氧化处理对黄酒中物质含量的影响

王新胜， 周先汉,2， 曾庆梅

(1.合肥工业大学食品科学与工程学院，安徽合肥 230009 ；2.合肥工业大学农产品生物化工教育部工程研究中心，安徽合肥 230009)



氧化处理对黄酒中物质含量的影响

王新胜1， 周先汉1,2， 曾庆梅2*

(1.合肥工业大学食品科学与工程学院，安徽合肥 230009 ；2.合肥工业大学农产品生物化工教育部工程研究中心，安徽合肥 230009)

摘要[目的]研究氧化处理对黄酒中总酸、总酚、总酯含量的影响，加快黄酒氧化并为促进黄酒陈化提供参考。[方法]以古南丰黄酒为研究对象，研究双氧水、超高压2种处理方式对黄酒中物质含量的影响。[结果]通过对模拟体系进行研究，发现铁离子、多酚对黄酒氧化-酯化有作用；双氧水作为氧化剂，酒中双氧水浓度18 mg/L，50 ℃下作用5 h，黄酒中的总酚含量降到0.775 g/L，总酸含量降到4.75 g/L，总酯含量升高到35.12 mg/L；双氧水协同超高压处理黄酒的较适宜操作条件为：酒中双氧水浓度达18 mg/L，压力300 MPa，保压20 min，此条件下黄酒中的总酚含量降到0.783 g/L，总酸含量降到4.68 g/L，总酯含量升高到42.58 mg/L。[结论] 研究可为开发实用化的黄酒陈化工艺拓展思路。

关键词模拟体系；氧化剂；超高压

黄酒是世界上公认的三大古酒之一，与啤酒、葡萄酒并列，是我国国粹，有2 500～2 800年的历史。新酿制的黄酒一般带有轻微邪杂味，口感粗糙，香味不足，较刺激，欠柔和，此时酒中各成分分子不稳定，排列混乱，需经过一定时间的陈放，以增加香气和提高酒的醇厚感、协调性，提高酒体的稳定性[1]。这一过程称为陈化或老熟。传统的陈化方法是采用陶坛贮存，需经0.5～1.0年，名酒需3年以上[2]，这将占据大量资源，限制黄酒企业发展。国内外学者已对酒类的人工催陈方法进行了相关研究，如脉冲电场法[2]、超声法[3]、辐射法[4]、激光法[5]、高压催陈法[6]等，大都处于实验室阶段，极少投入工业化生产。

黄酒在陈化过程中会发生化学与物理变化，使酒质得到改善[7]。氧化反应是化学反应的主体之一[8]，对黄酒陈化进程及结果影响显著。因此，研究黄酒各物质在陈化过程中的相互作用，探讨增强氧化技术对黄酒贮藏过程的影响，有助于开发实用化的黄酒陈化工艺拓展思路。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1原料及主要试剂。市售古南丰黄酒。95%乙醇溶液，无锡市展望化工试剂有限公司；乙酸(分析纯)、碳酸钠(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)、硫酸亚铁(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)、酚酞(分析纯)、亚硫酸钠(分析纯)、36%过氧化氢溶液，均购自国药集团药业有限公司；钨酸钠(分析纯)、钼酸钠(分析纯)、浓盐酸、硫酸锂(分析纯)，均购自西陇化工股份有限公司；没食子酸(色谱纯)，中国药品生物制品检定所；没食子酸(分析纯)、2-乙基丁酸(色谱纯)，均购自阿拉丁试剂有限公司。

1.1.2主要仪器设备。食品超高压处理设备(HPP-L3)，兵器工业第52研究所447厂；SPME手动进样装置、顶空瓶(15 mL)、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头，Supelco公司；气相色谱串联质谱仪(SCION TQ)，德国布鲁克公司。

1.2方法

1.2.1醇酸模拟体系。利用重蒸的无醛乙醇、双蒸水及乙酸配制16%(V/V)乙醇水溶液600 mL以上，其中乙酸含量 4 g/L，用NaOH 调整pH至4.2。选用多酚(以没食子酸加入)、Fe2+(以FeSO4加入)，按表1向醇酸模拟体系中进行添加。将设计好的样品装入40 mL瓶中，瓶顶部留5 mm左右空间，保证有足够氧存在，密封避光保存，3个月后测定乙醛、乙酸乙酯含量，试验重复3次。

