超声波催陈米香型白酒的研究

超声波催陈米香型白酒的研究
魏群舒;杨勇;陈雨;方坤;刘培华;欧志枫;李坚斌
【摘要】Traditional aging of rice-flavor Baijiu (Chinese liquor) consumes a lot of time,manpower and money,which brings a heavy burden to the enterprises.In order to achieve artificial accelerated ageing,the effects of ultrasonic temperature,power and time on rice-flavor Baijiu flavor were researched.The results showed that compared with traditional aging,under the conditions of ultrasonic frequency 40 kHz,temperature 40 ℃,power 180 W and time 40 min,the total acid and total ester contents in rice-flavor Baijiu increased by 0.001 2 g/L and 0.075 g/L,respectively.The contents of isobutanol and isopentyl alcohols decreased in different degrees,by 0.006 g/L and 0.005 g/L,respectively.The sensory quality of the rice-flavor Baijiu was significantly improved in color,flavor,taste and whole quality.%米香型白酒的传统陈化,耗费大量的时间、人力和财力,给企业带来沉重的负担.研究超声波温度、功率和作用时间对米香型白酒风味的影响,以期达到人工催陈的目的.结果表明,与传统陈酿相比,在超声频率40 kHz,超声温度40℃,超声功率180W,超声时间40 min条件下,超声波催陈米香型白酒的总酸含量增加0.001 2 g/L、总酯含量增加0.075 g/L,异丁醇、异戊醇含量有不同程度地下降,分别减少了0.006 g/L、0.005 g/L,这些变化使米香型白酒的感官品质在色泽、风味、口感和整体品质方面有了明显的提高.
【期刊名称】《中国酿造》
【年(卷),期】2017(036)010
【总页数】5页(P66-70)
【关键词】超声波;米香型白酒;人工催陈
【作者】魏群舒;杨勇;陈雨;方坤;刘培华;欧志枫;李坚斌
【作者单位】广西大学轻工与食品工程学院,广西南宁530000;广西蔗糖产业协同
创新中心,广西南宁530000;河南农业大学食品科学技术学院,河南郑州450000;广
西大学轻工与食品工程学院,广西南宁530000;广西蔗糖产业协同创新中心,广西南
宁530000;广西大学轻工与食品工程学院,广西南宁530000;广西蔗糖产业协同创
新中心,广西南宁530000;广西大学轻工与食品工程学院,广西南宁530000;广西蔗
糖产业协同创新中心,广西南宁530000;广西大学轻工与食品工程学院,广西南宁530000;广西蔗糖产业协同创新中心,广西南宁530000;广西大学轻工与食品工程
学院,广西南宁530000
【正文语种】中文
【中图分类】TS261.4
米香型白酒的自然陈酿是一个漫长而复杂的过程，在贮存期间有酯化、水解、氧化、缔和、缩合、挥发等多种理化反应发生[1-2]。

随着反应的进行，酒体中的硫醚、
硫化氢等不良风味物质转化挥发，以酯类物质为代表的米酒主要呈香组分含量增加，醇水间氢键重新排列，使酒体爆冲、辛辣感减低，口感馥郁，香气层次感丰富，达到“除杂增香”的效果。

但传统陈酿工艺需要在室温条件下（25℃）储存1～3年，造成企业沉重的资本负担，影响企业的经济效益，因此探求米香型白酒的人工催陈技术势在必行[3]。

超声波本身具有较高的能量和强烈的振荡效应，对酒体施加超声波作用，能够使酒体中产生大量的空化气泡，并在空化气泡表面产生巨大剪切力，使气泡处于一种瞬
时高温高压的微观环境，加速了低分子组分的聚合反应以及缩合反应的进行[4-6]。

并且超声波可以使酒中产生羟基自由基，这些羟基自由基是氧化反应和酯化反应的必要条件，能够促进酒中氧化反应的进行，进而加快酯化反应的进度[7-9]；由于
超声波产生的空化气泡发生破裂，可以产生游离氧，更有利于酒中酸类物质的形成，从而对酒体中一些化学反应的进行有一定的促进作用，CHANG A等[10]通过使用1.6 MHz、20 kHz两种功率的超声波处理米香型白酒，发现杂醇油、乙醛的含量
显著降低，酒体品质明显改善。

