蒸馏酒在世界范围内都很盛行，因各地不同的自然资源、地理环境、民族、风俗习惯等因素，造就了不同种类的蒸馏酒。中国白酒同威士忌、白兰地、朗姆酒、伏特加、金酒并称为世界六大蒸馏酒。我国酿酒技术历史悠久，以富含淀粉质的谷物为原料，接种酒曲进行固态糖化发酵，经甑桶蒸馏而成。白酒中98%为乙醇和水的混合物，其余1%～2%的微量成分为白酒的呈香、呈味物质，目前已经检测出3 000 多种，主要包括醇、酸、酯、醛等[1]。其中酯类物质在呈味中发挥着重要的作用，发酵过程中有两种形成途径：一是酒醅中的微生物(汉逊酵母、假丝酵母等）代谢产生，此途径为主要产酯路径。另一途径则是酸类物质与醇类物质发生有机反应生成[2]。雷学俊等[3]发现浓香白酒窖池内下层的香气成分含量较上、中层酒醅更丰富，并且窖边的酒醅风味成分较同糟层其他位置含量更高，固增大糟子与窖泥的接触面有利于提高酒质;应静等[4]发现温度对浓香型白酒的发酵和生香具有显著影响，温度偏低时出酒率则偏高，而温度偏高时酯类物质成分较高，固要酿出品质优异的浓香型白酒，应寻求出酒率和酒质在温度方面的平衡点。李大和等[5]、王志强等[6]也表明了酯化前体物质醇和酸对产酯效果影响显著，增加窖内反应底物浓度可提高酯化极限和速度，以此达到提高酯化率的目的。所以，合理地改变发酵条件，对提高白酒质量具有重要的意义。
浓香型白酒发酵通常会划分为3 个时期，一是以产酒为主要阶段（7 d～15 d）的主发酵期，此时期主要是淀粉转化为糖，微生物利用糖产生酒精，同时有少量酸类物质生成；二是生成酸类物质的发酵中期（10 d～15 d），也被称作“生酸期”，此时期主要是细菌利用淀粉、糖类、酒精类等生成酸类物质的过程；三是发酵后期（15 d～发酵结束），此阶段主要是将前面已经生成的醇类、酸类、醛类等产物作为前提物质，经过生化反应，转变为酯和其他呈香呈味物质，也叫做“生香期”[7]。产酯、“生香”是一个缓慢且复杂的过程，为获得丰富的香味物质，形成自家的特殊风格，酒厂都选择延长发酵时间到60 d 以上，有些会采用不同的工艺，比如双轮底等。本试验通过实验室模拟浓香型白酒延长发酵周期的方式，对延长发酵后的酒醅和未延长发酵的酒醅进行研究，对比得到了延长发酵周期后窖内上、下层酒醅的水分含量、酒精度、酸度和总酯含量以及挥发性风味物质的变化情况，为通过延长发酵周期而提高酒质提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
出窖酒醅、谷壳（已蒸）、黄水：市售；食用酒精：四川省食品发酵工业研究设计院有限公司；乙酸正戊酯（色谱纯）：天津市永大化学试剂有限公司；2-辛醇（色谱纯）：美国Alfa Aesar 公司。
1.2 仪器与设备
DHG-9071A 型电热恒温干燥箱：北京市永光明医疗仪器厂；7890A-5975B 型气相色谱-质谱联用（gaschromatography-mass spectrometry，GC-MS）仪：美国Agilent 公司；可翻转发酵容器：帝伯仕有限公司。
1.3 方法
选取连续5 年正常发酵且出酒质量稳定的3 口窖池进行取样。取已完成滴窖后准备出窖的上层酒醅、下层酒醅（浸泡在黄水中的酒醅），将3 个窖池同一层酒醅混合后分成两组，第一组同一层酒醅按原来位置置于发酵容器内，添加黄水于容器二分之一高度处，封闭容器进行发酵。在0、5、10、15、20、25、30 d 时进行多点位取样，样品进行理化检测分析，对酒醅蒸馏得到酒样，进行主要风味物质检测分析；第二组直接将酒醅进行理化指标检测和酒醅蒸馏后对酒样风味物质检测分析。将两组试验数据进行对比。
1.3.1 酒醅的理化性质分析
参照现行DB 34/T 2264—2014《固态发酵酒醅分析方法》以及彭奎等[8]的方法对酒醅的理化指标进行分析（酒醅酸度使用酸碱滴定法、酒醅水分含量使用恒温干燥法、酒醅酒精度使用相对密度法）。
