45-46]研究超高压处理对清香型白酒主要挥发性组分及陈化特性的影响,结果表明白酒中挥发性成分只在加压过程产生较大幅度的变化,高压对酒体后续储藏无影响,新酒和加压白酒在储存2~6个月后,主要挥发性化合物的变化规律一致,最佳工艺参数为400 MPa处理15 min。张大力等[47]使用200 MPa高压,在21.7 ℃条件下对白酒基酒催陈16 min,得到的白酒中乳酸乙酯、乙缩醛含量相当于自然陈化2年的水平,异丁醇、异戊醇、乙酸乙酯、乙醛含量相当于陈酿3年的水平,感官评定结果显示酒质有所改善,证明超高压处理对白酒具有一定的催陈作用。

    综合法联用多种方法共同作用于酒体,往往比单一条件处理取得更好的催陈效果。Ma等[48]将加热和超重力相结合,开发出了一种多级喷雾旋转填料床,并成功应用于白酒催陈,经过处理的酒的品质相当于自然陈酿两年以上的白酒。邱重晏等[49]使用微波和陶瓷粒催陈清香型白酒,发现在2450 MHz条件下处理5 min,感官评价最优。该方法借用微波和金属离子催化相结合,没有直接添加金属离子,避免了影响酒质的不良因素,明显地促进了酒体的老熟。

    水-乙醇分子缔合平衡并不能从根本上改善白酒的品质,酒体中发生的化学变化,生成的香气成分能增加酒体的陈香,各种酯的合适配比能显著提高酒的品质。通过人为提供能量或催化剂,一方面促进了水−乙醇的缔合;另一方面,可以活化分子,促进酯化、氧化反应的进行,达到人工催陈的目的。

    氧化法是利用氧气、臭氧等强氧化性物质加快酒体中乙醇、醛的氧化,从而促进酒体的老熟。氧气催陈可分为微氧催陈和活性氧催陈,目前使用微氧催陈的研究较多,但是催陈速度有待提高;活性氧不仅具有催陈作用,同时可以用于食品的杀菌[50],但是活性氧催陈要准确控制使用量[51]。李宏涛等[52]使用产气量为50 g/min臭氧发生器对新蒸清香型白酒进行处理,不仅降低了新酒味,而且显著降低了棕榈酸乙酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯、总酯的含量,这与自然陈酿过程一致,对38% vol的新酒催陈30 min效果最佳。张忠茂等[53]认为在白酒的自然老熟过程中,由于氧的含量极少,很难将酒中的醇、醛氧化成酸,强制加氧可以促进酸的生成,从而提高了酒中酯类的含量,若采用喷淋式强制氧化方式,酒和氧的体积比不能低于1: 10,要保证酒水与氧气有充足的反应界面才能促使氧化产物的大量生成。除此之外,强制加氧也可以使酒中一些不饱和多元醇氧化成饱和多元醇,一些小分子醛类转化为缩醛,使得酒体比自然老熟白酒更加醇甜。

    酒体中的一些金属离子可以加速酯化反应和醇醛缩合反应,从而对酒体起到催陈作用。熊小毛等[54]对陶坛储存的白云边原酒进行两年的跟踪品尝和理化指标检测,发现Ca2+、Fe2+、Mg2+、Cu2+含量更高的酒水口感更好,说明在原酒陈酿的过程中,一些金属离子可能促进了酒体的老熟。高倩[55]以醋酸铜、醋酸亚铁、醋酸钾的形式向汾酒中添加Cu2+、Fe2+、K+,发现随着储藏期的延长,加入汾酒中的这三种离子,使得对酒体有利的金属离子(K+、Cu2+、Ca2+、Ni2+等)含量、酒体黏度和电导率逐渐增加,pH逐渐降低,主要是因为Cu2+、Fe2+、K+加入酒体中,促进了氧化、酯化反应速率,加速酸类、酯类物质的生成,酸度提高促进了储酒容器中金属离子的溶出。说明汾酒的陈酿过程伴随着金属离子的溶出,微量金属离子对维持酒体动态平衡起着至关重要的作用。

