白酒风味化学的研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

一、目的及意义

中国白酒是世界著名的蒸馏酒之一，也是世界上产量最大的蒸馏酒。它独特的生产工艺是千百年来我国劳动人民生产经验的总结和智慧的结晶。各类白酒因具有各自的色、香、味、而深受人们的喜爱。白酒在中国具有悠久的历史，又名烧酒、白干、火酒，在中国有些少数民族称为阿刺吉酒，意为“再加工”之酒[1]。它是以粮谷等为原料，以大曲、糖化酶、活性干酵母等为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、贮存、勾兑而制成的蒸馏酒。

白酒香味物质十分复杂，其中乙醇和水占白酒的98%～99%，而另外1%～2%是由微量物质组成的。迄今为止，在白酒中检测到的微量风味化合物达1737 种，包括醇类、酯类、醛类、酮类、酸类、缩醛类、芳香族化合物、内酯类、呋喃类、萜烯类、烃类、含氮化合物、含硫化合物等。其中醇类216种，酯类431种，醛类95种，酮类126种，酸类109种，缩醛类54种，芳香族化合物167种，内酯类19种，呋喃类76种，萜烯类68种，烃类81种，含氮化合物115种，含硫化合物55种，其它125种。在传统的白酒陈酿的过程中，会有很多缺陷（如贮存时间过长，储存期间白酒的损耗、大量的资金被积累，厂房和机器被占用等等），这些都严重影响了生产资金的周转，不适应现代化经济发展的要求。另外随着人们对白酒喜爱程度的愈来愈大，传统的白酒陈酿技术已经无法满足日益增长的白酒需求市场。因此，传统的白酒自然老熟的方法已不适应当今越来越激烈的市场需求。

本课题首先了解了白酒的起源及发展历史，然后深入的了解白酒的各种酿造工艺，包括传统的固态法发酵及液态法发酵，更有一种响应国家号召：节约能源，应运而生的生料酿造，为以后改进酿造工艺打下坚实的基础。又可以深入了解白酒的勾兑工艺在现代化科学的指导下质变及魅力。了解国内外蒸馏酒的风味异同点。

通过气相色谱（GC）对不同香型白酒中微量物质的检测、分析、对比，根据对比后的差异，以物理吸附和精馏两种方法处理散酒后的白酒风味比较，从而调制出不同香型白酒（浓酱兼香型），所得结果对于白酒风味改善具有重要的指导意义。

1.中国白酒的起源

从现代科学观点来看，酒的起源经历了一个从自然酿酒逐渐过渡到人工酿酒的漫长过程，它是古代劳动人民在长期的生活和生产实践中不断观察自然现象，反复实践，并经历无数改进而逐渐发展起来的[2]。水果是古人类的主要食物之一，采集的水果没有吃完很容易被野生酵母菌发酵成酒，这是最大可能的酒的起源。随着社会的发展，人类开始学会了原始的牧业生产，在存放剩余的兽乳时他们又被发现了被自然界微生物发酵而成的乳酒。在农耕时代前后，人类认识到含淀粉的植物种子可以充饥便收藏，以备食用。由于当时条件有限，谷物在野生菌、酵母菌等微生物的作用下糖化发芽，变成原始的粮食酒。

农业生产开始之后，谷物有了富余，加上先前人类发现了原始的酒的美味及精神振奋的功效，便有意识利用谷物酿酒，从而进入了利用天然微生物造酒的阶段。商代出现了专门的酿酒作坊，《尚书说命篇》中有“若作酒醴，而惟麴蘖”反应当时已用蘖来制造糖化度高、酒度低的醴，用麴来酿造酒化度较高的酒的状况。到周朝，统治阶级不但设置了专门的掌管酿酒的官职，如“酒正”、“酒人”、“浆人”、“大酋”等，更对酿酒的要点作经验总结[3]。

