《食品科學》：四川輕化工大學袁思棋副教授、張智副教授等：金沙醬香型白酒的液滴蒸發過程及其蒸發后沉積圖案分析

液滴蒸發是一種常見的自然現象，例如雨、霧、露等。在含有難揮發性溶質的液滴體系中，蒸發結束后往往會在固體基底表面留下具有特征性的沉積圖案，其中最典型的現象即為“咖啡環效應”。這種由非均勻蒸發和內部流場共同驅動的沉積行為不僅存在于簡單膠體或溶液體系中，在世界六大蒸餾酒（如威士忌、中國白酒等）中同樣廣泛存在：蒸餾酒液滴在基底表面蒸發后會形成具有“指紋特征”的沉積圖案。由于生產工藝和原料體系存在差異，不同蒸餾酒中風味物質的組成和含量顯著不同，進而導致其液滴蒸發沉積圖案在形貌和結構上呈現出明顯差異。例如，稀釋后的美國威士忌液滴蒸發后可形成獨特的網狀沉積圖案，可用于威士忌的快速鑒別。

與威士忌等蒸餾酒相比，中國白酒采用開放制曲、固態發酵、固態蒸餾和陶壇貯存等工藝，其微量組分更加復雜多樣。研究表明，不同香型白酒液滴蒸發后的沉積圖案差異顯著，這主要與酒體中長鏈脂肪酸乙酯（LCFAEEs）的自組裝行為以及所形成顆粒與酒體中有機酸、酯等微量成分之間的相互作用有關。即白酒中微量成分的組成與含量差異會轉化為液滴蒸發后沉積圖案的多樣化特征。然而，現有研究更多聚焦于“香型/配方差異”對沉積圖案的影響，關于沉積圖案特征與白酒質量等級之間的定量關系仍缺乏系統研究。

醬香型白酒是中國傳統蒸餾酒的重要代表之一，以高粱、小麥為主要原料，經發酵、蒸餾、陳釀和勾調等工序制得，其乙醇體積分數一般為32%～58%。在生產實踐中，基酒可按照質量劃分為多個等級，并作為成品酒勾調與質量評定的重要依據。然而，醬香型白酒在等級區分和市場鑒別方面仍面臨挑戰，目前尚缺乏兼具現場適用性、快速性和客觀性的質量鑒別技術手段。現行質量評價在很大程度上仍依賴于感官品評，該方法不可避免地存在主觀性強、難以量化和對品評人員依賴度高等問題[。因此，開發一種客觀、可視化且易于推廣的醬香型白酒質量評價方法，已成為該領域的研究重點之一。

四川輕化工大學食品與釀酒工程學院的鐘羊、袁思棋*、張智*等以金沙醬香型白酒（JSJB）為研究對象，系統考察不同質量等級JSJB液滴的蒸發行為及沉積圖案形成規律，通過對沉積圖案特征進行量化表征，并結合感官評價與氣相色譜-質譜（GC-MS）等化學分析手段，探究沉積圖案與酒體質量之間的相關性。旨在闡明液滴蒸發沉積圖案與醬香型白酒質量等級之間的內在聯系，為構建一種新型、可視化的白酒質量快速評價方法提供理論依據和實踐基礎。

1 JSJB液滴TPCL處顆粒物的觀察

本研究分別吸取1?μL?2023年和2024年不同質量等級JSJB液滴于ITO基底表面，用暗場環顯微鏡在恒定環境下觀察液滴的蒸發過程，重點聚焦于液滴的TPCL處（圖1a）。在液滴蒸發的初期（＜30?s），5?種不同質量等級的JSJB液滴的TPCL附近有明顯的顆粒自組裝現象（圖1b～f）。同時，質量等級I、II、III號酒樣液滴TPCL附近的自組裝顆粒數量較多且密集，而質量等級IV、V號酒樣顆粒數量相對較少而分散（圖1b～f）。DLS檢測結果顯示，質量等級I和II號酒樣的自組裝顆粒尺寸相對較大（255.00～458.67?nm），III號和V號酒樣顆粒尺寸幾乎相同（190.14～342.00?nm），而質量等級IV號酒樣最小（190.14～255.00?nm）（圖1g）。由此表明，JSJB液滴TPCL附近自組裝顆粒的數量、分布和顆粒大小可能與不同質量等級存在一定的相關性，可作為該類酒樣質量等級或品質檢驗的輔助指標。

