馮興垚，楊文斌，羅惠波，2*，衛(wèi)春會，2，刁沖，周平，夏玙

（1.四川理工學院生物工程學院，四川自貢643000；2.釀酒生物技術及應用四川省重點實驗室，四川自貢643000）

三種釀酒高粱的理化特性與基酒風味分析

馮興垚1，楊文斌1，羅惠波1，2*，衛(wèi)春會1，2，刁沖1，周平1，夏玙1

（1.四川理工學院生物工程學院，四川自貢643000；2.釀酒生物技術及應用四川省重點實驗室，四川自貢643000）

以東北粳高粱、自貢小高粱和瀘州糯高粱3種高粱為實驗對象，模擬濃香型白酒釀造過程，并對所產基酒的風味物質進行了對比分析。結果表明，瀘州糯高粱的支鏈淀粉、粗脂肪、粗蛋白含量最高，分別為53.01%、3.96%、7.94%；東北粳高粱的總淀粉和直鏈淀粉含量最高，分別為71.35%、28.52%；自貢小高粱的粗脂肪和總淀粉的含量最低，分別為2.49%、61.50%，其他指標趨于其他兩者之間；瀘州糯高粱的9種氨基酸含量顯著高于東北粳高粱和自貢小高粱；對基酒的主要風味物質進行氣質聯用（GC-MS）分析可知，瀘州糯高粱基酒一共檢出8種醇類，18種酯類；自貢小高粱基酒一共檢出8種醇類，14種酯類；東北粳高粱基酒一共檢出6種醇類，13種酯類。

高粱；品種；白酒；理化性質；基酒

俗語有云“紅糧釀好酒”[1]，中國高粱名酒因其品質好、風味佳，在世界蒸餾酒中占有重要地位。以茅臺、五糧液、瀘州老窖、汾酒、郎酒、劍南春等品牌為例，我國許多名酒的釀造原料都有優(yōu)質紅高粱。我國疆土遼闊，南方與北方的土壤、水分、氣候等條件各有差異，不同區(qū)域所產的高粱在分子組成、理化特性上都有其區(qū)域性，不同高粱的糊化、發(fā)酵特性不同，因此選擇合適的釀酒高粱對釀酒生產具有重要意義[2]。

淀粉（包括支鏈淀粉和直鏈淀粉）是高粱的重要組成成分，占高粱干質量的2/3，在白酒釀造過程中起供能作用，此外高粱中還含有對白酒品質起重要影響的脂肪、蛋白質、氨基酸等[3]。不同品種高粱因其分子構成、理化特性的不同，蒸餾酒的出酒率與相關成分也會有較大差異?，F階段對高粱的研究國外主要致力于運用分子生物學和常規(guī)育種相結合的手段進行高粱的育種培育和高粱食品的深加工，而國內主要進行育種、釀酒原料、飼料和地方傳統(tǒng)食品的研究等，其中在釀酒原料方面多集中在高粱釀酒品質和高粱發(fā)酵特性的研究上，但是對釀造產生的基酒的研究不多。因此本實驗檢測了東北粳高粱、自貢小高粱、瀘州糯高粱的理化性質，并模擬濃香型大曲酒的生產，對發(fā)酵結束后的糟醅進行蒸餾取酒，測定基酒的酯類和醇類物質成分，分析其基酒成分的差異[4-5]。以期為選擇更適合的釀酒原糧提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

東北粳高粱、自貢小高粱：四川省紅茅燒酒業(yè)有限公司；瀘州糯高粱：瀘州老窖有限公司。

碘試劑、直鏈淀粉標準品、支鏈淀粉標準品：北京索萊寶科技有限公司；無水乙醇、氫氧化鈉、石油醚（均為分析純）：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

