《Food Chemistry》：Concentration-dependent modulation of the aroma profile of Jiang-flavor Baijiu by isoamyl alcohol through noncovalent interactions with key aroma compounds
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摘要异戊醇（IAA）是白酒中的一种关键高级醇，其浓度不同既可增强也可能破坏酒体的香气平衡。本研究采用重组模型结合定量描述分析、分子动力学模拟和1H核磁共振（NMR）波谱技术，探讨其浓度依赖性的作用机制。结果表明，在200–400 mg/L浓度范围内，IAA可增强花香和果香，同
摘要
异戊醇（IAA）是白酒中的一种关键高级醇，其浓度不同既可增强也可能破坏酒体的香气平衡。本研究采用重组模型结合定量描述分析、分子动力学模拟和1H核磁共振（NMR）波谱技术，探讨其浓度依赖性的作用机制。结果表明，在200–400 mg/L浓度范围内，IAA可增强花香和果香，同时抑制酸味和烘焙香气，这与化合物挥发度的降低相一致；当浓度超过600 mg/L时，其对香气释放的抑制作用减弱。IAA对香气的浓度依赖性影响主要由氢键介导的化合物挥发度变化所驱动，范德华力与库仑相互作用亦有所贡献。1H NMR通过0.05–0.09 ppm的低场位移证实了IAA与香气化合物之间形成的氢键作用。值得注意的是，400–650 mg/L这一区间代表了一个关键的过渡窗口，对应于感官特性、化合物挥发度以及与IAA氢键形成的变化。然而，本研究仍存在局限：由于人体在体内的感官整合涉及复杂的感知机制，超出了单纯的物理挥发度调控范畴，因此仍难以完全弥合微观分子相互作用与人类嗅觉感知之间的非线性鸿沟。
引言
酱香型白酒（JFB），又称豆瓣酱香白酒或酱香白酒，是中国传统白酒的经典代表。它以独特的风味特征和复杂的香气层次而闻名。其独特风味的基石来源于种类繁多的呈香化合物，主要包括酯类、醇类、酸类、醛类、酮类等（Li 等，2025）。其中，醇类仅次于酯类，是香气贡献度第二大的化合物类别（Song 等，2021）。需要特别指出的是，高级醇——即含有三个或更多碳原子的醇类化合物，如异戊醇（IAA）、正丙醇和异丁醇——具有尤为重要的地位（Hu 等，2021）。这些高级醇主要是在发酵过程中通过乳酸菌和酵母的代谢活动产生的（Li、Wang、Zhang、Ma、& Xiao，2017；Wei、Du、& Xu，2024），并具有明显的双重香气特征。一方面，它们赋予酒体愉悦的果香与花香，提升酒体香气；另一方面，又可能带来辛辣刺鼻的气味（Zhang、Yu、Chen、& Xu，2025）。这些高级醇在丰富酱香白酒风味复杂度的同时，也对维持香气平衡提出了严峻挑战（Li 等，2017；Wei 等，2024）。具体而言，高级醇的理想浓度可显著提升白酒风味的复杂度和协调性（Wang 等，2024；Zhao 等，2025）；但浓度过高则可能产生刺鼻香气，并引发头痛、恶心等生理不适；浓度过低又会令酒体口感平淡、缺乏层次（Liu 等，2024）。因此，实现高级醇比例的恰当把控，或将其与其他呈味化合物实现平衡协调，是一项关键且极具挑战性的行业任务。
以IAA为例（其在高级醇中嗅觉阈值最低），其在酱香白酒中的浓度范围为0.25 g/L至0.80 g/L（Yu、Yan、Wu、Nie、Chen、& Xu，2024；Wang 等，2021）。不同产品间浓度的显著差异，凸显了建立质量控制基准并明确适宜浓度水平的必要性。为此，需深入分析IAA与其他呈味化合物之间的相互作用，从而确定其最佳浓度，使之能与整体风味特征相互协调（Cheng 等，2025；Wang 等，2025）。白酒中呈味化合物之间的分子相互作用，在决定液相组分的稳定性和反应活性方面起着关键作用。这些相互作用包括氢键、范德华力和库仑力，其中氢键尤为关键。IAA及其他高级醇中的羟基在酱香白酒中可与水、醇类、酯类及其他呈味化合物共同形成氢键网络（Jiang、Liu、& Xie，2024；Qin 等，2022）。尽管上述相互作用的具体机制尚未完全阐明，但它们会影响呈味化合物的分子构象、溶液极性和相平衡，进而影响关键香气化合物的释放，并最终塑造酱香白酒的整体风味特征和感官属性。
