中国白酒是世界六大蒸馏酒之一,浓香型白酒作为中国白酒中产量最大、品种最多、覆盖面最广的一类,占据了中国50%以上的市场[1]。 独特的混蒸混烧、续糟配料、泥窖发酵等工艺形成了浓香型白酒以己酸乙酯、乙酸乙酯等酯类为主体的风味物质[2-4]。然而,传统浓香型白酒生产方式中的中高温大曲、发酵环境和窖泥等因素,往往成为了酒体苦味、涩味和臭味等异杂味的重要来源,严重影响了白酒风味和品质,制约了白酒行业进一步发展[5-8]。因此,选择合适的除味方式去除酒体异杂味显得尤为重要。
迄今为止,白酒行业对异杂味的处理仍处于探索阶段,不同企业对异杂味的处理方式也大为不同,在众多吸附剂中,大孔树脂和酒用活性炭逐渐成为白酒行业的主流选择。大孔树脂主要通过物理作用完成酒体异杂味吸附,作用条件温和、重复性强;酒用活性炭是一种拥有丰富孔隙结构及较大比表面积的疏水性吸附材料,能通过化学、物理和离子交换等多种方式协同吸附异杂味,不仅能显著提升白酒品质,还具有促进酒体老熟的附加作用[9]。 ZHOU Y H等[10]研究发现,活性炭对邻苯二甲酸酯的吸附效率与乙醇浓度呈负相关关系,当乙醇体积分数超过50%时,吸附性出现显著下降,可能是水-乙醇-邻苯二甲酸酯三元体系的复杂相互作用所致。黄敏等[11]从辅料选择、工艺参数、环境控制及温度调节等因素出发,系统总结了浓香型白酒发酵过程中产生的糠味、苦味、酸味和涩味等16种异杂味的防控策略。 郝丽刚等[12]对比研究了5种椰壳活性炭和3种树脂对凤香型白酒中氨基甲酸乙酯的脱除效果,结果表明,D751树脂对氨基甲酸乙酯的去除率高达31%,但会导致酒体风味物质显著损失,其中酯类和醛类含量降低50%以上;相比之下,硅藻土3号和5号对氨基甲酸乙酯的去除率分别为24%和25%,且风味物质(酯类、醛类和醇类)的损失率仅约10%,表现出较好的实用特性。赵欢等[13]通过优化活性炭处理工艺,发现当活性炭平均孔径为4.63 nm、粒度范围45~75 μm、添加量2 g/L、处理时间36 h时,可显著降低浓香型原酒中甲醇及高级醇含量,同时改善酒体风味和感官品质,并在后续陈酿试验中未发现返生现象,除杂效果较为稳定。袁春芳等[14]比较研究了5种大孔吸附树脂和3种酒用活性炭对浓香型白酒特征风味成分的影响,发现8种材料均能有效吸附己酸乙酯、丁酸乙酯、乙缩醛和乙酸乙酯等酯类物质;大孔树脂对醇类物质基本无吸附作用,而活性炭处理后酒样醇类含量反而略有增加;活性炭的总体吸附性能优于大孔树脂,其中片状颗粒活性炭表现尤为突出,其吸附容量高达1 022.88 mg/g,表明活性炭在处理白酒异杂味时具有一定的应用潜力。目前,酒用活性炭在白酒行业的应用研究仍存在较大局限:一方面,现有研究多聚焦于单一风味物质的吸附处理,缺乏系统性研究;另一方面,关于活性炭微观结构特性(如孔径分布、表面官能团等)与白酒理化性质(如酒精度、酸度、酯类组成等)之间的构效关系,以及其对多种异杂味的协同去除机制等方面的综合性研究仍较为匮乏,这在一定程度上制约了酒用活性炭的应用潜力。
本研究构建了层次分析法质量评价模式,分析了11种酒用活性炭的微孔结构及其对浓香型白酒品质的影响,并解析了活性炭孔径对浓香型白酒异杂味去除效果的规律,为提升浓香型白酒品质提供了一定的科学依据和技术支持。
1.1.1 材料
10个经专业评酒人员鉴定的浓香型白酒样品(从A~J质量等级依次降低),常规浓香型白酒(T),苦味(BP)、涩味(AP)、臭味(SP)浓香型白酒:宜宾某白酒企业;1#~5#酒用活性炭:龙岩万安活性炭有限公司;6#~9#酒用活性炭:元力活性炭股份有限公司;10#~11#酒用活性炭:重庆飞洋活性炭制造有限公司。
1.1.2 化学试剂
氢氧化钠、硫酸、邻苯二甲酸氢钾、酚酞等(均为分析纯):泸州市宏鑫化工有限公司;叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸等(均为分析纯):上海阿达玛斯试剂有限公司。
ESJ200-4B型分析天平:沈阳龙腾电子有限公司;101A-4B型电热鼓风恒温干燥箱:北京市永光明医疗仪器厂;HH-S6型电热恒温水浴锅:北京科伟永兴仪器有限公司;8890-5977B型气相色谱-质谱联用仪、DB-WAX毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm):美国安捷伦公司;HXTM-1型活性炭处理机:泸州市南方过滤设备有限公司。
1.3.1 理化指标的检测
总酸含量:参照GB 12456—2021《食品安全国家标准食品中总酸的测定》中第一法进行测定;总酯含量、固形物含量:参照GB 10345—2022《白酒分析方法》进行测定。
