《食品科学》：四川轻化工大学袁思棋副教授、张智副教授等：金沙酱香型白酒的液滴蒸发过程及其蒸发后沉积图案分析

液滴蒸发是一种常见的自然现象，例如雨、雾、露等。在含有难挥发性溶质的液滴体系中，蒸发结束后往往会在固体基底表面留下具有特征性的沉积图案，其中最典型的现象即为“咖啡环效应”。这种由非均匀蒸发和内部流场共同驱动的沉积行为不仅存在于简单胶体或溶液体系中，在世界六大蒸馏酒（如威士忌、中国白酒等）中同样广泛存在：蒸馏酒液滴在基底表面蒸发后会形成具有“指纹特征”的沉积图案。由于生产工艺和原料体系存在差异，不同蒸馏酒中风味物质的组成和含量显著不同，进而导致其液滴蒸发沉积图案在形貌和结构上呈现出明显差异。例如，稀释后的美国威士忌液滴蒸发后可形成独特的网状沉积图案，可用于威士忌的快速鉴别。

与威士忌等蒸馏酒相比，中国白酒采用开放制曲、固态发酵、固态蒸馏和陶坛贮存等工艺，其微量组分更加复杂多样。研究表明，不同香型白酒液滴蒸发后的沉积图案差异显著，这主要与酒体中长链脂肪酸乙酯（LCFAEEs）的自组装行为以及所形成颗粒与酒体中有机酸、酯等微量成分之间的相互作用有关。即白酒中微量成分的组成与含量差异会转化为液滴蒸发后沉积图案的多样化特征。然而，现有研究更多聚焦于“香型/配方差异”对沉积图案的影响，关于沉积图案特征与白酒质量等级之间的定量关系仍缺乏系统研究。

酱香型白酒是中国传统蒸馏酒的重要代表之一，以高粱、小麦为主要原料，经发酵、蒸馏、陈酿和勾调等工序制得，其乙醇体积分数一般为32%～58%。在生产实践中，基酒可按照质量划分为多个等级，并作为成品酒勾调与质量评定的重要依据。然而，酱香型白酒在等级区分和市场鉴别方面仍面临挑战，目前尚缺乏兼具现场适用性、快速性和客观性的质量鉴别技术手段。现行质量评价在很大程度上仍依赖于感官品评，该方法不可避免地存在主观性强、难以量化和对品评人员依赖度高等问题[。因此，开发一种客观、可视化且易于推广的酱香型白酒质量评价方法，已成为该领域的研究重点之一。

四川轻化工大学食品与酿酒工程学院的钟羊、袁思棋*、张智*等以金沙酱香型白酒（JSJB）为研究对象，系统考察不同质量等级JSJB液滴的蒸发行为及沉积图案形成规律，通过对沉积图案特征进行量化表征，并结合感官评价与气相色谱-质谱（GC-MS）等化学分析手段，探究沉积图案与酒体质量之间的相关性。旨在阐明液滴蒸发沉积图案与酱香型白酒质量等级之间的内在联系，为构建一种新型、可视化的白酒质量快速评价方法提供理论依据和实践基础。

1 JSJB液滴TPCL处颗粒物的观察

本研究分别吸取1 μL 2023年和2024年不同质量等级JSJB液滴于ITO基底表面，用暗场环显微镜在恒定环境下观察液滴的蒸发过程，重点聚焦于液滴的TPCL处（图1a）。在液滴蒸发的初期（＜30 s），5 种不同质量等级的JSJB液滴的TPCL附近有明显的颗粒自组装现象（图1b～f）。同时，质量等级I、II、III号酒样液滴TPCL附近的自组装颗粒数量较多且密集，而质量等级IV、V号酒样颗粒数量相对较少而分散（图1b～f）。DLS检测结果显示，质量等级I和II号酒样的自组装颗粒尺寸相对较大（255.00～458.67 nm），III号和V号酒样颗粒尺寸几乎相同（190.14～342.00 nm），而质量等级IV号酒样最小（190.14～255.00 nm）（图1g）。由此表明，JSJB液滴TPCL附近自组装颗粒的数量、分布和颗粒大小可能与不同质量等级存在一定的相关性，可作为该类酒样质量等级或品质检验的辅助指标。

