不同二次蒸餾方式對濃香型白酒品質影響的研究*

吳晨岑，范文來，徐巖

(教育部工業生物技術重點實驗室，江南大學生物工程學院釀造微生物與應用酶學研究室，江蘇無錫，214122)

白酒作為我國傳統的飲料酒，與威士忌、白蘭地、朗姆酒、伏特加和金酒并稱為世界著名六大蒸餾酒［1］。世界各國蒸餾酒的生產大多采用液態壺式蒸餾，蒸餾二次或二次以上［2-4］;而中國白酒因其固態發酵模式多采用甑桶蒸餾方式［1，5］。

固態發酵酒醅的顆粒能夠形成接觸面很大的填充塔，因而甑桶蒸餾比壺式蒸餾的酒精濃縮效率更優、更高，并且酸、酯的提取率要高，但新產的白酒原酒辛辣且刺激，帶有新酒臭等不愉快氣味，必須經過一段時間的貯存［1］。國外液態蒸餾法需經過兩次蒸餾才能達到70%左右的乙醇體積分數，以取得高質量的酒液［6］。二次蒸餾時掐頭去尾的工藝，將不宜飲用的酒頭、可飲用的酒身和不可飲用的酒尾分離出來［6-8］，并能夠降低某些安全性指標的含量［9-11］。近年來，國內關于二次蒸餾的研究大多集中于甘蔗酒［12］、高檔白蘭地［13］等水果蒸餾酒，而對白酒原酒的二次蒸餾鮮有報道。

本研究以濃香型新產原酒為研究對象，采用壺式、常壓及減壓蒸餾對降度的濃香型原酒進行二次蒸餾，對蒸餾效率、感官質量及揮發性脂肪酸類和四大酯(己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯和乳酸乙酯)等主要物質進行研究，為白酒的品質提升提供了新的思路。

1 材料和方法

1.1 材料和儀器

濃香型原酒:72.7%vol，2014年產，由國內某酒廠提供;無水乙醇:色譜純，上海安譜實驗科技股份有限公司;各標準品及內標物:色譜純，Sigma-Aldrich公司;無水乙醚、NaCl、NaOH、H2SO4:分析純，上海國藥集團。

銅制壺式蒸餾器7.5 L，葡萄牙公司Iberian Coppers S.A.;旋轉蒸發儀，上海安譜實驗科技股份有限公司;SHZ-D(Ⅲ)循環水市真空泵，孔義市予華儀器有限責任公司;電子萬用爐220V/2kW，楚水電熱電器廠;Milli-Q超純水系統，美國 Millipore公司;GC 6890N-MSD 5975、GC 6890N-FID，美國安捷倫公司;DC-12氮氣吹掃儀、色譜柱 DB-FFAP(60 m×0.25 mm ×0.25 μm)、色譜柱 DB-Wax(30 m ×0.25 mm ×0.25 μm)，上海安譜實驗科技股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 二次蒸餾方式

壺式蒸餾:將4.5 L低度酒(原酒加超純水稀釋至酒精度為28%vol或直接使用10%vol～40%vol的初次蒸餾酒)裝入7.5 L銅壺，連接好鵝頸管和冷凝器。電子萬用爐加熱，常溫自來水冷凝。裝液量的1.5%體積的初餾液作為酒頭，酒頭之后到餾分酒精度接近60%vol部分作為酒身(占裝液量的27.4%)，酒身之后到餾分酒精度接近0%vol部分作為酒尾(占裝液量的26.7%)，關閉電爐，收集銅壺中的殘液。酒頭與酒尾可參與下一批二次蒸餾。酒身即為壺式蒸餾酒。

常壓蒸餾:將300 mL低度酒倒入1 L燒瓶中，加入幾顆玻璃珠，連接好蛇形冷凝管與接收瓶。采用電子萬用爐加熱，常溫自來水冷凝。酒頭、酒身和酒尾的掐取比例同壺式蒸餾，關閉電爐，收集燒瓶中殘液。酒身即為常壓蒸餾酒。

