中国白酒具有悠久的历史文化，因其独特的发酵和蒸馏工艺，甘美醇厚的典型风格而享誉国内外，地区的差异以及原料、辅料和酿造工艺的不同，形成了各自独特的风格。白酒属于成分复杂的混合物，其主体成分是水和乙醇，占体积分数为98%左右，另外还有2%左右的近千种决定酒体香型的微量风味物质成分[1-3]，主要包括挥发性成分和非挥发性成分，酒体的典型风格取决于微量风味成分的种类、含量及其比例关系。
中国不同香型的白酒都有着独特的成分组成和风味特征，酒体中的成分复杂，目前行业主要是通过品酒师的感官品评和色谱风味分析对白酒的品质和种类进行鉴定[4-5]，由此对品酒师的要求较高，且受人的感官和精神状态影响较大，稳定性和准确性难以保证。此外采用色谱技术进行定性、定量分析，存在检测过程繁琐，工作量大，且只能分析某些种类风味，缺少对风味的整体分析等缺点[1-3]。三维荧光光谱是一种快速分析的技术，具有灵敏度高、无需前处理、重现性好，具有整体分析等优点，目前广泛应用于食品、药物检测等领域。在白酒领域，三维荧光光谱多用于鉴别不同香型[6-8]甚至不同品牌[7-11]以及不同年份酒[7，12-13]的研究，白酒中的微量风味物质具有不同的三荧光光谱，导致不同香型酒体有着不同的指纹图谱特征[13]，因此利用光谱分析法对白酒的种类和品质进行鉴别成为近年来白酒鉴别领域研究的热点。Aqualog荧光光谱仪采用吸光度和透射激发-发射矩阵（absorbance and transmission excitation emission matrix，A-TEEM）分子指纹技术，其是一种新的光学技术[14]，结合内滤效应校正，分析速度快，综合成分分析更准确，最适用于溶液中含有荧光成分分析检测。
馥郁香型白酒作为中国白酒十二大香型白酒之一，是湖南酒鬼酒公司将传统的小曲酿造工艺和大曲酿造工艺相结合，依附独特的地理环境、气候条件等酿制而成，又以溶洞封藏自然老熟，独创了馥郁香型白酒，其酒体风味具有“芳香秀雅、绵柔甘冽、醇厚细腻、后味怡畅、香味馥郁、酒体净爽”的特点，造就了其“前浓、中清、后酱”的独特口味特征[15-17]。本研究运用A-TEEM光谱技术对馥郁香型白酒进行测定和特征分析，提取特征荧光参数，通过荧光特征分析，建立馥郁香型白酒荧光特征参数，为馥郁香型白酒产品稳定性和香型特征分析，实现酒体品质提升，提供科学的检测手段和理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
乙醇（光谱纯）：美国Sigma公司；乙酸、己酸、丁酸、乳酸、乙酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、异戊醇、正丙醇、异丁醇、乙醛、乙缩醛（纯度均＞98%）：国家标准物质中心；馥郁香型三种白酒（湘泉、酒鬼及内参）酒样：酒鬼酒股份有限公司。
1.2 仪器与设备
HORIBA Aqualog同步吸收-三维荧光光谱仪：美国HORIBA公司。
1.3 方法
1.3.1 样品前处理
白酒样品直接检测。
将单体香风味物质与体积分数为50%乙醇溶液配制成与酒体中相应物质浓度基本相同的溶液（55～65 μmol/L），室温存放待检测。
1.3.2 三维荧光光谱的检测
本实验采用200～500 nm的激发波长测定三种馥郁香型白酒样品，以体积分数为50%的乙醇水溶液为背景，每隔5nm激发一次获得一张图谱，扣除背景后将得到的所有二维光谱图转换得到相应的三维荧光光谱图，研究馥郁香型三种白酒样品在200～800 nm发射波长范围的发射荧光光谱。
在中等增益和0.2 s积分时间下使用Horiba Scientific Aqualog同步吸收-三维荧光光谱仪，Aqualog将其数据采集功能直接与Origin 8.6软件集成，在统计分析前对内部滤波效应（internal filtering effect，IFE）和瑞利掩蔽效应的影响进行校正。
2 结果与分析
2.1 荧光光谱检测结果
2.1.1 乙醇水溶液
配制体积分数为50%的乙醇水溶液，进行三维荧光光谱检测，结果见图1。
图1 体积分数为50%乙醇水溶液三维荧光光谱
Fig.1 Three dimensional fluorescence spectra of volume fraction 50% ethanol aqueous solution
