《食品科学》：中国农业大学李景明教授等：两种蒸馏工艺对威士忌特征香气的影响

  威士忌是以麦芽、谷物为原料，经糖化、发酵、蒸馏、陈酿、调配而成的蒸馏酒，工艺中每步操作都会影响威士忌最终的特征。其中，蒸馏是一个重要的生产环节，它利用混合成分中各成分沸点不同的原理，通过蒸发与冷凝2 个步骤实现乙醇分离。威士忌蒸馏传统上主要有壶式蒸馏和塔式蒸馏2 种蒸馏工艺。壶式蒸馏首次得到的新酒液乙醇体积分数较低，需要2 次或3 次蒸馏才能使乙醇体积分数达到50%～65%；而塔式蒸馏利用垂直结构柱形容器，一次蒸馏可以馏出乙醇体积分数为60%～85%的原酒。

  中国农业大学伍思佳、李景明*和钰之锦蒸馏酒（山东）有限公司的杨贻功等人选取壶式二次蒸馏与塔式蒸馏2 种不同蒸馏工艺的威士忌原酒作为研究对象，利用顶空固相微萃取（HS-SPME）与气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术检验测试威士忌香气物质的组成，利用气味活性值（OAV）确定特征香气，结合感官分析比较2 种不同蒸馏方式威士忌原酒差异。使用不相同蒸馏工艺获得的原酒浸泡橡木片模拟陈酿过程，进一步探究蒸馏方式对陈酿阶段香气演变的潜在影响，以期为威士忌蒸馏工艺的选择提供参考。

  如表1所示，通过GC-MS对壶式与塔式蒸馏的威士忌原酒进行定性、定量分析，共鉴定出73 种香气物质，包括酯类31 种、醇类16 种、羰基类4 种、缩醛1 种、酸类2 种、芳香族类11 种、萜烯类和C13-降异戊二烯类6 种、呋喃类2 种。其中，壶式二次蒸馏威士忌原酒（以下简称壶式原酒）共检测出71 种，塔式蒸馏威士忌原酒（以下简称塔式原酒）共检测出66 种。整体来讲，检测出酯类与醇类占主导地位。

  壶式原酒与塔式原酒中的香气物质种类高度重合，差异大多数表现在香气物质的含量上。计算得到2 种不同蒸馏方式的威士忌原酒中OAV≥1的物质如表2所示，共计21 种，包含原料香气物质、发酵香气物质与蒸馏香气物质。其中，壶式原酒包含20 种，塔式原酒包含19 种。

  值得注意的是β-大马士酮（蒸馏香气物质），由于其OT极低，β-大马士酮有非常高的OAV，是重要的特征香气贡献物。已有研究发现，在麦芽原料中检测到该物质的存在，但是麦芽烘干过程挥发导致大量损耗，发酵麦汁中几乎不含β-大马士酮，所以威士忌原酒中的β-大马士酮只来自于蒸馏过程，是蒸馏香气物质。原料中存在的类胡萝卜素是β-大马士酮的前体已被证实；威士忌中的β-大马士酮是由麦芽中存在的前体炔二醇，经蒸馏（酸性、高温）分解形成。

  糠醛是威士忌中重要的香气物质，常呈现焦糖、坚果、烘烤类香气。麦芽烘干、糖化过程、蒸馏过程均有美拉德反应产生糠醛，陈酿过程中，橡木也会带来一定量的糠醛。然而本研究结果为，两类威士忌原酒样品中糠醛OAV＜1，理论上对原酒香气特征无贡献。糠醛浓度与感知到的谷物特征呈正相关，即使糠醛的OAV在极低水平也可以明显地增加木香强度水平，以此来降低了嗅觉对果香感知的强度。糠醛很可能在此作为一种阈下化合物，与其他物质互作，“烘托”威士忌特征香气。

  差异分析结果为，壶式原酒与塔式原酒共有35 种香气物质的含量有显著差异，其中包含13 种OAV≥1的关键性成分。为更直观地比较这些关键性成分差异情况，对该类数据来进行降维处理，将其含量进行标准化处理后进行PCA。结果发现，前两个PC累计可以解释总变异的87.7%，利用前两个PC建立PCA得分图与载荷图，由图1可知，壶式原酒与塔式原酒不仅仅可以通过两个PC很好地区分开，且能清晰指明，2 种蒸馏工艺的原酒香气差异大多数表现在原料香上，发酵香与蒸馏香气的差异性次之。