白酒的乙醇體積分數降低以后形成顆粒物的主要成分為LCFAEEs。本研究的GC-MS檢測結果顯示，不同質量等級JSJB的LCFAEEs含量（包括棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯和油酸乙酯）有較大差異，即質量等級I～III號酒樣的LCFAEEs質量濃度相對較高（20.96～33.52?mg/L），而IV、V號的LCFAEEs質量濃度相對較低（4.15～17.2?mg/L）。在白酒蒸發過程中，乙醇體積分數持續降低，導致能溶于乙醇而不溶于水的LCFAEEs濃度達到過飽和而成核，不斷完成自組裝而析出，并持續相互融合變大。質量等級較高的I～III號白酒LCFAEEs含量高，能夠持續提供溶質，自組裝顆粒不斷長大；質量等級較低的白酒（IV和V號酒樣）LCFAEEs含量偏低，成核消耗了大量的溶質，導致后續沒有足夠的溶質使顆粒持續長大，進而解釋了質量等級IV、V號酒樣的顆粒較少且粒徑較小的原因。

此外，隨液滴蒸發進行，在顯微鏡下觀察到自組裝顆粒在發生不斷運動。在質量等級I～III號白酒液滴的TPCL處有明顯的顆粒釘扎-滑移現象（30?s～8?min，圖1b～d），且TPCL向內遷移，在外側留下明顯的釘扎痕跡；但是IV和V號酒樣TPCL未發生位移。為解釋此現象，接著對JSJB的液滴蒸發模式和液滴內部液流進行系統觀察。

2 不同質量等級的JSJB液滴蒸發過程分析

圖2展示了JSJB（ZLDJ2-I～ZLDJ2-V）液滴的CA、CR和高度隨蒸發進行時的變化，表明品質較好和品質較低的JSJB蒸發模式呈現出明顯差異。質量等級I號、II號和III號主要表現為恒定接觸角（CCA）/恒定接觸半徑（CCR）混合蒸發模式，即CA和CR都減小（圖2a～c）。質量等級IV號和V號表現為以CCR為主的蒸發模式，即液滴CR基本保持不變，但CA隨蒸發逐漸減小（圖2d、e）。上述結果與觀察到的質量等級I、II、III號TPCL向內扎釘-滑移（8?min，圖1b、c），而質量等級IV、V號的TPCL幾乎未發生移動（8?min，圖1e、f）的結果相印證。

為對液滴蒸發過程中顆粒運動進行可視化，向酒樣中添加熒光微球對液滴內部液流進行示蹤。結果表明，JSJB液滴內部流動過程可分為3?個階段（圖2g）。階段I：蒸發初期液滴中的顆粒運動較快，在氣-液界面處形成多個渦流（圖2f）。隨后進入階段II：運動速度大幅降低，液滴流動主要表現為循環流——馬蘭戈尼對流，即液滴蒸發過程中可以看到在氣液界面上，熒光顆粒流動方向從液滴邊緣流向液滴頂部；在液滴內部，流動方向是從液滴頂部流向液滴底部。階段III：在蒸發后期乙醇大量揮發，體系中以水為主，液滴流動以由中心指向邊緣的徑向補償流為主，其中質量等級I、II、III號白酒液滴邊緣發生向內遷移，而質量等級IV、V號白酒呈現液滴邊緣未發生移動，與圖1中TPCL處觀察到的現象相印證。自組裝形成的顆粒在內部液流的驅動下發生運移，并影響其在基底表面的沉積和分布，尤其是第3階段顆粒流向邊緣，易形成環狀沉積圖案。