由图1可知，在激发波长212 nm左右有一荧光峰，其发射波长在290 nm左右，该荧光峰为其乙醇溶液的主荧光峰，此外在激发波长255 nm左右有一荧光峰，其发射波长在300 nm左右，该结果与文献[8]的研究结果一致。
2.1.2 馥郁香型白酒
白酒的三维荧光光谱一般有一个或几个荧光峰，且都有一个相对强度最大的较突出的荧光峰，称其为主荧光峰，此时激发波长为最佳激发波长。湘泉、酒鬼和内参系列三种类型馥郁香白酒的三维荧光光谱见图2。
图2 三种馥郁香型白酒的三维荧光光谱
Fig.2 Three dimensional fluorescence spectra of three kinds of Fuyu-flavor Baijiu
由图2可知，激发波长在200～300 nm范围激发时，湘泉酒有着3个荧光峰，λex/λem分别在224 nm/305 nm、242 nm/426 nm和299 nm/408 nm左右；酒鬼酒有2个荧光峰，λex/λem分别在224 nm/305 nm和242 nm/426 nm左右；而内参酒只有一个荧光峰，λex/λem 在227 nm/305 nm左右。激发波长在300 nm以上激发时均出现了两个荧光峰，λex/λem分别在359 nm/433 nm和371 nm/436 nm左右，这两个荧光峰强度都很高，是这三种类型酒的主荧光峰，三种类型的酒仅存在强度上的差异，表明同一品牌白酒其荧光光谱具有相似性。
从上述荧光光谱图中提取3种酒的三维荧光特征参数，分别为对应的激发波长、荧光峰波长和荧光强度，结果见表1。
表1 馥郁香型白酒三维荧光光谱特性
Table 1 Three dimensional fluorescence spectrum characteristics of Fuyu-flavor Baijiu
2.1.3 主要微量成分
与馥郁香型白酒荧光峰有关系的风味物质主要有四大酯类、四大酸类及异戊醇、正丙醇、异丁醇、乙醛和乙缩醛[17]，将主要单体香风味物质按照1.3.1所述方法配制成相应溶液，测定不同单体香风味物质溶液的三维荧光光谱并提取特征荧光参数，结果见表2。
表2 主要风味物质荧光光谱特性
Table 2 Fluorescence spectrum characteristics of main flavor substances
酒体中风味物质对其三维荧光光谱有着较大的影响，尤其是酯类物质对酒体整体荧光光谱影响最大，其次是酸类物质、醛酮类和醇类物质[18]，这些风味物质均具有较强的呈香呈味作用，其中有机酸是主要的呈味物质，酯类物质主要是呈香物质，醇类物质主要呈现香与味的调和作用，醛类物质主要使酒体芳香[19]。
2.2 分析讨论
2.2.1 白酒产生荧光的机理
由荧光峰产生的机理可知[20]，有机化合物分子能发射荧光，其结构中必须要具有荧光基团（如C、O、N、S等形成的双键或三键）或者荧光助色团（如-OH、-NH2、-COOH、-OR等），当光束照射到分子上，荧光分子吸收外界高能量辐射后导致内部电子能级跃迁，重新释放出低能量的长波光。
白酒的主体成分主要是乙醇与水，另外含有占据体积分数2%左右的微量风味有机物，这些微量成分主要有酯类、酸类、醇类与醛类等[1-3]，是白酒香味和风格特征的基础物质。白酒中的风味物质，受激发辐射的荧光强度与有机物的分子结构密切相关，荧光较强的物质通常具有大的共轭π键结构，具有刚性平面结构以及取代基通常为供电子基团等特点。有机物受激辐射后产生π→π*或n→π*跃迁，然后经过非辐射跃迁后，发生π*→π或π*→n跃迁进而产生荧光。其中π→π*跃迁在受激辐射时吸光的摩尔系数是n→π*的上百倍，且π→π*跃迁的寿命是n→π*跃迁的百分之一，所以发生π→π*跃迁的荧光效率较高。分子中共轭双键结构体系越大则电子的离域性越大，具有大的共轭π键结构的有机物荧光较强。刚性平面结构的分子可以减少分子的振动，因此可以减少该分子与溶液中其他分子的碰撞来降低能量损失，产生较强的荧光。此外有供电子基团的分子，这类基团包括-OH、-OR、-CN、-NH2等，它们会形成p-π共轭来扩大共轭体系，具有该种基团的分子也会产生较强的荧光。酒体中的乙醇分子与水分子本身不产生荧光[21]，当乙醇和水混合时乙醇分子与水分子间形成氢键，缔合形成分子团簇，该团簇分子具有一定的刚性，可以吸收200～300 nm波长范围的紫外光并发射出荧光[22]。白酒中的微量成分主要有酯类、酸类、醇类与醛类等，这些有机物中含有-OH、-COR、C=O、COOH等基团，这些基团是供电子体系，并且能和乙醇-水体系有氢键作用，形成更大的共轭体系，使荧光峰位红移。
