酱油风味白酒的独特感官特性源于其储存过程中多尺度物理化学性质的演变(Zhou等人,2025年)。虽然其外观透明可能被误认为是均匀系统的表现,但荧光显微镜观察表明,它实际上是一个包含微米级聚集体的热力学亚稳态胶体系统。白酒陈化过程中品质提升的物理化学本质在于吉布斯自由能的降低,这种降低通过弱分子间相互作用驱动两亲性风味分子的定向自组装(Jiang、Liu和Xie,2024年)。这一过程始于蒸馏-冷凝阶段,此时熵-焓协同作用促进了自组装。由于高/低沸点组分的冷凝动力学差异,关键风味化合物在乙醇-水体系中形成局部过饱和状态(Hans Ågren等人,2022年)。氢键网络的重建被认为是自组装的核心驱动力,其演变遵循奥斯特瓦尔德熟成机制(Jiang、Liu和Yang等人,2024年)。
现有研究主要集中在风味物质含量的变化上。例如,Wang等人使用定量描述性分析(QDA)和三角测试主观评估了不同陈化阶段酱油风味白酒的香气和口感差异(Wang等人,2023年)。Huang等人通过GC–MS检测到陈化过程中杂环化合物(如呋喃酮)浓度的增加,这些化合物对增强“酱香”具有关键作用(Huang等人,2024年)。Zhou等人对不同陈化时间的样品进行多变量统计分析,发现新鲜白酒的甜度较高,而长期陈化则增强了酸度和花香;这些变化与酯类物质的增加和醛类物质的减少相关(Zhou等人,2025年)。Zhao等人证明,特定成分(如1-丙醇)对整体风味的影响与其在陈化过程中的浓度变化有关(Zhao等人,2025年)。Xu等人发现,第三轮基酒中的酯类合成与某些细菌属的活性相关;这些微生物产生的代谢产物(如乳酸、醋酸)在陈化过程中积累,进一步影响风味(Xu等人,2023年)。然而,上述研究主要关注化学组成与宏观感官特性的关联,而未深入探讨驱动这些变化的物理化学本质。风味成分的浓度变化仅仅是陈化过程的表面结果,实际上还伴随着分子自组装、胶体相行为和微观结构演变等物理过程。目前,关于白酒这一复杂胶体系统在陈化过程中液-液相分离的发生机制、乙醇团簇结构的动态演变以及这些微观结构如何直接影响关键风味化合物的溶解状态和质量传递,仍缺乏系统的实验证据和理论解释。这种机制理解的缺乏严重限制了我们对陈化过程如何提升酒质的基本认识,也限制了我们通过精确调控微观结构来优化陈化过程的能力。因此,从胶体和界面化学的角度阐明相分离的动态机制、分子聚集体的结构演变及其与风味化学的功能耦合至关重要,以弥合“成分变化”与“品质提升”之间的知识空白。
本研究超越了传统的将成分变化与感官特性关联起来的范式,探讨了调控酱油风味白酒中关键风味酯溶解度和动态行为的微观物理机制。为了解决区分乙醇自由态和聚集态这一LLPS动态中的关键变量问题,本研究引入了一种新的方法论方法。我们结合了ADH活性测定和尼罗红荧光光谱技术,实现了对乙醇状态的特异性分析,并直接监测了陈化过程中的胶体演变。聚焦于液-液相分离的核心作用和乙醇团簇的动态演变(图1),我们提出以下核心假设:乙醇团簇在陈化过程中从亲水结构演变为密集的疏水层。这种结构转变通过两种竞争机制动态调节长链脂肪酸乙酯的溶解度——初期通过疏水微域的形成促进溶解,随后由于团簇过度聚集导致空间位阻而抑制溶解,从而形成先增加后减少的非单调溶解趋势。基于先前研究表明蒸馏过程中引发的LLPS驱动了两亲性超分子组装的结构演变(Liu等人,2024年),本研究进一步揭示了乙醇分子在自然陈化过程中的超分子自组装路径。经过数十年的陈化,随着游离乙醇含量的减少和团簇尺寸的增加,疏水层状结构的有序性显著增强。我们揭示了一个级联机制:白酒中LLPS的动态演变驱动了乙醇分子团簇的结构重组,进而调节了关键风味分子的溶剂化行为。这些发现从分子动力学层面阐明了陈化过程中由两亲性分子形成的热力学亚稳态胶体架构的物理化学本质。本文建立的调控白酒胶体稳定性的理论框架为传统酿造过程的精确控制提供了科学依据。