Soxtec 2055索氏抽提儀、Kjeltec2200全自動凱氏定氮儀：丹麥福斯集團；T6新世紀紫外可見光分光光度計：北京普析通用儀器有限公司；OHAUSAR2140分析天平：梅特勒-托利多儀器上海有限公司；7890A-5975B氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用儀：美國安捷倫公司；HT300A系列自動固相微萃取儀：意大利HTA公司；L-8900氨基酸自動分析儀：日本Hitachi公司；50μm/30μm DVAB/CAR/PDMS固相微萃?。╯olid phase m icroextraction，SPME）頭、手動SPME進樣器、15m L帶硅橡膠墊的樣品瓶：美國Supelco公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 濃香型大曲酒的生產工藝流程及操作要點

操作要點：自貢小高粱和東北粳高粱加入糧食比重80%的水進行潤糧，瀘州糯高粱加入糧食比重60%的水進行潤糧，混合攪拌均勻，調節(jié)酸度，其中東北粳高粱的潤糧時間為170min，自貢小高粱的潤糧時間為150min，瀘州糯高粱的潤糧時間為140min；熟糠稱取糧食比重的20%；量水溫度在85℃，添加量為糧食比重的60%，量水潑灑要均勻。

根據實驗室條件，本實驗采用控溫發(fā)酵的方式，將發(fā)酵陶壇放入生化培養(yǎng)箱，通過控制培養(yǎng)箱溫度來對發(fā)酵溫度進行調控，在糟醅入壇發(fā)酵時，將數字溫度計埋入陶壇中部，對糟醅的實際發(fā)酵溫度進行監(jiān)控，使3種高粱都在相同且較適宜的溫度條件下進行發(fā)酵。發(fā)酵溫度的調控見圖1，使之遵循“前緩、中挺、后緩落”的變化趨勢。

圖1 發(fā)酵溫度調控曲線Fig.1 Controlcurve of ferm entation temperature

1.3.2 高粱理化指標的測定

（1）高粱水分含量測定：參照國標GB/T 5009.3—2016《食品中水分的測定》[6]中的方法。

（2）高粱粗脂肪含量測定：將高粱樣品放置于105℃鼓風干燥箱中烘干至質量恒定，冷卻之后用索氏抽提儀進行抽提，測定高粱粗脂肪含量。樣品質量與殘余物質量之差為粗脂肪的含量。

（3）高粱直鏈淀粉、支鏈淀粉的含量測定：在GB/T 5514—2008《糧油檢驗糧食、油料中淀粉含量測定》[7]的基礎上參照范明順等[8]的方法。

（4）高粱粗蛋白含量測定：采用凱氏定氮法進行蛋白質含量測定。

（5）高粱中氨基酸含量的測定：利用氨基酸自動分析儀對高粱中的氨基酸進行測定。

樣品處理方法參照GB/T 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定》[9]。

1.3.3 基酒風味成分分析

基酒風味成分分析采用氣質聯用法。

（1）頂空固相微萃取分析條件：選取50μm/30μm DVAB/ CAR/PDMS固相微萃取頭，使用時需于氣相色譜進樣口230℃老化30min，移出萃取頭并立即插入氣相色譜儀進樣口（溫度250℃）中，熱解吸3min后進樣。

（2）氣相色譜-質譜分析條件：氣相色譜條件：DB-WAX毛細管色譜柱（60m×250μm×0.25μm）；手動無分流進樣，進樣口溫度230℃；程序升溫：45℃保持1min，然后6℃/min升溫至180℃，保持2m in，再15℃/m in升溫至230℃，保持15min；載氣：高純度氦氣（He），流速為1m L/min。

質譜條件：電子電離（election ionization，EI）離子源，電子能量70 eV，發(fā)射電流34.6μA，質量掃描范圍20～550 u，離子源溫度230℃，接口溫度230℃。

（3）樣品定性定量分析：取100μL 40mg/100m L的乙酸丁酯內標溶液和5m L酒樣于頂空瓶中，蓋上瓶蓋，將頂空瓶置于自動固相微萃取儀中60℃平衡10min，然后插入萃取頭，60℃頂空萃取30min，GC-MS進樣口解吸4min，進行GC-MS分析。