白酒的乙醇体积分数降低以后形成颗粒物的主要成分为LCFAEEs。本研究的GC-MS检测结果显示，不同质量等级JSJB的LCFAEEs含量（包括棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯和油酸乙酯）有较大差异，即质量等级I～III号酒样的LCFAEEs质量浓度相对较高（20.96～33.52 mg/L），而IV、V号的LCFAEEs质量浓度相对较低（4.15～17.2 mg/L）。在白酒蒸发过程中，乙醇体积分数持续降低，导致能溶于乙醇而不溶于水的LCFAEEs浓度达到过饱和而成核，不断完成自组装而析出，并持续相互融合变大。质量等级较高的I～III号白酒LCFAEEs含量高，能够持续提供溶质，自组装颗粒不断长大；质量等级较低的白酒（IV和V号酒样）LCFAEEs含量偏低，成核消耗了大量的溶质，导致后续没有足够的溶质使颗粒持续长大，进而解释了质量等级IV、V号酒样的颗粒较少且粒径较小的原因。

此外，随液滴蒸发进行，在显微镜下观察到自组装颗粒在发生不断运动。在质量等级I～III号白酒液滴的TPCL处有明显的颗粒钉扎-滑移现象（30 s～8 min，图1b～d），且TPCL向内迁移，在外侧留下明显的钉扎痕迹；但是IV和V号酒样TPCL未发生位移。为解释此现象，接着对JSJB的液滴蒸发模式和液滴内部液流进行系统观察。

2 不同质量等级的JSJB液滴蒸发过程分析

图2展示了JSJB（ZLDJ2-I～ZLDJ2-V）液滴的CA、CR和高度随蒸发进行时的变化，表明品质较好和品质较低的JSJB蒸发模式呈现出明显差异。质量等级I号、II号和III号主要表现为恒定接触角（CCA）/恒定接触半径（CCR）混合蒸发模式，即CA和CR都减小（图2a～c）。质量等级IV号和V号表现为以CCR为主的蒸发模式，即液滴CR基本保持不变，但CA随蒸发逐渐减小（图2d、e）。上述结果与观察到的质量等级I、II、III号TPCL向内扎钉-滑移（8 min，图1b、c），而质量等级IV、V号的TPCL几乎未发生移动（8 min，图1e、f）的结果相印证。

为对液滴蒸发过程中颗粒运动进行可视化，向酒样中添加荧光微球对液滴内部液流进行示踪。结果表明，JSJB液滴内部流动过程可分为3 个阶段（图2g）。阶段I：蒸发初期液滴中的颗粒运动较快，在气-液界面处形成多个涡流（图2f）。随后进入阶段II：运动速度大幅降低，液滴流动主要表现为循环流——马兰戈尼对流，即液滴蒸发过程中可以看到在气液界面上，荧光颗粒流动方向从液滴边缘流向液滴顶部；在液滴内部，流动方向是从液滴顶部流向液滴底部。阶段III：在蒸发后期乙醇大量挥发，体系中以水为主，液滴流动以由中心指向边缘的径向补偿流为主，其中质量等级I、II、III号白酒液滴边缘发生向内迁移，而质量等级IV、V号白酒呈现液滴边缘未发生移动，与图1中TPCL处观察到的现象相印证。自组装形成的颗粒在内部液流的驱动下发生运移，并影响其在基底表面的沉积和分布，尤其是第3阶段颗粒流向边缘，易形成环状沉积图案。