1.3.2 酒样风味成分分析
称取100 g 酒醅加入到烧杯中，沿瓶壁少量多次加入100 mL 体积分数为65%食用酒精，200 mL 蒸馏水，并对其进行5 min 超声波处理，30 min 的浸泡处理，再进行过滤，将过滤后的滤液加入到圆底烧瓶中，进行冷凝回流，收集回流液100 mL 用作风味物质检测[9-10]。
风味物质检测：在进样瓶内加入0.9 mL 样品，再加入浓度为0.002 1 mg/L 的2-辛醇与浓度为0.003 3 mg/L的乙酸正戊酯各0.05 mL 作为内标，混合摇匀后通过GC-MS 检测酯和醇类物质的含量。气相色谱条件：毛细管色谱柱为DB-WAX（30 m×0.32 mm×0.25 μm）；不分流；进样量1 μL；进样口温度为230 ℃；程序升温：40 ℃保持1 min，10 ℃/min 升温至200 ℃，保持2 min，再以15 ℃/min 升温至230 ℃，保持10 min；载气：高纯度氦气；流速为1 mL/min。
1.4 数据处理
试验结果均测定3 次，测定结果以平均值形式表示，方差分析使用spss 25 软件，采用Duncan's 新复极差法进行多重比较，使用origin 8.0 软件进行作图。
2 结果与分析
2.1 浓香型白酒酯化过程中酒醅的水分含量变化
水是细胞的重要组成，窖池中的水分能保证微生物的正常生长代谢，参与淀粉糖化过程、酒精发酵过程，并且是生成物（醇、醛、酸、酯等）的有效溶剂，起到稀释酸度、调节发酵温度、保证酒醅缓慢发酵的作用。同时在发酵产物的蒸馏、提取过程中也扮演着重要的角色，最终成为酒的组成成分[11]。故水分是固态发酵酒醅的重要指标之一。不同糟层的水分含量变化见图1。
图1 不同糟层的水分含量变化
Fig.1 Changes of moisture content of different grains
不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
如图1 所示，酒醅的水分含量在延长发酵过程中均呈现规律性的变化，其中上层酒醅水分含量随着发酵时间延长呈逐渐下降的变化趋势，在30 d 时酒醅水分含量为62.13%，显著低于开始发酵（5 d）时的水分含量（P＜0.05）；下层酒醅水分含量随发酵时间延长呈上升的变化趋势，30 d 时水分含量为70.47%，显著高于开始发酵（5 d）时的水分含量（P＜0.05）。本试验原料为出窖酒醅，而水分含量的迅速增加过程在有大量酒精产物生成的主发酵期阶段[12]，故延长发酵周期这个时间段酒醅整体水分含量变化不大。
2.2 浓香型白酒酯化过程中酒醅的酸度变化
在发酵过程中，酸主要起到以下几个作用：提供了酯化的反应底物；可有效地抑制杂菌，生产上称为“以酸抑酸”，适当的酸度有利于酵母菌的正常发酵[13]；酸本身也是作为白酒中呈味的主要物质，可作为衡量白酒质量的重要指标[14]；同时，酸也利于淀粉或者纤维素水解成糖，为微生物代谢活动提供碳源[15]。故酒醅酸度也是固态发酵酒醅的重要指标之一。不同糟层的酸度变化见图2。
图2 不同糟层的酸度变化
Fig.2 Changes in acidity of different grains during
不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
