多孔Fe2O3对白酒微量有机物的吸附-扩散机制及其对陶坛老熟的影响研究

本文聚焦陶坛中含量最丰富的金属氧化物Fe2O3，通过制备三种不同纳米/微米颗粒比例的多孔Fe2O3样品（比表面积3.18-3.62 m2/g），结合吸附动力学实验（伪二级模型R2>0.999）、GC-MS分析和分子动力学模拟，首次揭示其对醛类（如3-糠醛）和醇类的选择性吸附特性（最高吸附量16.29 mg/g），以及小孔径（25 ?）促进水/乙醇扩散（扩散系数2.61×10-7 m2/s）的催化机制，为解析陶坛陈化白酒的风味形成提供理论依据。

　　

Highlight

选择性吸附特性：Fe₂O₃对醛类（如3-糠醛，吸附后浓度37.02 mg/L）和醇类（如二甲基硅烷二醇，吸附量15.08 mg/g）表现出显著选择性吸附，而对酯类（如乙酸乙酯）吸附较弱（仅2.53 mg/L）。这种特性可能通过促进氧化/水解反应调控白酒风味演化。

分子扩散机制：分子动力学模拟显示，25 ?孔径中水（扩散系数：2.61×10^-7 m²/s）和乙醇的扩散速率显著高于35 ?孔径，证实小孔径更利于分子迁移与表面催化，为陶坛"微环境催化"理论提供数据支撑。

Conclusions

本研究阐明多孔Fe₂O₃通过选择性吸附醛/醇类物质并加速分子扩散，可能触发氧化-水解级联反应，从而在陶坛老熟过程中促进风味物质转化。这一发现为传统酿酒工艺中的"陶坛催化"现象提供了分子层面的机理解释。