大学化学, 2022, 37(9): 2202065-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202202065

科普

酒香游园会

李亮荣, 黄玉林, 黄海连, 梁念洋, 陈镇, 姜慧, 唐胜杰, 姜宗凯, 李秋平,

A Visit to Wine Aroma Park

Li Liangrong, Huang Yulin, Huang Hailian, Liang Nianyang, Chen Zhen, Jiang Hui, Tang Shengjie, Jiang Zongkai, Li Qiuping,

通讯作者: 李秋平, Email: ncurong@163.com

收稿日期: 2022-02-28   接受日期: 2022-05-9  

基金资助: 抚州市社科联课题.  20SK63
江西省高等学校教学改革研究项目.  JXJG-21-130-1

Received: 2022-02-28   Accepted: 2022-05-9  

Abstract

Wine takes the essence of grain, water as its shape, and fire as its nature. Quality heritage Kweichow Moutai is the crystallization of cultural self-confidence and the world-famous business card of China. In this paper, we have virtualized the scene where the director of Moutai Distillery leads freshman Xiaomu and chemistry researcher Dr. Liu during their factory visit. The director explained the composition of wine, preparation process, after-drinking phenomenon, the harm of fake wine, and the principles contained in those processes. Furthermore, the influence of alcohol on the human body and the related mechanisms were briefly discussed.

Keywords: Wine ; Ethanol ; Winemaking process ; Wine koji

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李亮荣, 黄玉林, 黄海连, 梁念洋, 陈镇, 姜慧, 唐胜杰, 姜宗凯, 李秋平. 酒香游园会. 大学化学[J], 2022, 37(9): 2202065-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202202065

Li Liangrong. A Visit to Wine Aroma Park. University Chemistry[J], 2022, 37(9): 2202065-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202202065

酒作为一种饮品,是中华民族文明千年积淀的精髓之一。关于酒的起源,一般认为始载于西汉刘向编纂的《战国策》,据记载,“昔者,帝女令仪狄作酒而美,进之禹,禹饮而甘之,遂疏仪狄,绝旨酒”,即仪狄造酒[1]。除此之外,人们普遍认同的还有猿猴造酒和杜康造酒。古酒起源是一个意义重大的课题,目前中国学术界通过对民族考古、酿造工艺、科技考古和社会功能等方面的研究证实古酒起源至少可以追溯到仰韶时代,但当前面临着研究地区较局限、对器物群的研究不足、对于遗迹的研究办法不多等问题,对古酒起源基本上还是处在推测阶段,对于古酒的研究仍任重道远[2]。酒作为一种特殊的文化载体,在人类交往中占有独特的地位,形成的酒文化在中国源远流长,现在,我们跟随厂长和小木同学的脚步,一起来见证一下茅台酒的“养成”之旅吧!

1 酒的成分、口感、制酒工艺

厂长带领小木和刘老师来到原料车间,“这个是茅台本地的‘红缨子’糯高粱。”厂长开始介绍。

“请问叔叔,一定要用当地的高粱吗?其他高粱不行吗?”小木疑惑地问道。

“对,因为‘红缨子’糯高粱就是在茅台镇水分、土壤、气候环境下所特有的高粱品种,唯有它才能耐得住茅台酒酿造过程中的九次蒸煮、八次发酵、七次取酒[3]。”厂长解释着,脸上不禁洋溢着自豪的笑容。

“高粱受基因影响,会形成不同含量及比例的直、支链淀粉,直接影响淀粉的物理性质和糊化特性[4],而茅台本地的糯高粱淀粉含量高,几乎全为支链淀粉,易糊化水解为葡萄糖,葡萄糖在微生物的作用下经糖酵解、氧化等反应转化为乙醇,此外,它的单宁含量较多,能赋予茅台酒独特的香味[3]。”刘老师解释说。

“看来唯有得天独厚之地才能孕育出特有的高粱品种啊!”小木不禁感叹道。“除了单宁物质,高中还讲了酒香是因为其中所含的酯类,那具体有哪些酯类物质呢?”小木好奇地问道。