1.3.2 挥发性风味物质的检测
挥发性风味物质含量:参照HAN B L等[15]的方法并稍做修改。
GC条件:载气为高纯氦气(He),流速1.00 mL/min;不分流进样;初始温度40 ℃保持4 min,然后以3 ℃/min升至60 ℃,再以10 ℃/min升至130 ℃,最后以18 ℃/min升至220 ℃并保持3 min;进样量为1 μL。
MS条件:电子电离(electronic ionization,El)源;电子能量70 eV;传输线温度250 ℃;离子源温度230 ℃;四级杆温度150 ℃;扫描范围30~450 amu。
定性定量方法:将图谱基于气相色谱线性保留指数(retention index,RI)和美国国家标准技术研究所(national institute of standards and technology,NIST)质谱库进行定性,选择匹配度>80%的成分统计分析。 采用三内标法(叔戊醇、2-乙基丁酸和乙酸正戊酯,质量浓度分别为16.123 mg/L、18.426 mg/L、17.743 mg/L)进行半定量分析。
1.3.3 层次分析法综合评分模型的建立
层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)是一种经典的多准则决策工具,其核心优势在于能够将复杂问题结构化,并对定性判断进行量化。模型构建主要参考罗生霞等[16]的方法,并依据本研究对象的特点稍作修改,最终确定以总酸含量、总酯含量、固形物含量、挥发性风味组分及感官评分五大指标作为评价体系。
1.3.4 活性炭孔隙结构的检测
活性炭孔隙结构检测及相关参数计算参照李建瑞等[17]的方法并稍做修改,具体如下:将干燥的活性炭样品在300℃条件下脱气8 h,以氮气(N2)作为吸附质气体,利用ASAP 2460全自动物理吸附仪,进行BET比表面积和孔结构等参数的测定。 利用BET方程计算比表面积;根据密度泛函理论分析孔径分布,利用t-plot方法计算微孔孔容。
1.3.5 活性炭红外光谱的检测
活性炭红外光谱的检测参照从小飞等[18]的方法并稍做修改,具体如下:将约1 mg样品(干基)与80 mg KBr混合后压片,使用红外光谱仪采集波数范围400~4 000 cm-1的近红外光谱图,扫描频率32次,分辨率为4 cm-1。 使用OMNIC 9.7软件对淀粉样品红外光谱900~1 600 cm-1范围进行去卷积化。
1.3.6 感官评价
参照GB 16291.1—2012《感官分析选拔、培训与管理评价员一般导则》[19]招募10位有白酒感官品评经验的品评人员,同时进行相关知识培训,包括气味的识别、感官属性词的描述等内容。 参照GB 33404—2016《白酒感官品评导则》[20],选定安静舒适的品评室,光线充足,空气新鲜,无噪音异杂味,温度为25 ℃,湿度为60%。 感官品评人员身体健康,具备较高的嗅觉灵敏度,熟悉正确的品评流程,一人一桌。根据样品数量准备器具,统一使用无色透明的标准品酒杯,各轮次酒样温度(25 ℃)保持一致,酒杯中倒酒量均为20 mL,备酒期间,用锡箔纸覆盖杯口防止挥发性风味物质损失,白酒感官评分标准见表1。
表1 白酒感官评分标准
Table 1 Sensory evaluation standards of Baijiu
序号 感官指标 分值/分 感官特征1 2 3 4色(10分)香(40分)无色或微黄、无悬浮物、无沉淀杂质具有白酒特征香味且各味协调、无异杂味具有白酒特征香味、无异杂味白酒香味不协调、有明显异杂味味(25分)格(25分)0~10 28~40 16~27<16 18~25 10~17<10 17~25 10~16<10味绵甜、后味爽净味醇甜、后味干净味淡、后味欠净风格典型有风格风格不突出
1.3.7 活性炭孔径对白酒异杂味的测定
将11种活性炭按照3‰的质量比添加至19 mm的过滤柱中,分别将2.5 L苦味、涩味、臭味的浓香型白酒通过该过滤系统循环3次,进行吸附过滤处理,得到吸附过滤后的酒样依次为BP-1#~BP-11#(苦味)、AP-1#~AP-11#(涩味)、SP-1#~SP-11#(臭味)。测定吸附过滤前后酒样的总酸、总酯、固形物含量、挥发性风味组分、感官评分,并计算综合得分。
1.3.8 数据处理与统计分析
所有试验均重复进行3次,使用Excel 2022进行整理、筛选,试验结果以“平均值±标准差”表示。 使用SPSS 27.0进行方差分析,Duncan多重比较法对数据进行差异显著性分析(P<0.05表示差异显著),折线图等使用Origin 2021软件进行制作。