  从原料香气看，具有麦芽香气的3-甲基-1-丁醇、与生青味有关的醛类物质对壶式原酒的贡献更大，具有花香的苯乙醇、蘑菇气味的1-辛烯-3-醇、青香的2-戊基呋喃对塔式原酒的贡献更大。而在塔式蒸馏过程中，高级醇类物质在托盘上有几率存在积聚现象，所以塔式蒸馏的馏出物中高级醇含量比壶式蒸馏低。

  从发酵香气看，最丰富的是脂肪酸乙酯类物质，多为威士忌中的果香来源。塔式原酒中具有较多果香的短链脂肪酸乙酯如乙酸乙酯、丁酸乙酯等，而壶式原酒中，呈现较多果香相对较弱的中链脂肪酸乙酯如己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯等。塔式蒸馏属于连续蒸馏过程，分配系数约等于一个常数，然而，壶式蒸馏批次蒸馏过程受到蒸馏平衡的影响，同时由于己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯更容易被分配到蒸汽中，因此，壶式蒸馏的馏出物保留了更多的中链与长链脂肪酸乙酯。在壶式蒸馏中的反应时间远大于塔式蒸馏，所以这也是壶式原酒中的中链与长链脂肪酸乙酯含量更高的可能的原因之一。从蒸馏香气来看，只有β-蒎烯出现了显著差异，β-大马士酮的含量没有表现出显著差异。

  三点检验中每组提供3 个样品，其中2 个完全相同，评价员需选择出其中有差异的1 个，以判断样品是否在感官上有可识别的差异。最终结果为，18 位评价员中，16 人评价正确，说明不同蒸馏方式的威士忌原酒能够最终靠香气区分，其在感官上有极显著差异。初步选出23 个香气描述关键词。结果如图2所示。将感官结果与仪器分析结果做相关性分析，所得结果如图3所示。

  果香是两类威士忌原酒最丰富的特征香气，多属于发酵香。其中，苹果香气特征最明显，这很可能来源于己酸乙酯、辛酸异戊酯和蒸馏香气物质β-大马士酮等具有苹果香气特征的组分。然而该研究基于陈酿后的波本威士忌进行，其结果也可能是浓郁的橡木香气对其他香气发生了遮掩作用。本研究是基于香气物质的前鼻OT做多元化的分析，虽然两类威士忌原酒中并未观察到β-大马士酮含量的显著差异，但并不排除该物质在鼻后香气表达存在一定的差异的可能性。同时，β-大马士酮作为己酸乙酯和肉桂酸乙酯的香气协同物，很可能对于壶式原酒的果香表达产生更大的推动作用，所以该成分很值得在威士忌生产中加以关注。塔式原酒中的果香强度强于壶式原酒，由图3可知，这很可能与短链脂肪酸乙酯拥有更强的果香表达能力有关。

  感官分析与仪器分析最大的不同体现在原料香上，塔式原酒中的谷物香气强度比壶式原酒大，3-甲基-1-丁醇具有典型麦芽香气，糠醛也被证明可以加强谷物香气的表达，且这些与谷物表达相关的物质对于壶式原酒的贡献更大；如图3所示，糠醛与谷物和木香呈正相关，因此也可以印证前文提到的糠醛很可能作为一种阈下化合物与其他香气互作，为威士忌原酒的谷物香和木香的表达做出贡献。

  橡木片与蒸馏酒接触过程涉及酒液从橡木中提取香气物质、橡木片吸附酒液中香气物质、香气物质的水解、降解、重组等物理化学反应。本研究依然将OAV≥1的香气物质的变化作为研究重点，对其模拟陈酿过程中的关键香气含量变化进行模糊C均值聚类分析。聚类结果如图4所示，共获得6 个簇，每个簇中存在的香气物质见表3。

  模拟陈酿过程中，橡木片与蒸馏原酒接触，发生一系列物理化学变化。橡木片是一种非均质材料，主要由纤维素、半纤维素、木质素3 种成分组成。酒中的香气物质可以与橡木片相互作用，引起橡木片对酒中香气物质的选择吸附，纤维素和半纤维素在橡木片烘烤过程中热降解产生的香气物质会在乙醇-水体系中向原酒中扩散。此外，部分香气物质还会发生化学变化，如酯类的水解和重组、萜类物质的降解等。

  壶式原酒与塔式原酒在橡木片短期结合过程中，威士忌获得的陈酿香气主要有愈创木酚（烟熏）、5-甲基糠醛（杏仁、焦糖）、威士忌内酯（椰子）、γ-癸内酯（桃）、肉桂酸乙酯（肉桂）。总体而言，除陈酿香气外，其他几乎所有香气物质含量均呈下降趋势，只有苯乙醇（花香）以及1-壬醇（青香）含量受橡木片影响较小，数值基本稳定。

