白酒陈酿机制及人工催陈技术研究进展

刁益奥1,2,张永青1,2,敖 灵3,孙啸涛1,2,董 蔚1,2*

(1.北京工商大学 老年营养与健康教育部重点实验室,北京 100048;2.中国轻工业酿酒分子工程重点实验室,北京 100048;3.泸州老窖股份有限公司,四川 泸州 646000)

摘要随着生活水平的日益提升,人民对美好生活的日益向往,市场对于高储藏年份白酒的需求逐步增加,但传统自然陈酿周期长、成本高、效率低的问题严重制约产业供给能力。 基于此,该文综述了白酒陈酿机理,不同香型白酒陈酿过程中风味物质的动态演变规律,重点聚焦于自然陈酿及人工催陈的分子机制,在此基础上,深入探讨了储存容器微环境对陈酿效果的影响,比较陶坛与不锈钢罐在白酒陈酿过程中的作用差异,并评析了不同人工催陈技术的优势与局限,力求探索一种简便、高效、可控的催陈策略。该文旨在深化对白酒陈酿过程与机制的认知,推动人工催陈技术的科学化发展,为白酒陈酿工艺的标准化与产业化升级提供理论支撑与实践参考。

关键词白酒陈酿;金属离子催化;陶坛贮存;人工催陈技术

中国白酒作为传统发酵饮品的代表,以其工艺复杂、风味丰富而独树一帜。 其独特风味特征不仅源于多种微生物的协同发酵,更得益于后续陈酿阶段一系列缓慢而复杂的物理化学反应,包括低沸点成分的挥发、水和乙醇分子的结合、氧化还原反应、酯化和水解等[1]。 新酒由于含有一些小分子醛类及不稳定的酯类和酸类物质,因而产生刺激辛辣、青涩等令人不悦的风味,使得酒的口感尖锐、不协调。但将其在容器中存放数年后,这些不良气味会逐渐消散,风味变得醇厚柔和、和谐平衡[2]。因此,白酒陈酿是白酒品质提升的核心阶段,其本质是酒体成分在长期贮存过程中经历氧化、酯化、缩合、水解等多种反应,逐渐趋于平衡与协调,从而显著改善香气层次、口感醇和度及体系稳定性[3]

随着消费需求从满足温饱型向追求高质量型转变,高年份老酒逐渐受到消费者青睐,一些不法分子常用陈酿年份较短的白酒灌入陈年老酒的酒瓶中,因此,区分不同陈酿年份的白酒对于维护消费者权益及白酒品牌声誉至关重要[5-6]。传统的白酒陈酿方式通常是将新生产出的白酒放在陶坛或不锈钢罐中存储,但其耗时久、劳动强度大、损耗高等缺点, 已经不能满足人们对高年份老酒的市场需求。 而随着现代科技在传统酿造领域的不断渗透,深入探究白酒陈酿过程中成分的动态变化及其背后的反应机理,已成为行业突破的关键,从而可以开发出创新高效的白酒人工催陈技术,在确保白酒品质的基础上,缩短陈酿周期,提高生产效率,更好地满足市场对高品质白酒的需求[7]

借助FSTA食品科学数据库,以“白酒陈酿”为关键词,对有关白酒陈酿的文献进行检索,得到白酒陈酿过程要素共现网络分析见图1。由图1可知,对于白酒陈酿的研究涉及多个方面:陈酿物质、陈酿相关过程与技术以及陈酿影响因素等。 然而,基于此,该文从宏观本质到微观变化,再到深层机理与应用对比等多个角度阐释白酒陈酿过程中包括白酒陈酿的本质与基础认知、风味物质的变化以及自然陈酿与人工催陈的分子机制,为提升白酒品质、规范市场秩序、促进白酒产业可持续发展提供参考。

图1 白酒陈酿过程要素共现网络分析
Fig.1 Co-occurrence network analysis of elements in the aging process of Baijiu