減壓蒸餾:取300 mL低度酒倒入1 L旋蒸瓶中。旋蒸溫度40℃，真空表讀數-0.1 MPa，常溫自來水冷凝。酒頭、酒身和酒尾的掐取比例同壺式蒸餾，關閉旋蒸儀，收集旋蒸瓶中的殘液。酒身即為減壓蒸餾酒。

1.2.2 感官品評

參照國標 GB/T 12315-2008［14］方法對幾種酒樣進行喜好度秩次統計，由20名經過感官培訓的江南大學生物工程學院碩士研究生從聞香上對濃香型原酒、壺式蒸餾酒、常壓蒸餾酒及減壓蒸餾酒進行喜好性強制排序，秩次1～4代表喜好度由好至差，并記錄感官描述。

1.2.3 總酸及總酯的測定

白酒中總酸和總酯的測定參照國標GB/T 10345-2007［15］方法。兩次平行實驗結果的絕對差值不超過平均值的2%。

1.2.4 液 液微 萃取 (liquid-liquid microextraction，LLME)結合氣相色譜-質譜(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)法定量有機酸

本研究結果發現，液體培養法與PCR的敏感性均高于95.0%，但特異性分別為91.6%和88.7%。分析其原因可能為液體培養法僅依靠支原體對尿素、精氨酸的分解改變pH值，使培養液變紅，但當出現復雜感染時，其他能夠分解尿素或精氨酸的金黃色葡糖球菌、表皮葡萄球菌或白色念珠菌等也會使培養液變紅，因此，液體培養法易受多因素干擾，產生假陽性。本研究受試者工作特征曲線顯示，PCR法的靈敏度和特異性均較高，其檢測價值最大，但PCR法檢測需特殊儀器及專業人員，對醫院的硬件設備要求較高，在基層推廣較難。因此，采用3種方法聯合進行支原體感染的篩查和診斷，可有效保證結果準確性。

參照文獻方法［16］，用超純水將酒樣稀釋至10%vol，取18 mL于樣品瓶中，加6 g NaCl飽和，加入6 μL 內標叔戊酸(3 406.43 μg/L，最終質量濃度)。加入1.5 mL重蒸的乙醚振蕩萃取5 min，靜置分層后吸取1 mL上層有機相置于2 mL樣品瓶中，氮吹濃縮至250 μL，取 1 μL 進行 GC-MS 分析。

GC條件:色譜柱為DB-FFAP(60 m×0.25 mm×0.25 μm)，進樣口溫度 250 ℃，載氣為 He，流速 2 mL/min，進樣量1 μL，不分流進樣。升溫程序:50℃保持2 min，以4℃/min的速率升溫至230℃，保持15 min。

MS條件:EI電離源，電子能量70 eV，離子源溫度為230℃，掃描范圍35～350 amu。每個酒樣重復測定3次，取平均值。

標準曲線:以10%vol的酒精水溶液配制一系列濃度梯度的待測物標準液，按照與酒樣相同的分析處理方法進GC-MS分析。以有機酸和內標的峰面積之比為橫坐標，質量濃度之比為縱坐標，建立標準曲線。

1.2.5 氣相色譜-氫火焰離子化(gas chromatographyflame ionization detector，GC-FID)法定量含量較高的化合物

參照國標 GB/T 10345-2007［15］方法，酒樣中加入內標乙酸正戊酯(體積分數2%)，進GC-FID分析，進樣量1 μL。樣品通過色譜柱DB-Wax(30 m×0.25 mm×0.25 μm)進行分離。程序升溫:60℃保持3 min，以5℃/min的速率升溫至150℃，再以10℃/min的速率升溫至230℃，保持5 min。進樣口及檢測器溫度均為250℃，載氣為He，流速1 mL/min，分流比為37∶1，尾吹氣20 mL/min;氫氣流速40 mL/min，空氣流速400 mL/min。參照國標GB/T 10345-2007確定待測化合物保留時間并計算校正因子。每個酒樣重復測定3次，取平均值。

參照文獻方法［17］，用超純水將酒樣稀釋至10%vol后，取8 mL置于頂空瓶中，加3 g NaCl飽和，加入10 μL 混標(己酸甲酯終質量濃度 95.57 μg/L，丙酸辛酯終質量濃度55.55 μg/L)，進行頂空固相微萃取。萃取條件:三相萃取頭DVB/CAR/PDMS(50/30 μm)，50℃預熱5 min，萃取吸附45 min，GC 解吸5 min(250℃)。