3 不同年份质量等级的JSJB液滴沉积图案分析

本实验选用2023年和2024年不同质量等级JSJB（ZLDJ1-I～ZLDJ1-V和ZLDJ2-I～ZLDJ2-V）进行沉积图案的观察分析。随液滴蒸发完毕，颗粒发生最终沉积，不同质量等级的JSJB蒸发后形成了其特有的沉积图案（图3）。整体上，2 个年份不同质量等级JSJB的沉积图案存在高度相似性，均具有典型的咖啡环特征，环内颗粒分布有或多或少的沉积颗粒，且存在类似于“退潮”留下的波浪痕迹（图3）。质量等级I号的沉积图案中，颗粒数量最多且颗粒大小较均一，颗粒分布于环内且占比最高；质量等级II～V号同样具有典型的咖啡环结构，但环内分布的颗粒数量却随质量等级降低而呈现减少趋势，提示其与酒体的质量具有潜在相关性。同时，质量等级IV号和V号沉积图案具有典型的咖啡环结构，但是环内颗粒数量明显偏少，且分布比较均匀而未呈现集中分布。以上颗粒分布和数量相继印证了TPCL的位移与否，以及在TPCL处观察到的自组装颗粒数量 （图1d、e）。以上现象其本质上在于酒体中蒸发引起的液流及其物质（如LCFAEEs）沉降和含量的变化。随着蒸发过程的持续，液滴中乙醇含量的降低而改变了各成分的溶解度平衡，进一步促进了LCFAEEs等物质的析出与聚集，导致其在不同层次酒体中的含量出现变化。这种由蒸发驱动的液流运动与物质沉降过程，共同促进了液滴内部物质重新分布，直接影响了JSJB酒样液滴的沉积图案形成及其颗粒大小和分布。

此外，质量等级I～III号的颗粒集中分布于局部区域，而非均匀平铺或集中于TPCL，这主要归因于其CCR/CCA混合蒸发模式（图2）。在液滴蒸发过程中，由于TPCL处的钉扎效应不牢固，导致该区域的接触线向内收缩，同时带动自组装颗粒一起向内移动，使得液滴蒸发结束后这些颗粒集中沉积于一定区域，形成了非均匀的局部聚集现象。需要指出的是，由于生产年份和存储时间等条件不一致，加上其所用原料、工艺参数可能存在细微差异，使得不同年份但相同质量等级JSJB酒样的微量成分（如酯类、醇类、酸类、醛类、酮类等风味物质）在种类和含量上也存在一定差异，进而导致其在特定基底材料的沉积图案特征不可能完全相同或重合。尽管存在个体上差异，整体上各质量等级JSJB酒样液滴蒸发后形成的沉积图案在形态特征上表现处一定的相似性（图3），如颗粒的聚集程度、分布范围等均呈现出规律性的变化趋势，为后续的沉积图案量化分析提供了可靠的基础，对分析结果的准确性不会造成显著影响。

为了量化和表征不同质量等级JSJB酒样液滴蒸发后沉积图案的差异，本研究采用IOD值作为辅助指标进行分析。如表2所示，高质量等级JSJB（I、II号酒样）的IOD值明显高于低等级酒样（IV、V号酒样），且随着质量等级降低，IOD值呈现出逐渐降低的趋势。结果表明，沉积图案的IOD值与白酒质量等级之间存在一定的关联性，即高质量等级JSJB沉积图案的IOD值更高，可能与其微量成分的种类和浓度有关，为进一步通过沉积图案的量化分析评估白酒质量等级提供了有力的依据。但是，质量等级IV和V号酒样的IOD值显示，2 个年份的V号酒样IOD值均高于IV号，原因可能在于V号酒样的某些风味物质含量稍高于IV号，如反油酸乙酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯、棕榈酸乙酯等，从而导致在液滴蒸发后留下更多颗粒物、更加均匀的沉积图案（图3d、e、i、j）。

