江南大学×碧檀酒体科技，新工艺陶坛如何影响贮酒？

好坛成就好酒。

文｜好酒地理局

“这是一项具有教科书意义的奠基性成果。”

8月30日，江南大学·四川碧檀酒体科技有限公司——《白酒贮存老熟陶坛功能结构解析及新工艺陶坛开发与应用》项目成果鉴定会在四川隆昌举行。

鉴定委员会主任委员、中国酒业协会原理事长王延才在会上对该项目予以充分肯定。

与会专家们一致认为，该成果“填补了白酒贮存环节系统化理论研究的空白”“补齐了白酒全产业链品质提升的‘最后一块拼图’”，并认定其“技术成果达到了国际领先水平”。

一项围绕陶坛的研究，为何会得到如此高的评价？

▎《白酒贮存老熟陶坛功能结构解析及新工艺陶坛开发与应用》项目成果鉴定会与会人员合影 图源@碧檀陶瓷

好坛成就好酒

“陶坛对中国的酒有巨大贡献。”

江南大学教授、博士生导师、原副校长徐岩在鉴定会上提出，陶坛的功能远不只是存放酒，它们同时承担着发酵与陈酿的功能。

▎徐岩 图源@碧檀陶瓷

据徐岩介绍，大约九千至七千年前，黄河流域出现小口鼓腹的陶坛。美国斯坦福大学的研究显示，这类陶坛收紧的坛口方便封缄，圆鼓的腹部适合容纳谷物与水混合形成的醪液。经过一段时间，较重的酒渣沉到下部，酒液留在上方。

临潼零口、宝鸡关桃园等遗址出土的陶坛内壁，还发现了淀粉粒和植物颖壳植硅体等残留物。这些遗存说明，当时的陶坛已经参与谷物发酵。

古人没有现代发酵工程的知识，却已经掌握了谷物经过发芽、发酵发生变化的规律：黍、稻或小麦族谷物发芽后，自身产生的淀粉酶开始分解淀粉；空气中的野生酵母进入其中，糖化与发酵随之发生。

到了仰韶文化早期，小口尖底瓶出现。

▎距今数千年的小口尖底瓶，是史前人类酿造美酒的见证。图源@千图网

西安半坡、临潼姜寨遗址出土的尖底瓶中，发现了黍、薏苡、小麦族以及栝楼根等原料的痕迹，还发现了形态近似酿酒酵母的出芽细胞，以及具有曲霉、根霉特征的菌丝和孢子囊。

这些微小的遗存，说明陶器内部已经存在复杂的微生物活动。

一些陶器中同时发现谷物、植物茎叶以及多种微生物遗存，也让早期酿酒的面貌更加清晰：谷物发芽，可以利用自身产生的酶完成糖化；谷物发霉，则可以利用霉菌产生的酶分解淀粉，再配合酵母完成发酵。

制图@好酒地理局

徐岩表示，陶坛能够酿酒，还与它内部形成的氧气梯度有关。靠近坛口的位置氧气较为充足，中部处于微氧状态，底部则接近厌氧环境。不同的微生物在不同区域活动，氧气也参与酒体中一系列缓慢的氧化反应，酯类等风味物质随之形成和转化，酒渣则逐渐沉降。

陶坛一直没有退出酒的历史。

进入现代白酒工业以后，它经历了多次变化。

贵州茅台集团原总工程师吕云怀回忆，20世纪80年代以前，酒厂使用的陶坛大多两面不上釉，坛壁粗糙，内外都有微孔。过去人们普遍认为，这种陶坛透气性较好，有利于酒体贮存和老熟。

▎吕云怀 图源@碧檀陶瓷

到了80年代后期，江西景德镇等地开始出现外面上釉、里面保持粗糙的半釉陶坛。进入90年代，双面釉陶坛逐渐普及，坛壁变得光滑、致密。

在徐岩看来，今天对陶坛的认识已经发生变化。陶坛具有自身的材质、结构和微环境，酒体也在持续发生化学变化，两者长时间接触，氧气进入、物质反应以及风味成分的生成和转化，都会影响酒的最终风味。