1 白酒陈酿的本质与基本概念

1.1 白酒陈酿的基本概念

白酒陈酿,是指白酒在经过一定时间的自然存放或在人工控制下的老熟过程中,酒体风味逐渐醇厚、口感更加柔和的过程。该过程不仅使白酒的香气、口感和色泽得到改善,还能降低酒精的刺激性,形成独特的陈香风格[6]。白酒陈酿过程中会发生一系列物理化学变化,比如,虽然传统存放条件下白酒处于半密封状态,但仍会有极少量的氧气渗入,这种微氧化环境促进了后续一系列化学反应,微量氧气参与下,部分活性成分(如低级醛类)发生氧化反应,转化为相对稳定的醇类、酸类或酯类化合物,这不仅减少了刺激性,还使酒体香气更为复合,在此过程中,部分小分子风味物质可能通过聚合或缔合作用,形成更复杂的结构,进一步提升白酒的层次感和持久度[8]。白酒陈酿过程的物理化学反应示意图见图2。

图2 白酒陈酿过程的物理化学反应示意图
Fig.2 Schematic diagram of the physicochemical reactions in the aging process of Baijiu

白酒陈酿过程对酒体的感官品质提升具有系统性优化作用,其核心在于通过物理化学反应的协同效应,重塑酒体微观结构并重构风味网络,最终实现香气、口感、色泽等感官维度的全面提升。王贤等[9]研究发现,赊店浓香型原酒最初的香气较为单一,酒体粗糙,随着陈酿年份(0~5年)的增加,其口感变得更加柔和、醇厚,香气更加复杂、浓郁,并且通过感官实验证实了该结论;杜静怡[10]对三款琅琊台白酒进行海藏老化实验后,感官评分显示出一致的变化趋势:香气强度普遍有所降低(下降幅度为7%~35%),而香气的协调性有所增强(提升幅度超过17%),整体愉悦感也得到了明显提升(增幅为6%~30%)。 尽管海藏老化导致香气强度有所减弱,但酒体的香气协调性和整体愉悦感却显著提高。 结果表明,白酒陈酿过程能够有效优化白酒的香气品质,使其更加和谐、舒适,从而提升整体口感体验。黄张君[11]研究发现,浓香型白酒在贮存过程中,酒体风味由新酒时的浓郁芳香、入口燥辣,逐渐转变为香气优雅、口感柔和、细腻悠长。 理化指标分析结果显示:酒精度、折光率与pH值呈缓降趋势,而电导率和黏度略有上升。此外,陈酿促使白酒中酸类含量显著增加,酯类总量递减,醇类微幅降低,醛类中乙醛浓度下降、乙缩醛先增后减并趋于稳定。陈酿期间,部分香气化合物的香气活度值(odoractivityvalue,OAV)发生变化,促使酒体感官风味逐步优化。 这一动态平衡过程表明,陈酿作用通过调控风味物质的量效关系与协同作用,实现了酒体风味从“刺激性”向“舒适性”的质变升级。