3 不同年份質量等級的JSJB液滴沉積圖案分析

本實驗選用2023年和2024年不同質量等級JSJB（ZLDJ1-I～ZLDJ1-V和ZLDJ2-I～ZLDJ2-V）進行沉積圖案的觀察分析。隨液滴蒸發完畢，顆粒發生最終沉積，不同質量等級的JSJB蒸發后形成了其特有的沉積圖案（圖3）。整體上，2?個年份不同質量等級JSJB的沉積圖案存在高度相似性，均具有典型的咖啡環特征，環內顆粒分布有或多或少的沉積顆粒，且存在類似于“退潮”留下的波浪痕跡（圖3）。質量等級I號的沉積圖案中，顆粒數量最多且顆粒大小較均一，顆粒分布于環內且占比最高；質量等級II～V號同樣具有典型的咖啡環結構，但環內分布的顆粒數量卻隨質量等級降低而呈現減少趨勢，提示其與酒體的質量具有潛在相關性。同時，質量等級IV號和V號沉積圖案具有典型的咖啡環結構，但是環內顆粒數量明顯偏少，且分布比較均勻而未呈現集中分布。以上顆粒分布和數量相繼印證了TPCL的位移與否，以及在TPCL處觀察到的自組裝顆粒數量 （圖1d、e）。以上現象其本質上在于酒體中蒸發引起的液流及其物質（如LCFAEEs）沉降和含量的變化。隨著蒸發過程的持續，液滴中乙醇含量的降低而改變了各成分的溶解度平衡，進一步促進了LCFAEEs等物質的析出與聚集，導致其在不同層次酒體中的含量出現變化。這種由蒸發驅動的液流運動與物質沉降過程，共同促進了液滴內部物質重新分布，直接影響了JSJB酒樣液滴的沉積圖案形成及其顆粒大小和分布。

此外，質量等級I～III號的顆粒集中分布于局部區域，而非均勻平鋪或集中于TPCL，這主要歸因于其CCR/CCA混合蒸發模式（圖2）。在液滴蒸發過程中，由于TPCL處的釘扎效應不牢固，導致該區域的接觸線向內收縮，同時帶動自組裝顆粒一起向內移動，使得液滴蒸發結束后這些顆粒集中沉積于一定區域，形成了非均勻的局部聚集現象。需要指出的是，由于生產年份和存儲時間等條件不一致，加上其所用原料、工藝參數可能存在細微差異，使得不同年份但相同質量等級JSJB酒樣的微量成分（如酯類、醇類、酸類、醛類、酮類等風味物質）在種類和含量上也存在一定差異，進而導致其在特定基底材料的沉積圖案特征不可能完全相同或重合。盡管存在個體上差異，整體上各質量等級JSJB酒樣液滴蒸發后形成的沉積圖案在形態特征上表現處一定的相似性（圖3），如顆粒的聚集程度、分布范圍等均呈現出規律性的變化趨勢，為后續的沉積圖案量化分析提供了可靠的基礎，對分析結果的準確性不會造成顯著影響。

為了量化和表征不同質量等級JSJB酒樣液滴蒸發后沉積圖案的差異，本研究采用IOD值作為輔助指標進行分析。如表2所示，高質量等級JSJB（I、II號酒樣）的IOD值明顯高于低等級酒樣（IV、V號酒樣），且隨著質量等級降低，IOD值呈現出逐漸降低的趨勢。結果表明，沉積圖案的IOD值與白酒質量等級之間存在一定的關聯性，即高質量等級JSJB沉積圖案的IOD值更高，可能與其微量成分的種類和濃度有關，為進一步通過沉積圖案的量化分析評估白酒質量等級提供了有力的依據。但是，質量等級IV和V號酒樣的IOD值顯示，2?個年份的V號酒樣IOD值均高于IV號，原因可能在于V號酒樣的某些風味物質含量稍高于IV號，如反油酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯、棕櫚酸乙酯等，從而導致在液滴蒸發后留下更多顆粒物、更加均勻的沉積圖案（圖3d、e、i、j）。