主成分分析是能将多个数据信息浓缩,并保留数据大量信息的分析方法[21]。 选择10个酒样中气味活度值(odor activity value,OAV)>1的化合物进行分析,通过降维提取化合物的共性变异信息,结果见表2、表3。
表2 不同质量等级白酒的主成分特征值及贡献率
Table 2 Principal component characteristic values and contribution rates of different quality grades of Baijiu
主成分 特征值 方差贡献率/% 累计方差贡献率/%1 2 3 4 14.298 1.754 1.120 0.744 75.252 9.234 5.893 3.914 75.252 84.486 90.379 94.293
表3 不同质量等级白酒主成分得分
Table 3 Scores of principal components for different quality grades of Baijiu
酒样 F1 F2 F3 F 排名ABCDEFGHIJ 4.633 5.056 3.577 2.129-0.371-0.056-0.450-3.744-5.530-5.245-0.521-0.517 0.537-0.660 3.690-0.978-0.353-0.416 0.110-0.892 0.522-1.134-0.955 1.678 0.250-0.874 1.610-1.328-0.252 0.482 3.469 3.690 2.685 1.640 0.076-0.184-0.277-2.934-4.166-4.001 2 1 3 4 5 6 7 8 1 0 9
由表2可知,前3个主成分累计贡献率为90.379%,能够解释大部分数据变异。第一主成分的方差贡献率75.252%,是最关键的影响因素,综合得分F的计算以各主成分的方差贡献率与权重加权求和,公式为:F=0.752 52×F1+0.092 34×F2+0.058 93×F3。
由表3可知,10个样品的主成分得分(F)排序与真实质量等级排序存在偏差,样品B的预测排序位次较实际提升1位,样品I的预测排序位次较实际降低1位,说明尽管主成分分析能有效提取风味物质特征信息(累计方差贡献率90.379%),但单一维度的主成分得分尚不足以全面表征白酒品质的多元特性,需结合理化指标(总酸含量、总酯含量、固形物含量)与感官评价数据构建多维评价体系。
10个样品的理化指标(总酸含量、总酯含量、固形物含量)、风味组分主成分得分、感官评分见表4。
表4 不同质量等级白酒指标测定结果
Table 4 Detection results of indicators for different quality grades of Baijiu
注:同列不同小写字母表示显著差异(P<0.05)。下同。
酒样 总酸含量/(g·L-1) 总酯含量/(g·L-1) 固形物含量/(g·L-1) 风味组分主成分得分 感官评分/分ABCDEFGHIJ 1.856±0.113a 1.934±0.124a 1.623±0.092bc 1.782±0.105ab 1.294±0.072de 1.458±0.081cd 1.152±0.063e 0.923±0.057f 0.687±0.041g 0.612±0.035g 2.481±0.045a 2.527±0.059a 2.436±0.051ab 2.309±0.068bc 2.231±0.077cd 2.147±0.094d 1.902±0.086e 1.874±0.103e 1.652±0.095f 1.585±0.078f 0.169±0.007gh 0.154±0.006hj 0.138±0.005j 0.253±0.015bc 0.231±0.013cd 0.218±0.011de 0.202±0.009ef 0.185±0.008fg 0.298±0.022a 0.276±0.018ab 3.469±0.383a 3.690±0.376a 2.685±0.272b 1.640±0.375c 0.076±0.224d-0.184±0.270d-0.277±0.356d-2.934±0.357e-4.166±0.401f-4.001±0.422f 96.500±0.500a 95.533±0.503ab 94.500±0.500b 92.667±0.577c 92.167±0.289c 90.000±1.000d 89.167±0.289d 86.500±0.500e 84.167±0.289f 81.833±0.764g
