白酒是一個包含數百種有機化合物的復雜體系，其中僅占2%的微量成分造就了白酒的獨特風味，包括但不限于酯類、酸類、醇類、醛類、酮類和酚類。酯類化合物是白酒香氣的主要成分，酸類有助于平衡酒體，增加口感的復雜度。醇類和醛類化合物可以進一步豐富酒的香氣層次，酮類和酚類化合物在細微處調整酒的風味輪廓。酸酯之間存在動態平衡，其含量及量比關系是影響白酒風味和品質的主要因素。

天津科技大學生物工程學院的王旭、張歡*、杜麗平*等人以酸酯的量比關系為依據，調整濃香型白酒乙酸、乳酸、丁酸和己酸的濃度建立模擬體系，采用電子鼻和感官品評等研究方法表征主要酸分別對模擬體系風味的影響，并以不同濃度的乳酸為研究對象，探究其對酯類物質揮發性的影響，隨后計算熱力學參數并解析其相互作用機理，旨在厘清濃香型白酒中主要酸酯相互作用，為揭示濃香型白酒的協調性提供理論支持。

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不同酸類對濃香型白酒模擬體系香氣的影響

為研究乙酸、乳酸、丁酸和己酸對濃香型白酒風味做出的貢獻，本實驗依據電子鼻傳感器對模擬體系的差異響應以及感官評價香氣得分，分析不同質量濃度酸類物質對模擬體系香氣的擾動。

1.1 乙酸質量濃度對模擬體系香氣的影響

由圖1a可知，隨著乙酸質量濃度的升高，模擬體系的響應強度基本呈增強趨勢，其最大變化來自W1W傳感器，這與張卜升等的研究結果相似。相比0 mg/L乙酸模擬體系，添加250 mg/L乙酸的模擬體系響應強度降低，可能是由于對其他揮發性物質的釋放存在某些抑制作用。當模擬體系乙酸質量濃度高于400 mg/L，模擬體系的響應強度逐漸增加，可能主要由乙酸自身揮發導致。當乙酸與其他物質存在相互作用時，體系中特征香氣的釋放會得到促進或抑制，因此對模擬體系的特征香氣進行感官評價。由圖1b可知，當乙酸處于低質量濃度時，花香、果香得分較高，窖香、酸香、醇香得分較低，這與添加高質量濃度乙酸的模擬體系得分相反。中質量濃度乙酸的模擬體系各香氣得分均衡、強度適中。有研究表明，低酸導致產品的香氣突出但不夠醇厚，高酸易生成酸臭味而掩蓋花果香。

1.2 乳酸質量濃度對模擬體系香氣的影響

乳酸是一種微酸、微甜、微澀的非揮發性有機酸，因此乳酸質量濃度不直接影響模擬溶液電子鼻響應強度。如果響應強度發生變化，則可能是因為與其他風味物質發生了相互作用。由圖1c、d可知，與LA0相比，乳酸質量濃度低于360 mg/L的模擬體系響應強度均降低，而乳酸質量濃度高于360 mg/L的模擬體系響應強度均增強。當乳酸質量濃度在80～360 mg/L時，模擬溶液的響應強度均小于68，說明低濃度的乳酸分子可能更傾向于與其他呈香物質形成分子間作用力，這些作用力共同決定了溶液分子間結合緊密程度，進而阻礙后者從模擬體系逸出。當乳酸質量濃度為550 mg/L時，電子鼻響應強度最大，酸香和窖香得分最高。李培等確定己酸乙酯、己酸和丁酸等6 種風味物質為窖香的關鍵化合物，由此推測高濃度的乳酸可能通過降低溶液的pH值、抑制己酸乙酯的解離促進其揮發。整體來看，低濃度乳酸會修飾溶液中酯類物質的香氣，高濃度乳酸則促進了模擬溶液整體香氣的釋放。值得注意的是，LA1在花香和果香上得分均高于LA5，這表明除了乳酸含量外，乳酸和其他物質的量比關系也是影響白酒質量的關鍵因素。