“酒中含有乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯以及各种醇、酸、醛,是它们的共同作用赋予了酒独特的香味。我们依据酒的香味通常把酒分为四种:浓香型、清香型、米香型和酱香型,茅台酒就属于酱香型[5]。浓香型含有大量具有菠萝果香的己酸乙酯和略带脂肪香气的乳酸乙酯,清香型的乙酸乙酯含量高,偏向果香,米香型各类酯含量都不高,故香味一般,而酱香型四种酯的含量都差不多(表 1[6]),按道理它应该没有哪种突出的香味,但它却有独特的香味。”

表1   不同香型中各类酯和四甲基吡嗪的含量

香型乙酸乙酯/(mg∙L−1)丁酸乙酯/(mg∙L−1)己酸乙酯/(mg∙L−1)乳酸乙酯/(mg∙L−1)四甲基吡嗪/(μg∙L−1)
浓香型1715148184914100.2
清香型23272710900.02
米香型245低低995低
酱香型1470261424137853020

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“这是为什么呢?它还含有其他具有独特香味的物质吗?”

“其实这主要在于茅台酒在酿造过程中的一个关键步骤,那就是高温制曲!”。他们边聊边参观,来到了制酒第一车间。

“高温制曲?曲是什么?”小木一脸不解。

厂长回答说:“小木你看,磨碎的糯高粱被送到这里,进行上甑、蒸烤、摊晾,再拌入曲粉堆积发酵,而后封入窖内进行无氧发酵,再循环至蒸出第一轮的基酒,这个曲粉是茅台自制的高温大曲,而其他香型的曲粉不需要高温,高温培曲中芽孢杆菌种类较多,这些杆菌产生多酶系和代谢产物,形成酱香味物前体物质[7, 8]。大曲以小麦为原料精制而成,历经踩曲、发酵、翻仓、磨曲[9],其中最重要的就是踩曲了,我们沿用的是人工踩曲,一般从端午开始,因为这个时节温度较高,气候和微生物条件最适合踩曲,并且曲胚要外紧内松,这样才便于粉碎发酵,所以一般是体态轻盈的女子从事踩曲工作。”

“哇哦,这制曲也是讲究技术的啊!那这个酱香风味物质是怎么形成的呀,刘老师?”小木听得津津有味,又继续问道。

“酱香味其实是因为糯高粱中的葡萄糖与蛋白质在高温下发生了美拉德反应,平时烘焙、烤肉的酱香味亦是如此,这是食品加工过程中常见的一类非酶褐变反应。在功能性微生物的作用下,葡萄糖和蛋白质分别生成乙偶姻和氨气,乙偶姻和氨气再反应生成四甲基吡嗪(图 1)以及其他杂环化合物[10, 11]。经过美拉德反应,酒中的酯类和吡嗪类物质含量明显增多,对整体风味的改善起到关键作用[12],尤其是四甲基吡嗪,酱香型白酒中的四甲基吡嗪比其余香型高出了数十万倍(表 1)。”

图1

图1   四甲基吡嗪的生成过程


“天啊,这里面真地蕴含好多知识啊!太有趣了!”小木竖起大拇指赞叹。

厂长又带领他们来到了酒体设计中心,接着介绍说:“不同的基酒分级定型,然后入窖贮藏,盘勾后再被送到这里,由勾兑师勾兑出合格的茅台酒。”

“分级定型?贮藏多久呢?盘勾又是什么啊,叔叔?”

“分级定型就是按取酒顺序分为不同的轮次酒,又分酱香、醇甜香、窖底香三种典型体分别贮存至少一年,使基酒充分发酵,再进行盘勾。盘勾就是指把不同轮次、不同香型、不同味道、不同酒度、不同酒龄的基酒进行组合,盘勾后贮藏至少三年,再被送到这里由勾兑师调味,勾兑过程中不加入水等任何物质,勾兑后再进行至少一年的贮存后方可装瓶出厂[13],这样酒的口感才会醇厚,不会那么辛辣。”

小木频频点头,刘老师继续补充说:“新蒸馏出来的酒含有很多杂味物质,如醛类、硫化物,使得酒的口感粗糙,贮藏中,酒样发生氧化、酯化和挥发作用,使得酒样中醛、酯、酸、醇类等物质达到新的平衡,酒样中丁二醇、丁二酮等物质含量增多,通过氢键缔合作用提高溶液的黏度,影响流变性能等,使得酒口感变得醇厚[5]。”