如图2 所示，上层酒醅的酸度随发酵时间延长呈下降的变化趋势，30 d 时酸度为3.31 mmol/10 g，显著低于开始发酵（5 d）时的酒醅酸度（P＜0.05）；下层酒醅在5 d～15 d 时酒醅酸度呈上升的变化趋势，在15 d～20 d 时酸度小幅下降，20 d～30 d 酒醅酸度呈增加趋势，最终酒醅酸度稳定在3.83 mmol/10 g，显著高于开始发酵（5 d）时的酒醅酸度（P＜0.05）。结果发现上层酒醅酸度下降幅度达12.83%，同时上层酒醅第5 天酸度达3.83 mmol/10 g，酒醅酸度逐渐降低，另外，酸类物质的利用是一个缓慢的过程，有益微生物将已经生成的酸类物质利用、转化成其他香味物质，例如丁酸菌把乙酸转化成丁酸，己酸菌可以把丁酸转化成己酸，从而进行酯类物质的合成。可以得出结论：酸以及酸类物质降低由酯化反应消耗、水下沉带入到窖底共同作用。
2.3 浓香型白酒酯化过程中酒醅的酒精含量变化
酒醅中的醇，主要由酵母菌、霉菌、以及细菌等微生物分解利用糖类、氨基酸以及脂肪等物质代谢发酵而来。包括一元醇、多元醇、芳香醇等。其中酒精作为发酵过程中最主要产物，是鉴定发酵质量的主要指标，同时酒精作为生香（产酯）反应底物，一定程度上决定了酯类物质的生成量[16]。不同糟层的酒精度变化见图3。
图3 不同糟层的酒精度变化
Fig.3 Changes in alcohol content of different grains
不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
如图3 所示，上层酒醅的酒精度随时间增加呈降低趋势，在30 d 时酒精含量为3.97 mL/100 g，显著低于开始发酵（5 d）时酒精度（P＜0.05）；下层酒醅酒精度在5 d～10 d 呈逐渐上升的变化趋势，在10 d～15 d 呈逐渐下降的变化趋势，15 d～25 d 酒精度显著升高（P＜0.05），25 d～30 d 酒精度大幅度下降至4.46 mL/100 g。
结果表明：酒醅在开始时有较高的酒精度，上层酒醅的酒精度随着酯化的推进以及水分下沉不断的降低；下层酒醅的酒精度也在酯化作用下在10 d 时开始下降，随后混合了上层酒醅下渗的酒精，含量出现了上升趋势，此时酸和酒精作为底物反应消耗，出现了明显的下降趋势。而此阶段窖内环境十分恶劣，微生物很难生存，故不考虑微生物作用，由于大部分的物质会从上往下渗透[17]，可酒精指标并未现小幅度波动。由此可见延长发酵周期，酒醅中的酯化反应仍在小幅度进行。
2.4 浓香型白酒酯化过程中酒醅的总酯含量变化
总酯由己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯四大酯类及其他微量酯类组成，是白酒呈香呈味的重要风味成分[18]，酒醅中的酸类是形成乙酯类化合物的底物。四大酯类物质之间的不同比例，形成了不同风格的白酒。己酸乙酯是浓香型白酒的主体香气成分，在浓香型白酒酯类物质中占据很大的比例，其含量高低影响着浓香型白酒的风味风格和质量。酯类物质生成主要来自生化反应，窖池中的酸和醇在某些微生物细胞分泌出的酯化酶的作用下生成酯类物质，另外则是微生物（产酯酵母、某些细菌等）代谢产生。酒醅中总酯变化见图4。
图4 不同糟层的总酯变化
Fig.4 Total ester change of different grains
不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
由图4 所示，上层酒醅的总酯含量随时间增加呈先上升后趋于稳定的变化趋势，在20 d 时总酯含量达到最高1.71 g/kg；下层酒醅总酯含量随时间增加呈上升的变化趋势，30 d 时总酯含量达到2.22 g/kg 的最高值，显著高于其他时间的酒醅总酯含量（P＜0.05）。结果表明：上层酒醅总酯变化趋势较为平稳，整个过程处于缓慢上升的趋势，说明酯化过程正在缓慢进行；下层酒醅较上层酒醅含有更多的酒精与有机酸，促进酯化反应生成各类乙酯。此类酯化合成直接体现在总酯含量大幅度增加。30 d 时测得总酯含量为2.22 g/kg，但未达到饱和状态[19]，若延长酯化期，含量可能再次增加。
