電子束輻照對濃香型白酒主要呈香物質的影響研究

鄭琦，顏偉強，孔秋蓮，岳玲，陳志軍，張清艷，戚文元

（1.上海市農業科學院，上海 201106；2.上海束能輻照技術有限公司，上海 201401）

白酒是我國傳統的蒸餾酒，是世界上最古老的蒸餾酒之一，距今已有2 000多年的歷史，年產值約520億美元[1-2]。由于地理環境、發酵工藝等的不同，中國各地區生產的白酒類型也有所差異，根據香味成分可分為濃香型、醬香型、清香型等12種香型，其中以瀘州老窖和五糧液為代表的濃香型白酒占中國白酒的50%以上。與其他蒸餾酒相比，白酒的生產工藝最為復雜，一般包括原料粉碎、酒曲制備、發酵、蒸餾、陳化老熟和勾兌共6步[3]。新蒸出的白酒通?？诟行晾贝碳?、氣味不正，需要經過較長時間的貯存才能使酒體變得芳香純正、回味悠長[4-7]。這一新酒消除雜味，增加陳酒感的貯存過程稱為陳化（老熟）。眾所周知，白酒陳化時間越長，口感越好，價值越高。但是過長的貯存時間會導致酒廠資金積壓、所需庫房面積大、貯存設備投資大，白酒損耗大、勞動強度大等問題，增加白酒的生產成本，影響酒廠發展[8]。因此，需要尋找一種縮短白酒陳化時間、提高白酒生產效率的方法。

目前，人工催陳白酒的方法主要分為物理法、化學法和生物法。物理方法包括微波[9-10]、超聲波[11-12]、超重力[13]、超高壓[14-16]、電場[17]、磁場[18]、輻照[19-20]等；化學法主要是向白酒中加入氧氣[21]、臭氧[22-23]、高錳酸鉀[24]、金屬離子[25]；生物法包括YS-II[26]、脂肪酶催陳[27-28]。人工催陳的主要原理可分為3類，即促進白酒中的分子間氫鍵締合作用；加速白酒氧化還原反應的進行；加速低沸點物質的揮發，從而達到快速老熟的目的。然而，白酒人工催陳技術對外加能量或物質要求較高，若輸入較低可能不足以使白酒中有關物質發生穩定的物理化學變化，輸入較高則易產生預期以外的物質。

輻照技術是以輻照加工為基礎，用電離輻射產生的高能射線穿透物質，與物質作用產生物理、化學和生物效應，從而達到殺菌、殺蟲、材料變性、降解有害物質等目的，廣泛應用于食品、醫療、生物、化工、材料等方面。此外，輻照技術可以改變輻照劑量，從而準確地對輸入能量進行控制。在輻照作用下，水分子能夠產生一系列自由基，如羥基自由基（-OH）、水合自由電子（eaq-）、氫原子（-H）、過氧化氫（H2O2）等[29]。-OH具有強氧化性、eaq-和-H具有強還原性，理論上這些離子的產生可以促進白酒氧化還原反應的進行，改變白酒中醇、醛、酸、酯幾大物質的比例，從而提高白酒品質[30]。因此，以濃香型白酒新酒為研究對象，以1年陳酒為對照，對新酒進行0 kGy（未輻照）、2 kGy劑量電子束輻照，測定不同貯存時間白酒中乙酸、丁酸、己酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯這7種主要呈香物質含量的變化，研究電子束輻照對濃香型白酒主要呈香物質的影響，為濃香型白酒的輻照催陳提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 濃香型白酒樣品的采集

濃香型白酒新酒與1年陳酒采集于上海神仙酒廠，將采集的白酒樣品放入干凈的白酒瓶中。采集好的白酒轉移至實驗室進行分裝，每個樣品瓶裝入10 mL白酒。

1.2 電子束輻照

分裝好的白酒分別設定0，2 kGy 2個劑量。白酒樣品單層擺放于不銹鋼托盤中，用透明膠帶固定樣品瓶防止移動，進行單面電子束輻照。電子束輻照設備為清華同方威視IS1020電子加速器（10 MeV、20 kW）。使用重鉻酸鉀（銀）液體化學劑量計[31]對實際輻照劑量進行監測，劑量計校準按照GB/T 16640—2008進行[32]。輻照后基酒和對照樣品存放于25℃，每15 d進行一次檢測。

