白酒是我国传统蒸馏酒的典型代表，以高粱、小麦等谷物为主要原料，以酒曲为糖化发酵剂，通过固态发酵、蒸馏、陈酿及勾调等工艺制得，传统固态法白酒生产过程中不添加外源乙醇或风味物质[1]。经过数千年的发展，我国白酒逐渐形成了多香型并存的风格体系，不同香型在酿造原料、发酵方式及工艺参数等方面存在显著差异[2]。凭借复杂的香气、平衡的口感与悠长的回味，白酒在我国酒类消费结构中长期占据主导地位[3]。
新蒸馏出的白酒中残留有挥发性杂质，如含硫氨基酸降解产生的硫化氢、硫醇、硫醚，以及低分子醛类等低沸点刺激性物质，导致酒体辛辣、香气粗糙、口感失衡[4]。因此新酒需要经过一定时间的贮存，通过物理与化学变化实现酒体口感与风味的优化，即为陈酿工艺[5]。白酒陈酿是酒体成分在长期贮存过程中经历氧化、酯化、缩合、水解等多种反应的过程[6]。在此过程中，酒体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，提升感官品质[6]。赵欢等[7]对浓香型原酒贮存过程中的品质指标进行监测，发现随贮存时间延长，乙醇损失量增大，电导率、总酸与总酯比值上升，pH值下降；关键呈香物质如乙缩醛与乙醛、异戊醇与乙酸异戊酯、3-羟基-2-丁酮与2,3-丁二醇比值增大，原酒感官品质显著提升。李冰川等[8]研究不同等级、乙醇体积分数白酒贮存过程中酸酯含量变化规律，发现随贮藏时间延长，总酸含量增加，总酯含量减少，且总酸增量与总酯减量比值呈近似倍数关系，为1∶1.2～1∶1.5，表明酸酯转化处于动态平衡。Li Xiaofang等[9]通过建立酸酯平衡热力学模型确定4种关键酯类的平衡常数，计算出焓变、熵变及吉布斯自由能变，发现自然陈酿10年以上的白酒样品酸酯比逐渐趋于稳定。随着消费需求逐渐向高质量转变，优质酒、老酒开始受到消费者青睐[10]，同时在多组学技术和人工智能蓬勃发展的背景下，传统酿造工艺正从经验驱动迈向数据驱动，深入研究陈酿技术对于提升白酒整体品质、满足市场需求具有重要意义。
本文在系统综述白酒陈酿机理的基础上，重点梳理并归纳人工催陈技术的发展现状与主要类型，包括静电场、高压脉冲电场、超声、微波、超高压、射流空化及多种物理场耦合催陈等方法，比较各技术对白酒中风味物质组成及感官品质的影响差异，剖析当前人工催陈研究面临的问题，并对未来研究方向进行展望，以期为白酒陈酿机理研究及高效催陈技术开发提供理论参考。
1 白酒陈酿机理
白酒陈酿过程涉及复杂变化，目前其陈酿机理尚未形成统一定论，现有研究多将其归为物理变化与化学变化[6]。
物理变化主要包括缔合作用、挥发作用。缔合作用指陈酿过程中水分子与乙醇分子通过氢键不断缔合，游离乙醇分子被束缚，从而减弱白酒的刺激性，使酒体更柔和[11]。彭佳丽等[12]通过理论计算证实乙醇-水四聚缔合结构的存在及其对酒体柔和度的贡献。挥发作用指低沸点硫化物、游离氨、醛类等物质在贮存中持续扩散、挥发，使新酒的不愉快气味减弱[13]。