“那辣味是什么物质造成的呀?”小木皱了皱眉头。

“一般来讲白酒的度数越高就越辣,形成辛辣口感的主要是醛类物质,在发酵过程中会生成乙醛,使酒的辣味增强,但最主要的还是由葡萄糖转化的甘油在发酵过程中生成的丙烯醛(图 2),其辣味特别大,且会导致蛋白质功能障碍,降低屏障功能,引发免疫和炎症反应等,属于致癌物质,但它沸点较低,在贮藏过程中会挥发[14, 15],所以酒的辣味就减弱了。”

图2

图2   甘油生成丙烯醛简单示意图


“哦哦,原来如此。”此时厂长带领他们来到了招待室,并准备好了自产的茅台酒以及各种小菜,邀请小木和刘老师品尝,打开的电视正播放着新闻节目。

2 喝酒后的现象、酒对人体的影响及其机理

小木迫不及待地品尝了一点,顿时就面目狰狞,“这个闻起来确实挺香的,但是一入我的喉咙就有点灼烧的感觉,那里面还有乙醛、丙烯醛,那不就是摄入致癌物质吗?喝酒养生这不就纯属误导人嘛!”

厂长和刘老师在一旁笑了起来,“哈哈对的,所谓喝酒养生,这其实是大家的一个误区,有研究表明滴酒不沾身才是养生,不管喝多少酒都会增加患癌症的风险[16]。”刘老师严肃地说道。

“喝酒确实会伤身,我们在宣传过程中也会提醒大家喝酒勿贪杯,但是酒文化已经深入人心,是中华文化中必不可少的一项,所以大家依然热衷于品酒。”厂长端起酒杯,细细品味了一口。

“嗯嗯。我在生活中经常看到大家喝酒后脸就通红,但是我之前和同学聚会喝酒后脸反而更白了,是不是因为我更能喝?”小木得意地说道。

“你喝了脸白那就更喝不了酒啊!”刘老师一脸严肃,“酒精在人体中主要分三步代谢:首先酒精在乙醇脱氢酶作用下被代谢成乙醛,而后乙醛在乙醛脱氢酶作用下被代谢成乙酸,最后乙酸被代谢成二氧化碳和水,并被排泄掉(图 3),喝酒容易脸红的人第一步代谢正常,但体内缺乏将乙醛转化成乙酸的乙醛脱氢酶,从而导致乙醛在体内堆积,使血管扩张,所以就表现出脸红,简略来说就是乙醛中毒所体现出来的症状,平常说的‘头孢就酒,说走就走’就是指头孢抑制乙醛脱氢酶活性而导致的乙醛中毒,另外,乙醛会与蛋白质反应形成希夫碱,损伤肝细胞,乙醛还对核苷有明显破坏作用,所以长期喝酒易患癌症[17]。而喝酒脸白的人,体内不但缺乏乙醛脱氢酶,还缺乏乙醇脱氢酶,无法将酒精成功代谢出去,只能通过细胞色素P-450把乙醇代谢为乙醛,这种酶一般人身体里都有,但是工作效率不高,大量酒精在体内无法被分解,直接进入血液循环,造成身体的外周毛细血管收缩,血液大量向身体内部核心区域集中,皮肤就会显得苍白,所以你就会越喝脸越白,你感觉你很能喝只不过是酒精在你的体液中被稀释而带来的错觉,而人体处理酒精的能力有限,一旦喝酒超过人体限度则可能发生急性酒精中毒[18]。真正的人中酒仙,是那些乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶活性都很强的人,他们常常在喝酒后很快便会有尿意,我们称之为‘走肾’,但这些是基因决定的,而不是平常大家所说的不能喝酒的人多喝一点就能练出酒量。”

图3

图3   酒精在人体中的代谢过程


“天啊,我还沾沾自喜,以为自己多能喝呢!我也傻傻地以为酒量是能够锻炼出来的,这下学到了!”小木惊恐地回答,又问道:“电视剧里常演喝醉后就容易‘断片’,是酒精刺激神经系统的作用吧?”