定性方法：將標準譜庫美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）05a.L與檢出的揮發(fā)性物質質譜圖進行比對鑒定，對不同種高粱蒸餾酒樣中的揮發(fā)性物質進行定性確認。

定量方法：將乙酸丁酯內標溶液的峰面積與蒸餾酒樣中的揮發(fā)性物質的峰面積之比初步判別這些揮發(fā)性物質的含量，再按照內標溶液的濃度來確定各揮發(fā)性物質的含量，其計算公式如下：

式中：C1為酒樣中揮發(fā)性物質的質量濃度，mg/100m L；C2：內標溶液的質量濃度，mg/100m L；A1：酒樣中揮發(fā)性物質的峰面積；A2：內標的峰面積。

1.3.4 數據分析

本實驗選擇樣品進行3次測定，實驗結果表示為平均值±標準差。利用Excel對數據進行統(tǒng)計學計算，并用SPSSStatisticsVersion20進行顯著性分析（P＜0.05）和多重比較，分析3種高粱的理化指標和基酒的風味物質[10]。

2 結果與分析

2.1 三種高粱組成含量分析

表1 三種高粱的主要成分Table 1 Main constituents of three sorghum species

由表1可知，瀘州糯高粱的支鏈淀粉、粗脂肪、粗蛋白含量最高，分別為53.01%、3.96%、7.94%；東北粳高粱的總淀粉和直鏈淀粉含量最高，分別為71.35%、28.52%；自貢小高粱的粗脂肪和總淀粉的含量最低，分別為2.49%、61.50%，其他指標趨于其他兩者之間。對于釀酒原料來說，一般要求水分含量低于14%，可方便保存以及防止原糧霉變。高粱脂肪含量對釀酒過程影響很大，過多的脂肪含量容易在發(fā)酵過程中發(fā)生脂肪酸氧化分解，低分子醛或酮類的生成，造成酸敗現象，從而容易給酒體帶來邪雜氣味[11]。

水分的差異可能與高粱的品種或者儲存方式有關，因為放在干燥或者濕度較大的房間里，其水分受環(huán)境的影響較大。而脂肪對釀酒的影響較大，并且在釀造過程中，脂類物質的消耗較少，因此對于釀造過程來說，在一定范圍內，脂肪含量低更有利于釀造生產。高粱中蛋白質含量僅次于淀粉，在釀酒過程中，蛋白質在蛋白酶的作用下轉化成氨基酸，并進一步生成白酒中重要的香味物質高級醇。同時有研究表明[12]，支鏈淀粉含量越高，淀粉的糊化越容易，這樣就更適合有益釀酒微生物香味物質代謝和生長繁殖。同時高含量的支鏈淀粉，有利于提高白酒中的香味物質含量，從而使酒體豐富飽滿，有利于提高白酒質量。釀酒本質在于微生物的酶促作用，而原料淀粉必須經過糊化才能被微生物所產生的酶所利用，釀造過程在經過高溫蒸煮之后的攤晾冷卻過程中，直鏈淀粉更容易發(fā)生短期的老化回生。這樣就可能導致微生物利用的困難，從而影響酒質和出酒率。

白酒中很多香味物質都需要前體物質來合成，而3種高粱的成分的差異可能帶來一些香味物質的缺失或者含量的差異，從而影響酒體的風味。因此基酒成分和風味的不同可能與高粱的組分差異有關。

2.2 三種高粱氨基酸含量的差異

圖2 三種高粱氨基酸含量的檢測結果Fig.2 Determ ination results of am ino acid contents of three kinds of sorghum

由圖2可知，在高粱樣品的9種氨基酸中谷氨酸的含量最高，3種高粱樣中谷氨酸的含量均在15mg/g左右；蛋氨酸含量最低，均＜3mg/g。3種高粱中瀘州糯高粱的9種氨基酸含量與東北粳高粱和自貢小高粱相比差異顯著（P＜0.05），自貢小高粱和東北粳高粱的氨基酸含量差異不顯著（P＞0.05）。而這種差異也與粗蛋白的含量有一定的聯系，對于釀酒來說，不同種類的氨基酸是白酒一些香味物質的前體物質。并且這些氨基酸也可能與白酒出酒率和風味物質的生成有一定的相關性。