化学变化主要包括酯化-水解反应、氧化-还原反应、缩醛反应及溶出作用。酯化反应指醇类与酸类发生酯化反应生成具有芳香气息的酯类物质，是白酒陈酿中品质提升的关键反应[14]。该反应可逆，使得陈酿过程中酯类水解与合成处于动态平衡。氧化反应指在贮存容器的微氧环境下，酒体中的醇、醛等成分发生缓慢氧化，如乙醇氧化为乙醛再氧化为乙酸，使酒体刺激性减弱、口感更绵柔[15]。乙醛还可与乙醇缩合生成乙缩醛，后者具有柔和芳香，能有效掩盖新酒的燥辣感[6]。溶出作用指贮存容器释放的微量金属离子如Ca2+、Mg2+、Fe2+、K+、Al3+等溶入酒体，一方面可与有机酸形成盐类或络合物，增强香气复杂度，另有研究表明金属离子的存在可影响乙醇-水分子的氢键缔合强度，并可能调节香气组分的溶解平衡与挥发行为[16]。郑逸龙等[17]研究发现，浓香型白酒中K+与Al3+浓度随贮存时间增加，添加K+或Al3+的新酒中挥发性风味物质种类显著增多，添加K+后检出74种，添加Al3+后检出97种，而新酒中仅有61种，表明金属离子对风味物质的生成与转化具有促进作用。
近年来，随着先进分析技术的发展，研究者对白酒陈酿机理提出新的认识。Jiang Xinyue等[18]提出白酒陈酿过程中存在液-液相分离现象。该研究表明，白酒并非传统认知中的均一溶液体系，而是一种由高浓度风味分子构成的动力学亚稳态胶体分散体系。利用Keyence VHX7000超深镜在环形照明模式下对白酒进行分析，并通过摄像头与ImageJ确定接触角及每个液滴的大小和体积，发现在新蒸馏的白酒中存在最大直径为38 μm的不均一液滴结构，随着陈酿时间延长，液滴尺寸逐渐减小并趋于均匀分布。进一步分析发现，液滴内部结构会由空心结构逐渐演变为具有“疏水核-亲水壳”特征的核壳结构，其中乙醇和酯类等疏水组分逐渐富集于液滴核心区域。拉曼光谱分析结果表明，随着陈酿时间延长，乙醇分子在该区域发生富集并形成更加有序的分子结构。这种结构变化会降低体系中游离乙醇分子的比例，从而在分子水平上解释老酒口感更加醇和、刺激性降低的原因。与此同时，随着内部结构的演化，酒体宏观性质也发生相应变化，如体系黏度增加、接触角增大等，这些变化进一步证明陈酿过程中胶体网络结构逐渐增强。该研究将白酒陈酿技术从经验描述提升至机制阐释层面，为陈酿技术研究提供了全新的理论视角。
综上所述，白酒陈酿过程是多种物理与化学反应协同作用的复杂过程，既包括乙醇-水分子缔合、低沸点物质挥发等物理过程，也涉及酯化-水解、氧化-还原等化学反应。近年来液-液相分离机制的提出为白酒陈酿过程中微观结构演化提出新的见解，并为人工催陈技术的开发提供重要科学依据，尤其为电场、超高压等物理催陈技术的机理阐释提供了新视角。
2 自然陈酿
自然陈酿是指新酿造的白酒在特定环境条件下长时间贮存，其自身发生一系列物理和化学变化，从而减少刺激性、改善风味、提升品质的工艺过程。通过长期贮存，新蒸馏白酒中的挥发性刺激物质逐渐减少，同时酒体中醇类、酸类及酯类物质不断发生转化，从而使酒体风味逐渐趋于协调、稳定。根据贮存环境及贮存容器的不同，自然陈酿方式可表现出不同的陈酿特征[19-22]。
2.1 贮存环境
根据贮存环境的差异，自然陈酿方式主要包括露天陈酿、酒库陈酿、地窖陈酿及洞藏陈酿等。露天陈酿操作简便、成本低，但陈酿效率低下，易受自然环境制约[19]。酒库陈酿温湿度相对可控，但谭光迅等[19]研究表明，露天贮存酒样的有机酸含量高于库房贮存，库房贮存的除杂效果不及露天贮存，表明库房环境虽缓解了自然条件波动，但催陈效果有限。相比露天陈酿，地窖陈酿的催陈效果更为稳定，但仍会受到季节变化的显著影响。洞藏陈酿利用天然洞穴恒温、恒湿及微生物群落的协同作用，陈酿品质最优，但成本最高。广家权等[20]对洞藏2、5、10年酒样进行分析，发现洞藏时间越长，酒样风味组分种类越多。
2.2 贮存容器