由于中国白酒酿酒原料的种类与含量不同，酿酒工艺各有特色，不同香型有其特有的香味物质成分和量比关系[23-25]，因此具有不同的三维荧光特征。
2.2.2 体积分数为50%乙醇水溶液三维荧光光谱分析
据研究分析，乙醇和水均为非荧光物质，但是当乙醇与水混合后，激发波长在200～300 nm范围的紫外光并向外发射荧光[18]，其原因是乙醇和水分子间通过氢键缔合作用，形成具有一定刚性的缔合分子即团簇分子，该团簇分子可以吸收紫外光并发射荧光。
研究结果表明，体积分数为50%乙醇溶液有λex/λem（212 nm/290 nm）和λex/λem（255 nm/300 nm左右）两个荧光峰，且λex/λem（212 nm/290 nm）荧光峰为主荧光峰[8，26]，该荧光峰是一个乙醇分子与2个水分子形成的乙醇-水团簇分子，该团簇分子吸收紫外光向外发射荧光，该团簇分子质量子产率最高，溶液中该团簇分子的浓度也最大，故发射波长290 nm荧光的强度最大，为主荧光峰。而λex/λem（255 nm/300 nm）荧光峰是由一个乙醇和5个水分子通过氢键形成的另一种团簇分子的荧光峰。乙醇分子和水分子之间通过分子间氢键形成大的分子体系，在激发光照射的条件下吸收能量发出荧光[27]。
2.2.3 馥郁香型白酒三维荧光光谱分析
馥郁香型白酒中有湘泉、酒鬼和内参三大品类白酒，其不同品类酒体在其激发波长（λex）200～500 nm范围内均可发出荧光，其荧光峰特征既有相似性又有区别。
根据乙醇溶液的研究结果，馥郁香型三大系列酒体中在波长300 nm以下的短波长激发时，均产生λex/λem（227 nm/305 nm）左右的荧光峰，与体积分数为50%乙醇溶液λex/λem（212 nm/290 nm）左右荧光峰相比较，白酒溶液的此处荧光峰λex/λem（227 nm/305 nm）左右具有一定的红移现象，这是由于酒体溶液中含有多种微量风味物质，其与乙醇-水团簇分子形成新的缔合成更大分子簇，且微量风味成分之间也会发生相互转化，酒体中其他风味物质与乙醇和水分子簇共同形成氢键作用，导致分子簇越来越大，分子团增大分子团簇的结构更加刚性，体系能量有所降低，形成的新团簇分子荧光峰的荧光波长红移，而乙醇-水的特性荧光峰的峰强度减弱[28]，这些新的缔合分子簇体系能量降低，使得荧光峰发生红移，是酒体中多种微量风味成分和水及乙醇综合作用的结果[8]。文献[29]研究表明，随着大曲酒的年份的不同，乙醇团簇分子增大，在波长307 nm处乙醇的特征峰强度将随着陈化年份显著减弱。分析三大品类馥郁香型白酒乙醇λex/λem（224 nm/305 nm）左右的特征荧光峰强度表明，湘泉酒中荧光峰强度最高，酒体的酒体柔和感适中，而酒鬼酒在该处荧光峰减弱，其酒体柔和感较强，内参酒此处荧光峰强度最弱，酒体达到最佳的绵顺、柔和的口感，与口味口感品评相符合。
湘泉酒和酒鬼酒中产生λex/λem（242 nm/426 nm）左右的荧光峰，其相比于λex/λem（224 nm/305 nm）左右的乙醇荧光峰强度低很多。根据与表2中酒体主要微量风味单体荧光峰相比较[18]，该荧光峰形成的原因是酒体中乙醇-水及酒体中微量酯类物质缔合形成新的分子簇荧光峰[28，30]。文献[31]研究发现，当250 nm左右的近紫外光激发乙醇溶液时，由乙醇分子中杂原子基团C-OH 中的孤对电子产生395 nm较强的荧光发射峰。白酒中酯类物质分子结构中含有C=O、C-O-C、OH等产生荧光基团，其与酒体中乙醇-水分子簇在氢键的作用下，参与形成新的分子团簇，导致荧光峰值波长红移，从而产生λex/λem（242 nm/426 nm）荧光峰。而内参酒中没有该荧光峰，主要原因是因为内参酒所用的基酒储存时限较长，酒体储存过程中存在酯降酸增的动态变化过程[32-34]，酒体中酯类物质含量逐渐减少，微量酯类风味物质与乙醇-水形成的分子簇越来越小，酯-酸-乙醇-水多种单体物质协同作用形成了新的分子团簇，在内参酒主要呈现在λex/λem（359 nm/433 nm）和λex/λem（371 nm/436 nm）左右长波长的荧光峰。