“对,在喝少量酒时,乙醇的适度消耗会选择性地影响γ-氨基丁酸(GABA)能、多巴胺能和胆碱能神经元对GABA、多巴胺和胆碱递质的释放等,这些递质会让人产生愉悦感,同时会促进深度睡眠,所以喝醉睡着后大脑对外界的意识会比正常时更弱,但酒精消耗完后又容易醒,故一般喝醉后睡眠时间整体上就有所减少[19]。那为什么‘断片’呢?我们都知道,海马区是和我们的学习和长期记忆有关,而在大量饮酒后,获得的乙醇会抑制海马区的N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体,从而抑制记忆的形成,此外乙醇还能激活一些神经类固醇合成的机制,继续抑制记忆的形成[20],所以就‘断片’啦!”

小木和厂长都默默地点头,小木感叹道:“所谓小酒怡情,大酒伤身就是这个道理吧!”

“你们看,我们喝酒的时候一般都喜欢吃点小菜,难道这个里面也有什么门道吗?”厂长疑惑地问道。

“哈哈!这个还确实有点门道哦!”刘老师端起酒杯,慢慢地抿了一口,“首先呢是为了缓解一下酒带来的刺激感,其次呢是因为食物能明显降低血液中的酒精浓度。有实验证明,食物中的糖类和氨基酸被吸收后进入肝脏,其代谢所生成的丙酮酸可以使酒精的代谢变得更加顺畅[21]。”

“啊哈!果然生活处处充满了知识啊!”厂长对刘老师竖起了大拇指。

3 假酒的危害

“今日,警方成功捣毁假酒窝点,成功制裁售卖假酒团伙……”电视里播报着一则有关假酒的新闻,“真是大快人心啊,就应该严惩!这些卖假酒的人真地是为了牟取暴利连别人的生命都不尊重了!做出如此祸害社会的事,良心不痛吗!”厂长愤愤地说。

“对!甲醇构成严重的健康威胁,失明、癌症,甚至死亡!真地太不厚道了!”小木也愤然。

“哎!甲醇其实是个好东西,只是有的人动了歪心思才让它落此骂名啊!”刘老师端起酒杯轻轻摇了摇,“甲醇具有广泛的用途,主要应用于精细化工、塑料等领域,同时也是农药、医药的重要原料之一[22]。但白酒市场庞大,为了降低成本,黑心商人用工业酒精来非法勾兑假酒以谋取暴利,而工业酒精中含有甲醇,危害老百姓的身体健康!甲醇为水溶性,而眼房水和玻璃体含水达99%以上,故喝假酒后在眼睛的房水液和玻璃体液中的甲醇比在血液中的甲醇含量高,摄入10 mL甲醇就可导致永久性失明,而摄入100–200 mL则会致命!还要注意的是,家庭自制的水果酒中很容易产生甲醇,这是个普遍存在的严重健康风险[23]。甲醇首先在肝脏中代谢成甲醛,再转化为甲酸(图 4),甲酸最终被氧化为二氧化碳和水,但其反应过程缓慢,在体内滞留可能造成酸中毒,甲醇的中间代谢产物甲醛也有剧毒,可导致白血病,也是造成视力障碍的直接物质,还是阿尔茨海默症的危险因素,但其实我们人体中本身就含有甲醛,它在合成核苷酸和氨基酸过程中产生,是蛋白质和DNA的交联剂,但人体中本身含有的甲醛浓度很低,可以靠自身解毒能力使机体保持正常,倘若甲醛浓度升高,则蛋白质与DNA发生交联作用增强,难以分离,就会导致DNA不能正常复制,从而诱发癌变[24–26]。”

图4

图4   甲醇在人体中的代谢


“反正坚决不喝假酒,不然小命就不保啰!”小木摇了摇头,叹了口气。

“今天参观酒厂,是不是学到了很多知识啊,小木?”厂长叔叔笑着说。

“是的,叔叔,今天要谢谢叔叔和刘老师这么耐心地讲解,让我这趟旅程收获满满!”

“哈哈,好,那我们一起来小酌一杯!”

“干杯!”

4 结语

告别了厂长,小木和刘老师踏上了回家的路途,小木在车上回忆着在酒厂看到的一幕幕,不禁感叹制酒中蕴含的工匠精神,赞叹着中华民族文化的魅力,“还要记得小酒怡情,大酒伤身!家中若有好酒的家人,一定要劝说他喝酒切莫贪杯哦!”刘老师叮嘱小木。“哈哈,好!”

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