酒海是用藤条编制或木材制成，以猪血等物质配成黏合剂，用麻纸等裱糊，再以蜂蜡等涂抹内壁，干燥后用于贮酒的容器[21]。酒海通常被认为是凤香型白酒的特色贮存容器，刘丽丽等[22]研究不同贮存容器对凤香型白酒风味的影响，发现酒海贮酒后酒体中长链脂肪酸酯、苯乙醇、正己醇、酸类物质和苯甲醛等物质的质量浓度升高，更有利于凤香型白酒蜜香、杏仁香等陈味风格的形成。陶坛与不锈钢罐是白酒自然陈酿的主要容器，陶坛可通过提供微氧环境及微量金属离子促进陈酿，不锈钢罐占地面积小、成本低但陈酿口感不及陶坛醇厚[23]。鲁瑾[24]对比陶坛与不锈钢罐贮存白酒的风味差异，发现陶坛可显著促进二甲基三硫、2-壬醛等陈酿标志物的生成。张书田等[25]研究表明，陶坛贮存白酒中醇、酯、酸、醛、酮等成分达到新平衡，陈酿效果优于其他容器。传统橡木桶已广泛应用于葡萄酒、白兰地和威士忌陈酿，近年也有学者探索其在白酒陈酿中的应用[26-27]。管莹等[27]将白酒置于橡木桶陈酿3年，发现乙醇体积分数小幅下降，总酸、总酯显著增加，钙、镁离子溶出增多，铅、铬微量浸出，表明橡木桶对白酒陈酿有积极作用，但橡木香气会掩盖白酒部分典型风格。部分酒企采用瓶贮方式对白酒进行后期陈酿。林园等[28]利用气相色谱-离子迁移谱技术分析不同瓶贮年份浓香型白酒的挥发性成分变化，结果表明随着贮存时间延长，整体挥发性成分丰富度趋于增加，但不同组分变化规律存在差异。
尽管自然陈酿能够显著改善白酒风味品质，但在现代规模化生产条件下仍存在不足。首先，自然陈酿周期长，通常情况下，新酒需要贮存1～3年甚至更长时间才能达到理想的风味状态，这不仅占用大量贮酒容器和仓储空间，还会增加企业资金周转压力[7]。其次，自然陈酿过程易受环境因素影响，温度、湿度及空气流通条件等环境因素的变化会影响酒体中微氧交换速率以及分子缔合和化学反应过程，从而导致不同批次酒体的陈酿效果存在差异，难以实现稳定化生产[21]。此外，自然陈酿过程中风味物质形成速率慢，在极端气候条件下甚至可能出现陈酿迟缓或风味发展不均衡等问题[29]。因此，在工业生产实践中，自然陈酿通常需要与其他人工催陈技术相结合，以实现风味提升与生产效率之间的平衡[30]。
3 人工催陈技术
为缩短白酒陈酿周期并提高酒体品质稳定性，研究者提出了多种人工催陈技术。人工催陈通常通过加速酒体中酯化、氧化及分子缔合等反应过程，从而在短时间内实现类似自然陈酿的效果。从技术发展历程来看，白酒陈酿技术经历了由传统自然陈酿向人工催陈技术逐步发展的过程（图1）。近年来，随着现代分析技术和材料科学的发展，电场催陈、超高压催陈及酶催陈等技术逐渐受到关注。同时，一些新兴催陈技术，如射流空化催陈、接触电致催化及海洋陈酿等也为白酒催陈研究提供了新的思路。
图1 白酒人工催陈技术的研究历程
Fig.1 Research timeline of artificial aging technologies for Baijiu
目前，白酒人工催陈技术主要分为物理、化学、生物3类，各类技术作用途径、反应机理与应用优劣存在明显差异，具体对比见表1。
表1 白酒人工催陈技术比较[31-47]
Table1 Comparison of artificial aging technologies for Baijiu[31-47]