1.3 丁酸質量濃度對模擬體系香氣的影響

如圖1e、f所示，隨著丁酸質量濃度增加，電子鼻響應強度整體呈增強趨勢。丁酸具有獨特的臭味，在模擬溶液中添加丁酸質量濃度至730 mg/L，響應強度最大，泥臭味和酸香也得到顯著提升，但花香和果香得分最低，說明高濃度丁酸有掩蔽其他香氣的作用。低濃度丁酸則表現出相反的效果，添加130 mg/L丁酸的模擬體系響應強度略微降低，花香和果香未增強，但酸香、窖香及醇香有所增強，整體得分提高，風味輪廓最為均衡協調。模擬體系的響應強度整體呈增強趨勢，在丁酸質量濃度為260 mg/L時出現顯著下降，感官輪廓也在酸香、糧香和泥臭味收縮至最低，推測丁酸和其他風味物質的量比關系通過改變溶液的化學和物理性質，間接影響丁酸的揮發性。

1.4 己酸質量濃度對模擬體系香氣的影響

白酒中己酸具有強烈的脂肪臭味和刺激感，能夠為白酒帶來爽口的特質。如圖1g、h所示，電子鼻響應強度隨己酸質量濃度增加整體呈增強趨勢，當己酸質量濃度為200 mg/L時，模擬體系響應強度略有下降，添加700 mg/L己酸的模擬體系響應強度最高，感官品評輪廓與乙酸相似，表現出“四長一短”的不均衡形式，即花果香、醇香、窖香突出，泥臭味得分最低。與不添加己酸的模擬體系相比，添加己酸的樣品花果香均被抑制，但隨著濃度的增加，抑制程度先增大后減小，這可能是由于香氣化合物之間的相互作用和閾值效應。在一定的濃度范圍內，己酸的增加可能會導致香氣的不協調，但當己酸濃度繼續增加到一定程度后，可能會達到一個新的平衡狀態，使得花果香的抑制作用不再顯著增加。特別的是HA3的花果香處于最低水平，但醇香得分較高。

1.5 不同質量濃度的乙酸、乳酸、丁酸、己酸與感官評分的相關性分析

酸類是白酒中重要的協調成分，在調整香氣物質間的融合程度、改變香氣復合性方面均有一定作用。由上述研究結果可知，在酸類物質的影響下，多個香氣屬性間存在顯著差異。為進一步研究不同質量濃度的乙酸、乳酸、丁酸和己酸對香氣屬性的影響，對感官得分和酸質量濃度之間進行Spearman相關性分析。由圖2可知，己酸、乙酸和丁酸均與泥臭味呈正相關，與花香、果香呈負相關，乳酸則有相反的趨勢，與泥臭味呈極顯著負相關（

P

＜0.01），與花香、果香呈正相關。當己酸、乙酸和丁酸的質量濃度較高時，3 種酸本身就會產生泥臭味、汗臭味，從而掩蓋果香，而乳酸能顯著降低泥臭味、提升果香，這可能是由于乳酸與模擬溶液中其他物質發生了相互作用。此外，乙酸、丁酸、己酸都具有一個羧基，乳酸分子中除了羧基外，還有一個羥基連接在中間的碳原子上，可以參與形成氫鍵，影響其溶解性和與其他分子的相互作用。

02

乳酸對模擬體系的影響

2.1 乳酸質量濃度對模擬體系揮發性的影響

如圖3a所示，相較于模擬體系LA 0 ，將不同質量濃度的乳酸添加到模擬體系時，其揮發量均出現不同程度的下降，表明乳酸的存在會抑制模擬溶液的揮發。當乳酸質量濃度為80～280 mg/L時，隨著乳酸質量濃度的增加模擬體系的揮發量減小，當乳酸質量濃度為360～550 mg/L時，模擬體系的揮發量增加，抑制效果呈現先增大后減小的趨勢。添加低質量濃度乳酸（LA 1 ）揮發量較大，45 min時總揮發量為1.5 g，整體揮發量的變化趨勢與LA 0 一致。中質量濃度乳酸（LA 3 ）與LA 0 相比揮發量減少0.6 g，同時LA 3 的醇香最弱（圖1d），這表明中質量濃度的乳酸可能抑制了乙醇的揮發。初步分析表明，在一定量比關系下乳酸對模擬體系的揮發性具有促進或抑制效應。