1.2.2增强氧化处理。

1.2.2.1温度协同双氧水处理。该试验主要以双氧水添加量、作用时间、处理温度3个因素考察处理前后黄酒中总酸、总酚、总酯含量变化。样品达到反应时间，即刻加入适量的亚硫酸钠淬灭氧化剂。

添加量对黄酒中物质成分的影响：取50 mL新酒分别加入预先稀释到0.36%的双氧水100、200、300、400、500 μL，50 ℃下处理2 h，测定黄酒中的总酸、总酚、总酯含量。

作用时间对黄酒中物质含量的影响：取50 mL新酒加入预先稀释到0.36%的双氧水250 μL，在50 ℃下分别作用1、2、3、4、5、6 h，测定黄酒中的总酸、总酚、总酯含量。

作用温度对黄酒物质含量的影响：取50 mL 新酒加入预先稀释到0.36%的双氧水250 μL，分别在30、40、50、60、70、80 ℃下作用2 h，测定黄酒中的总酸、总酚、总酯含量。

表1　醇酸模拟体系添加构成

1.2.2.2双氧水协同超高压处理。超高压技术瞬时高压，可以破坏酒体原有平衡，并可以提供氧化反应所需活化能[9-10]。该试验以压力、保压时间、双氧水添加量3个因素考察超高压处理前后黄酒中物质含量的变化。样品达到反应时间，即刻加入适量的亚硫酸钠淬灭氧化剂。

压力对黄酒中物质成分含量的影响：取50 mL黄酒新酒，加入预先稀释到0.36%的双氧水250 μL，室温下，分别在100、200、300、400 MPa压力下处理30 min，测定黄酒中的总酸、总酚、总酯含量。

保压时间对黄酒物质含量影响：取50 mL黄酒新酒，加入预先稀释到0.36%的双氧水250 μL，室温，300 MPa下，保压处理10、20、30、40 min，测定黄酒中的总酸、总酚、总酯含量。

双氧水添加量对黄酒中的物质含量影响：取50 mL新酒，分别加入预先稀释到0.36%的双氧水0、100、200、300、400、500 μL，常温下，超高压压力300 MPa，保压30 min，测定黄酒中的总酸、总酚、总酯含量。

1.2.3检测方法。醇酸模拟体系中乙醛、乙酸乙酯、酒中总酯含量，采用顶空固相气质联用方式测定，以2-乙基丁酸为内标。 总酸含量测定参照GB/T 13662—2008进行。总酚含量测定采用Folin-Ciocalteu法[11-12]。

2结果与分析

2.1醇酸模拟体系中乙醛、乙酸乙酯变化以醇酸模拟体系为研究对象，通过研究有氧条件下多酚、金属离子的协同作用，研究乙醛、乙酸乙酯的形成机理。自然贮藏3个月后醇酸模拟体系中乙醛、乙酸乙酯含量，如图1所示。

由图1可见，有氧条件下，醇酸模拟体系中若不存在多酚，乙醇不易被氧化(如1、3号样)；酚类物质的存在，会导致乙醛含量增加(2号样6.03 mg/L)；若同时还存在金属离子的则会促进乙醇-乙醛的氧化过程，如4号样中乙醛含量为13.28 mg/L。

由1～4号溶液中乙醛的变化可以看出，在金属离子存在下，醇酸模拟体系中乙酸乙酯含量明显较高，其中3号比1号高26.23%，4号比2号高21.40%；酚类物质对乙酸乙酯的产生影响不大。

图1　贮藏3个月后模拟体系中乙醛和乙酸乙酯含量Fig.1　Acetaldehyde and ethyl acetate content in the simulation system after 3 months of storage

有氧条件下，金属离子与酚类物质存在协同作用，可导致酒中乙醛含量增加[13]。在氧气以及催化剂 Fe2+的存在下，酚类物质耦合形成醌类物质时可产生过氧化氢；通过Fenton反应，在金属离子催化下，醇可被双氧水氧化为醛[10]。葡萄酒中乙醛的形成途径也是依据上述过程进行的[14-17]。