另外，温度的升高也会加速酒体中一些低沸点不良物质的挥发，进而改善酒体的风味。

所以对热作用处理后的白酒进行分析，筛选出最佳的处理温度，为超声波催陈研究提供一个合适的作用温度。

本研究通过运用合理温度条件下超声波的功率及时间对米香型白酒进行催陈研究，初步探究了超声波适用于米香型白酒的最佳处理工艺，并为超声波运用于企业生产过程中的米香型白酒的陈酿过程提供了一定的理论依据。

1.1 材料与试剂
53%vol米香型白酒酒样：南宁市某酒厂；无水乙醇（分析纯）：成都市科隆化学品有限公司；二氯甲烷（纯度≥99.9%）、乙酸正戊酯、异丁醇、异戊醇、β-苯乙醇、甲醇（均为分析纯）：天津市光复精细化工研究所；乙酸乙酯、正丙醇、乳酸乙酯（均为色谱纯）：阿拉丁试剂有限公司。

1.2 仪器与设备
SB25-12 DTDN型超声波发生器：宁波新芝生物科技股份有限公司；GC-2010 Plus AF型气相色谱仪：日本岛津公司。

1.3 方法
1.3.1 超声条件的确定
超声温度和超声时间的确定[11]：取酒样250 mL装入500 mL的三角瓶中，塞上瓶塞并封口，放置于超声波装置中，选取超声频率40 kHz，超声功率180 W的
条件下，并将超声发生器的温度分别设置为40℃、50℃、60℃，分别作用50 min，每隔10 min取一次酒样，测定米香型白酒的总酸、总酯含量，确定最佳的超声温度和超声时间。

超声功率的确定[12]：取酒样250 mL装入500 mL的三角瓶中，并用封口胶带封口，放置于超声波装置中，选取频率40kHz，超声温度40℃的条件下，180 W、300 W、420 W不同功率分别处理10 min、20 min、30 min、40 min、50 min。

然后取超声处理过的样品，测定米香型白酒的总酸、总酯理化性质，确定最佳的超声功率。

1.3.2 理化指标的测定
总酸含量的测定参照国标GB/T 10345—2007《白酒分析方法》[13]中的酸碱滴
定法；总酯含量的测定采用国标GB/T 10345—2007《白酒分析方法》中的指示
剂法，总酯含量计算公式如下：
式中：x为样品中总酯含量（以乙酸乙酯计），g/L；V0为空白试验消耗硫酸标准溶液的体积，mL；c为硫酸标准溶液的摩尔浓度，mol/L；V1为滴定时消耗硫酸
标准溶液的体积，mL；0.088为1.00 mL氢氧化钠标准溶液（c=1.000 mol/L）
相当的乙酸乙酯的质量，g；50.0为取样量，mL。

1.3.3 芳香成分的测定[14]
米香型白酒中芳香成分的测定采用气相色谱法。

（1）样品的前处理
取酒样20mL，分别用10 mL、20 mL、30 mL二氯甲烷萃取，将萃取后有机相
合并，并用KD浓缩器浓缩至1mL。

吸取0.1 mL内标物溶液（以乙酸正戊酯作为内标，质量浓度为30g/L），加入浓缩后的酒样中，用二氯甲烷定容至10mL，待测。

（2）气相色谱法条件：SH-Stabilwax-DA色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25μm）；进样体积1 μL；氢气流速40 mL/min；空气流速400 mL/min；进样器温度
220℃；氢火焰离子化检测器（flame ionization detector，FID）温度280℃；
吹扫流速3 mL/min；分流比37∶1；升温程序：初始柱温为35 ℃，保留5 min，以5℃/min速率升温至180℃，保留5 min。

（3）定性定量方法
定性方法：由气相色谱图的主要成分峰所出现的保留时间和标准样品比对来定性分析。

定量方法：测定峰的面积，以乙酸正戊酯作为内标物，采用内标法对芳香化合物进行定量分析，获得代表性化合物的准确定量数据。

1.3.4 感官评定
由广西轻工业科学技术研究院酒业研究所内部人员和酒厂人员组成10人的感官评定小组。

参照国标GB/T 10781.3—2006《米香型白酒》和国标GB/T 10345—2007《白酒分析方法》对处理前后的米香型白酒进行感官质量包括色、香、味、
风味的品评，满分100分，感官评分标准见表1。