2.5 风味成分分析对比
乙酯类化合物是酯类物质中的重要物质，包括己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、戊酸乙酯等，其中己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯被确定为浓香型白酒中的四大酯，含量占总酯的90%之上，己酸乙酯又为浓香型白酒的主要呈香物质，又称主体香，占总酯含量的35%～40%，其含量影响着浓香型白酒的风格和品质。各风味成分含量之间的比例是保证酒体风味协调、风格纯正的关键所在，浓香型白酒宜控制己酸乙酯与乙酸乙酯的比例在1：(0.6～0.8），己酸乙酯与乳酸乙酯的比例在1：(0.5～0.6）[20]。试验糟醅入甑蒸馏后，将酒样进行气相色谱质谱联用仪进行检测分析，与正常出窖、未进行延长发酵的酒醅酒样的风味成分进行对比，对比结果见表1。
如表1 所示，两组酒样的四大酯类物质含量均不相同，其中试验组的己酸乙酯、乳酸乙酯较高，对照组的乙酸乙酯、丁酸乙酯含量较高，对比结果表明：试验组己酸乙酯提升12%，乙酸乙酯含量为对照组的34%，乙酸乙酯明显降低，同时乙酸乙酯/己酸乙酯由1.78 降为0.55，虽乙己比略低但更符合优级浓香型白酒标准，甚至达到了“增己降乙”的效果，也为探究乙酸乙酯偏高问题提供了思路[21-22]；其余酯类物质也有明显升高，乳酸乙酯提升2 倍，乳酸乙酯/己酸乙酯高达1.05，而乳酸乙酯含量是影响浓香型白酒口感绵柔的因素之一[23]，说明延长发酵期能使酒体变得更加协调柔顺。
表1 对照组与试验组酒样酯类物质对比分析
Table.1 Comparative analysis of esters in two grains and the test group mg/L
成分 试验组 对照组乙酸乙酯 910.33 2650.98丁酸乙酯 118.04 200.43乙酸异戊酯 15.20 15.24戊酸乙酯 103.42 121.77乙酸戊酯 165.10 165.10己酸乙酯 1669.62 1487.30乙酸己酯 6.13 10.62己酸丙酯 11.29 4.79庚酸乙酯 53.32 43.47乳酸乙酯 1757.33 852.54甲酸己酯 109.55 95.90己酸丁酯 30.51 21.64辛酸乙酯 47.54 37.57乳酸丁酯 6.92 2.60己酸己酯 20.52 10.81苯乙酸乙酯 6.90 2.26棕榈酸乙酯 33.91 21.50
试验组酒样的高级脂肪酸乙酯类物质如棕榈酸乙酯含量有所升高，该类物质含量达到一定时，随着成品酒温度下降后（冬季），会出现失光、沉淀一类现象，影响产品感官和质量，后期可通过吸附、过滤等，探究降低高级脂肪酸乙酯类物质的方法。
3 结论
以窖内酒醅为研究对象，模拟窖内酒醅延长发酵周期，探究窖内物质变化，结果发现：水分含量、酸度、酒精度几个主要指标，由上层酒醅沉降到下层酒醅；上、下层总酯含量分别由1.58 g/kg 和1.45 g/kg 上升到1.71 g/kg 和2.22 g/kg，提高了8.2%和53.0%。可以得出延长发酵周期，系统中的酸和醇作为底物，促成更多的酯类物质合成。将延长发酵的试验组与正常发酵的对照组进行风味成分分析对比发现：试验组乳酸乙酯、己酸乙酯的含量升高明显，其中浓香型白酒中的标志性物质己酸乙酯含量最高达1 669.62 mg/L, 相对对照组提高了12%；乙酸乙酯明显降低，乙酸乙酯/己酸乙酯为0.54，达到了“增己降乙”的效果，也为探究乙酸乙酯偏高问题提供了思路。
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