4 JSJB沉積圖案與感官品評的相關性分析

為明確IOD值與白酒品質之間的關聯性，對2023年和2024年不同質量等級JSJB進行感官評價。結果顯示，隨著質量等級降低，其感官評分隨之降低（圖4a、b）。此外，2023年與2024年不同質量等級酒樣的感官評分均值曲線之間的相似性較高，其相似因子f2達到99.62，而曲線間的最大差異僅為0.33%（圖4c）。由此表明，兩個年份的白酒質量具有高度一致性。將沉積圖案IOD值與白酒感官評分進行Pearson相關性分析，探索沉積圖案與酒體質量等級的關系（圖4d），即沉積圖案IOD值（縱坐標）和感官評分（橫坐標）之間呈顯著線性正相關（R2＝0.90，P＜0.01），線性回歸方程：y＝87.552+3.656×10－6x。由此說明，JSJB酒樣液滴的沉積圖案特征（IOD值）可以直觀反映其酒體的質量等級，可以作為JSJB酒體品質優劣的輔助指標。

為了驗證以上相關性，對市售6?種成品JSJB的沉積圖案與感官評分（共12?個樣品）進行系統采集和分析（圖5）。所有酒樣液滴的沉積圖案經歸一化處理和量化，按照回歸方程計算得出目標成品酒的理論感官評分，并預測該目標成品酒的質量等級。預測結果顯示，不同品牌的質量等級和理論感官評分均與專業品評員實際評分非常接近（表3），即預測擬合模型具有良好的預測準確性。由于白酒在貯藏過程中微量成分處于動態變化中，如酯類、醛類、酚類等風味物質的生成與轉化，導致不同年份的同一等級基酒和成品酒均有一定細微差異（圖3和圖5）。將該方法得到的預測白酒等級與表1中的白酒樣品信息進行對比和計算，得出成品酒的白酒等級預測準確度達到91.67%（成品酒中預測白酒等級準確數/總預測數）。具體而言，2?個不同批次JSJB樣品進行質量等級預測時，該方法成功準確預測出其中11?個樣品的等級，僅存在1?個樣品的預測結果與實際等級存在一定偏差。此處1?個偏差案例主要是JSJB高等級酒樣的級別之間，其偏差可能源于該樣品的醬香風格、沉積圖案顆粒分布均勻度和顆粒大小等方面，以及微量風味物質的微小差異。整體而言，該方法在白酒等級預測方面展現出較高的可靠性與實用性，為白酒生產企業實現快速、精準的質量分級提供一定的技術支撐。

5 沉積物的GC-MS分析

在JSJB的風味成分方面，5?種質量等級的樣品中共檢測有60?種風味物質，其中酯類28?種、醇類12?種、酸類7?種以及其他物質13?種。所有樣品中乙酸乙酯、乙酸、正己酸、丁酸、1-丙醇等含量較高，是醬酒的恒定微量成分。液滴蒸發后的沉積物中共檢測有35?種風味物質，其中酯類19?種、醇類8?種、酸類3?種以及其他物質5?種。2023年和2024年醬香型白酒樣品中的微量成分組成和含量大體相似，無明顯差異。

此外，在2023年和2024年不同質量等級白酒的沉積圖案中均發現一定濃度的LCFAEEs，不同質量等級白酒沉積圖案中的LCFAEEs濃度隨質量等級的下降而降低（圖6），質量等級I～V號沉積圖案中LCFAEEs如棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯、油酸乙酯的質量濃度分別達57.06、55.11、37.15、8.93?mg/L和20.48?mg/L。在原酒樣中，LCFAEEs的含量呈現出同等變化趨勢（I～V號酒樣的LCFAEEs質量濃度分別為33.52、28.08、20.96、4.15?mg/L 和17.2?mg/L）。綜上，原酒樣和沉積物中LCFAEEs總質量濃度均隨質量等級的下降而降低。

LCFAEEs是白酒中自組裝形成顆粒的關鍵成分，也是評價醬香型白酒品質的關鍵指標之一。對沉積圖案中沉積物進行GC-MS分析后，發現LCFAEEs含量隨白酒質量等級下降而降低，與沉積圖案特征（IOD值）呈現出一致的變化趨勢（表2），進一步證實了LCFAEEs是醬香型白酒液滴蒸發沉積圖案中顆粒形成的關鍵性微量成分。由于其具有高沸點、低揮發性的特性，在液滴蒸發過程中隨乙醇濃度降低而析出，并發生自組裝形成顆粒而沉積于基底表面，形成特征性的圖案。