2.1 超声处理温度和时间对白酒理化性质的影响
2.1.1 超声处理温度和时间对白酒中总酸含量的影响
酒样在超声频率40 kHz，超声功率180 W，超声处理温度40℃、50℃、60℃条件下，分别经10 min、20 min、30 min、40 min、50 min的超声处理，以常温（25℃）条件下未超声处理酒样作为对照，测定总酸含量的变化，结果见图1。

由图1可知，随着加热处理时间的延长，总酸含量大致呈现先升高后降低的趋势，0～10 min时，总酸含量上升，主要是陈酿过程中醇类被氧化成酸的结果，在10 min以后，总酸含量下降，有可能是过多的酸与醇发生酯化反应使酸减少[15]。

但总体来说，40℃、50℃、60℃超声温度处理时，随着时间的增加，总酸含量总体
呈增多趋势，50 min时分别增加0.005 g/L、0.007 g/L、0.007 g/L，说明长时
间加热，氧化反应导致总酸含量增多。

热作用能够使酒中一些低沸点的不良物质挥
发，适度的加热有助于酒中邪杂味的去除，但过度的高温也会使酒体中的一些香味物质挥发。

因此，超声温度在40℃条件下超声时间为40 min时，总酸含量趋于
稳定，这有利于酒体口感的醇厚与稳定。

2.1.2 超声处理温度和时间对白酒中总酯含量的影响
酒样在超声频率40 kHz，超声功率180 W，超声处理温度40℃、50℃、60℃条件下，分别经10 min、20 min、30 min、40 min、50 min的超声处理，以常温（25℃）条件下未超声处理酒样作为对照，测定总酯含量的变化，结果见图2。

由图2可知，在各温度条件下，随着超声时间在10～50min变化，总酯含量呈现先下降后升高之后再下降的趋势。

超声波处理后，总酯含量下降，是由于超声波处理对酒体施加外来能量场，破坏了其原来的平衡，导致其酯类主要向分解反应的方向进行[16]，而总酯含量的上升是由于在温度的作用下，酸类与醇类发生酯化反应，使酸含量减少、酯含量增多。

随后由于长时间的加热，会导致酯的挥发，使之含量降低。

与传统陈酿的酒样相比较，超声温度40℃时总酯含量在40 min达到最高
值0.450 g/L，虽然白酒在超声温度50℃、60℃作用时，总酯含量都有达到最高值，但长时间的温度作用，都使得总酯含量低于传统陈酿0.062 g/L、0.118 g/L；而且LIN Z R等[17]在研究中指出，低温作用比高温作用更能显著影响酯化反应。

加热虽然在一定程度上可以促进酒的陈酿，但是在较低的温度条件下，原子存在于较低的电子能级上，更容易被外部能量激发并转变到较高的活性水平。

相反，在较高温度条件下，原子活性更高，外部能源的影响较弱，所以更容易受外界能量超声波的作用。

而且在食品的加工过程中，低温可以减少一些不良物质的产生，更有利与健康的生活。

另外，由于酯类是芳香性气味的挥发性化合物，是构成酒香的主要物质，在各种类型的酿造酒中均起重要作用，是形成酒体香气浓郁的主要因素[16]，从而促使米香型白酒的香味更加醇厚。

因此考虑超声处理对酒中总酯含量的影响，选择超声温度
40℃条件下超声40 min。

2.2 超声波功率对白酒理化性质的影响
2.2.1 超声波功率对白酒中总酸含量的影响
酒样在超声频率40kHz，超声温度40℃、超声处理功率180W、300W、420W
条件下，分别经10min、20min、30min、40 min、50 min的超声处理，以常
温（25℃）条件下未超声处理酒样作为对照，测定总酸含量的变化，结果见图3。

由图3可知，在超声温度40℃，不同功率条件下，总酸含量在10～50min范围内，随超声时间的增加，总体呈现先降低后增加的趋势。

前期总酸含量下降，可能是因为酒中有大量游离的乙醇分子的存在，在超声波高能场作用下，与酸类物质发生了酯化反应的结果[18]；之后总酸含量出现升高，酸类物质增多，原因有可能是超声波的空化效应和机械效应使酒中生成一个高温、高压的极端微环境，增强了分子的活性，促进了酸类物质的形成[19]。

超声功率为180W时，总酸变化幅度不大，超声功率为420 W时总酸含量起伏较大，说明功率越大，总酸含量的变化越不稳定；而超声功率过低时，总酸的含量过高，米香型白酒的酸度过高，辛辣味严重，口感不柔和。