1.2 白酒陈酿的本质

白酒陈酿是酒体通过物理挥发、分子缔合及氧化、酯化等反应实现成分平衡的动态过程,目前主要存在以下五种学说:“缔合说”、“挥发说”、“酯化说”、“溶出说”和“氧化说”[12]。“缔合说”认为白酒在储存过程中,酒中的醇、酸、醛、酮、酯等成分之间会通过氢键等作用力形成缔合物,从而改变酒的口感和风味。 随着储存时间的延长,这些缔合物会逐渐稳定,使酒的口感更加柔和、醇厚[13];“挥发说”认为白酒中的某些低沸点成分,在储存过程中会逐渐挥发,从而减少酒中的不良气味,使酒的香气更加纯正,同时,挥发作用也会使酒中的主要成分比例发生变化,进一步影响酒的风味;“酯化说”认为在白酒储存过程中,酒中的酸和醇会发生酯化反应,生成具有芳香气味的酯类化合物,这些酯类化合物可以增加酒的香气和口感的复杂性。然而,酯化反应是一个可逆反应,在储存过程中,酯类化合物也可能发生水解,重新生成酸和醇[3];“溶出说”认为白酒在储存过程中,酒液会与储存容器发生相互作用,容器中的某些成分会溶出到酒液中,从而改变酒的风味[14]。陶坛中的矿物质和微量元素可以溶出到酒液中,增加酒的营养成分和风味[15];“氧化说”认为白酒在贮存过程中,酒体与微量溶解氧或容器内残留氧气的接触,触发了一系列氧化还原反应,这些反应不仅改变了酒体成分的组成,还推动了香气的复杂化[11],例如,酒中的乙醛氧化缩合生成乙缩醛,而乙缩醛具有柔和的芳香,能有效掩盖新酒的燥辣感,同时提升酒体的香气层次[11,16-17]。 综上所述,白酒陈酿是一个由物理、化学多重变化交织而成的复杂动态过程,尽管各学说从不同侧面揭示了其部分机理,但视角单一,难以全面解析酒体成分的网络化演化特征。 因此,从白酒陈酿过程中风味物质的具体变化出发,深入剖析其在陈酿过程中的动态演变规律,将有助于深化对白酒陈酿本质的理解。

2 陈酿过程中风味物质的变化规律

白酒陈酿过程中伴随着风味物质的交替演变,对白酒风味产生显著影响。在陈酿期间,会大幅减少硫化物、乙醛、丙烯醛、烯烃、甲醇、游离氨等不愉快风味化合物的含量,同时,醇、醛、酸和酯在储存期间通过挥发、缩合、氧化、酯化和水解反应的协同作用,其含量也会发生明显变化,从而实现风味的优化与提升。 目前,白酒在陈酿过程中风味物质变化的研究主要集中于浓香型、清香型及凤香型三类白酒中。

2.1 浓香型白酒中风味物质的变化规律

LIU Q R等[18]系统研究了浓香型白酒在陈酿过程中香气物质的演变规律。 研究表明,陈年白酒中酸类、醇类、醛类、酮类、吡嗪类和萜类物质的含量显著增加,而酯类总量随陈酿年份的增加呈下降趋势。 通过酯化反应反应商(Qc)与热力学平衡常数(Kc)的对比分析,发现酯化/水解反应的化学平衡驱动是香气成分变化的核心机制,例如己酸乙酯、辛酸乙酯等长链酯的Qc值随陈酿趋近Kc,导致其水解主导,而丙酸乙酯、4-甲基戊酸乙酯等短链酯的合成反应增强。这些标志物的含量随着陈酿时间的推移呈现出规律性的变化,为白酒的年份鉴定提供了有力依据。 胥佳等[19]对不同贮存年份(1年、3年、5年、8年)的五粮浓香型原酒风味物质的差异进行分析发现,随着贮存时间的增加,酒中酸类、醛酮类及缩醛类物质的含量呈逐渐上升趋势;而酯类与醇类物质的含量持续下降。 HUANG Z等[20]使用多种仪器分析手段,在浓香型白酒中共鉴定出86种风味化合物,在这些化合物中,酯类的含量最高,其次是酸类、醇类、醛类和酮类。但风味物质的总含量在陈酿过程中缓慢下降,酯类含量显著降低,而酸类含量逐渐升高,之后通过密度泛函理论及分子动力学模拟从化学动力学与分子相互作用角度阐明了浓香型白酒在陈酿过程中风味演变的机制。CHEN S等[21]通过顶空-气相色谱-离子迁移谱结合化学计量学方法,基于变量重要性投影值(variable importance in the projection,VIP),从93种已知化合物中初步筛选出19种差异化合物,其中,通过计算化合物含量与白酒陈酿时间之间的相关系数二次筛选出7种化合物为潜在年份标志物,己酸乙酯、己酸丙酯、戊酸乙酯和庚酸乙酯的含量与陈酿时间呈正相关,而乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇和甲基丙烷的含量呈反比。 综上所述,尽管不同研究关注的特定化合物存在一定的差异,但浓香型白酒在陈酿过程中其香气成分的变化呈现出一些清晰且共通的规律,其本质是酒体从“酿造香”向“陈酿香”的演变,由热力学平衡驱动,并由多种风味物质的协同演化共同塑造。