2.2 乳酸質量濃度對模擬體系紫外光譜的影響

利用紫外-可見分光光度計測定單組分和混合組分的紫外光譜，根據其光譜特征探究其相互作用。當一種溶液中含有多種組分時，若組分之間無相互作用，混合溶液的吸光度等于相應波長下各組分吸光度的總和。若不相等，則違背了朗伯比爾定律，表明物質間發生了相互作用。由圖3b可知，LA 5 的吸光度與SUM（經稀釋2 倍的LA 0 與550 mg/L乳酸吸光度的加和）不同，表明乳酸可能和模擬體系中其他物質形成聚集體。由圖3c可知，隨著乳酸質量濃度增加，模擬體系的特征吸收峰并未發生明顯的移動，可能是該體系電子躍遷類型不依賴于分子濃度。

03

乳酸對二元體系揮發性的影響

為了進一步解析乳酸對溶液中物質揮發性的影響，測定揮發量并繪制了揮發曲線以探究乳酸質量濃度對酯類釋放行為的影響。如圖4a所示，LH 1 ～LH 5 與LH 0 相比揮發性均被抑制，乳酸對己酸乙酯揮發性的抑制作用隨乳酸質量濃度的增加呈現先增強后減弱的趨勢。當乳酸質量濃度為280 mg/L時，抑制作用最強。乳酸質量濃度繼續增加時，己酸乙酯的揮發率增加，抑制作用減弱，當乳酸質量濃度達到550 mg/L時，己酸乙酯揮發率與LH 0 組幾乎一致。這可能是由于乳酸的添加改變了溶液中的離子相互作用或電荷分布，當乳酸添加量較低時，溶液體系中除己酸乙酯外的物質對己酸乙酯的吸引力大于排斥力，當乳酸質量濃度逐漸增加，該溶液體系除己酸乙酯外的物質對己酸乙酯的吸引力減小。由于在該溶液體系中乳酸的濃度是唯一變量，因此己酸乙酯揮發率的變化是由乳酸導致。

由圖4b可知，添加較低質量濃度的乳酸會導致乳酸乙酯在初始階段的揮發率為負值，其原因在于乳酸乙酯的濃度增加，即溶液中溶劑的減少速率遠高于溶質，體系中乙醇的揮發速率遠高于乳酸乙酯，這一現象可能與乙醇和乳酸乙酯的飽和蒸汽壓有關，飽和蒸汽壓是衡量物質揮發性的重要因素。在25 ℃時，乳酸乙酯的飽和蒸汽壓為0.5 kPa，乙醇的飽和蒸汽壓為7.959 kPa，因此在二元體系中乳酸乙酯的揮發率不同于其他3 種酯類。與LL 0 相比，隨著乳酸質量濃度的增加乳酸乙酯的揮發率逐漸上升，促進了乳酸乙酯的釋放，當乳酸質量濃度為550 mg/L時，乳酸乙酯的揮發率下降，說明過量乳酸對乳酸乙酯揮發的作用減弱。

如圖4c所示，添加乳酸后乙酸乙酯揮發率均有所增加但不顯著，乳酸的加入對乙酸乙酯的揮發有微弱的促進作用。Wang Guangnan等研究發現乳酸可降低乙酸乙酯嗅覺閾值，這與本研究結果有一定的相似性，但本實驗中乳酸促進乙酸乙酯揮發的效果并不明顯，可能是乳酸的濃度范圍不一致導致產生差異。由圖4d可知，添加乳酸均減弱了丁酸乙酯的揮發能力，相比于LB 1 ～LB 4 ，LB 5 的丁酸乙酯揮發率增加。由此可見，高濃度乳酸可以促進丁酸乙酯的揮發。

