劉茂柯，唐玉明，任道群，姚萬春，倪 斌，雷光電

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻高粱研究所生物中心，四川 瀘州 646100；2.瀘州市釀酒科學(xué)研究所，四川 瀘州 646100；3.瀘州老窖股份有限公司，四川 瀘州 646100）

高粱籽粒是釀造醬香、清香型等白酒的主要原料，占原料配糧總量的80%左右。本課題組以往的研究已證實，不同品種，尤其是不同淀粉結(jié)構(gòu)的高粱籽粒在淀粉、單寧、脂肪含量等理化指標(biāo)上存在較大的差異[1]，從而導(dǎo)致其釀造白酒的品質(zhì)有所不同。為進(jìn)一步比較不同品種高粱在釀造性能上的差異，本研究從糯、粳高粱中分別選取了三種具有代表性的釀酒高粱，對高粱籽粒的吸水性能、裂口率、糖化、液化和發(fā)酵性能等進(jìn)行檢測，以期為白酒釀造原料的合理選用與生產(chǎn)工藝的科學(xué)改進(jìn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

糯高粱：瀘糯8號、青殼洋、國窖紅1號。粳高粱：內(nèi)蒙高粱、黑龍江高粱、遼寧高粱。糖化酶：50000U/g，湖南省津市市新型發(fā)酵有限責(zé)任公司。曲藥：瀘州老窖有限公司。

1.2 儀器和設(shè)備

電子天平、溫箱、恒溫水浴鍋、滴定管等。

1.3 方法

1.3.1 吸水性能

取10g高粱籽粒置于150mL燒杯后稱重（W0），加入85℃熱水浸泡并置于恒溫水浴鍋保溫。每隔一段時間取出，棄上清后用電子分析天平稱重（Wt）。計算公式為：

吸水量=（Wt－W0）×100/10

吸水率=（Wt－W0）/（W終－W0）×100%。

式中W終為高粱吸水量達(dá)飽和時的稱重量。

1.3.2 裂口率與膨脹率

按1.3.1的方法潤糧，每隔一段時間從各樣品中隨機取100顆高粱籽粒，觀察裂口情況并計算裂口率，并用排水法檢測高粱體積。高粱膨脹率=（潤糧后體積-潤糧前體積）/潤糧前體積×100%。

1.3.3 糖化、液化與發(fā)酵

按1.3.1的方法潤糧后，將燒杯中水分補足到100mL，每個樣品加入0.03g糖化酶，置于60℃水浴中糖化，用菲林法測定糖化力[2]。液化力檢測參照李新社等[3]的方法進(jìn)行，結(jié)果以顯色時間表示。糖化結(jié)束后，取糖化液50mL至于三角瓶中，每個樣品加入0.03g曲藥后在28℃條件下發(fā)酵，以CO2失重代表發(fā)酵力大小，具體操作參照文獻(xiàn)[4]進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)分析

以上試驗均設(shè)3個重復(fù)，試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel軟件初步處理后，采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因素方差分析，并用Duncan法進(jìn)行多重比較。檢測值以100g樣品計算。

2 結(jié)果

2.1 吸水性能

表1所示，各品種高粱籽粒吸水量在8h前上升最大。8h時青殼洋吸水量均值最高，其次為黑龍江和遼寧高粱，三者均顯著高于蒙古高粱。8h后，各高粱吸水量仍有上升，到試驗結(jié)束時（16h），上升量依次為遼寧40.56g、蒙古34.95g、黑龍江24.71g、國窖紅1號17.05g、瀘糯8號6.69g、青殼洋3.30g，其中三種粳高粱上升量均達(dá)顯著水平。

表1 不同品種高粱籽粒吸水量Table 1 The water absorption capacity of different species of sorghum seed

另一方面，8h時各高粱籽粒吸水率無顯著差異，但糯高粱吸水率均值較高，維持在90%以上（表2）。其中青殼洋吸水率最高且較遼寧高粱高15.21個百分點。12h，三種梗高粱吸水率較8h時有較大上升，遼寧高粱上升10.11個百分點，達(dá)顯著水平。此時，各品種高粱吸水率均達(dá)90%以上。結(jié)合吸水量結(jié)果可知，供試的三種糯高粱飽和吸水時間為8h，而粳高粱為12h。另外，從飽和時間點至試驗結(jié)束時間內(nèi)的檢測值看出，高粱飽和吸水量以遼寧與黑龍江高粱較大，國窖紅1號與蒙古高粱相對較低，總體上，糯高粱飽和吸水量均值范圍較低，為197.21g～231.62g，而粳高粱為203.51g～255.96g。