2.2 清香型白酒中风味物质的变化规律

WANG Z等[22]采用感官组学方法系统解析了不同贮藏年份(3年、4年、5年、6年、8年和13年)牛栏山白酒(清香型)的关键风味物质及其变化规律,共鉴定出59种气味活性物质,其中,乙酸乙酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、γ-壬内酯、异戊酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、辛酸乙酯、戊酸乙酯、3-甲基丁醛、β-大马酮及土臭素对牛栏山白酒整体香气具有关键贡献,此外,通过方差分析发现,贮存4至5年后关键风味物质含量趋于稳定,而在陈酿13年的白酒中多数关键化合物含量达到峰值。WANG X等[23]采用全二维气相色谱-飞行时间质谱结合代谢组学方法系统解析了高原青稞白酒(清香型)在陈酿过程中挥发性成分的动态变化,并使用三种鉴定方法准确鉴定了12种陈酿标志物,该研究证实,1,1-二乙氧基丙烷、1,1-二乙氧基丁烷及1,1-二乙氧基-3-甲基丁烷不仅是青稞白酒陈酿香气的核心贡献成分,还可作为区分不同陈酿阶段的可靠标志物。综上所述,对于清香型白酒,其陈酿本质是风味物质逐渐趋于动态稳定、再到某些特质成分富集顶峰的过程。 其中,缩醛类、内酯类及特定醛酯类的演化是构成其优雅陈酿香的关键。这些规律性变化不仅为理解清香型白酒老熟机制提供了分子层面的科学依据,也为建立其客观、准确的年份鉴别体系奠定了坚实的基础。

2.3 凤香型白酒中风味物质的变化规律

刘丽丽[17]系统解析了不同年份凤香型基酒挥发性风味成分的动态变化规律,通过双技术联用共鉴定出87种挥发性化合物,其中,酯类、醛类及高级醇为凤香型基酒的核心成分。此外,部分高级脂肪酸酯类乙酸醛及苯乙醇含量随陈酿时间明显增加,而醛类化合物在早期陈酿阶段浓度较高,随年份延长逐渐降低,可能与“辛辣感”减弱相关。JIA W等[24]通过质谱数据筛选与贝叶斯网络模型分析,在不同陈酿年份的凤香白酒样品共鉴定出2 069种化合物,基于变量重要性投影(VIP)值,筛选出35种VIP值>1的关键特征物质被确定为陈酿标志物,包括14种酯类、10种酸类、4种酮类、3种醛类、2种醇类和2种酚类。 这些物质在陈酿过程中呈现动态变化规律,长链脂肪酸酯因酯化反应及胶体稳定性增强,因而其含量随陈酿时间显著增加,而酸类可能因酯类水解及氧化反应生成游离酸,含量随陈酿时间增加,尤其是在陈酿10年之后显著提升。 朱梦旭[25]对1985年至2015年间浓香型、清香型、老白干香型、凤香型、特香型、芝麻香型和豉香型七种香型的原酒进行研究发现,在除清香型以外的六种香型中1,1-二乙氧基甲烷的含量与贮存时间均呈正相关关系,通过加速老熟实验,进一步证实了1,1-二乙氧基甲烷是在原酒的贮存过程中生成的,并且其含量会随着陈酿时间的延长而逐渐增加。