1.3 白酒樣品前處理

取200 μL白酒樣品于進樣瓶中，加入10 μL內標乙酸丁酯GC-MS分析。

1.4 色譜與質譜條件

DB-WAX毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm，Agilent J&W Scientific，美國），載氣為高純氦氣（純度不小于99.999%），流速1 mL/min，進樣口的溫度為230℃。進樣量0.5 μL，分流進樣，分流比30∶1。

電子轟擊離子源，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，電子能量70 eV。掃描方式為全掃描模式（SCAN），質量掃描范圍：20～200 m/z。

1.5 標準曲線繪制與定量分析

配置乙酸、丁酸、己酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯混合標準溶液，對其進行梯度稀釋，獲得不同質量濃度下標準品的對應定量質譜數據，繪制標準曲線。利用MassHunter軟件（版本號：B.07.01）默認參數對質譜產生的離子碎片進行自動識別和積分，根據7種主要呈香物質的保留時間和峰型信息，對每種待檢測物質在不同樣本中檢測到的質譜峰進行手動校正，以保證結果的準確性。將樣品中待測物質的積分峰面積代入標準曲線進行計算，得到不同樣品中7種主要呈香物質的質量濃度。

1.6 數據處理

利用Microsoft Excel對數據進行顯著性差異分析；采用Prism6軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 電子束輻照對濃香型白酒主要酸類呈香物質的影響

酸類是白酒香味的主要物質，白酒中的有機酸主要為乙酸、丁酸、己酸、乳酸等，占白酒總酸的90%～98%。電子束輻照后3種主要酸類呈香物質均呈現先增加后降低的趨勢。

貯存過程中乙酸質量濃度的變化見圖1。

圖1 貯存過程中乙酸質量濃度的變化

由圖1（a）可知，在15 d時，未輻照白酒的乙酸質量濃度顯著高于2 kGy電子束輻照樣品（1 454.6 μg/mL和1 328.0 μg/mL，p＜0.05）。貯存30，45，60 d時，2個樣品乙酸質量濃度無顯著差異。貯存至75 d后，輻照白酒乙酸質量濃度顯著高于未輻照白酒（569.0 μg/mL和672.4 μg/mL，p＜0.05）。2個處理白酒樣品乙酸質量濃度與1年陳酒無顯著差異，但輻照白酒乙酸質量濃度更接近于1年陳酒（圖1（b））。

貯存過程中丁酸質量濃度的變化見圖2。

圖2 貯存過程中丁酸質量濃度的變化

除15 d時未輻照白酒顯著高于輻照白酒（343.3 μg/mL和305.4 μg/mL，p＜0.05），其余2個處理白酒樣品丁酸質量濃度總體差異較小。貯存至75 d后。輻照前后白酒樣品丁酸質量濃度與1年陳酒樣品無顯著差異。

貯存過程中己酸質量濃度的變化見圖3。

圖3 貯存過程中己酸質量濃度的變化

由圖3（a）可知，未輻照白酒己酸質量濃度在貯存15 d時顯著高于2 kGy電子束輻照白酒（1 556.0 μg/mL和1 414.8 μg/mL，p＜0.05）。貯存30 d和45 d時，2個樣品己酸質量濃度無顯著差異。貯存至60 d和75 d時，輻照白酒己酸顯著低于未輻照白酒，75 d時急劇降低至638.1 μg/mL，但仍顯著高于1年陳酒（圖3（b））。

2.2 電子束輻照對主要酯類呈香物質的影響

酯類作為白酒的主要組成部分，是一類具有芳香性氣味的揮發性化合物，對白酒的分類起著決定性的作用。白酒中酯類主要為乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯，占白酒總酯的80%以上。