贮存因此不只是等待时间过去，陶坛本身也参与了酒体变化。

“好坛成就好酒。”

陶土、粮食、微生物、氧气和时间，在漫长的酿酒史中始终处在同一个系统里。研究陶坛，也是认识酒如何形成风味的一部分。

一坛之道

陶坛究竟怎样影响酒？

江南大学与四川碧檀酒体科技开发有限公司的研究，试图回答这个问题。

江南大学教授、博士生导师陈双介绍，这项名为“白酒贮存老熟陶坛结构的解析及新工艺陶坛的开发与应用”的项目，前后进行了将近6年，研究从实验室一直延伸到企业生产现场，核心工作集中在四个方面：解析陶坛的功能结构，研究陶坛催化老熟的机理，开发新工艺陶坛，评价新工艺陶坛的贮酒效果。

第一件事，是先弄清楚陶坛到底有什么。

过去谈到陶坛，人们最熟悉的解释是“透气”。陶坛有微孔，酒体能够与外界进行一定的气体交换，似乎这就是陶坛帮助白酒老熟的重要原因。

团队先用仪器测定陶坛的透氧率，把双面釉、无釉陶坛与橡木桶放在一起比较。结果很出人意料：陶坛坛壁的透气率不到橡木桶的十分之一，甚至可以忽略不计。

这意味着，长期以来人们习惯强调的“坛壁透气”，可能并不是陶坛最核心的功能。

需要注意的是，白酒和国外烈性酒最大的区别，就是开放式自然微生物发酵。我们有上百种微生物参与酿造，形成了数千种风味物质，酒体体系远比国外烈酒复杂，这也决定了白酒的陈化老熟有自己独有的底层规律，不能照搬国外橡木桶储酒的逻辑。

国外烈酒靠橡木桶带入外源木质香气，而白酒千年以来都是通过高温烧制的陶坛储存，所有风味全部来自酒体微生物代谢，无外来有机添加。

在介绍陶坛研制时，碧坛酒体科技公司总经理、新陶坛多项制作专利持有人之一胥伟认为：“我们这次的技术创新，正是立足陶坛储酒的核心原理，做到了真正的守正创新。”

▎胥伟（前排左三）向鉴定委员会成员介绍陶坛研究项目 图源@碧檀陶瓷

通过材料成分分析和电子显微镜观察，研究人员发现，陶坛主要由氧化硅、氧化铝等硅基材料组成，同时含有多种金属元素。经过烧制，陶坛内部形成了晶体结构和大量纳米级孔隙，其中一部分属于介孔结构。

于是，一只陶坛的微观结构逐渐清晰起来。

它不只是一个有孔的容器，也不只是一个能够释放金属离子的材料。陶坛以氧化硅、氧化铝为主要基体，内部存在铁等金属元素形成的纳米结构，同时具有固体酸等催化特征，这些结构共同构成了陶坛参与酒体变化的功能基础。

研究团队随后在实验室制备了与陶坛功能单元相似的复合材料，以氧化铝、氧化硅为基体，将铁元素负载其中，再与真实白酒以及酒体中的一些重要化学前体进行对照实验。

实验分析了100多种化合物的变化。结果显示，实验室烧制的复合材料与陶粉在反应行为上具有较高相似性。以含硫化合物为例，复合材料能够加快部分硫化物的分解，也会促进部分硫化物的形成；对于白酒中的部分内酯类物质，负载在固体材料上的纳米粒子也表现出较明显的促进作用。

研究人员进一步追踪反应路径，发现纳米铁结构能够促进部分前体物质向内酯类风味物质转化。

这让陶坛的老熟作用有了新的解释。

酒体中确实会有部分金属元素从陶坛进入酒液，在液相中发挥催化作用，但陶坛自身的内壁也在参与反应。酒体中的风味物质与陶坛内壁接触、吸附，微孔结构为反应提供活性位点，固体表面的催化作用由此发生。