白酒在陈酿过程中风味物质的演变呈现出共性与差异性并存的特点。共性体现在:不良风味物质普遍下降,关键呈香组分含量随陈酿时间整体上升。 差异性则体现在:不同香型、不同原料与工艺背景下,风味物质的具体变化轨迹、标志物种类与形成机制存在显著差异。 因而即使是同一香型的白酒,其陈酿过程中风味物质的演化趋势亦可能受到储存容器材质、密封性能、贮藏环境等外部因素的影响,从而影响主导反应路径和反应速率,引发风味演变机制的差异化。因此,关于“哪些风味物质可作为某一香型白酒的老熟标志物”这一关键问题,有必要对特定风味类型的白酒进行系统和长期的研究,在此基础上,进一步探讨白酒陈酿的驱动机制,有助于深入理解陈酿过程中风味演变的本质。

3 白酒陈酿的分子机制

白酒陈酿是一个复杂且动态的过程,涉及多种物理、化学反应协同作用。 其分子机制主要包括:低沸点刺激性成分的挥发;醇与水分子间氢键的缔合作用;以及醇、醛、酸、酯等成分之间的氧化、酯化及水解反应,这些反应推动了风味物质种类和含量的动态演变,塑造了白酒独特的风味与香气特征[26]。 该部分将立足于现有研究的基础上,深入剖析不同传统陈酿方法与人工陈酿技术背后的科学分子机制。

3.1 自然陈酿的微环境调控

白酒陈酿容器的材质与结构直接决定了陈酿环境的微生态,进而影响酒体中风味物质的动态转化过程。 以传统陶坛与现代不锈钢罐为典型研究对象,这种差异本质源于二者材质特性与结构设计的协同作用[1]。陶坛特有的黏土矿物基质经高温烧结形成三维多孔网络结构,其半透性界面不仅实现微氧环境的梯度构建,更成为金属离子持续释放的“天然矿源”。相较而言,不锈钢罐的致密金属结构虽能有效隔绝氧气交换,但其金属界面特性对酒体微环境的离子平衡与分子缔合状态具有差异化调控作用[27]。LIU H L等[28]研究表明,陶坛中富含的铁、铜等金属元素在陈酿过程中以络合态与游离态动态平衡的方式持续溶出,这种独特的离子释放特性与不锈钢罐的惰性金属表面形成鲜明对比。刘丽丽等[29]研究发现,陶坛贮存的白酒中,铁离子含量是使用不锈钢罐贮存的3倍,铜离子含量是其60倍。

从金属离子动力学角度分析,揭示了白酒体系中有机酸对金属离子的双重调控机制:随着陈酿进行,有机酸含量上升促使金属离子从络合态向游离态转化。这种转化显著增强了金属离子的催化活性,其通过电化学作用催化酯类化合物的可逆水解反应,驱动乙酸乙酯等关键风味物质的重构[30]。 值得关注的是,陶坛的微氧渗透特性与金属催化体系形成协同效应——梯度渗入的微量氧气为氧化还原反应提供必要条件,而金属离子则作为催化剂降低反应活化能,这种耦合机制有效促进了醛、酮类风味前体物质的转化[31]

在环境响应性方面,陶坛展现出独特的动态调节能力。适宜的湿度有助于维持陶坛的微观环境,通过影响陶坛微孔的润胀状态调控氧气渗透率,渗透速率提升但伴随酒体挥发损耗增加[32]。程志强[33]通过40~60 ℃控温实验证实,陶坛贮酒在高温下的金属离子迁移率较常温提升6~12倍,用此法贮存2~3月的新酒效果可媲美自然陈酿一年的白酒,成功实现1年自然陈酿效果的加速复现。这印证了陶坛体系对热力学条件的特殊敏感性——其多孔结构不仅作为热缓冲介质,更通过矿物组分的热致相变调节离子释放动力学。