而关于白酒起源的说法有以下几种：

白酒起源于汉朝，是因为现存上海博物馆的与白酒相关的汉朝青铜蒸馏器从而认定白酒起源于汉朝;白酒起源于唐朝之说，以唐·白居易中《荔枝楼对酒》诗“荔枝新熟鸡冠色，烧酒初吻琥珀香”；李肇的“酒则剑南之烧春”等绝句；有雍陶诗句“自到成都烧酒熟，不思身更入长安”而来;白酒起源于南宋之说的，则由于1975年河北省青龙县出土的、经专家考证确认为用白酒蒸馏的南宋铜制烧酒锅;据《宋史食货志》有关内容记载，表明北宋初期已有烧酒白酒起源与元朝之说，是根据明朝名医李时珍在《本草纲目》中：“烧酒非古法也，自元时创始，其法用浓酒和糟入甄，蒸令汽上用器承其滴露。”但经考证，李时珍的记载与事实有较大出入[4]。以上诸多白酒起源的说法即使按最晚的时代即北宋开始计算，距今也有约1000年的历史。

1.1中国白酒的酿造工艺

中国白酒经过时间的洗涤，酒文化源远流长，产品风格独特，已经是重要的民族工业。中国白酒的生产工艺一般分为固态法发酵、半固态法发酵、液态法发酵。传统工艺多采用固态法发酵，所谓固态法,是指酿酒原料经固态发酵、固态蒸馏的酿酒技术。而目前国内白酒总产量的60%以上为液态法发酵，是指原料的发酵和蒸馏是在液态下进行的，后又称之为新工艺白酒。常规液态发酵法生产白酒始于20世纪50年代，采用酒精生产工艺，其特点是成本低，出酒率高，机械化程度高[5]。

图1 全液态法生产白酒工艺流程[6]

液态法发酵白酒一是采用粉粮蒸煮液化后再液态培菌糖化，从而大大减轻劳动强度，全面实现小曲白酒生产机械化操作；二是在酿造过程中采用纯种培养的高产酯适量低产高级醇的酿酒酵母和部分商品酶制剂与传统小曲协同糖化发酵，补充传统小曲中酿酒酶系和产酯功能微生物的不足，大幅度增加白酒中酯香物质的含量，使液态发酵白酒的酯香物质含量达到或超过传统固态发酵白酒的水平[7]。

自全球性的能源危机, 酿酒工艺项目研究得到更大的延伸。一种高效利用率酿造方式：生料酿酒应运而生。生料酿酒就是微生物利用生淀粉直接进行生长、繁殖及代谢的过程[8]。 在这个过程中, 首先微生物利用自身所产的酶将生淀粉转化成葡萄糖, 提供微生物生长、繁殖所需要的能量。同时在酒化酶的作用下, 将葡萄糖转化成酒精, 排出细胞外。生料酿酒工艺与传统发酵酒精工艺比较, 具有节约能源,提高出酒率, 操作简便, 便于工业化生产[9]。

国外有关生料糖化的研究始于 20 世纪 40 年代, 随着对微生物酶作用及淀粉结构的认识, 推动了生料酿酒的进步和发展。 我国对生料酿酒的研究始于 20 世纪 70 年代末, 直到 20世纪 90 年代才进入快速发展期[10]。经过几十年的快速发展，我国生料酿酒已取得重大成就。迄今为止, 世界上除了中国外, 没有任何一个国家在采用生料发酵工业化生产酒精和生产白酒的事例。

关于生料酿酒严格说来，其工艺只有三道:原料粉碎、发酵、蒸馏。采用生料酿酒特点是酿酒原料不用浸泡和淘洗,不用燃料蒸煮就直接进入发酵工艺，其优点则是降低能耗, 节约成本；提高出酒率；保证酒质。

表1：固态法白酒、新工艺白酒、生料酿酒生产工艺对比[11]：

待原料完全发酵后，将酒醅转移至甑桶中，即可开始蒸馏：酒醅经加热变成酒蒸汽最后冷凝成酒。蒸馏则是利用酒醅种各组分挥发性不同分离液态混合物的操作，由于挥发后，生成的蒸汽中比原来混合物含有较多的易挥发的组分，而剩余混合物中含有较多的难挥发性的组分，为保证酒体风格就有必要采取分段取酒，一般分为三个阶段：开始阶段、中间阶段、后期阶段。而分段取酒是勾兑工艺的前提，使得不同酒体风格互相搭配，优势互补，调配出香味浓郁的美酒。

2.中国白酒的勾兑工艺

顾名思义，勾兑就是掺兑、调配、组合、扯兑等的意思。而引申到酿酒行业，勾兑实际上就是一个取长补短的生产工艺，它把不同年份、窖池、季节等生产出来的各种各样的酒通过品评、化验找出其内在的规律，进而配制成符合本香型特点的成品酒，以满足广大消费者的需求[12]。通俗的来说，就是按照一定的比例掺兑在一起，以保证酒品质稳定，形成了符合标准的成品优质酒。而现代化的勾兑则是先对酒体进行设计，按照统一的标准和质量检验，最后设计成要求和质量标准对微量物质香味成分综合平衡的专业技术。