  壶式蒸馏与塔式蒸馏威士忌的变化差异大多数表现在香气物质含量随时间的变化上。壶式蒸馏的簇2与塔式蒸馏的簇4有相同的变化趋势，其中多数为发酵香（乙酯类香气物质），但种类不一样。橡木片浸泡初期，酯类含量迅速下降。而乙酯类香气物质的种类和含量受到蒸馏过程的影响，由于分子间作用力的差异，橡木片对于不一样的种类乙酯类香气物质的吸附作用也存在一定的差异。此外，酯类香气物质含量的下降差异也可能与乙酸酯和部分乙酯在陈酿过程中的水解有关。本研究也检测到部分酯类，如辛酸乙酯、癸酸乙酯含量迅速下降的同时，在接触橡木片3 d内相关脂肪酸（辛酸、癸酸）含量的增加，在塔式蒸馏威士忌中由原酒中的0.83 mg/L升至9.99 mg/L，在壶式蒸馏威士忌中由原酒中的0.10 mg/L升至6.37 mg/L，塔式蒸馏威士忌中脂肪酸含量的增量更大，说明其陈酿过程中可能水解酯类更多。

  壶式蒸馏簇5与塔式蒸馏簇5有相似的物质组成，但下降规律有差异。蒸馏香β-蒎烯、β-大马士酮在壶式原酒中下降速度更快，同时观察到β-蒎烯、β-大马士酮的变化规律与醛、中长链酯类物质呈相关性。壶式蒸馏簇6与塔式蒸馏簇2中的香气物质均属于陈酿香气物质，在原酒与橡木片短期结合的过程中，香气物质含量呈上涨的趋势，壶式原酒中与陈酿香有关的香气物质含量增幅更大。

  综上所述，由于蒸馏后原酒中物质构成不同，会影响酒液与橡木片的相互作用与自身水解等化学反应，影响香气变化，进一步导致陈酿后威士忌香气的组成差异。因此能证明，蒸馏方式的差异会对陈酿过程中各类香气的变化产生重要影响。

  在针对2 种样品开展的三点法品评中，18 位评价员中11 人评价正确，说明经橡木片浸泡15 d的不同蒸馏方式的威士忌原酒在感官上有显著差异。但与威士忌原酒相比，其感官差异识别正确率变小，说明浓郁的橡木香气某些特定的程度上削弱了原酒之前的差异性。选取MF＞0.05的描述词构建香气轮盘，结果如图5所示。

  壶式原酒中有关果香的描述词出现频率减少、强度减弱，来源于橡木片的香气（陈酿香）描述出现频率增加、强度增强。很可能由于壶式原酒从橡木片中提取了比塔式原酒中更多的橡木来源的香气物质，同时，由于木香物质对于体系中果香物质存在掩盖效应，所以壶式蒸馏威士忌中拥有更高的强度的木香。

  综上所述，蒸馏方式会导致原酒香气物质构成差异，进一步影响陈酿阶段橡木与酒液中物质交换结果，即使陈酿能减轻不同蒸馏方式威士忌原酒可感知的差异，但蒸馏方式导致的香气差异仍可被识别，所以，蒸馏阶段的调控对于威士忌成品酒香气表现不可忽视。

  壶式蒸馏与塔式蒸馏的威士忌原酒中存在可感知的香气差异，产生香气差异的问题大多表现在原料香气、发酵香保持和蒸馏香气产生上。壶式原酒保留了更丰富的原料香气，发酵香气留存更多中链和长链脂肪酸乙酯，塔式原酒中产生更多蒸馏香气β-蒎烯，但蒸馏香气β-大马士酮的含量差异不显著。

  蒸馏方法不一样导致原酒香气物质组成差异会促进影响陈酿阶段橡木片与酒液中的物质交换，壶式原酒酯类损失更多，果香受影响较大，但蒸馏香气保持比塔式原酒好，能更有效地提取橡木香气物质。即使陈酿过程可以减弱蒸馏方式造成的香气差异，但差异仍可被区分。

  壶式蒸馏与塔式蒸馏的威士忌香气表现不同，所以在生产的全部过程中也可根据所需威士忌风格，制定不同的蒸馏方案。然而，蒸馏方式的差异也与蒸馏器的形状、回流比、蒸馏效率、蒸馏切割等因素相关，蒸馏过程中香气的形成机制还有待进一步研究。

  本文《两种蒸馏工艺对威士忌特征香气的影响》来源于《食品科学》2023年44卷10期341-350页.作者：伍思佳，杨贻功，火兴三，刘翠平，沈国全，赵志云，李景明. DOI:10.7506/spkx0816-181. 点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

  实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

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