结果表明，最佳超声功率为180 W。

2.2.2 超声波催陈对白酒中总酯含量的影响
酒样在超声频率40kHz，超声温度40℃、超声处理功率180W、300W、420W
条件下，分别经10min、20min、30min、40 min、50 min的超声处理，以常
温（25℃）条件下未超声处理酒样作为对照，测定总酯含量的变化，结果见图4。

由图4可知，在温度40℃、不同功率条件下，总酯含量在10～50 min范围内，
随超声时间的延长，均呈先升高后缓慢下降的趋势，说明前期超声波处理促进了酒中酸类物质与醇类物质的酯化反应，使总酯含量升高；随着超声时间的增加，总酯含量缓慢下降，一方面发生着酯类的水解反应，一方面有可能是超声波空化作用促进了氧化反应的进行，形成一些酸类物质，进而影响到水解反应的进行[20-21]。

超声功率为420 W条件下，总酯含量在10 min时达到最大0.452 g/L；超声功
率为300 W条件下，总酯含量在30 min时达到最大0.460 g/L；超声功率为
180 W条件下，总酯含量在40 min时达到最大0.462 g/L；说明短时间内，超声波功率越大，醇类、酸类之间有更强烈的相互作用，对总酯含量的影响越大，促进其形成的速度越快。

结果表明，最佳超声功率为180 W。

2.2.3 米香型白酒中芳香成分分析
运用气相色谱仪对传统陈酿（陈酿温度25℃，陈酿时间3个月）和超声波处理（超声温度40℃，超声功率180 W，超声时间40min）后的米香型白酒进行芳香成分的测定，传统陈酿和超声波处理后的米香型白酒芳香成分检测气相色谱图见图5，主要组分含量的对比结果分析见表2。

由表2可知，经过超声波处理后白酒中乙酸乙酯、乳酸乙酯含量均有不同程度地
提高，分别增加了0.023 g/L、0.041 g/L。

而酯类的增加，使酒中香味增强，愉
悦感提高，对酒的品质有促进效果；另外，异丁醇、异戊醇含量有不同程度地下降，分别减少了0.006 g/L、0.005 g/L，杂醇油含量的减少，削弱了苦涩和辛辣味，
有利于提升酒的感官质量。

而未经超声处理的传统陈酿3个月的米香型白酒中总
酸含量增加了0.000 8 g/L，总酯含量减少了0.068 g/L，相比于超声处理的米香
型白酒的总酸、总酯的含量变化不大，而超声处理后的各主要成分的增加或减少，也可以说明超声处理后的酒中发生着酯化水解平衡和氧化反应，致使呈香成分含量发生着不同程度地变化，这种变化与米香型白酒的自然陈酿过程中各成分的变化趋势相似，说明了超声处理对米香型白酒的催陈起到了很明显的作用，可以被运用到米香型白酒的催陈过程中。

2.2.4 超声波催陈对白酒感官品质的影响
未经超声处理的传统陈酿（3个月）的感官评分为80分，达到了优秀等级。

由图
6可知，经过超声波处理后的米香型白酒的感官评分虽然均低于传统陈酿，但处理
后的酒样色泽更加清澈、苦涩刺激味减弱、口感变得细腻绵软更加醇和，酒体也更加的饱满，基本达到传统陈酿的口感和品质。

说明超声波处理对酒的品质的影响是有利的，而在超声功率180 W，超声温度40℃，超声处理40 min时米香型白酒的感官评分最高为73分，高于未处理的原酒，与传统陈酿质感相似，感官评价也达到了良好等级。

结果表明，米香型白酒在超声波作用下，酯类物质含量增加，杂醇油含量明显降低，酒体的风味、口感有一定程度的改善，超声波处理后的酒样达到良好等级，接近传统陈酿的质量，说明超声波对米香型白酒的催陈有积极的影响。

超声波处理后，总酸含量增多、总酯含量增加，这是醇的氧化和酯化反应的结果。

且在超声温度40℃，超声功率180 W，超声时间40 min的最适超声条件下，总酸含量增加
0.001 2 g/L、总酯含量增加0.075 g/L，酒体质量可以达到感官评分73分的最优品质。

超声波处理米香型白酒，可以在较短的时间内达到与传统陈酿相同的口感与质感，表明超声波催陈，在一定程度上可以改善米香型白酒的品质。

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