貯存過程中乙酸乙酯質量濃度的變化見圖4。

圖4 貯存過程中乙酸乙酯質量濃度的變化

由圖4（a）可知，貯存期間乙酸乙酯質量濃度呈先增高后降低的趨勢。貯存15，30，45 d時，2個白酒樣品無顯著性差異。60 d時2 kGy輻照白酒乙酸乙酯質量濃度顯著高于未輻照白酒（2 086.5 μg/mL和2 167.0 μg/mL，p＜0.05）。貯存至75 d時，未輻照白酒乙酸乙酯質量濃度急劇降低至1 200.7 μg/mL。陳酒樣品乙酸乙酯質量濃度與未輻照白酒無顯著性差異，但顯著低于2 kGy輻照白酒（圖4（b））。

貯存過程中丁酸乙酯含量的變化見圖5。

圖5 貯存過程中丁酸乙酯質量濃度的變化

丁酸乙酯質量濃度在整個貯存期間為先增高后降低，而后增高的趨勢（圖5（a））。2個樣品在前60 d時丁酸乙酯質量濃度無顯著差別，至75 d時，未輻照白酒丁酸乙酯急劇增加至429.4 μg/mL，顯著高于2 kGy輻照白酒（429.4 μg/mL和330.7 μg/mL，p＜0.05）。1年陳酒樣品丁酸乙酯顯著低于0 kGy和2 kGy輻照白酒，但輻照白酒與陳酒更為接近（圖5（b））。

己酸乙酯是濃香型白酒的主體香味物質，是評判濃香型白酒品質好壞的重要指標之一。通過對不同樣品己酸乙酯質量濃度的檢測，發現在貯存其間其含量變化的趨勢與其他酸類和酯類化合物有所不同，且高于其他主要呈香物質。

貯存過程中己酸乙酯質量濃度的變化見圖6。

圖6 貯存過程中己酸乙酯質量濃度的變化

由圖6（a）可知，貯存至30 d時，己酸乙酯有所降低，至45 d時急劇增加，至60 d和75 d時，再次急劇降低。未輻照和2 kGy輻照白酒己酸乙酯在前60 d時也沒有顯著差異，75 d時未輻照白酒顯著高于輻照樣品（4 892.5 μg/mL和4 162.9 μg/mL，p＜0.05）。2個處理樣品己酸乙酯都顯著高于1年陳酒樣品（圖6（b））。

貯存時間過程中乳酸乙酯質量濃度的變化見圖7。

圖7 貯存過程中乳酸乙酯質量濃度的變化

由圖7（a）可知，貯存15 d和30 d時未輻照白酒顯著高于輻照白酒（2 120.9 μg/mL和1 910.5 μg/mL，2 945.2 μg/mL和2 812.5 μg/mL，p＜0.05）。至45 d時2個樣品無顯著差異。到60 d和75 d時，未輻照樣品 再次顯著高于輻照樣品（1 265.9 μg/mL和1 236.3 μg/mL，1 775.4 vs 1 214.6 μg/mL，p＜0.05）。2個處理樣品乳酸乙酯均顯著高于陳酒樣品（圖7（b））。

3 結論

濃香型白酒經電子束輻照后，酒樣中的乙酸、丁酸、己酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯這7種主要呈香物質變化趨勢與未輻照白酒基本一致。酒樣中乙酸、丁酸、己酸3種主要酸類呈香物質在15 d時都顯著低于未輻照白酒，但貯存至30 d和45 d時2種處理酒樣無顯著性差異。相較未輻照白酒，貯存75 d后2 kGy輻照白酒中酸類呈香物質與陳酒質量濃度相近。酯類呈香物質樣品間變化規律不明顯。2個處理樣品中丁酸乙酯、己酸乙酯質量濃度在60 d的貯存期內均無顯著性差異，到75 d時未輻照白酒顯著高于輻照白酒。乙酸乙酯質量濃度在45 d內無顯著性差異，60 d和75 d時輻照樣品顯著高于未輻照樣品。未輻照白酒中乳酸乙酯質量濃度在15，30，60，75 d時都顯著高于輻照樣品，45 d時無顯著差異。輻照白酒酯類呈香物質貯存75 d后也更接近于陳酒樣品。

總之，通過電子束輻照，濃香型白酒的主要呈香物質有一定的變化。2 kGy電子束輻照貯存75 d后，其乙酸、丁酸、己酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯質量濃度與1年陳酒較為相似，說明電子束輻照技術對濃香型白酒具有一定的催陳作用。