由表4可知,10个样品的理化指标与风味主成分得分排序均与真实质量等级存在偏离,仅感官评分排序与真实等级高度一致,尽管感官评分展现出最佳排序吻合度,但其主观性风险不容忽视,因此通过指标赋权确定综合得分是有必要的。
对影响白酒质量的五个指标的重要程度进行评分,构造指标层的判断矩阵见表5。同时,为了避免判断矩阵中两两元素之间比较决策的不一致性,对判断矩阵的一致性进行检验,判断矩阵一致性比率CR=0.044<1,认为该判断矩阵是一致的。
表5 指标层判断矩阵
Table 5 Judgment matrix of indicator layer
指标 总酸 总酯 固形物 风味组分主成分得分感官评价归一化权重/%总酸总酯固形物风味组分主成分得分感官评价1 3 1 5 6 0.333 1 0.333 5 6 1 3 1 5 6 0.2 0.2 0.2 1 1.2 0.167 0.167 0.167 0.833 1 5.670 10.961 5.670 35.317 42.381
由表5可知,感官评价权重为42.381%,高于其他指标(风味组分主成分得分35.317%、总酯10.961%、总酸5.670%、固形物5.670%),表明感官评价在白酒质量评价中起决定性作用。通过层次分析法所得10个酒样的综合得分见表6。
表6 基于层次分析法的白酒样品综合得分
Table 6 Comprehensive score of Baijiu samples based on analytic hierarchy process
酒样 综合得分 排名 真实质量等级ABCDEFGHIJ 91.832 90.615 88.447 83.705 77.343 74.275 65.912 60.526 56.892 53.245 1234567891 0 1234567891 0
由表6可知,10个酒样的综合得分排序与真实质量等级一致,说明层次分析法作为质量评价赋权模型效果好。
氮气吸附-脱附等温线的形态特征能够为碳材料的吸附机制及孔隙结构解析提供基础性判据。本研究通过77 K氮气吸附实验表征了11种酒用活性炭的孔隙特征,结果见图1。由图1可知,1#~5#、8#~9#及11#活性炭的等温线呈现典型I型特征,该等温线类型对应微孔主导结构(孔径<2 nm),表明此类活性炭孔隙系统以高度集中的微孔分布为主,同时存在少量中孔(2~50 nm)和大孔(>50 nm)结构[22-23];6#~7#及10#活性炭表现出IV型等温线特征,其脱附分支出现的H1型回滞环,通常与圆柱形孔道的毛细凝聚效应相关,推测该组样品可能具有更高比例的中孔结构[24]。
图1 11种活性炭的氮气吸附-脱附等温线和孔径分布曲线
Fig.1 Nitrogen adsorption-desorption isotherm and pore size distribution curve of 11 activated carbon
11种活性炭1#~11#的孔结构参数见表7。
表7 11种活性炭孔结构参数
Table 7 Pore structure parameters of 11 activated carbon
注:SBET为比表面积;Smic为微孔比表面积;S+2.0为中大孔比表面积;Vt为总孔容;Vmic为微孔孔容;
为平均孔径。
样品 SBET/(m2·g-1)Smic/(m2·g-1)S+2.0/(m2·g-1)Vt/(cm3·g-1)Vmic/(cm3·g-1) D/nm 1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#1 156.984 959.830 1 015.960 1 084.510 1 245.390 2 031.103 1 209.321 852.957 1 091.440 1 386.354 1 382.510 1 082.969 899.129 935.815 1 007.492 1 136.239 632.249 588.587 745.328 986.866 446.656 1 170.540 74.015 60.700 80.150 77.016 109.151 1 398.855 620.734 107.629 104.574 939.697 211.967 0.479 0.400 0.429 0.456 0.532 1.306 0.930 0.407 0.486 0.933 0.616 0.428 0.353 0.369 0.397 0.450 0.247 0.237 0.295 0.390 0.180 0.474 1.656 1.667 1.688 1.682 1.707 2.572 3.074 1.910 1.780 2.692 1.782