催陈类型代表技术作用机理优势局限性电场、磁场、改变分子排列状态，设备成本高，物理催陈超声波、微波、促进氧化、酯化及催陈速率快，部分技术工业化辐照、高温分子缔合反应无需添加物质应用仍有限化学催陈臭氧、金属离子外加化学物质降低工艺简单，外源物质易反应活化能催陈效果明显影响酒体品质生物催陈微生物、酶制剂能够定向促进风味催陈效率高、成本较高、催陈化合物的生成安全环保效果不稳定
3.1 物理催陈
物理催陈技术是指利用高温、高压、电场、磁场、超声波、微波、光照或辐照等改变酒体中分子运动状态、分子间作用力或诱发自由基反应，从而促进缔合、氧化、酯化等进程[30]。常见物理催陈技术原理及优缺点比较如表2所示。
表2 常见物理催陈技术原理及优缺点[31-42]
Table2 Mechanisms, advantages and limitations of common physical aging technologies for Baijiu[31-42]
技术类型原理优点缺点高温催陈加速刺激性物质挥发成本低易造成乙醇挥发超高压催陈改变分子结构无添加设备成本高电场催陈改变分子极性排列催陈速率快设备复杂磁场催陈改变分子缔合状态改善效果明显效果单一超声催陈空化效应促进反应处理时间短工业化应用有限微波催陈加热与分子振动反应效率高风味稳定性不足光照催陈促进乙醇分子运动操作简便批次稳定性不足射线催陈破坏分子间化学键催陈效率高剂量控制要求严格，过量易破坏酯类
高温催陈可加速氧化、酯化反应并促使硫化物等刺激性成分挥发，许福林[31]研究发现，在30～60 ℃、相对湿度65%～85%条件下贮存3～6个月的新酒的主要理化指标及感官品质与室温贮存2年酒样基本一致，但过高温度会加剧乙醇挥发，需控制温度范围。超高压技术利用高压破坏氢键、增加溶氧量，加速氧化与酯化，张大力等[32]研究发现，超高压处理后浓香型白酒中杂醇油含量减少，醛类含量降低，酸类含量增加，陈酿效果可达自然陈酿2～3年水平。马挺军等[33]研究发现，超高压催陈无回生问题且适合规模化应用。电场处理可破坏水合乙醇分子间的氢键，形成水合分子簇，从而降低酒体刺激性，同时加速酯类生成与转化，使酒体香气提升、口感协调[34]。Zhang Wei等[34]研究发现，经电场处理后浓香型白酒总酸上升、总酯下降，醇类、酯类、芳香族化合物在电场作用下发生电子得失形成新化合物，增强陈酒味。磁场可使极性分子有序排列，从而促进乙醇与水缔合，抑制易挥发物质扩散，杨碧辉[35]采用天然永久磁石处理新酒1～2周后，pH值和电导率均呈上升趋势（2个月电导率达55.6 μS/cm，为自然陈酿6个月的2.6倍），溶解氧和乙醇体积分数下降加快（处理5 min溶解氧变化相当于自然陈酿2周），总酸、总酯、总醛变化与自然陈酿趋势一致。超声波可瞬间产生局部高压、高温，增强分子活化能，加速氧化、酯化及分子缔合，宋丽丽等[36]采用20～25 kHz低频超声波处理宋河酒10 min，总酸降低1.78%、总酯增加0.91%，香气物质转化显著。微波辐射利用热效应与分子活化作用提高酯化、缩合反应速率，胡诗琪等[37]优化微波催陈工艺，发现在50 ℃、10 min、70 W条件下处理浓香型白酒后，微量成分浓度及配比接近自然陈酿，并生成丙酸、戊酸、己酸己酯、癸酸乙酯等呈香物质。红外、紫外等光照处理通过热效应促进乙醇分子运动与氢键断裂，采用红外线间歇处理新酒1周后，白酒色、香、味与自然陈酿半年以上酒样基本相同[38,41]。γ射线或电子束辐照使水分子产生高能自由基，进而加速氧化反应，林平等[39]发现采用辐照剂量在2～3 kGy的60Co γ辐照新酿酱香型白酒后，酒中不良气味物质糠醛的含量明显降低。但当辐照剂量高于4.0 kGy时，白酒中的酯类物质含量会显著降低。郑琦等[40]对浓香型新酒进行2 kGy电子束辐照，处理75 d后乙酸、丁酸、己酸及相应乙酯含量变化与1年陈酒相似。