湘泉酒系列酒体中λex/λem（299 nm/408 nm）左右荧光峰，酒鬼和内参系列酒体中则不出现此荧光峰，此处的的荧光峰为乙醇特征荧光峰的二级衍射峰，在湘泉酒中乙醇荧光峰λex/λem（224 nm/305 nm）强度最强，有二级衍射峰，而酒鬼及内参酒中较弱，不显示该荧光峰的二级衍射峰[28，30]。
不同系列馥郁香型白酒在激发波长300 nm以下产生的荧光峰的不同反映了馥郁香型白酒在储存过程中乙醇-水团簇分子的差别，其荧光峰的不同体现着三种酒在口感柔和度上的差异，而激发波长在300 nm以上波长激发时却有着较强的相似性。
三种馥郁香型白酒三维荧光光谱中，在激发波长300 nm以上均有两个荧光峰，分别在λex/λem（359 nm/433 nm）和λex/λem（371 nm/436 nm）左右，两个荧光峰强度基本一致，且两个荧光峰强度在湘泉、酒鬼及内参酒体中呈现逐渐增加的趋势，这是因为同属于一种类型的酒其风味物质相似，因此具有相似的光谱特征峰。
白酒酸类物质和酯类物质荧光光谱对白酒整体三维荧光光谱有着较大的影响，尤其是酯类物质对白酒整体三维荧光光谱的影响最大[18]。根据与酒体微量风味单体荧光峰相比较，推测该处两个荧光峰主要是由酒体中的主要的酸类物质与乙醇-水形成新的分子簇而产生，此外叠加荧光光谱影响最大的酯类以及醛酮类、醇类等风味物质的荧光综合作用的结果[18，28，30]。馥郁香型白酒中含有多种微量风味物质成分，在储存过程中，具有一定的陈化作用，主要包含氧化、酯化和水解反应，醇经过氧化变成醛类物质，醛经过氧化变成酸类物质，酸类物质和醇类物质之间存在酸酯平衡[32-34]，随着酒体储存陈化过程变化导致酒体中的有机风味成分相对含量的变化，因此形成具有较高含量的有机酸类，同时形成有别于其他香型的四大酯类（己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯）的独特的量比关系，己酸乙酯和乙酸乙酯近乎平衡的比例关系，较高含量的丁酸乙酯，适量的高级醇及醛酮类构成了馥郁香型白酒独特的风味特征[9]，这些物质都具有较强的呈香呈味作用，是决定馥郁香型白酒的口味口感和香型的主要物质，化合物中含有的OH、C=O、OR、COOH、SH等产生荧光基团或荧光助色基团可使酒体在适当的波长激发下发出荧光，同时也可以与醛类或酮类及芳香类化合物反应产生可发出荧光的风味物质，形成馥郁香型白酒独特的三维荧光光谱特征，因此馥郁香型白酒λex/λem（359 nm/433 nm）和λex/λem（371 nm/436 nm）左右两个荧光峰恰好反映了馥郁香型白酒的荧光光谱特征，这两个荧光峰可归为酸类物质叠加酯类物质、醛酮类物质的荧光峰。
馥郁香型白酒光谱图中的两个荧光峰与三大基础香型白酒荧光峰有一定的相似度，其中λex/λem（371 nm/436 nm）的荧光峰与清香型、浓香型白酒荧光峰[6，9，11]较为相似，体现着风味兼具清香醇甜、窖香浓郁、绵甜柔和、协调的“前浓、中清”的特点，而λex/λem（359 nm/433 nm）处荧光峰与酱香型成品酒主荧光峰λex/λem（350 nm/430 nm）基本一致[35]，说明馥郁香型白酒醇厚细腻、后味怡畅“后酱”的特点。与三大基础香型白酒荧光光谱只有其中的一个荧光峰相比较，馥郁香型白酒出现两个特征荧光峰，体现着酒体风味物质的浓郁、均衡程度，体现着馥郁香型白酒的独特风味特征。
3 结论
馥郁香型白酒中，λex/λem（224 nm/305 nm）反映的是游离乙醇-水的团簇分子特征荧光峰，λex/λem（242 nm/426 nm）反映的是酯类物质与乙醇-水形成新的分子簇荧光峰，该两个荧光峰主要体现着三种酒体口味口感的柔和度以及香气微小差异。λex/λem（359 nm/433 nm）和（371 nm/436 nm）两个强度几乎一致的荧光峰，是多种微量风味组分荧光峰叠加综合作用的结果，反映着酒体的香气和风味整体质量品质，体现着馥郁香型白酒独特典型、风味馥郁的特征，是馥郁香型白酒的特征荧光峰。
馥郁香型白酒三维荧光光谱包含了丰富的物质组成信息，具有其独特的荧光光谱特性，可为后续馥郁香型白酒风味特征分析、品质稳定性控制及提升提供科学化的量化标准理论依据。
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