由表7可知,6#活性炭具有最高比表面积(2031.103m2/g)、中大孔比表面积(1 398.855 m2/g)和总孔容(1.306 cm3/g),综合吸附能力最强,用途较为广泛;10#(中大孔比表面积939.697 m2/g、总孔容0.933 cm3/g、平均孔径2.692 nm)与7#(总孔容0.930 cm3/g、平均孔径3.074 nm)活性炭因中大孔结构或孔容、孔径优势,适合吸附大分子;5#活性炭以中等偏上的中大孔比表面积(109.151 m2/g)和微孔孔容(0.450 cm3/g),适合中等分子吸附;11#活性炭(微孔孔容0.474 cm3/g,为所有样品最高)与1#活性炭(平均孔径1.656 nm,为所有样品最小)则因微孔结构特点,适合吸附小分子。
红外光谱技术虽然不能探究不同晶型结构之间的差异,但可以从不同红外光谱图中得出颗粒内部有序和无序部分比例变化情况[25],11种活性炭的傅里叶红外光谱结果见图2。 11种活性炭在3 450 cm-1处附近的吸收峰可归因于羟基的O-H伸缩振动;在波长2 925 cm-1处附近的吸收峰对应于甲基和亚甲基中的C-H伸缩振动[26];2 850cm-1附近对应于烷烃C-H键伸缩振动的吸收峰;1 635 cm-1处附近的吸收峰对应于烯烃C=C双键的伸缩振动[27];1 200~1 000 cm-1的吸收峰对应于C-O伸缩振动[28-29]。11种活性炭样品的图谱形式相近,说明11种活性炭样品所具有的表面基团相似。因此本研究聚焦孔结构参数(比表面积、孔容、孔径)作为核心变量,建立其与白酒品质指标的关系,而暂不探究活性炭表面化学性质的差异对白酒质量的影响。
图2 11种活性炭的傅里叶红外光谱图
Fig.2 Fourier transform infrared spectra of 11 activated carbon
通过GC-MS测得浓香型白酒中挥发性风味物质含量,并通过查阅文献得出相关物质的阈值并计算得到其对应OAV,不同活性炭处理后浓香型白酒的理化指标、挥发性风味组分主成分得分、感官评分以及综合得分见表8。由表8可知,经不同活性炭处理后,浓香型白酒中总酸含量、总酯含量、挥发性风味组分主成分得分显著下降(P<0.05),但11种不同活性炭处理后的酒样间总酸的差异不显著(P>0.05);1#~5#、8#、9#、11#活性炭对浓香型白酒酯类吸附效果显著强于6#、7#、10#活性炭(P<0.05),推测其中孔占比高和表面羟基密度是增强酯类吸附的关键因素;活性炭对浓香型白酒中风味成分吸附能力为9#>1#>11#>5#>7#>10#>6#>8#>2#>4#>3#。 经不同活性炭处理后,浓香型白酒中固形物含量差异不显著(P>0.05)。 经不同活性炭处理后,浓香型白酒的感官评分均显著提升(P<0.05),其中8#活性炭处理后感官评分最高,1#活性炭处理后感官评分最低。 经7#、8#、10#、11#活性炭处理后的浓香型白酒综合得分高于原酒,其余7种活性炭处理后酒样的综合得分均低于原酒。
表8 11种活性炭处理浓香型白酒指标与综合得分
Table 8 Indicators and comprehensive scores of strong-flavor Baijiu after treatment with 11 activated carbon
酒样 总酸/(g·L-1) 总酯/(g·L-1) 固形物/(g·L-1) 风味组分主成分得分 感官评分 综合得分 排名T T-1#T-2#T-3#T-4#T-5#T-6#T-7#T-8#T-9#T-10#T-11#权重/%1.543±0.007a 1.390±0.010b 1.397±0.003b 1.417±0.003b 1.400±0.010b 1.407±0.003b 1.394±0.007b 1.427±0.014b 1.393±0.008b 1.407±0.005b 1.397±0.003b 1.397±0.006b 5.670 1.727±0.023a 1.497±0.013c 1.487±0.003c 1.450±0.010c 1.477±0.003c 1.457±0.003c 