    传统的白酒自然陈酿是一种缓慢的物理化学变化过程,通过适当的酶催化可加速酒体中酯、酸、醇达到相对平衡。陈功[56]从植物中提取酵酶和酵素得到生物催熟剂,使用该催熟剂处理白酒15~30 d后,酒体刺激性明显降低,口感柔和,无返生现象,品质与半年陈化的白酒相当。石代光[57]从酒醅中筛选出产酯高、出酒率高、耐酒精能力强的酵母菌株,采用透析法、包埋法对新酒进行催化,酸、酯含量显著增加,催陈效果显著。吴华昌等[58]在白酒中添加Novozym435脂肪酶,总酯含量有较为明显的变化,并在此基础上研究了Novozym435在不同反应条件下,对白酒中微量成分的影响,结果表明,Novozym435对不同度数的白酒均具有明显的催陈作用,而温度和转速影响不大,加酶量对反应有着较强的影响。王胜等[59]发现添加自制的FS酯化香曲或FS催陈增香剂酿造出的白酒与使用糖化酶、干酵母酿造出的白酒相比,酯类含量更高,香气更加柔和协调,杂味明显减少。曾徐浩[60]研究了产杂醇油酯化酶菌株的粗酶液对白酒中的杂醇油酯化反应的效果,使用该粗酶液在30 ℃条件下对含有6%(v/v)的杂醇油(正丙醇、异丁醇、异戊醇各2%)和2%(v/v)乙酸的模拟酒液酯化1 d,酯化后合成乙酸正丙酯15.47 mg/100 mL、乙酸异丁酯8.76 mg/100 mL、乙酸异戊酯3.05 mg/100 mL,酯化效果显著,降低了酒体中杂醇油的含量,增加酯类物质的含量。

    白酒人工催陈技术研究虽然取得了一定的成果,但也仍然存在一些问题。首先,人工催陈可能会产生非传统白酒中存在的物质。例如,超声波、电场、高压等催陈方法,如果输入能量过高,白酒中的芳醛、糠醛、3−羟基丁酮、2, 3−丁二酮及部分杂环化合物等光敏物质,在接受高能量后可能会生成一些无法预测的新物质,进而影响所生产白酒的质量和口感。其次,催陈处理结束后可能会产生回生现象,如加热法、高压法和磁场处理法等,若处理过程中白酒体系能量输入不足,可能会使某些分子之间的缔合不稳定,易引起解聚现象而重新恢复新酒的辛辣特征。此外,高温以及能间接引起白酒升温的微波处理等催陈技术容易引发白酒香气物质的散失。使用微生物提取物,如脂肪酶及一些特种曲也是重要研究方向,但技术难度较大。最后,对于不同香型、不同酒精度的白酒催陈条件都会有些许差别。综合催陈法如超声波-紫外线-磁场、加热-催化-超滤、磁-光-膜和超声波-磁-紫外线-臭氧等方法催陈效果显著,但是设备资金投入会显著增加。因此,白酒人工催陈技术仍有待进一步的研究。

    目前,白酒人工催陈技术的实际应用仍较为局限,相对成熟定型且普遍投入使用的催陈工艺并不多,尚不能满足规模不同、主推香型不同酒企的需求。为了更好的实现工业化应用,未来白酒人工催陈技术的研究可以从以下方面进行开展:人工催陈处理过程中应注意适当控温及控能,避免非传统白酒中存在的物质产生,且催陈效果要结合感官评定进行评判,不能一味追求理化指标的提高或降低。采用生物催陈法处理,如固定化酯化酶,用于白酒的催陈不仅效果显著,而且能避免其它杂质进入酒中,是未来白酒人工催陈重要的研究方向。对于综合催陈法,可以通过构建模块化组装催陈设备,以降低设备成本,拓宽对不同种类白酒催陈的适用范围。对于不同香型、不同酒精度的白酒酒体,人工催陈条件也会有所不同,可以通过多次试验,获取不同条件下的催陈参数,并用于数学建模和计算机模拟,推进白酒人工催陈向着智能化方向发展。