醇酸模拟体系中乙酸乙酯的产生是乙酸与乙醇发生酯化作用的结果，金属离子(该试验是Fe2+)可以促进酯化反应向产生乙酸乙酯的方向进行。

2.2温度协同双氧水处理对黄酒的氧化作用

2.2.1双氧水添加量对黄酒中物质含量的影响。由图2可见，随着双氧水添加量增大，黄酒中总酚含量含量逐渐降低，添加量500 μL时，总酚含量0.744 g/L,较空白样降低11.85%。双氧水添加量增大，总酸含量先减后增，在添加量300 μL时，达到最低4.78 g/L。双氧水添加量超过300 μL时，醇→醛→酸的氧化反应过于强烈，而酯化反应速度不足以消耗过量的酸，形成总酸的累积。黄酒中各酯类物质含量随双氧水添加量增加都有不同程度上升，在双氧水添加量500 μL时，总酯含量34.51 mg/L，较未添加双氧水时增加15.19%。

2.2.2作用时间对黄酒中物质含量的影响。图3表明，随着处理时间的增加，酚类物质在双氧水作用下会一直被氧化，引起总酚含量的降低，在处理6 h后，总酚含量降到0.779 g/L，含量降低了7.70%。总酸含量在处理5 h后，降到最低值4.75 g/L，在6 h后，总酸含量出现些许上升，出现原因可能是5 h后，在双氧水和温度作用下，黄酒中氧化反应速度高于酯化反应速度，引起酸类物质产生量高于减少量。双氧水作用时间对黄酒中酯类物质含量增加具有促进作用，作用6 h后黄酒中总酯含量达到39.27 mg/L，较未处理时高31.07%。这是由于氧化反应速度的升高，导致酸类物质浓度的提高，促使酯化反应向生成酯类物质的方向进行。

2.2.3作用温度对黄酒物质含量的影响。由图4可见，黄酒中总酚含量随作用温度升高逐渐降低，在作用温度80 ℃时，总酚含量降低速度明显高于30～70 ℃的平均降低速度。总酸物质含量在60 ℃时降低到最低值4.87 g/L，80 ℃时总酸含量5.13 g/L，含量较高，呈酸性明显，表明过高温度引起氧化反应加剧，酸类物质迅速累积，易引起黄酒酸败。挥发性酯类物质受温度影响明显，80 ℃时总酯含量37.58 mg/L，较30 ℃时总酯含量30.94 mg/L增加21.46%。

图2　双氧水添加量对黄酒中总酚、总酸、挥发性酯类含量的影响Fig.2　Effects of hydrogen peroxide dosage on content of total phenols,total acids and volatile esters in yellow rice wine

图3　作用时间对黄酒中总酚、总酸、挥发性酯类含量的影响Fig.3　Effects of action time on content of total phenols,total acids and volatile esters in yellow rice wine

图4　作用温度对黄酒中总酚、总酸、挥发性酯类含量的影响Fig.4　Effects of action temperature on content of total phenols,total acids and volatile esters in yellow rice wine

2.3双氧水协同超高压处理对黄酒的氧化作用

2.3.1压力对黄酒中物质含量的影响。由图5可以看出，压力对黄酒中总酚、总酸含量影响趋势一致，随压力增加，总酚、总酸含量均出现下降趋势。在400 MPa压力下，总酚、总酸含量分别为0.768、4.96 g/L，较空白样的0.844、4.48 g/L分别下降9.00%和9.68%。压力超过300 MPa，总酚、总酸含量降低不明显。超高压压力对黄酒中挥发性酯类物质影响明显，在0～400 MPa下挥发性酯类物质随压力增大含量增加，400 MPa下总酯含量较0 MPa(常压)下增加52.10%。

2.3.2保压时间对黄酒中物质含量影响。从图6可以看出，保压时间对黄酒中酚类物质、酸类物质都有影响，在0～40 min保压时间内，黄酒中总酚、总酸含量随保压时间的延长均出现降低。黄酒中挥发性物质随保压时间的增加，挥发性酯类均有不同程度的增加。300 MPa保压时间40 min时，黄酒中总酯含量为46.54 mg/L，比保压时间0 min高50.42%。保压时间超过20 min，对黄酒中挥发性酯类物质的产生作用不明显。

2.3.3双氧水添加量对黄酒中物质含量的影响。从图7可以看出，双氧水添加量对黄酒氧化作用明显。在双氧水添加量300 μL时，黄酒中总酸物质含量达到最低4.53 g/L。但当双氧水添加量达500 μL，总酸含量增加到4.91 g/L,表明随着双氧水的添加，醇→醛→酸氧化进程过快，酸类物质产生迅速。黄酒中挥发性酯类物质含量随双氧水添加量的增大而增加，黄酒中酯类物质的产生是醇酸反应的结果，酸类物质的增加，可以促进酯类物质的产生。