4 JSJB沉积图案与感官品评的相关性分析

为明确IOD值与白酒品质之间的关联性，对2023年和2024年不同质量等级JSJB进行感官评价。结果显示，随着质量等级降低，其感官评分随之降低（图4a、b）。此外，2023年与2024年不同质量等级酒样的感官评分均值曲线之间的相似性较高，其相似因子f2达到99.62，而曲线间的最大差异仅为0.33%（图4c）。由此表明，两个年份的白酒质量具有高度一致性。将沉积图案IOD值与白酒感官评分进行Pearson相关性分析，探索沉积图案与酒体质量等级的关系（图4d），即沉积图案IOD值（纵坐标）和感官评分（横坐标）之间呈显著线性正相关（R2＝0.90，P＜0.01），线性回归方程：y＝87.552+3.656×10－6x。由此说明，JSJB酒样液滴的沉积图案特征（IOD值）可以直观反映其酒体的质量等级，可以作为JSJB酒体品质优劣的辅助指标。

为了验证以上相关性，对市售6 种成品JSJB的沉积图案与感官评分（共12 个样品）进行系统采集和分析（图5）。所有酒样液滴的沉积图案经归一化处理和量化，按照回归方程计算得出目标成品酒的理论感官评分，并预测该目标成品酒的质量等级。预测结果显示，不同品牌的质量等级和理论感官评分均与专业品评员实际评分非常接近（表3），即预测拟合模型具有良好的预测准确性。由于白酒在贮藏过程中微量成分处于动态变化中，如酯类、醛类、酚类等风味物质的生成与转化，导致不同年份的同一等级基酒和成品酒均有一定细微差异（图3和图5）。将该方法得到的预测白酒等级与表1中的白酒样品信息进行对比和计算，得出成品酒的白酒等级预测准确度达到91.67%（成品酒中预测白酒等级准确数/总预测数）。具体而言，2 个不同批次JSJB样品进行质量等级预测时，该方法成功准确预测出其中11 个样品的等级，仅存在1 个样品的预测结果与实际等级存在一定偏差。此处1 个偏差案例主要是JSJB高等级酒样的级别之间，其偏差可能源于该样品的酱香风格、沉积图案颗粒分布均匀度和颗粒大小等方面，以及微量风味物质的微小差异。整体而言，该方法在白酒等级预测方面展现出较高的可靠性与实用性，为白酒生产企业实现快速、精准的质量分级提供一定的技术支撑。

5 沉积物的GC-MS分析

在JSJB的风味成分方面，5 种质量等级的样品中共检测有60 种风味物质，其中酯类28 种、醇类12 种、酸类7 种以及其他物质13 种。所有样品中乙酸乙酯、乙酸、正己酸、丁酸、1-丙醇等含量较高，是酱酒的恒定微量成分。液滴蒸发后的沉积物中共检测有35 种风味物质，其中酯类19 种、醇类8 种、酸类3 种以及其他物质5 种。2023年和2024年酱香型白酒样品中的微量成分组成和含量大体相似，无明显差异。

此外，在2023年和2024年不同质量等级白酒的沉积图案中均发现一定浓度的LCFAEEs，不同质量等级白酒沉积图案中的LCFAEEs浓度随质量等级的下降而降低（图6），质量等级I～V号沉积图案中LCFAEEs如棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯、油酸乙酯的质量浓度分别达57.06、55.11、37.15、8.93 mg/L和20.48 mg/L。在原酒样中，LCFAEEs的含量呈现出同等变化趋势（I～V号酒样的LCFAEEs质量浓度分别为33.52、28.08、20.96、4.15 mg/L 和17.2 mg/L）。综上，原酒样和沉积物中LCFAEEs总质量浓度均随质量等级的下降而降低。

LCFAEEs是白酒中自组装形成颗粒的关键成分，也是评价酱香型白酒品质的关键指标之一。对沉积图案中沉积物进行GC-MS分析后，发现LCFAEEs含量随白酒质量等级下降而降低，与沉积图案特征（IOD值）呈现出一致的变化趋势（表2），进一步证实了LCFAEEs是酱香型白酒液滴蒸发沉积图案中颗粒形成的关键性微量成分。由于其具有高沸点、低挥发性的特性，在液滴蒸发过程中随乙醇浓度降低而析出，并发生自组装形成颗粒而沉积于基底表面，形成特征性的图案。