相较而言,不锈钢罐的致密晶体结构虽有效抑制了氧气交换,但其钝化表面形成的稳定双电层可调控酒体分子缔合状态。 这种特性虽不利于风味物质的深度转化,却为基酒成分稳定提供了理想环境,特别适用于需要保持风味一致性的勾调基酒储存[34]。 综上所述,陶坛与不锈钢罐在白酒陈酿过程各具特色。 陶坛因其透气性、金属离子溶出等特性,能够促进白酒的风味演变和陈酿进程;而不锈钢罐则因密封性好,适合大规模储存。此外,湿度和温度的调控对白酒陈酿也至关重要,适宜的环境条件能够加速陈酿进程,提升白酒品质。

3.2 人工催陈技术的分子干预机制

白酒陈酿主要分为自然陈酿和人工催陈两种方式。自然陈酿通常将原酒置于陶坛或不锈钢罐中,依靠时间积累来提升酒的风味,但这种方式耗时较长,占用大量仓储空间,容易导致企业资金周转压力增大。相比之下,人工催陈通过物理、化学或生物手段加速酒的陈化过程,能够有效缩短陈酿时间,提高生产效率[35]。当前主流方法可分为物理催陈、化学催陈与生物催陈3类,其核心目标是通过模拟自然陈酿的氧化-缩合路径。这些技术的应用有望缓解自然陈酿带来的成本和时间压力,为企业开辟新的发展路径[36]

表1 不同人工催陈方法的原理及优缺点比较[37-43]
Table 1 Comparison of principles, advantages and disadvantages of different artificial aging methods

不同人工催陈方法 原理 优点 缺点电化学催陈微波催陈电子束辐照催陈物理催陈法超高压催陈超声催陈磁场催陈氧化催陈化学催陈法金属离子催化反应可控性强,在较短时间内促进关键化学反应能够在短时间内实现均匀加热在低温下进行,不易产生热损伤反应温和,更易保留原酒的香气和口感可在较低温度下进行,保护热敏性风味物质无明显温升,不易破坏酒体热敏性成分氧气的引入或低浓度氧化剂使用方便,效果明显催化效率高酒体成分复杂,可能存在不可控的副反应,需深入研究对密度较大、成分复杂的酒体可能存在局部过热情况自由基的高活性可能产生不利的副反应,影响风味均衡对不同酒体成分的适应性和效果仍需更多验证局部高温高压可能引发部分成分降解或形成异味目前对其具体作用机理和效果的证实还不够充分操作不当容易导致香气物质过氧化,产生异味纳米金属的安全性存在争议生物催陈法脂肪酶催陈用电化学反应在酒体内形成局部的氧化还原反应环境,加速酒体中醇、酸、酯等成分之间的化学转化在短时间内提高反应温度,促进醇、酸、酯等物质的酯化、氧化和缩合反应电子束辐照产生自由基,这些自由基可以作为催化剂加速酒体中的化学反应将酒体置于超高压环境,在低温或常温条件下改变分子间相互作用和平衡状态超声波在酒体中产生空化效应,形成局部高温高压环境利用外加静态或动态磁场的作用,改变液体中分子排列及微观结构通过控制性引入氧气或添加温和氧化剂,模拟自然陈酿中逐步发生的氧化过程金属离子具有催化作用,能有效促进醇、酸、酯之间的氧化、酯化及缩合反应通过酶催化醇和酸发生酯化反应,定向促进风味化合物的合成反应选择性好、安全环保酶活性受温度、pH等条件制约