GC條件與MS條件同1.2.4。每個酒樣重復測定3次求取平均值。

標準曲線:以10%vol的酒精水溶液配制具有一定濃度梯度的4-甲基苯酚標準液，按照與酒樣相同的分析處理方法進行GC-MS分析。以4-甲基苯酚與內標物的峰面積比作為橫坐標，質量濃度之比作為縱坐標，建立標準曲線。

1.2.7 數據統計方法

本研究使用SPSS Statistics 19.0軟件進行統計分析，通過Friedman檢驗對喜好度排序秩次結果分析樣品之間是否存在顯著性差異，并利用Page檢驗驗證喜好度排列順序。

2 結果與討論

2.1 蒸餾效率

由于設備和操作等局限，在蒸餾酒醅(醪、液)時，酒不可能被完全蒸餾出來，并且蒸出的酒液在接酒的時候存在揮發等損耗［1］，因此需要考慮蒸餾效率。二次蒸餾的蒸餾效率可表示為酒頭、酒身、酒尾及殘液中酒精的質量之和占所用原酒中酒精質量的百分比。表1中顯示壺式蒸餾效率最高(99.21%)，這與白蘭地的二次蒸餾效率99.04%相當［7］。常壓蒸餾效率為96.61%，稍低于壺式蒸餾效率，而減壓蒸餾的蒸餾效率低于90%。從酒身酒精度看，減壓蒸餾低于壺式蒸餾和常壓蒸餾。在威士忌生產過程中，蒸餾設備是否存在泄露是影響產量或效率的關鍵因素，此外，冷凝水溫度、環境溫度與裝液溫度等也是影響蒸餾效率的重要因素［3］。

表1 三種二次蒸餾方式蒸餾效率Table 1 The distillation efficiency of ethanol in three types of double distillation

2.2 感官品評

對濃香型原酒、壺式蒸餾酒、常壓蒸餾酒和減壓蒸餾酒進行喜好度排序秩次統計(表2)，并對所得秩次結果進行 Friedman檢驗(表3)，Ftest大于臨界值7.74，說明顯著性水平為0.05時原酒與二次蒸餾酒存在顯著性差異。

表2 喜好度排序秩次結果aTable 2 The ranking results of sensory preference

根據秩和順序，按喜好度從好到差將酒樣初步排序為減壓蒸餾酒、壺式蒸餾酒、常壓蒸餾酒和濃香型原酒，并對秩次結果進行Page檢驗(表3)以檢驗該推論。L值大于臨界值522，說明顯著性水平為0.05時評價員能辨別出4種酒間存在差異，并且給出的排序和預先設定的順序一致。評價員對于4種酒的感官描述為:濃香型原酒散發窖泥臭且刺激，減壓蒸餾酒具有典型的濃香風格，壺式蒸餾酒果香濃郁，常壓蒸餾酒較原酒臭味減輕。4-甲基苯酚呈現窖泥臭、動物臭和皮革臭［18-19］，該化合物與窖泥臭有著十分密切的聯系［20］，4-甲基苯酚在46%vol酒精水溶液中的閾值為 166.97 μg/L［21］。本研究中測定的濃香型原酒中4-甲基苯酚質量濃度高達(791.17±22.14)μg/L，經壺式蒸餾后降至(180.09 ±7.38)μg/L，常壓蒸餾后降至(235.36±14.29)μg/L，而在減壓蒸餾酒中未檢測到。雖然高沸點的4-甲基苯酚在二次蒸餾時較難被蒸出，但壺式蒸餾酒及常壓蒸餾酒中仍存在少量的4-甲基苯酚，可能是隨著乙醇蒸氣帶入到酒身中;而減壓蒸餾時的溫度控制在40℃，高沸點的4-甲基苯酚很難被蒸出。銅在威士忌生產過程中有助于去除惡臭和硫化物，并與酯類物質的形成有關［3］;與不銹鋼蒸餾器相比，銅制的壺式蒸餾器生產的龍舌蘭酒富含更多的果香和花香［22］，因此壺式蒸餾酒純凈并富含果香。