表2 不同品種高粱籽粒吸水率Table 2 The water absorption rate of different species of sorghum

2.2 裂口率與膨脹率

高粱裂口率試驗結(jié)果見表3。同一時間點的檢測數(shù)據(jù)顯示，8h及8h前，高粱裂口率以黑龍江和蒙古高粱最高、遼寧高粱次之，最后為三種糯高粱，以上高、中、低3個水平之間差異顯著。另一方面，各品種高粱裂口速率均在在4h前較快。4h時，黑龍江和蒙古高粱的裂口率均達(dá)90%以上，其后檢測值無顯著變化。遼寧高粱裂口率在8h和12h均有顯著上升，并在12h達(dá)到97.67%，與黑龍江和蒙古高粱處于同一水平。而三種糯高粱裂口率在4h與12h之間上升較小。12h裂口率均值約在60%到70%之間，其中以瀘糯8號最小。

表3 不同品種高粱籽粒裂口率和膨脹率Table 3 The cleft ratio and expansion coefficient of different species of sorghum seed

對8h和12h的高粱膨脹率進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)（表3），在這兩個時間點，三種糯高粱的膨脹率均顯著低于三種粳高粱，且同性質(zhì)淀粉結(jié)構(gòu)高粱間存在一定差異?？傮w上，以黑龍江高粱膨脹率最大，瀘糯8號與青殼洋高粱相對較小。

2.3 液化

表4所示，三種糯高粱的液化時間無差異，均在20min到30min之間。而三種粳高粱在整個試驗期（6h）與稀碘液反應(yīng)均為藍(lán)色。

表4 不同高粱籽粒液化時間Table 4 The liquefaction time of different species of sorghum seed

2.4 糖化

高粱樣品還原糖含量動態(tài)變化結(jié)果見圖1（A）。在達(dá)到糖化高峰前，各高粱樣品還原糖含量顯著上升，隨后走勢趨于平緩，且還原糖含量相對于峰值均無顯著差異。不同高粱樣品的還原糖峰值與對應(yīng)時間見表5。黑龍江與遼寧高粱的峰值時間最短（1h），但還原糖含量顯著低于其余高粱，其次為瀘糯8號與青殼洋（1.5h），最后為國窖紅1號與蒙古高粱（2h）。其中，蒙古高粱還原糖峰值顯著低于三種糯高粱，而三種糯高粱之間無差異。糖化結(jié)束（6h），各高粱樣品中還原糖均值分別為青殼洋9.25g、瀘糯8號8.5g、國窖紅8.22g、蒙古6.48g、黑龍江3.92g、遼寧3.14g。

表5 高粱籽粒還原糖峰值與對應(yīng)時間Table 5 The peak reducing sugar content and the time reaching to peak point of sorghum seed

圖1 不同高粱糖化（A）與發(fā)酵（B）試驗Fig.1 Result of saccharification（A）and fermentation（B）test of different sorghum

2.5 發(fā)酵

高粱發(fā)酵試驗結(jié)果見圖1（B）。在96h內(nèi)，各高粱樣品CO2失重上升較為迅速。96h，各樣品CO2失重均值為青殼洋5.13g、蒙古3.71g、國窖紅1號3.68g、瀘糯8號3.41g、黑龍江2.95g、遼寧2.60g。此后CO2失重仍有顯著上升，但趨勢減緩。在此過程中，青殼洋高粱CO2失重一直保持較高水平，其次為國窖紅1號、瀘糯8號和蒙古高粱，而黑龍江和遼寧高粱最低，以上水平之間差異顯著。試驗結(jié)束（192h），各高粱樣品的CO2失重均值大小依次為青殼洋6.55g、國窖紅1號5.11g、蒙古5.00g、瀘糯8號4.95g、黑龍江3.73g、遼寧3.67g。

將各品種高粱CO2失重與對應(yīng)樣品中的還原糖含量（6h）作相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，以上兩者呈極顯著正相關(guān)（圖2、表6）。

圖2 還原糖含量與CO2失重的散點圖Fig.2 The scatter diagram of the correlation between the content of reducing sugar and the content of CO2loss

表6 還原糖含量與CO2失重的相關(guān)性分析Table 6 The correlation analysis of the content of reducing surger and CO2loss