結 論

本研究系統分析了不同質量等級JSJB的液滴蒸發行為，以及蒸發后形成的沉積圖案特征與酒體質量之間的相關性。液滴蒸發過程中，優質酒樣（I～III）在TPCL處產生更多的自組裝顆粒，并呈現CCA/CCR混合蒸發模式及明顯的TPCL“釘扎-滑移”現象，因此在沉積圖案中觀察到不規則多環結構，且分布有明顯的顆粒。而質量等級較低的酒樣（IV、V）顆粒稀少，主要為CCR蒸發模式，呈現咖啡環特征，但圖案中顆粒數量分布少且不明顯。熒光微球示蹤對液滴蒸發及顆粒沉積過程進行可視化，為沉積圖案的形成過程和穩定性提供了實驗依據。

進一步研究發現，沉積圖案中的顆粒數量隨JSJB質量等級降低而減少，具體表現為IOD值的下降。對10?個不同質量等級和年份樣品的分析表明，兩個年份白酒感官綜合評分均值曲線的相似因子f2達到99.62，且曲線間的最大差異低至0.33%，表明兩個年份白酒質量之間具有較高相似性。值得注意的是，白酒的感官品評總分與IOD值之間存在顯著正相關。基于該關系建立的回歸模型，在對JSJB成品酒進行預測時，顯示二者對質量等級的判定結果高度一致。綜上所述，沉積圖案特征可作為評估JSJB質量等級的一種有效輔助手段。

GC-MS分析表明，酒體及液滴沉積物中LCFAEEs的含量隨質量等級降低而顯著減少，與沉積圖案IOD值的變化趨勢相印證，證實以棕櫚酸乙酯等為代表的LCFAEEs是導致白酒沉積圖案差異的關鍵化學成分。綜上所述，本研究建立的基于液滴蒸發沉積圖案的量化分析方法，可為實現醬香型白酒的快速、可視化質量評估提供一種新穎且具有一定穩定性的技術途徑。

第一作者：

鐘羊 碩士研究生

四川輕化工大學食品與釀酒工程學院

本科、研究生于四川輕化工大學就讀，研究方向：酒類風味化學及酒體物理化學。研究生期間發表SCI一區：《Ethanol Evaporation Drives Ester Assembly and Particle Deposition in Droplets of Chinese Distilled Liquors》（共同第一作者）論文1 篇，發明專利《一種鳳香型白酒的質量鑒別方法》1 項。

通信作者：

袁思棋 副教授

四川輕化工大學食品與釀酒工程學院

袁思棋，男，博士，副教授，碩士生導師。國家特邀白酒評委、國家露酒評委、國家一級品酒師，國家級職業技能考評員。畢業于中國科學院大學/中國科學院成都生物研究所。江南大學-瀘州老窖集團有限責任公司聯合培養博士后。目前，主持省級重點研發項目2 項，參與國家自然基金、省部級項目10余項。主要從事酒類風味化學、發酵微生物及其資源開發以及風味代謝途徑等。基于發酵微生物及其代謝途徑，檢測和分析其代謝產物及其產生途徑；以酒類為主要研究對象，分析酒類的物理化學性質。以第一作者或通信作者在Current Research in Food Science, Droplet，Fermentation，Foods，Frontiers in Microbiology，Molecules等雜志上發表30余篇論文。

張智 副教授

四川輕化工大學食品與釀酒工程學院

張智，男，博士/博士后。食品與釀酒工程學院食品質量與安全副教授，碩士生導師。主要從事食品質量安全與營養方向的研究，主持四川省科技廳等縱向項目10余項，研究成果作為通信或第一作者在Droplet, MedComm, Journal of Ethnopharmacology，食品科學等國內外期刊發表論文40余篇。

引文格式：

鐘羊, 劉永明, 譚啟波, 等. 金沙醬香型白酒的液滴蒸發過程及其蒸發后沉積圖案分析[J]. 食品科學, 2026, 47(8): 75-84. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251024-165.

ZHONG Yang, LIU Yongming, TAN Qibo, et al. Droplet evaporation and deposition patterns of Jinsha Jiangxiangxing Baijiu[J]. Food Science, 2026, 47(8): 75-84. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251024-165.

實習編輯：林安琪；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

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