弄清楚陶坛对酒体老熟的影响后，团队按照这些发现建立了新的陶坛工艺。

新工艺陶坛

“传统双面釉陶坛解决了渗漏问题，却也可能把陶坛内部的功能结构封住。釉层形成的玻璃状结构，会阻碍内部功能单元与酒体接触。”

徐岩教授团队建立新工艺的核心思路是，把陶坛中有价值的功能放大。对此，徐岩将其命名为“新工艺陶坛”。

新工艺陶坛的设计围绕三个方向展开。

首先是优化原料配方，让具有催化功能的材料结构尽可能形成；其次是调整烧制工艺，使这些功能单元得到充分释放；第三是增加酒与陶之间的有效接触面积。

其中，内壁采用无釉设计，使功能单元能够与酒体充分接触；外壁则继续施加釉层，减少酒体通过坛壁向外挥发。坛壁不再把“透气”作为首要目标，研究重点转向催化功能的释放。

图源@碧檀陶瓷

胥伟表示，白酒是一套复杂的溶胶分散体系。“白酒陈化老熟的本质，就是酒体分散体系不断自我净化、再平衡的过程，包含物理、化学、物化耦合的多重反应。”

通过大量实验验证：酒体老熟不仅和时间相关，更和储酒界面的有效接触面积强正相关。“传统靠时间养酒，我们通过技术放大有效反应面积，以面换时、增效提速，在不添加、不干预酒体本味的前提下，实现白酒更高效、更纯净的自然老熟。”胥伟说。

为此，研究团队创新设计了珊瑚状多孔功能层。

这套工艺并不容易实现。三年多时间里，团队进行了上千次烧制实验，围绕材料配方、颗粒大小、喷涂方式以及荔枝面的制作不断调整。最终，他们确定了23项烧制工艺流程，形成了新工艺陶坛。

图源@碧檀陶瓷

工业CT扫描显示，新工艺陶坛与传统双面釉陶坛的内部结构存在明显差异。传统陶坛的釉层形成较强的封堵，新工艺陶坛则保留了更多能够与酒体接触的孔隙。

新工艺陶坛的平均孔径约为7纳米，介孔平均孔径约为34纳米，比表面积达到传统工艺陶坛的6.84倍，总孔体积达到6.24倍；与酒体接触的铁元素含量提升约20%。

材料、结构和功能，在这个新坛子里形成了对应关系。

后续的陈酿试验，证明了新工艺陶坛的优势。研究团队选取浓香型、酱香型等不同类型白酒，分别采用传统工艺陶坛和新工艺陶坛进行贮存实验，实验周期最长达到一年半，最短也有7个月。

首先出现变化的是感官。

经过盲评，新工艺陶坛贮存的酒与传统陶坛贮存的酒存在明显差异，前者酒体中的刺激性酒味减弱，陈香相关属性更加明显。

▎《白酒贮存老熟陶坛功能结构解析及新工艺陶坛开发与应用》项目成果鉴定现场 图源@碧檀陶瓷

再往风味化合物看，变化更加具体。

新工艺陶坛贮存的白酒，酯类化合物水解速度相对较慢；醛类化合物含量下降更加明显，说明相关缩合、氧化反应有所加快；游离硫化物含量更低，部分甲硫醇、乙硫醇、硫化氢等物质向结合状态转化，酒体中的新酒气息因此减弱。