自然陈酿机制是传统白酒品质形成的核心。而任何人工催陈技术仍处于探索阶段,其应用与传统工艺有本质区别,为理解陈酿机理和优化贮藏条件提供基础理论参考,而非用于传统白酒生产。 在物理催陈方面,马转转等[44]在人工催陈技术的实验研究中,尝试加入适量的陈化液并结合磁化催陈处理,可以降低乙醛与乙缩醛的含量比值,同时提高乙缩醛的相对比例,从而使酒体的陈香更浓、口感更柔和细腻、醇厚,且余味更持久。这种物理化学协同效应源于磁场诱导的分子取向排列与陈化液提供的定向反应介质,二者共同降低了乙醛氧化缩合的活化能垒。吴惠珠等[45]对自然贮存、恒温贮存和变温贮存3种方式进行了156 d的对比实验。 结果显示,恒温贮存时间过长可能导致酯类物质含量下降,而变温贮存不仅能提升酯类含量,还能在一定程度上加快酒体的陈酿进程。这种“温度应激响应”机制与白酒胶体体系的相变特性密切相关——适度的温度波动既能激活酯酶活性,又可维持酒体分子缔合态的动态平衡。

在实际生产中,中国传统白酒陈酿工艺严禁添加任何外源性物质,以下举例仅限对白酒陈酿机理的探讨,为了更深入地理解陈酿背后的科学原理。在化学催陈方面,赵欢等[46]在白酒中加入活性炭,通过选择性吸附醇酯物质,加速了酒体中微量成分的氧化、酯化和水解反应。经过5个月的贮存,其感官指标已接近自然陈酿1年的白酒效果。这种分子筛效应通过重构酒体的氧化还原电位,使酒体内的部分化合物生成路径发生定向偏移。陈心雨等[47]的研究为理解金属离子的作用提供了参考,该研究显示,通过引入乙酸钠改变酒体离子环境后,一方面,促进了如K+、Ca2+、Cu2+、Fe2+等催熟金属离子的增加,同时抑制了Mg2+、Zn2+等对催熟不利离子的含量;另一方面,在贮存过程中,总酸含量逐步上升、总酯含量下降,同时乙缩醛增加而糠醛减少,这些变化最终共同促进了白酒的陈酿程度。佟璐瑶[48]研究发现,在汾酒中添加铜元素可促进酯类物质分解并刺激相关酸类物质生成,其机制是通过铜离子及纳米铜催化酯化、氧化和缩合反应,加速风味物质的生成与转化,同时促进金属离子的溶出,加速酒体陈酿。 此外,铜离子和纳米铜还能促进酒体中金属离子的溶出,进一步加速酒体陈酿。

在生物催陈领域,吴华昌等[49]研究显示,在白酒酿造过程中加入脂肪酶能有效催化酸与醇的酯化反应,促进酯类化合物生成,从而显著提高白酒的风味品质,并通过酶法催陈大幅缩短了陈酿周期。 总的来说,各种工艺处理方法无论是化学、物理还是酶学手段,都能有效调控白酒中关键风味成分的含量及变化,进而提升酒体的陈酿程度和整体品质。这些研究为白酒的工艺改进和品质优化提供了多种可行的技术路径,进一步丰富了白酒风味调控与陈酿加速的理论基础和实践应用。

4 当前研究面临的挑战与未来发展方向

在白酒的酿造过程中,由于原料选择、微生物作用、发酵工艺等酿造工艺的多样性,催生了众多独具特色的不同香型白酒。然而,当前对于白酒陈酿机制的研究,通常集中于浓香型、清香型和凤香型白酒,而对于其他风味类型白酒陈酿过程的深入探究则相对不足,仍面临以下核心挑战:①目前对风味物质演化机制仍不清晰:尽管已有研究表明酯类、酸类、醇类在陈酿过程中存在显著变化,但其变化的驱动机制、相互转换的动力学参数及其与老熟感官特征的关联仍缺乏系统研究;②贮存容器微环境的定量表征不足:陶坛与不锈钢罐等容器在透气性、吸附性及微生物生态上存在差异,但目前多以感官或经验判断为主,缺乏微环境因素的系统量化与关联分析;③人工催陈手段效果不稳定:当前应用的超声、磁场、微氧等催陈技术在不同酒体和条件下效果不一,其分子层面的作用路径尚不明确,存在重复性差和工业适配性不强等问题。