图5　压力对黄酒中总酚、总酸、挥发性酯类含量的影响Fig.5　Effects of pressure on content of total phenols,total acids and volatile esters in yellow rice wine

图6　保压时间对黄酒中总酚、总酸、挥发性酯类含量的影响Fig.6　Effects of hold time on content of total phenols,total acids and volatile esters in yellow rice wine

图7　双氧水添加量协同超高压对黄酒中总酚、总酸、挥发性酯类含量的影响Fig.7　Effects of hydrogen peroxide dosage with UHV on content of total phenols,total acids and volatile esters in yellow rice wine

3结论与讨论

研究可知，铁离子、没食子酸对模拟体系中氧化酯化反应有影响。单独的铁离子氧化作用微弱，对酯化反应促进作用明显；单独的没食子酸对氧化反应促进作用明显，对酯化反应促进作用不明显；铁离子、没食子酸二者共同对促进乙醇氧化进程、酯化反应效果更加显著。

双氧水能大幅度加快黄酒氧化反应进程，较适宜的操作条件为：酒中双氧水浓度18 mg/L、50 ℃下作用5 h，此条件下黄酒中的总酚含量降到0.775 g/L，相当于自然贮存5年；总酸含量降到4.75 g/L，相当于自然贮存1年；总酯含量升高到35.12 mg/L。双氧水协同超高压处理黄酒的较适宜操作条件为：酒中双氧水浓度达到18 mg/L、300 MPa、保压20 min，此条件下黄酒中的总酚含量降到0.783 g/L，接近于自然贮存1年；总酸含量降到4.68 g/L，相当于自然贮存5年；总酯含量升高到42.58 mg/L。

仅用双氧水处理，在试验条件范围内，黄酒中总酚比新酒相对降低7.00%，总酸比新酒相对降低4.23%，总酯比新酒相对增加低于16%；仅用超高压处理，在试验条件范围内，黄酒中总酚比新酒相对降低5.81%，总酸比新酒相对降低2.62%，总酯含量相对增加超过35%。由此可知，加入强氧化剂，对促进黄酒的氧化进程作用较明显，而超高压处理则更有利于酯化反应的进行。高浓度添加双氧水、处理温度过高时，总酸含量过快增加可能会引起黄酒酸败，用双氧水处理黄酒时均应严格控制反应时间和温度。

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基金项目国家自然科学基金项目(31371844)。

作者简介王新胜(1989-)，男，山东临沂人，硕士研究生，研究方向：食品化学。*通讯作者，教授，博士，博士生导师，从事农产品生物化工研究。

收稿日期2016-04-21

中图分类号TS 262.4

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)15-058-04

Effects of Oxidation Processing on the Substance Content in China Rice Wine

WANG Xin-sheng1，ZHOU Xian-han1,2，ZENG Qing-mei2*

(1. School of Food Science and Engineering,Hefei University of Technology,Hefei,Anhui 230009; 2. Engineering Research Center of Bio-process of Ministry of Education,Hefei University of Technology,Hefei,Anhui 230009)

Abstract[Objective] The aim was to study effects of oxidation processing on the content of total acids,total phenols,total esters in rice wine,to provide reference for promoting oxidation and aging of rice wine. [Method] With Gunanfeng rice wine as study object,effects of hydrogen peroxide,ultra-high pressure on substance content in rice wine were studied. [Result] Through the simulation system study,it was found that iron ions,wine polyphenols had the role of oxidative esterification; hydrogen peroxide as the oxidant,oxidation of the wine was evident when the wine hydrogen peroxide concentration was 18 mg/L,50 ℃ under the action of 5 h,total phenolic content reduced to 0.775 g/L,total acid content reduced to 4.75 g/L,total ester content increased to 35.12 mg/L; the optimal conditions for hydrogen peroxide synergy of Chinese rice wine in ultra-high pressure were: hydrogen peroxide concentration in wine was 18 mg/L,300 MPa,hold time 20 min,total phenol content reduced to 0.783 g/L,total acid content reduced to 4.68 g/L,total ester content increased to 42.58 mg/L. [Conclusion] The study can expand thought for development of the practical technology of rice wine aging.

Key wordsSimulation system; Oxidant; Ultra-high pressure