酱香型白酒风味特征变化研究：1-丙醇与香气化合物的感知相互作用

作者及发表信息

本研究由江南大学生物技术学院和工业生物技术教育部重点实验室的Han Zhao、Li-juan Chai（通讯作者）、Wei Zhang等团队，联合国家固态酿造工程技术研究中心（泸州）、四川大学生物质科学与工程学院等多个机构共同完成。研究成果发表于《Food Chemistry: X》期刊2025年第25卷，文章编号102153，采用CC BY-NC 4.0开放获取许可协议。

学术背景

本研究属于食品风味化学与感官科学交叉领域，聚焦中国传统蒸馏酒——酱香型白酒的风味形成机制。酱香型白酒作为中国固态发酵蒸馏酒的代表，其独特的风味特征主要来源于发酵过程中产生的大量挥发性化合物，其中高级醇（higher alcohols）是重要的风味成分。1-丙醇（1-propanol）作为酱香型白酒中含量最高的高级醇，其浓度范围（87.2-390.9 mg/L）显著高于啤酒（60-100 mg/L）和葡萄酒（300-390 mg/L）。前期研究表明，1-丙醇具有酒精、植物和霉味特征，在53%乙醇水溶液中的嗅觉阈值为223.93 mg/L，既能增强酯类香气使风味更丰富和谐，也可能带来辛辣感并影响风味平衡。然而，1-丙醇影响酱香型白酒风味的具体机制尚未阐明，特别是其与关键酯类化合物的相互作用机制缺乏系统研究。因此，本研究旨在：（1）确定1-丙醇对酱香型白酒风味特征和挥发性化合物的影响；（2）探究1-丙醇与主要香气化合物的感知相互作用；（3）阐明化合物挥发性对相互作用的影响。

研究流程与方法

本研究采用多学科交叉方法，整合仪器分析与感官评价技术，系统设计了七个研究环节：

1. 高级醇定量分析 收集30种市售酱香型白酒样品（酒精度53% vol），通过气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）定量五种高级醇（1-丙醇、异戊醇、异丁醇、1-丁醇和1-戊醇）。样品稀释至10%乙醇浓度后，加入内标叔戊醇（tert-amyl alcohol），采用DB-WAX色谱柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）分析。温度程序：初始40℃保持3分钟，以5℃/min升至120℃保持4分钟，再以15℃/min升至220℃。通过GraphPad Prism8绘制热图，方法验证数据见表S2。

2. 挥发性化合物分析 采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术（HS-SPME/GC-MS）分析其他挥发性化合物。样品用饱和氯化钠溶液稀释至9%酒精度，加入三种内标（叔戊醇、2-甲基己酸和乙酸戊酯）。使用CAR/PDMS/DVB萃取纤维在50℃吸附40分钟，250℃解吸5分钟。DB-WAX色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）分离，质谱扫描范围m/z 35-350。化合物通过NIST11数据库、保留指数（Retention Index）和标准品验证。

3. 感官评价实验 15名经过培训的感官评价员（9女6男，22-25岁）对添加不同浓度1-丙醇（0、1、2、3、4倍定量浓度）的白酒样品进行描述性分析。通过定量描述分析（QDA）确定八个香气特征：”甜”、”青草”、”烘烤”、”花香”、”酸”、”酱香”、”脂肪”和”果香”，强度评分0-10分。实验在53%乙醇水溶液体系中进行，样品平衡至20±2℃后评价，所有实验重复三次。

4. 电子舌味觉分析 采用SA402B电子舌系统测定六种味觉特征：鲜味（AAE）、咸味（CT0）、酸味（CAO）、苦味（C00）、涩味（AE1）和甜味（GL1）。传感器经特定溶液预处理后，测定样品与参比溶液电位差，通过味觉分析软件转换为味觉值。每个样品重复四次测定取平均值。

5. 静态顶空-气相色谱质谱（SHS/GC-MS）分析 选择1-丙醇初始浓度分别为237、217和101 mg/L的三个白酒样品（A、B、C），添加0-4倍1-丙醇后，采用PAL3自动进样器在85℃下提取顶空气体，1 ml无分流进样。通过峰面积变化评估1-丙醇对挥发性化合物释放的影响。

6. 嗅觉阈值测定 采用三选一强迫选择法（3-AFC）测定1-丙醇和四种酯类（乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯和己酸乙酯）在53%乙醇水溶液中的嗅觉阈值。通过Sigmoid函数拟合（P=1/(1+e^-(x-c)/d)）计算50%检测概率对应的浓度为阈值。