白酒的陈酿过程极其复杂,涉及多种物理与化学反应。为突破上述瓶颈,未来研究可从以下几个方向深入推进:一方面,可联合应用气相/液相色谱-质谱技术与感官定量评价手段,结合分子模拟技术,动态追踪关键风味物质的转化途径,从而识别出可能用于质量控制和品质评价的陈酿标志物;另一方面,应探索通过调控贮存容器结构与材质(如功能陶瓷、复合材料等),精准调节容器微环境,实现对白酒风味演化的可控调控。与此同时,借助现代传感技术、人工智能及机器学习算法,有望开发出集实时监测、数据反馈与过程控制于一体的“智能催陈系统”,以实现白酒陈酿过程的可预测化、可复制化与工业标准化,推动白酒品质升级与生产模式革新。

5 结语

该文系统阐述了白酒陈酿过程中酒体成分的动态演变规律及分子作用机制, 研究表明, 尽管不同香型白酒(浓香型、清香型、凤香型)在陈酿过程中风味物质变化存在差异,但其总体趋势均呈现为物理挥发、分子缔合与化学反应的协同平衡过程。而白酒陈酿的本质是微环境驱动的多相反应体系:金属离子催化(陶坛溶出的Fe3+/Cu2+等金属离子)与容器界面效应(陶坛透氧性、不锈钢罐分子缔合)共同调控了风味物质的动态转化路径。 因此,对白酒陈酿领域开展全面且深入的研究势在必行,不仅有助于推动白酒行业的技术创新与产业升级,还能更好地满足消费者对高品质、个性化白酒产品的需求。

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Research progress in Baijiu aging mechanism and artificial aging technology

DIAO Yiao1,2,ZHANG Yongqing1,2,AO Ling3,SUN Xiaotao1,2,DONG Wei1,2*
(1.Key Laboratory of Geriatric Nutrition and Health,Beijing Technology and Business University,Beijing 100048,China;2.Key Laboratory of Brewing Molecular Engineering of China Light Industry,Beijing 100048,China;3.Luzhou Laojiao Co.,Ltd.,Luzhou 646000,China)

Abstract:With the increasing improvement in living standards and the growing pursuit for a better life,the market demand for aged Baijiu with long aging years is gradually increasing.However,the traditional natural aging process is characterized by long cycle,high cost,and low efficiency,which significantly restricts the industry's supply capacity.Based on this,the Baijiu aging mechanisms and the dynamic evolution of flavor compounds during the aging process of different flavor types Baijiu were summarized,with a particular focus on the molecular mechanisms underlying natural aging and artificial aging techniques.On this basis,the effects of microenvironments of storage container on aging effect were discussed,the difference of the role of clay jars and stainless-steel tanks in the Baijiu aging process were compared,and the advantages and limitations of various artificial aging methods were evaluated,aiming to explore a simple,efficient and controllable aging strategy.The paper aiming to deepen the understanding of Baijiu aging processes and mechanisms, promote the scientific development of artificial aging technologies, and provide theoretical support and practical guidance for the standardization and industrialization upgrading of Baijiu aging technology.

Key words:Baijiu aging;metal ions catalysis;clay jars storage;artificial aging technology

中图分类号TS261.2

文章编号:0254-5071(2025)12-0001-07

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2025.12.001

引文格式刁益奥,张永青,敖灵,等.白酒陈酿机制及人工催陈技术研究进展[J].中国酿造,2025,44(12):1-7.

收稿日期2025-07-01

修回日期:2025-09-22

基金项目“十四五”国家重点研发计划(2022YFD2101205);国家自然科学基金资助项目(32572734);中国科协第十届青年人才托举工程;泸州老窖股份有限公司国家固态酿造工程技术研究中心开放基金(2025NB09)

作者简介刁益奥(2002-),男,硕士研究生,研究方向为白酒化学。

*通讯作者董 蔚(1991-),女,副教授,博士,研究方向为白酒化学。