04

乳酸對酯類物質紫外吸收光譜的影響

紫外吸收光譜是一種快速、靈敏且廣泛應用的分析技術，測量兩種或多種化合物時，它們的電子結構可能會發生變化，從而影響吸收光譜。例如氫鍵、范德華力、靜電作用等都可能導致分子的電子能級發生變化，進而改變其吸收峰的位置和強度。從圖5a、c、e、g可知，乳酸與己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯形成的二元體系吸光度與單化合物累加曲線（SUM）均不相等，不符合朗伯比爾定律，可能是由于結合引起局部構象變化導致發色團環境的變化，從紫外光譜角度證明乳酸與4 種酯類物質存在相互作用。

如圖5b所示，隨著乳酸的加入，己酸乙酯的最大吸收峰先藍移后紅移。與LH 0 相比，LH 5 的特征吸收峰依然藍移1 nm，這可能是由于乳酸濃度的增加，其分子間的相互作用增強，這種相互作用增加了電子從基態到激發態躍遷所需的能量，導致吸收峰藍移。當乳酸增加到高濃度時，吸收峰逐漸紅移，所需能量相對降低。這一現象與乳酸對己酸乙酯揮發率的影響趨勢一致。

由圖5d可知，隨著乳酸質量濃度增加，特征吸收峰的吸光度隨之增加，峰位置沒有發生改變。但當乳酸質量濃度為550 mg/L時，特征吸收峰由211 nm藍移至208 nm波長處，并且出現了一個微小的特征吸收峰，這可能是由于乳酸的羧基吸收了特定波長發生了電子躍遷，乳酸乙酯結構周圍的化學環境發生了變化。

由圖5e、f可知，乳酸和乙酸乙酯體系的吸光度和其單獨物質在相應波長下吸光度的加和差異并不顯著，可推斷其發生了微弱的相互作用。隨著乳酸濃度增加，最大吸收峰由206 nm（LE 0 ）藍移至204 nm（LE 1 ）波長處，隨后逐步紅移至207 nm（LE 4 ）波長處，當乳酸質量濃度為550 mg/L時，特征吸收峰藍移至206 nm波長處。這表明不同質量濃度乳酸的加入依然會對混合溶液的紫外吸收特性造成一定的影響。如圖5h所示，隨著乳酸質量濃度增加（LB 1 ～LB 4 ），丁酸乙酯與乳酸二元體系的特征吸收峰先逐漸藍移，LB 5 的特征吸收峰紅移，說明乳酸的濃度影響了該體系的化學微環境。

05

二元體系的熱力學分析

利用紫外光譜數據，可以估算分子激發態的熱力學函數，如焓變（Δ

H

）、熵變（Δ

S

）和自由能變（Δ

G

），因此乳酸與酯類物質的具體作用力類型也可通過熱力學參數進行分析。如表3所示，平衡常數

K

可量化乳酸與酯類物質的結合能力，從大到小為丁酸乙酯＞己酸乙酯＞乙酸乙酯＞乳酸乙酯。乳酸和酯類物質在乙醇溶液中的結合能力差異可能由分子間作用力、氫鍵、溶劑效應、酯類等多種因素導致。乳酸與4 種酯的Δ

G

均為負值，表明乳酸與4 種酯類物質的相互作用均可自發進行。乳酸與己酸乙酯的焓變Δ

H

、熵變Δ

S

均為正值，表明在二元模擬體系中這兩種物質的主要作用力類型為疏水相互作用。乳酸與乳酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯的Δ

H

、Δ

S

均為負值，表明在二元模擬體系中乳酸與這3 種酯類的主要作用力類型為氫鍵和范德華力。化合物的鏈長影響風味化合物與基質之間的相互作用，乳酸與己酸乙酯的相互作用力不同于其他3 種酯，可能是由于己酸乙酯屬于長鏈酯，而其他3 種酯屬于短鏈酯。