  • 图  1   酒体成分转化图

    Figure  1.   Conversion diagram of Baijiu body composition

    图  2   水-乙醇分子缔合形式

    Figure  2.   Molecular association form of water-ethanol

    表  1   各种白酒人工催陈技术的综合比较

    Table  1   Comprehensive comparison of various artificial aging technologies for Baijiu

    催陈方法催陈条件应用优点缺点参考
    文献
    物理催
    陈法
    高温
    熟化
    温度:38~48 ℃传统人工陈酿技术,
    目前依然使用较为广泛
    设备简易,成本低,易操作,处理量大能耗高、耗时长,酒水
    易挥发损失
    [19]
    微波
    催陈
    频率:915 、2450 MHz,微波功率:400~500 W,处理时间:5~60 min,处理温度:28~72 ℃微波催陈设备已研制
    成功,部分酒厂开始投
    入使用
    突出酒体的风格,效果明显温度低,效果不好;温度
    太高,易挥发,香气损失多
    [22-24]
    超声波催陈超声频率:20 ~50 kHz,
    处理时间:20~60 min
    国内超声陈化器已经被
    研制出很多种,已被酒厂
    普遍采用
    加速白酒的陈化,改善白酒品质。催陈技术操作简单,生产成本低,可行性强超声催陈处理白酒后的
    回生现象及酒样稳定性
    有待进一步研究。
    [29-31]
    电场
    催陈
    场强:75~500 kV/m国内已有数家酒厂采
    用此类方法催陈
    经高压静电场处理的清香
    型白酒绵甜柔和、闻香舒适
    催陈后的白酒后味比较
    平淡,处理时间越长回味
    反而变差
    [33-34]
    电子束辐
    照催陈
    253.7、514.5、530 nm处具有良好的催陈效果国内部分酒厂已经
    开始使用,如茅台
    酒厂等
    辐射剂量和光照功率密度
    控制的合适,有较好的催陈
    效果
    一些射线处理时间过长,
    可能使酒体产生一些无法
    预测的复杂产物,产生异味
    [37-40]
    高压法压强:30~500 MPa,处理时间:15~60 min国内已有酒厂采用改善低度白酒稳定性、组织和醇厚;质量较差的酒处理后质量提高比较明显操作简单,且处理过程中
    不添加其他物质,安全环
    保。对质量好的酒作用不
    大,处理不当适得其反
    [43-47]
    综合催陈法加热和超重力结合,微波
    和陶瓷粒结合,超声波-紫外
    线-磁场处理、加热-催化-
    超滤、磁-光-膜等
    人工催陈技术的
    重要研究方向
    催陈效果较明显,呈香呈味微量物质含量提高工艺流程长,投资增加[48-49]
    化学催陈法氧化法氧气、臭氧、过氧
    化物、KMnO4
    国内已有酒厂采用成本低,强制氧化能将常规老熟中的不饱和多元醇氧化成酸,降低酒体的刺激性臭氧在水中的半衰期为
    20 min左右,不能保存且
    不易控制;氧气催陈要注
    意防爆;KMnO4在酸性
    条件下易分解形成Mn2+
    [52-53]
    催化法陶坛中的Ca2+、Fe2+、Mg2+、Cu2+能加速酒体的老熟国内酒厂普遍使用
    陶坛储藏白酒
    几乎不会引入杂质,
    简单易行
    占地面积大,储藏时间较长[54-55]
    生物催陈法酶催陈Novozym435脂肪酶、
    FS酯化香曲
    生物催陈法处于研
    究阶段,应用较少
    脂肪酶具有只改变反应动力学平衡不改变热力学平衡的特点技术难度较大[56-60]
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图(2)  /  表(1)
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-28
  • 网络出版日期:  2021-07-07
  • 刊出日期:  2021-08-31

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