7. 相互作用机制分析 采用两种方法评估二元混合物的感知相互作用：（1）Feller加性模型：通过理论阈值与实际阈值的比值R判断协同（R≤0.5）、加和（0.51）；（2）气味活性值（OAV）法：比较理论OAV与实测OAV比值X判断相互作用类型。进一步通过分配系数（Partition Coefficient）分析1-丙醇对酯类挥发性的影响，计算气液两相分配系数Kg/m。

主要研究结果

1. 高级醇组成特征 30个酱香型白酒样品中，1-丙醇含量最高（87.2-390.9 mg/L），平均191.8 mg/L；其次为异戊醇（呈现涩味）、异丁醇、1-丁醇和1-戊醇。选择三个代表性样品（A：236.6 mg/L；B：216.8 mg/L；C：101.0 mg/L）进行后续实验。

2. 感官与味觉变化 添加1-丙醇显著降低花香和果香强度（原始值8-10和6-8分别降至5-7和4-5），其他香气特征变化不明显。电子舌分析显示，1-丙醇增加所有味觉传感器响应值，其中苦味（2-4增至6-10）和涩味（0-2增至7-11）呈浓度依赖性增强。

3. 挥发性化合物释放变化 SHS/GC-MS分析表明，1-丙醇抑制大多数香气化合物的挥发，54%、46%和31%的化合物在三样品中呈单调下降趋势。四种关键酯类受影响显著：己酸乙酯峰面积降低>40%（2.38×10⁸降至1.34×10⁸），丁酸乙酯、乙酸乙酯和戊酸乙酯降低约30%。这些酯类的OAV值均>30，对白酒风味贡献显著。

4. 嗅觉阈值测定 1-丙醇、乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯和己酸乙酯的嗅觉阈值分别为54.3 mg/L、23.7 mg/L、159.8 μg/L、54.7 μg/L和113.1 μg/L。碳链较短的乙酸乙酯阈值最高，随着碳链增长，疏水性增加导致阈值降低。

5. 感知相互作用分析 Feller模型显示，1-丙醇与四种酯类的二元混合物均呈现掩盖效应（R>1），其中对戊酸乙酯掩盖最强（R=12.40），其次为己酸乙酯（R=6.94）、丁酸乙酯（R=6.46）和乙酸乙酯（R=1.74）。OAV方法结果与之相符，1-丙醇与己酸乙酯的掩盖效应最显著（X=1.63）。

6. 分配系数分析 添加1-丙醇后，四种酯类的气液分配系数Kg/m均降低，表明1-丙醇抑制其从液相向气相的挥发。相比例（PR）399时，添加4倍1-丙醇对酯类挥发的抑制最强。

研究结论与价值

本研究系统阐明了1-丙醇通过抑制关键酯类挥发、改变感知相互作用影响酱香型白酒风味的分子机制。主要结论包括：（1）1-丙醇是酱香型白酒中含量最高的高级醇，浓度范围87.2-390.9 mg/L；（2）增加1-丙醇会减弱花香和果香，增强苦味和涩味；（3）1-丙醇主要通过抑制乙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯和己酸乙酯的挥发改变风味特征；（4）Feller模型和OAV方法证实1-丙醇与这些酯类存在掩盖效应；（5）分配系数分析表明高浓度1-丙醇和高PR条件下抑制作用最强。

该研究的科学价值在于首次系统揭示了1-丙醇影响酱香型白酒风味的多元机制，为理解复杂酒体中的风味相互作用提供了新视角。应用价值体现在为白酒品质调控提供了理论依据，可通过优化1-丙醇含量来调整产品风味特征。此外，建立的多方法联用策略（感官-GC-MS-电子舌-分配系数）为食品风味研究提供了可借鉴的技术路线。

研究亮点

1. 创新性发现：首次证实1-丙醇通过抑制酯类挥发和产生掩盖效应双重机制影响酱香型白酒风味，解释了高级醇与酯类的复杂相互作用。
2. 方法学创新：整合感官评价、仪器分析和数学模型（Feller模型、OAV、分配系数），建立了多维度的风味相互作用研究框架。
3. 应用价值突出：研究结果可直接指导白酒生产工艺优化，特别是为控制1-丙醇含量提供了科学依据，对提升产品品质具有重要意义。
4. 样本代表性：分析30种市售酱香型白酒，确保了研究结论的行业普适性；选择三个不同1-丙醇含量的样品进行机制研究，增强了结果的可靠性。

其他有价值内容

研究还发现，1-丙醇对乳酸乙酯的影响呈现浓度依赖性：低浓度促进挥发，高浓度抑制。这一现象暗示不同化合物与1-丙醇的相互作用机制可能存在差异，值得进一步研究。此外，补充材料提供了详细的化合物标准曲线（图S1-S3）、方法验证数据（表S2-S4）和色谱图，为方法重现性提供了充分支持。作者指出，未来可通过分子动力学模拟深入探究1-丙醇与酯类的分子作用机制。