白酒勾兑技术伴随着白酒酿造就以早已存在，至于该技术起源于何时，这已难以考证，所耗精力极大，但是可以肯定的一点：白酒勾兑技术是随着科学技术的发展、社会需求不断向前发展并且逐渐完善起来的。

20 世纪50 年代以前，白酒的质量概念是以酒精含量为标准的，当时的做法是看酒花[13]。酒、水按一定比例混合（或称勾兑、扯兑），全凭经验来确认酒精含量，其范围为酒精含量从50 %vol 到65 %vol。后来出现酒精计。但是这个时期的勾兑技术相对简单，主要是酒体和水体之间进行，其目的就是高度酒，由加水稀释变成所规定度数白酒，然后售卖。

20 世纪50 所代后期，市场上对白酒的质量有了更高的要求，不单重视其酒精含量，而且对口感有了要求。就出现了“口感好的白酒畅销，价格升高；相反，口感不好的白酒，市场滞销，价格下降。”的局面，即口感占主要因素。白酒质量尝评员也即诞生，极大的推动了白酒酿造工艺的改革及创新，改进其生产相关设备。

而到了20世纪60年代后期，在科学技术的支持下，开展了一系列以提高产品质量为主的技改工作，生产操作和技术人员。开始了以尝评人员品尝，操作人员按不同排次、不同季节、不同窖别的酒勾兑等。这些尝评人员和操作人员的规范化组成，对白酒的科技进步和中国白酒事业的发展，起着重要的历史意义。

白酒勾兑专职人员在20世纪70年代才崭露头角。他们主要以感官尝评为主，判定酒质和口味相搭配、好酒与劣差酒相结合等。在实践中，勾兑专职人员发现基酒可以分为酱香、醇甜和窖底香，该勾兑相比之前更加复杂，勾兑时要考究不同轮次、不同酿造期、勾兑时的比例等，这样才可能使勾兑过后的白酒香味更加丰富、细腻。在此阶段，白酒的分析技术和检测设备不断的提高，研究人员和队伍也逐渐充实和扩大，对白酒香味形成也愈加深化，逐渐认识到白酒香味成分的种类和量比关系的差异，造成了白酒酒体风格的千姿百态。

而20世纪80年代初所推广的勾兑技术，则是巨大的变化，首先使用的工具、仪器比传统的更加先进，如各种不同规格量筒或刻度吸管等，这些都使得白酒勾兑工作更加细致、精确、专业。而条件较好的酒厂，已开始了采用气相色谱（GC）检测白酒中微量物质，并与勾兑技术相结合，是勾兑技术更加科学化、细致化、数据化、现代化，酒体品质也更加的稳定。

20世纪90年代，在国家政策的宏观调控下，适应市场的变化，以节约粮食，降低成本，克服传统工艺产生白酒的缺陷和不足，在已取得科技巨大进步的基础上，白酒界的科技人员创新的运用科学技术来改造白酒工艺，又赋予白酒勾兑以新的涵义。即用不同香型白酒（包括食用酒精），按照一定比例勾兑、调味，并在组合时允许添加使用添加剂，以调节白酒的香味和微量成分的量比关系，来提高酒体的品质，即现在的新型白酒，新型白酒的出现不仅给白酒企业带来了巨大的收益，更给了白酒行业生机，促进了全国范围内基酒的流通，使各自白酒优势互补，并获得发展。

图2 自动化大容器勾兑系统工作流程图[14]

该研究自2008 年8 月进入试运行以来，至今已勾兑普通茅台酒20余批，陈年酒3批，合计生产近12000t。通过对193 个样品的抽样检测，色谱骨架基本相同，酒样的感官、理化指标均符合GB/T 18356—2007 要求。

进入到21世纪，白酒的勾兑技术将走的是以感官尝评与现代化先进分析仪器设备检测相结合的前景广阔的科学化道路。目前对于白酒风味物质定性测量的技术包括标准品比对法[15]、保留指数（RI）定性法[16]、气-质联机（GC-MS）技术[17-19]、气相色谱-嗅闻仪联用（GC-O）技术[20-21]、二维或多维气质联机（MDGC-MS）技术[22]等。