06

結論

本實驗根據濃香型白酒主要酸酯的量比關系及實際濃度范圍開展研究，采用電子鼻、感官品評等方法研究了乙酸、乳酸、丁酸和己酸的質量濃度對模擬體系香氣的影響，結果表明改變4 種酸的質量濃度對香氣均有影響，其中乳酸顯著改變了香氣，降低泥臭味、增強花果香，表明乳酸與模擬體系存在相互作用使香氣改變。隨后對乳酸與酯類物質的二元體系進行揮發性分析及紫外光譜研究，揮發曲線結果表明，與不添加乳酸相比，添加乳酸促進了乙酸乙酯、乳酸乙酯的釋放，但高質量濃度乳酸會減弱促進作用。添加乳酸減弱了己酸乙酯、丁酸乙酯的揮發性，低質量濃度乳酸加強了對己酸乙酯揮發的抑制作用，高質量濃度乳酸降低了這種抑制作用，紫外光譜結果表明，乳酸與己酸乙酯之間為疏水相互作用，乳酸與乳酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯之間為氫鍵或范德華力。盡管本研究分析了濃香型白酒中乙酸、乳酸、丁酸和己酸對模擬體系香氣的影響，闡明了濃香型白酒中乳酸與4 種酯類物質的相互作用及機理，但白酒微量成分復雜，所含的各類酯、酸、醇、醛等微量成分的量比關系對酒質有較大影響，同時白酒的風味形成是一個多因素、多層次的復雜過程，因此未來的研究需考慮其他風味成分二元及多元混合物之間的相互作用，如酸、酯、醇、醛以及骨架成分、量微香大化合物等，以全面揭示濃香型白酒風味的奧秘。

作者簡介

通信作者：

杜麗平，博士，天津科技大學生物工程學院教授，博士生導師，主要研究方向為：發酵工程及發酵食品風味研究。主持及參與國家自然科學基金面上項目、寧夏回族自治區重點研發項目、天津市科技支撐項目等項目20余項。獲得國家授權發明專利40余件，已發表文章90余篇（其中SCI論文30余篇），總被引近1500次。獲得省部級獎勵8 項。

張歡，理學博士，天津科技大學生物工程學院高級工程師，碩士生導師。主持及參與國家博士后基金特別資助項目、國家自然科學基金面上項目等科研項目6 項，獲得第二屆博士后創新創業大賽優勝獎。累計發表學術論文1 5篇，授權發明專利2 項。研究方向：釀酒功能微生物篩選與應用、風味互作。

第一作者：

王旭，天津科技大學生物工程學院2022級碩士在讀，導師為杜麗平教授。研究方向為白酒釀造與風味分析，碩士期間擔任學院儀器平臺助管，熟練掌握GC、GC-MS、LC、GC-IMS等高精尖儀器的原理和操作方法，深入了解風味物質相互作用的研究方法，獲得白酒品評大賽天津賽區二等獎，多次獲得二等學業獎學金。

本文《濃香型白酒中主要酸酯相互作用及機理解析》來源于《食品科學》2025年46卷第5期75-84頁，作者：王旭，劉眉伶，鄭柳艷，白家寧，朱凱旋，袁林，衛春會，黃繼紅，張歡*，杜麗平*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240726-260。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯：普怡然；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為貫徹落實《中共中央國務院關于全面推進美麗中國建設的意見》《關于建設美麗中國先行區的實施意見》和“健康中國2030”國家戰略，全面加強農業農村生態環境保護，推進美麗鄉村建設，加快農產品加工與儲運產業發展，實現食品產業在生產方式、技術創新、環境保護等方面的全面升級。由 中國工程院主辦， 中國工程院環境與輕紡工程學部、北京食品科學研究院、湖南省農業科學院、岳麓山工業創新中心承辦， 國際食品科技聯盟（IUFoST）、國際谷物科技協會（ICC）、湖南省食品科學技術學會、洞庭實驗室、湖南省農產品加工與質量安全研究所、中國食品雜志社、中國工程院Engineering編輯部、湖南大學、湖南農業大學、中南林業科技大學、長沙理工大學、湘潭大學、湖南中醫藥大學協辦的“ 2025年中國工程院工程科技學術研討會—推進美麗鄉村建設-加快農產品加工與儲運產業發展暨第十二屆食品科學國際年會”，將于2025年8月8-10日在中國 湖南 長沙召開。

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