1.560±0.010b 1.613±0.017b 1.447±0.003c 1.453±0.007c 1.580±0.010b 1.453±0.007c 10.961 0.177±0.003a 0.173±0.007a 0.160±0.001a 0.167±0.003a 0.167±0.003a 0.180±0.010a 0.170±0.002a 0.167±0.003a 0.153±0.008a 0.173±0.007a 0.153±0.008a 0.150±0.004a 5.670 3.333±0.017a-0.903±0.013f 0.460±0.010c 0.967±0.013b 0.823±0.007b-0.640±0.010f-0.010±0.011de-0.290±0.010e 0.280±0.010cd-3.187±0.017g-0.043±0.003de-0.783±0.003f 35.317 70.30±0.30i 75.00±0.21h 75.30±0.20h 78.00±0.21g 77.30±0.22g 80.00±0.20f 83.00±0.21e 85.00±0.20d 90.30±0.21a 88.00±0.22b 85.30±0.22cd 86.30±0.20c 42.381 0.528 0.254 0.360 0.424 0.403 0.353 0.507 0.575 0.666 0.397 0.597 0.530 5 12 10 7 8 1 16 319 24
对11种活性炭处理前后的苦味酒样指标进行分析,结果见图3。 由图3可知,经11种酒用活性炭处理后,苦味浓香型白酒的总酸、总酯含量及挥发性风味组分主成分得分均显著下降(P<0.05),固形物含量变化不显著(P>0.05),感官评分显著上升(P<0.05)。 不同活性炭处理后的酒样之间总酸含量差异不显著(P>0.05),说明活性炭孔径对苦味浓香型白酒酸类物质的吸附效果没有显著影响。活性炭孔径<2 nm时,白酒总酯含量随孔径增大而下降,孔径为1.910 nm时,白酒总酯损失最大,为1.445 g/L;活性炭孔径>2 nm时,白酒总酯含量随孔径增大而升高,且活性炭孔径>2 nm处理后酒样的总酯含量显著高于活性炭孔径<2 nm处理的酒样,说明活性炭对苦味浓香型白酒酯类化合物的吸附在微孔范围内随着孔径的增大而升高,中孔范围内随着孔径的增大而下降,微孔活性炭对酯类化合物的吸附能力强于中孔活性炭。 经1.688 nm孔径活性炭处理的挥发性风味组分损失最少,经1.780 nm孔径活性炭处理的挥发性风味组分损失最多。 感官评分显著上升(P<0.05)。 随着活性炭孔径的增大,酒样的感官评分呈现先增后减并趋于平稳趋势,1.910 nm孔径活性炭处理后的苦味白酒感官质量提升最大,提升了20分。孔径为1.78 nm、1.91 nm、2.69 nm、3.07 nm的活性炭处理后的酒样综合得分均高于原酒,其中1.91 nm孔径活性炭处理后酒样的综合得分最高,为0.69分。
图3 不同活性炭孔径对苦味浓香型白酒的理化指标、风味组分主成分得分、感官评分及综合得分的影响
Fig.3 Effects of different activated carbon apertures on physicochemical indexes,principal component score of flavor components, sensory scores and comprehensive scores of strong-flavor Baijiu with bitterness
同一幅图不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。
对11种活性炭处理前后的涩味酒样指标进行分析,结果见图4。由图4可知,经活性炭处理后,涩味浓香型白酒的总酸、总酯含量以及挥发性风味组分的主成分得分均出现显著降低(P<0.05),而固形物含量未见明显变化(P>0.05),感官评分显著提高(P<0.05)。不同活性炭处理后的酒样之间总酸含量无显著差异(P>0.05),表明活性炭孔径对酸类物质的吸附效果影响不大。 在总酯含量方面,当活性炭孔径<2 nm时,总酯含量随孔径增大而显著下降(P<0.05),其中孔径为1.910 nm时酯损失最大,达0.53 g/L;孔径>2 nm时,总酯含量则随孔径增大而上升,且该区间的酒样总酯含量显著高于孔径<2 nm的处理组。这说明活性炭对酯类物质的吸附能力在微孔范围内随孔径增大而增强,而在中孔范围内则随孔径增大而减弱,微孔活性炭对酯类化合物的吸附效果优于中孔活性炭。 在挥发性风味组分方面,经3.074 nm孔径活性炭处理的酒样损失最小,而1.667 nm孔径处理组损失最大。感官评分方面,所有处理组均较原酒显著提升(P<0.05)。其中,1.782 nm孔径的活性炭提升幅度最大,感官评分提高了18.3分。随着活性炭孔径增大,酒样综合得分呈现先升高后下降并趋于平稳的趋势,孔径为2.572 nm、2.692 nm和3.074 nm的活性炭处理酒样综合得分优于原酒,以2.572 nm孔径活性炭综合得分最高,达0.57分。