表3 基于秩次結果的Friedman和Page檢驗(α=0.05)Table 3 Friedman test and Page test based on the ranking results(α=0.05)

2.3 揮發性脂肪酸和四大酯的變化

濃香型原酒經二次蒸餾后總酸濃度大幅度下降(表4)，但總酯濃度下降差異較大。壺式蒸餾時，總酯濃度下降幅度較小(4.77%)，但減壓蒸餾時，總酯濃度下降幅度大(36.45%)。

二次蒸餾時，降幅最大的揮發性脂肪酸是乙酸和丙酸(表5)，這兩種化合物在二次蒸餾后的酒中均未檢測到。己酸在原酒中含量最高(455.22 mg/L)，在二次蒸餾后的酒中質量濃度下降至71.89～106.50 mg/L，下降了77.34% ～83.75%。另一個重要的酸丁酸(213.28 mg/L)在二次蒸餾后的酒中質量濃度下降至32.68 ～47.03 mg/L，下降了78.07% ～84.41%。

壺式蒸餾過程中，9種揮發性脂肪酸濃度的和隨著酒精度的下降而呈上升趨勢(圖1)，這與甘蔗郎姆酒(cacha?a)二次蒸餾過程中揮發性酸濃度的餾出規律類似［23］，揮發性脂肪酸主要集中在中、后餾分。

己酸乙酯是濃香型白酒的主體香味成分，除此之外，乙酸乙酯、丁酸乙酯和乳酸乙酯也是濃香型白酒的重要酯類［1］。濃香型原酒中己酸乙酯濃度(5 302.41 mg/L)經壺式蒸餾后上升 4.85%(表 5)，常壓蒸餾后略有下降，而減壓蒸餾后下降26.55%。壺式蒸餾后，酒中乙酸乙酯濃度上升至1 530.14 mg/L，上升了83.31%。二次蒸餾后的酒中丁酸乙酯濃度較原酒均有所下降，下降了8.15% ～18.68%。乳酸乙酯在二次蒸餾后其濃度全部下降，下降了65.17% ～82.13%。濃香型原酒中乳酸乙酯/己酸乙酯(乳己比)比值為0.26，二次蒸餾后的酒中乳己比下降(壺式蒸餾酒，0.09;常壓蒸餾酒，0.09;減壓蒸餾酒，0.06)，這主要是由于乳酸乙酯濃度的大幅度降低引起。

表4 不同蒸餾方式對濃香型白酒總酸和總酯的影響Table 4 Influence of different types of double distillation in total acid and ester of strong aroma type liquor

表5 不同蒸餾方式對濃香型白酒揮發性脂肪酸的影響Table 5 Influence of different types of double distillation in volatile fatty acids of strong aroma type liquor

表6 不同蒸餾方式對濃香型白酒四大酯的影響Table 6 Influence of different types of double distillation in four main esters of strong aroma type liquor

圖1 壺式蒸餾過程中揮發性脂肪酸濃度的變化Fig 1 Total concentration of volatile fatty acids during pot still distillation

3 結論

采用壺式、常壓及減壓蒸餾對降度的濃香型原酒進行二次蒸餾，從蒸餾效率、感官質量以及揮發性脂肪酸和四大酯(己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯及乳酸乙酯)等主要物質進行研究，發現壺式蒸餾效率最高(99.21%)。通過對聞香的喜好度排序秩次統計，Friedman檢驗表明二次蒸餾后的酒與原酒存在顯著差異;Page檢驗表明按聞香的喜好度從好至差排序為減壓蒸餾酒、壺式蒸餾酒、常壓蒸餾酒和濃香型原酒。二次蒸餾能有效去除原酒的異嗅(如4-甲基苯酚等)。濃香型原酒經二次蒸餾后總酸濃度大幅度下降，總酯濃度下降差異較大，壺式蒸餾酒總酯濃度略有下降。相比于原酒，除壺式蒸餾酒的己酸乙酯和乙酸乙酯濃度有所上升外，丁酸乙酯及乳酸乙酯濃度均有所下降，二次蒸餾后的酒乳己比大幅降低。

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