与此同时，一些与陈香有关的风味物质得到提升。以香兰素为例，酱香型白酒贮存12个月后，提升幅度达到40%左右。

这些变化最终落到酒的风味上，也给新工艺陶坛的价值提供了实际依据。

安全性同样经过了检测。贮存酒体中的铅、铬、镍等指标均远低于国家标准限量值，陶坛本身检测出的铅、镉含量也处于标准限量值以下。

目前新工艺陶坛已与部分酒厂合作进入实际验证阶段。

江苏洋河酒厂股份有限公司技术中心副总经理陈诚介绍，2024年底公司用一吨酒样做对比试验，跟踪6个月后发现新工艺陶坛的变化比常规贮存更为明显。

随后洋河采购了200多个新工艺陶坛投入生产，去年产的新酒按3个月和6个月周期持续取样，整体效果超出预期。

宜宾市酒业协会副会长、秘书长兰国宾在会上谈到，宜宾有几家白酒企业已经采购了新工艺陶坛，对比试验进行了大约四个月。他计划把这些酒样集中起来，不仅做口感品评，还要对所有理化指标进行系统分析，用新陶坛和传统陶坛做平行对比。

诚然，对于白酒行业来说，这项研究的价值还远远没有被发现和放大。

从科学到更科学

“隆昌制造陶坛已有上千年的历史。”

隆昌市碧檀陶瓷有限公司董事长陈伟说。千百年来，陶土经过取料、制坯、烧制，最终成为贮酒的容器，这套工艺随着时间沉淀下来，也形成了隆昌独特的陶坛产业。

同时，陈伟也高度重视并深度践行产学研合作，本次科研项目正是与江南大学合作，双方于2024年9月正式签约，成立四川碧檀酒体科技开发有限公司，共同开启系统性科研攻关，将碧檀陶瓷的市场与生产经验，同江南大学的科研力量紧密结合，实现了从技术研发到市场应用的“产学研”一体化。

“这项研究具有引领性、先进性、创新性。”

河南省酒业协会常务副会长、秘书长赵书民认为，从“中国白酒169计划”开始，行业就一直在研究贮存的科学机理，今天这个项目补齐了白酒产业链短板，也让白酒的科学化更进一步。

王延才也提出，白酒行业过去积累了大量生产经验，今天需要继续把这些经验放进现代科学体系中研究。此次陶坛研究涉及功能结构和作用机理，说明行业对于贮酒的认识正在更加深入。

▎王延才 图源@碧檀陶瓷

宜宾五粮液集团技术总顾问赵东谈到这一点时，提到了过去常见的一个解释：白酒贮存过程中，乙醇和水分子会发生缔合。这个说法能够解释部分现象，却难以说明酒体中那么多复杂的风味变化。

“此次研究进一步把陶坛中的金属催化、固体酸特征与风味物质生成联系起来，让贮存过程有了更具体的化学解释。”赵东说。

这正是白酒科学不断深入的一个特点：过去关注酒里有什么，后来开始研究这些物质怎样形成，再往后还要研究它们为什么会发生这样的变化。

贵州大学酿酒与食品工程学院院长黄永光认为，过去行业对陶坛的研究更多集中于材质成分以及元素迁移，随着研究继续深入，陶坛中的催化活性中心与酒体老熟机制之间的关系逐渐清晰，长期积累的坛储经验也因此有了理论支撑。

而从国际趋势来看，陶坛贮存白酒的机理未来还会更多地进入陶坛原料及工艺的研究。

图源@郎酒股份

“白酒拥有自己的陶坛体系，同样值得把坛土、烧制工艺、使用年限和酒体变化研究清楚。”

在四川郎酒股份有限公司副总经理、常务副总工程师沈毅看来，国外对于威士忌、白兰地橡木桶的研究已经细致到木材产地、烘烤程度、使用次数等环节，甚至把储存过程中木桶与酒之间发生的变化作为品质研究的重要内容。

如今，当现代科学开始进一步追问陶坛的材料、结构与功能时，这片土地积累已久的制陶经验，也有了重新审视的机会。

在胥伟看来，白酒坛内老熟的反应体系非常庞杂，目前的技术只是打开了白酒自然陈化的新窗口。“未来我们也希望通过这套技术，推动白酒陈化老熟赛道走向精细化、科学化，开启行业纯化老熟的全新阶段。”

科学化没有消耗传统酿酒的生命力，反而让千百年来沉淀下来的经验不断获得新的解释，也让白酒在传统与现代之间，拥有了更坚实的知识根基。

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