3.2 化学催陈
化学催陈指利用化学方法加快白酒中各成分间的变化，使得酒体中的氧化还原反应与酯化-水解反应得到加速，主要涉及氧化催陈、金属离子催陈。在实际生产中，我国传统白酒陈酿工艺严禁添加任何外源性物质，以下所列举化学催陈方法仅用于深入理解陈酿机理[6]。氧化催陈工艺通过向酒体通入臭氧等强氧化剂加速醇、醛类物质氧化分解，弱化新酒冲辣刺激感，令酒体口感柔和绵顺[43]。金属离子催陈通过添加金属离子催化酯类水解与酸类生成，促进酸酯平衡。王伟等[44]向新酒中添加微量金属离子Mn2+、Fe2+、Al3+，发现其对乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯等的水解有促进作用，相应酸类含量增加。
通过活性炭吸附过滤除杂从而达到催陈效果是目前白酒行业普遍采用的方法，但是否将其归为化学催陈方法还有待商榷，因为其是以物理吸附为主体、同时伴有微弱化学催化的综合过程。吸附催陈主要利用活性炭等多孔材料的吸附性，选择性吸附醇、酯等物质，改变微量成分比例的同时加速氧化、酯化及水解反应。赵欢等[45] 在新酿浓香型白酒中加入活性炭，经5个月贮存后感官指标接近自然陈酿1年水平。
3.3 生物催陈
生物催陈是利用微生物或酶制剂加速酯化、氧化反应，使酯、酸、醇含量趋于平衡。吴华昌等[46]初步探索脂肪酶在白酒催陈中的应用，发现添加Novozym 435脂肪酶后总酯变化明显，口感提升。为进一步明确该酶的工业应用可行性，研究者考察了其活性稳定性，发现作用5 h后酶仍保持约50%的活性。Yu Ligang等[47]采用微孔淀粉和海藻酸钠固定化脂肪酶处理白酒5 h后，酯、醛、酸、烯烃含量显著提高，风味协调性接近陈年白酒。但是生物催陈法技术难度大、研究相对较少，其关键难点在于生物催陈助剂的开发，目前有研究者尝试从植物中提取酵素（YS-II）作为生物催陈助剂，为生物催陈提供了新的思路。
3.4 协同催陈
为缩短陈酿周期并提高生产效率，研究者开始探索多种催陈技术的协同应用，以期实现优势互补。鲁瑾[24]研究脉冲电场联合氧气处理新酒，发现在增加溶解氧后以25 kV、300 Hz脉冲电场处理白酒可促进乳酸乙酯、 丁酸乙酯、辛酸、3-甲基丁醛等陈酿标志物生成，显著提升果香和醇香。赵欢[48]将活性炭吸附与陶坛贮存结合处理白酒，发现在活性炭粒度45～75 μm、添加量2 g/L、处理36 h条件下再结合陶坛贮存可有效缩短陈酿时间、提升原酒品质。马挺军等[33]研究发现，超声波与陶瓷粒复合处理可增强白酒催陈效果，弥补单一超声波效果的不足。协同催陈通过多技术耦合有效提升催陈效果，但其设备复杂度与工艺控制难度高，部分组合方法的工业化应用仍面临挑战。
3.5 新型催陈技术