由于越来越多的研究者认识到呈味化合物之间相互作用的重要性，该领域已获得广泛关注（Yang 等，2025）。为表征这些呈味化合物之间的相互作用，常用技术手段包括气相色谱–质谱联用（GC–MS）和气相色谱–嗅闻联用（GC–O），并结合分子感官分析。例如，乙酸乙酯可掩盖IAA的辛辣感，使香气更加柔和（Niu 等，2018）；乳酸（LA）可降低四甲基吡嗪（TMP）和2,3,5-三甲基吡嗪（TP）的嗅觉阈值，从而增强这些吡嗪类化合物的香气感知（Xiao、Feng、She、Wei、& Niu，2025）；正丙醇可抑制乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯和乙酸己酯的挥发（Zhao 等，2025）。这些方法在识别和定量香气成分方面十分有效，能够为阐明呈味化合物之间的相互作用提供有价值的洞察。然而，它们在揭示这些关系背后的具体分子相互作用机制和类型方面仍存在不足。因此，目前对呈味化合物之间物理化学相互作用的认识仍不够完整。为推进该领域发展，还需开展更深入的研究，以厘清这些分子相互作用如何具体影响白酒的感官属性和风味特征。
近年来，分子动力学（MD）模拟已成为研究分子相互作用的有力工具。它使研究人员能够探究不同条件下香气分子的运动与相互作用，从而更深入地了解其微观行为与相互作用机制（Qin 等，2024）。然而，MD模拟结果仍需进一步通过实验加以验证，以确保其可靠性。此外，将MD模拟结果与分析化学实验数据进行对齐，仍是一个具有挑战性的问题。相应地，核磁共振（NMR）技术能够有效弥合模拟与实验之间的差距。它通过检测磁场中原子核的共振信号，揭示氢键网络和构象变化的信息。通过分析化学位移，NMR能够反映原子核周围的电子环境，而这一环境受分子间相互作用（如氢键）的影响。因此，NMR是一种稳健的工具，可用于验证MD模拟结果，并将分子水平的相互作用与宏观实验观察相联系。
作为广泛存在于不同香型白酒（包括酱香白酒、浓香白酒、清香白酒等）中的代表性高级醇，IAA通过与其他香气化合物的相互作用，在塑造整体风味特征方面发挥着重要作用。然而，目前的研究主要基于成分分析和感官评价，这不足以揭示上述效应背后的具体分子间相互作用。缺乏直接刻画这些分子水平相互作用的实验证据，是该领域存在的重要空白。为弥补这一空白，本研究的主要目标是构建一个将微观分子动力学与宏观感官感知相联系的多尺度关联框架。具体而言，本研究采用定量描述分析（QDA）和顶空气相色谱–质谱联用（HS-GC–MS）来评估在IAA存在下的感官变化和香气化合物的挥发情况，并进一步采用MD模拟和1H NMR波谱来表征IAA与关键香气化合物（特别是酯类和有机酸）之间的相互作用。本研究旨在阐明IAA介导风味调控的分子基础，并建立浓度依赖性感官效应与其底层分子相互作用机制之间的联系，从而为传统蒸馏酒中香气平衡的合理化和预测提供机制性框架。
章节片段
白酒样品与试剂
本研究共采集了49个典型酱香白酒样品（酒精度53% v/v），全部来自贵州省仁怀市的主要代表性生产企业——该地是酱香白酒的核心产区。所有选用的样品均经认证为优级品（中国国家标准中的最高质量等级），以确保研究材料的高质量与一致性。这一多样化的样品集合提供了稳健的群体特征，可用于准确表征其浓度分布与结构
IAA对酱香白酒香气特征的影响
酱香白酒独特的风味特征源于发酵过程中产生的挥发性化合物。IAA是白酒中常见的先进醇，公认能够影响白酒的香气特征；然而，其在酱香白酒中的具体作用仍有待深入探索。为研究IAA如何影响酱香白酒的风味，我们基于已报道的关键香气化合物（Li、Zhang 等，2025；Wang 等，2012），构建了包含29种关键香气化合物的六个重组模型。这些模型仅在
结论
本研究表明，IAA对酱香白酒中关键香气化合物的释放施加了非线性的、浓度依赖性的调控作用，通过调制关键香气化合物的挥发度重塑感官感知。在200–400 mg/L浓度范围内，IAA增强了花香和果香的感知显著性，同时抑制了酸味和烘焙香气，这表明其对香气平衡的贡献主要源于重塑香气化合物的相对释放比例，而非均匀地
CRediT作者贡献声明
张伟：撰写——初稿、可视化、形式化分析、数据整理、概念化设计。高强川：资源支持。郭德正：形式化分析。司冠汝：形式化分析。牛满思：形式化分析。张文清：资源支持、数据整理。陆振明：概念化设计。柴利娟：形式化分析。徐红宇：项目管理。王松涛：资源支持、数据整理。沈彩红：资源支持。徐正红：项目管理。张小娟：撰写——
伦理声明
本研究所有参与者或其法定代理人均已书面同意参加本研究并允许发表相关论文。已充分尊重参与者的隐私权。
本研究在研究所在地遵守相关法律、监管框架和指南开展。本研究已获得江南大学医学伦理委员会批准。（批准号：JNU202509RB027）
利益冲突声明
作者声明不存在已知的、可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本工作由固态酿造国家工程研究中心（编号：2025NB12）资助支持。
张伟|高强川|郭德正|司冠汝|牛满思|张文清|陆振明|柴利娟|徐红宇|王松涛|沈彩红|徐正红|张小娟