3 討論

3.1 吸水性能

高粱潤水的程度即加水的比例與潤糧的時間長短，主要由原料特征、水溫、潤糧方式、蒸料方式及發(fā)酵工藝而定。采用浸泡潤糧的方式利于高粱自由充分的吸水，進(jìn)而反映出吸水性能的真實差異。當(dāng)然，在棄上清稱重時可能出現(xiàn)淀粉的損失造成誤差，但試驗數(shù)據(jù)的變異系數(shù)基本維持在5%左右，表明檢測結(jié)果是真實可靠的。

本研究中，供試的三種糯高粱吸水率較快、飽和吸水量較低。這與丁國祥等[5]在研究粉狀高粱吸水性能時所得結(jié)論一致。這主要是因為直鏈淀粉水溶性較強，使其含量較高的粳高粱吸水量較大[6]。但并非所有高粱品種均符合此規(guī)律。例如，已被證實直鏈淀粉含量與黑龍江、遼寧高粱無差的蒙古高粱，在本研究中吸水量數(shù)值最小，甚至顯著低于遼寧等高粱，并且其在隨后的檢測指標(biāo)中也與其余粳高粱存在明顯差異。這提示高粱釀造性能具有較強的品種依耐性，而具體原因需進(jìn)一步的研究來證實。

3.2 膨脹裂口

在潤糧蒸煮過程中，高粱籽粒會因淀粉顆粒吸水膨脹而出現(xiàn)裂口，使得淀粉向外流出。本研究揭示，供試的三種糯高粱，青殼洋、瀘糯8號以及國窖紅1號的裂口率均顯著低于粳高粱，且三者之間無顯著差異。因此，選取此三種糯高粱作為釀酒原料有利于避免因淀粉流出過多，與糟醅混成一團(tuán)，而為生產(chǎn)帶來的負(fù)面影響。

3.3 糖化發(fā)酵

白酒固態(tài)釀造一般采用邊糖化邊發(fā)酵的工藝。為更準(zhǔn)確反映不同高粱籽粒在此階段存在的差異，本試驗將糖化、發(fā)酵分步進(jìn)行，同時對兩者進(jìn)行相關(guān)性分析。一般認(rèn)為，淀粉的糊化程度決定其利用率。本研究所先前的研究已證實，直鏈淀粉含量較高的粳高粱不易被糊化[5]，因此在相同的工藝下，其糖化性能可能偏低，這在本試驗中得到直觀的印證。另外，相關(guān)性分析揭示，糖化性能的高低決定了發(fā)酵性能的差異，這是還原糖含量較低的三種粳高粱發(fā)酵性能普遍較弱的主要原因。這印證了淀粉結(jié)構(gòu)是影響高粱釀造性能的主要因素。同時我們觀察到，在還原糖含量基本一致的情況下，青殼洋CO2失重卻高出瀘糯8號32.32%（p＜0.05）的現(xiàn)象。這可能是因為在發(fā)酵階段，青殼洋糖化液中殘留的淀粉更易被微生物所分解利用有關(guān)，而具體原因?qū)⒃谖覀兘窈蟮墓ぷ髦猩钊胙芯俊?/p>

本試驗研究了目前白酒釀造中常用的幾種高粱原料的釀造性能，揭示了不同高粱籽粒在裂口、糖化、液化與發(fā)酵性能上存在的差異。這為白酒釀造原料的合理選用與對生產(chǎn)工藝的科學(xué)改進(jìn)起到積極的意義。

[1]唐玉明.高粱籽粒的釀酒品質(zhì)研究[J].釀酒，2000（4）：45-47.

[2]北京大學(xué)生物系.生物化學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：人民教育出版社，1982：24-27.

[3]李新社，陸步詩，何紅梅，等.絞股藍(lán)與辣蓼草對小曲質(zhì)量的影響性研究[J].中國釀造，2009，28（10）：108-110.

[4]唐玉明，姚萬春.濃香型大曲發(fā)酵力測定條件探討[J].釀酒科技，1996（6）：67-69.

[5]丁國祥，戴清炳，曾慶曦，等.不同淀粉結(jié)構(gòu)高粱籽粒的釀酒工藝參數(shù)研究[J].綿陽農(nóng)專學(xué)報，1996，13（4）：4-5.

[6]孫成斌.直鏈淀粉與支鏈淀粉的差異[J].黔南民族師范學(xué)院學(xué)報，2000（2）：36-38.