研究者正致力于探索新型催陈方法。Du Jingyi等[49]对比浓香型白酒在传统库藏与海底10 m处贮存的风味差异发现，海藏样品中酯、酸、酚和芳香烃的风味稀释因子上升，辛酸乙酯下降，乙酸、乙醛浓度变化更接近长期贮存趋势，表明海洋环境催陈潜力优于传统方法。Liu Zhongbin等[50]基于高速射流空化原理开发无辐射、无添加剂的物理催陈工艺，通过优化计算流体力学模型后，对新酒进行15 min处理，结果显示甲醇浓度下降，乙酸乙酯、乳酸乙酯、棕榈酸乙酯浓度上升，感官品质与陶坛自然陈酿2年酒样一致。北京纳米能源与系统研究所[51]公开了一种基于接触电致催化的酒类深度陈酿方法，采用经氟树脂表面改性的多孔载体作为催化剂，在超声条件下进行接触电致催化反应，结合风味物质积累量对反应过程进行反馈调节，以保证陈酿后酒体的风味一致性，该技术为白酒催陈提供了全新的物理-化学协同催化路径。尽管上述催陈技术在实验研究中表现出一定潜力，但其机理仍需进一步阐明，工业化应用仍处于探索阶段。
4 结 语
白酒陈酿研究经历了从现象观察到本质揭示的深刻转变，在这一演进过程中，人工催陈技术作为连接传统工艺与现代科学的重要手段，逐渐从单一的物理、化学手段走向多技术协同融合，形成以物理催陈、化学催陈、生物催陈为代表的多元化技术体系，但仍存在一些亟待解决的问题：1）催陈机理尚不清晰，分子结构演化及反应动力学机制认识仍不充分。当前多数研究主要关注催陈过程中风味物质含量变化，但对分子结构与反应动力学的研究仍较浅。例如，对液-液相分离的动力学路径尚未量化，多技术耦合催陈中各物理场对分子结构的协同作用机制仍不明确。2）催陈效果与自然陈酿仍存在差异，在风味协调性和酒体层次感方面仍难达到长期自然陈酿效果，尤其是老酒特有的陈香成分，如二甲基三硫等标志物在人工催陈中的生成量仍显不足。从风味化学角度看，自然陈酿过程中各类风味物质通过缓慢的缔合、酯化、氧化还原及缩合等反应，逐步形成一种动态平衡的复杂体系，而人工催陈由于作用时间短、能量输入方式集中，往往导致部分反应路径被加速而另一些反应滞后，造成风味组分间的比例失调。3）工业化应用仍面临挑战。一方面，部分催陈技术对设备要求较高，如高压电场、超声、微波等物理场催陈需要配备专用发生装置及配套的温控、屏蔽和防护系统，一次性设备投入较大，且运行和维护成本偏高，难以在中小型白酒企业中普及推广；另一方面，高场强、大功率设备的长期运行安全性尚未得到充分评估，如高压电场的绝缘老化与击穿风险、超声空化对容器的损伤及可能引入的金属迁移等问题，均为工业化连续生产带来潜在隐患。如何在保持催陈效果的同时实现规模化、连续化、低成本的工业级应用，仍是当前技术转化面临的核心瓶颈。
面对上述挑战，智能化技术的快速发展为传统酿造业的转型升级提供新的契机，人工智能、物联网等技术在白酒行业的应用已成为重要趋势。新型催陈技术及多种催陈方法的协同应用可作为未来研究重点。例如，电场-超高压耦合的时序匹配、射流空化与微波联用的能量叠加效应等，其协同机制与工艺窗口的优化尚需系统研究，以期为人工催陈提供可量化、可复现的理论依据。同时可利用物联网实时监测陈酿温度、湿度、溶氧等关键参数，实现陈酿过程的精准控制与动态优化，进而通过系统揭示催陈过程中的关键调控机制，建立催陈效果与风味品质之间的定量关系，为白酒陈酿过程的标准化与智能化提供理论依据与技术支撑[51-53]。这不仅是对传统酿造智慧的现代诠释，更是实现白酒产业高质量发展的重要技术路径。然而，目前智能化技术在白酒陈酿环节的应用仍显不足，多数企业与研究者仍依赖传统经验，推动白酒智能化陈酿的关键在于实现经验科学化与生产标准化的有机融合，同时坚守传统工艺的核心价值。
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