白酒中风味化合物的定量技术分别包括面积百分比定量法（AERA%）、峰高百分比法（HEIGHT%）、归一化法（NORM%）、外标定量法（ESTD）和内标定量法（ISTD）等，在定量白酒中微量物质成分时则常用的仪器GC、GC-MS 等。随着科学的发展、酿造技术的进步，白酒勾兑技术必将得到大幅全面提升，并以新的姿态屹立世界的舞台。

3.白酒陈化

酒被人们赞誉为琼浆玉液，其社会效益和经济价值是不可估量的，尤其是酒特有的芳香，不仅能给人带来精神愉悦、兴奋，而且创造了巨额的社会价值。但是新蒸馏出来的白酒口味比较燥辣，醇香感不强，刺激性气味较重，主要是因为含有较多挥发性硫化物（如硫化氢、硫醇、二甲基硫等[23]）。因此新酒必须经过一段时间的贮存以后才能进行勾兑使用，辣燥感会明显减轻，风味物质逐渐形成，醇香诱人，酒品质量得到明显的改善[24]。该过程就是白酒老熟，也叫陈酿。

在传统的白酒陈酿的过程中，会有很多缺陷（如贮存时间过长，储存期间白酒的损耗、大量的资金被积累，厂房和机器被占用等等），这些都严重影响了生产资金的周转，不适应现代化经济发展的要求。另外随着人们对白酒喜爱程度的愈来愈大，传统的白酒陈酿技术已经无法满足日益增长的白酒需求市场。因此，传统的白酒自然老熟的方法已不适应当今越来越激烈的市场需求。为此，白酒界科技工作者一直在努力探索各种人工催熟方法来缩短陈酿周期，提高企业经济效益。

由于我国的酿酒历史悠久，对白酒人工老熟的研究进展早已开始，并且一直重视老熟的发展。到了20世纪80年代的时候，白酒界科研人员已经建立了多种催陈方法，达到了高峰期，大量的文献和相关专利获得批准。经研究，进一步发现白酒的老熟过程中主要有两种变化：

A. 化学变化：白酒中酸类、高级醇、多元醇以及酯类等，经过氧化、还原、合 成、分解、缩合反应达到新的平衡，白酒风味也随之变化。

醇氧化成醛：RCH2OH→RCHO H2O； 醛再氧化成酸：RCHO→RCOOH；

醇和酸合成酯：RCOOH R′OH→RCOOR′ H2O;

醇和醛合成缩醛：2R'OH RCHO→RCH(OR')2 H2O;

等等；贮存时酒中的醇类被氧化成酸，羧酸能淡化白酒的苦味，减轻和消去杂味。并且在酸的催化和微量氧存在下，乙醛和醇生成乙缩醛，丰富酒香成分。

B. 物理变化，即挥发、聚合、温度改变、缔合等。挥发会使低沸点醛类和硫化物、氮化物减少，它们是造成新酒辛辣苦涩和杂味、异臭的主要物质，它们的挥发能有效的改善酒体的质量。

4.国内外几种品牌白酒简介

历史、品牌、口感、价值、经典，是成为世界名酒的几大因素。从传统来看，世界名酒主要为蒸馏酒，有六大类，即中国白酒、白兰地、威士忌、朗姆酒、伏特加、金酒[25]。

表2 国外五大白酒的相关比较

我国白酒的独特工艺是千百年来我国劳动人民的生产经验总结和智慧结晶[26]。自1949年以来，在北京共进行了五次国家级名优酒评选活动，由最初的国家级8种到18种、28种、17种，且每次评选标准和指导方针都有所不同，最近名酒国内知名品牌白酒由佛山市酒文化研究会中的2008年白酒品牌市场占有率（图1）可知有五粮液，茅台，泸州老窖，水井坊等。

图3：2008白酒品牌市场占有率

2. 研究的基本内容与方案

本论文试验分别主要包括对散酒的物理吸附处理、精馏处理。利用劣质散酒配制出一种口味较好的浓酱兼香型白酒。

3. 研究计划与安排

第1—3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的试剂设备等。确定方案，完成开题报告。

第4—14周：完成试验内容，并记录。

第15周：整理实验内容，撰写毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献