结 论

本研究系统分析了不同质量等级JSJB的液滴蒸发行为，以及蒸发后形成的沉积图案特征与酒体质量之间的相关性。液滴蒸发过程中，优质酒样（I～III）在TPCL处产生更多的自组装颗粒，并呈现CCA/CCR混合蒸发模式及明显的TPCL“钉扎-滑移”现象，因此在沉积图案中观察到不规则多环结构，且分布有明显的颗粒。而质量等级较低的酒样（IV、V）颗粒稀少，主要为CCR蒸发模式，呈现咖啡环特征，但图案中颗粒数量分布少且不明显。荧光微球示踪对液滴蒸发及颗粒沉积过程进行可视化，为沉积图案的形成过程和稳定性提供了实验依据。

进一步研究发现，沉积图案中的颗粒数量随JSJB质量等级降低而减少，具体表现为IOD值的下降。对10 个不同质量等级和年份样品的分析表明，两个年份白酒感官综合评分均值曲线的相似因子f2达到99.62，且曲线间的最大差异低至0.33%，表明两个年份白酒质量之间具有较高相似性。值得注意的是，白酒的感官品评总分与IOD值之间存在显著正相关。基于该关系建立的回归模型，在对JSJB成品酒进行预测时，显示二者对质量等级的判定结果高度一致。综上所述，沉积图案特征可作为评估JSJB质量等级的一种有效辅助手段。

GC-MS分析表明，酒体及液滴沉积物中LCFAEEs的含量随质量等级降低而显著减少，与沉积图案IOD值的变化趋势相印证，证实以棕榈酸乙酯等为代表的LCFAEEs是导致白酒沉积图案差异的关键化学成分。综上所述，本研究建立的基于液滴蒸发沉积图案的量化分析方法，可为实现酱香型白酒的快速、可视化质量评估提供一种新颖且具有一定稳定性的技术途径。

第一作者：

钟羊 硕士研究生

四川轻化工大学食品与酿酒工程学院

本科、研究生于四川轻化工大学就读，研究方向：酒类风味化学及酒体物理化学。研究生期间发表SCI一区：《Ethanol Evaporation Drives Ester Assembly and Particle Deposition in Droplets of Chinese Distilled Liquors》（共同第一作者）论文1 篇，发明专利《一种凤香型白酒的质量鉴别方法》1 项。

通信作者：

袁思棋 副教授

四川轻化工大学食品与酿酒工程学院

袁思棋，男，博士，副教授，硕士生导师。国家特邀白酒评委、国家露酒评委、国家一级品酒师，国家级职业技能考评员。毕业于中国科学院大学/中国科学院成都生物研究所。江南大学-泸州老窖集团有限责任公司联合培养博士后。目前，主持省级重点研发项目2 项，参与国家自然基金、省部级项目10余项。主要从事酒类风味化学、发酵微生物及其资源开发以及风味代谢途径等。基于发酵微生物及其代谢途径，检测和分析其代谢产物及其产生途径；以酒类为主要研究对象，分析酒类的物理化学性质。以第一作者或通信作者在Current Research in Food Science, Droplet，Fermentation，Foods，Frontiers in Microbiology，Molecules等杂志上发表30余篇论文。

张智 副教授

四川轻化工大学食品与酿酒工程学院

张智，男，博士/博士后。食品与酿酒工程学院食品质量与安全副教授，硕士生导师。主要从事食品质量安全与营养方向的研究，主持四川省科技厅等纵向项目10余项，研究成果作为通信或第一作者在Droplet, MedComm, Journal of Ethnopharmacology，食品科学等国内外期刊发表论文40余篇。

引文格式：

钟羊, 刘永明, 谭启波, 等. 金沙酱香型白酒的液滴蒸发过程及其蒸发后沉积图案分析[J]. 食品科学, 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.

实习编辑：林安琪；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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