图4 不同活性炭孔径对涩味浓香型白酒的理化指标、风味组分主成分得分、感官评分及综合得分的影响
Fig.4 Effects of pore size of different activated carbon on physicochemical indexes, principal component score of flavor components,sensory scores and comprehensive scores of strong-flavor Baijiu with astringency
对11种活性炭处理前后的臭味酒样指标进行分析,结果见图5。 由图5可知,臭味浓香型白酒的总酸、总酯含量及挥发性风味组分均显著下降(P<0.05),固形物含量未发生显著变化(P>0.05),感官评分显著提升(P<0.05)。不同活性炭处理后酒样之间总酸含量无显著差异(P>0.05),说明活性炭孔径对臭味浓香型白酒的总酸吸附作用有限。 在总酯含量方面,当活性炭孔径<2 nm时,总酯随孔径增大显著降低(P<0.05),其中孔径为1.910 nm时酯类损失最大,达0.24 g/L;孔径>2 nm时,总酯含量趋于稳定,无显著差异(P>0.05),但整体高于微孔处理组,表明微孔活性炭对酯类化合物的吸附能力随孔径增大而增强且吸附性能总体优于中孔活性炭。挥发性风味组分方面,1.682 nm孔径活性炭处理组损失最小,1.688 nm处理组损失最大。感官评分在所有处理组中较原酒均显著提高(P<0.05),其中3.074 nm孔径活性炭处理组提升幅度最大,增加了20.1分。综合得分方面,随活性炭孔径增大未呈现明显规律,但孔径为1.78 nm、2.572 nm、2.692 nm和3.074 nm的处理组综合得分均高于原酒,以2.572 nm孔径组得分最高,为0.60分。
图5 不同活性炭孔径对臭味浓香型白酒的理化指标、风味组分主成分得分、感官评分及综合得分的影响
Fig.5 Effects of pore size of different activated carbon on physicochemical indexes, principal component score of flavor components,sensory scores and comprehensive scores of strong-flavor Baijiu with foul odours
本研究建立了层次分析法综合评分模型,从感官品质、理化指标、风味物质等多维度对不同活性炭处理后的白酒进行系统评价,并且分析了活性炭孔径对白酒苦味、涩味和臭味的影响。11种活性炭处理后的酒体总酸、总酯及挥发性风味成分含量均显著降低(P<0.05),固形物含量变化不显著(P>0.05),感官评分显著提升(P<0.05)。由于活性炭的微孔结构特性以及吸附方式存在差异,导致其对浓香型白酒中异杂味物质的吸附效果呈现出明显的选择性,8#活性炭处理后酒样的综合得分最高,较原酒提升了约26%;孔径为1.91 nm对苦味原酒的质量提升最大,孔径为2.572 nm对涩味原酒质量提升最大,孔径为3.074 nm对臭味原酒质量提升最大。研究结果在一定程度上提升了浓香型白酒的品质与风味稳定性,为酒用活性炭的实际应用提供一定的科学依据。
然而,本研究仅聚焦于活性炭孔径对浓香型白酒异杂味的影响,尚未深入探究活性炭用量、循环次数等因素与异杂味的作用机制。未来的研究可进一步探索复合酒用活性炭对异杂味的吸附机理,以及如何通过调控活性炭的性能参数来兼顾异杂味去除效果与白酒风味的完整性。
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Structure of activated carbon and its effect on off-flavors of strong-flavor Baijiu