2.3 三種不同高粱蒸餾酒揮發(fā)性物質分析

本實驗在模擬濃香型白酒工藝的基礎上，將發(fā)酵30 d之后的糟醅取出蒸餾，獲得各個高粱的基酒。將三種不同高粱蒸餾酒揮發(fā)性物質通過計算機譜庫進行查詢，并結合相關文獻檢索，3種基酒共檢出39種揮發(fā)性物質，分6類，其中醇類8種、酯類21種、芳香類6種、醛類2種、酮類2種。表2為醇類和酯類物質的含量，可知瀘州糯高粱基酒一共檢出8種醇類，18種酯類；自貢小高粱基酒一共檢出8種醇類，14種酯類；東北粳高粱基酒一共檢出6種醇類，13種酯類。

由表2可知，三種高粱蒸餾酒中瀘州糯高粱及自貢小高粱總醇含量顯著高于東北粳高粱（P＜0.05）。在醇類物質中占最大比重的乙醇的含量方面，瀘州糯高粱蒸餾酒乙醇含量顯著高于另外兩種高粱，這與三種高粱中支鏈淀粉含量相類似，瀘州糯高粱支鏈淀粉含量最高，能更好的水解，然后被微生物利用產生酒精[13]。異戊醇是醇類物質中含量最高的高級醇，異戊醇具有典型的雜醇油味，能給白酒帶來不愉快的風味，而且易使飲者上頭，東北粳高粱蒸餾酒中異戊醇含量明顯高于另外兩種。

同時由表2可知，東北粳高粱蒸餾酒中總酯含量最高，自貢小高粱最低。酯類物質中的重要成分乙酸乙酯的含量瀘州糯高粱顯著高于另外兩種。乳酸乙酯香弱味甜，大量時帶苦味[14-15]，東北粳高粱蒸餾酒中乳酸乙酯的含量顯著高于瀘州糯高粱，自貢小高粱未檢出。瀘州糯高粱酯類物質種數更多，豐度更高，在酒體風味中起重要作用的乙酸乙酯的含量更高，給酒體帶來不愉快氣味的乳酸乙酯的含量更低。

表2 三種高粱蒸餾酒主要揮發(fā)性物質成分及含量Table 2 Com position and contents of volatile substances of three types of sorghum spirit

3 結論

通過對瀘州糯高粱、自貢小高粱、東北粳高粱3種高粱的理化特性與所產基酒中風味物質的分析發(fā)現：對于釀酒影響較大的幾個因素中，3種高粱的組成有一定的差異，其中瀘州糯高粱的支鏈淀粉、粗脂肪、粗蛋白含量最高，分別為53.01%、3.96%、7.94%；而東北粳高粱的總淀粉和直鏈淀粉含量最高，分別為71.35%、28.52%。瀘州糯高粱基酒一共檢出8種醇類，18種酯類；自貢小高粱基酒一共檢出8種醇類，14種酯類；東北粳高粱基酒一共檢出6種醇類，13種酯類。

瀘州糯高粱、東北粳高粱分別代表了傳統(tǒng)釀酒行業(yè)中南北方對于釀造原糧選擇的差異。從本實驗的結果來看，可以知道瀘州糯高粱在對白酒風味物質的貢獻上要高于東北粳高粱，更適合于釀酒的生產。而出現這種現象的原因可能是高粱本身組成成分和含量的差異，這樣的差異帶來基酒成分的差異。雖然存在一定的差異，但是這也可能與釀酒的工藝有關，在考慮現實的經濟的因素下，因地制宜的選擇適合釀酒工藝的原料，可能更能發(fā)揮原料本身的價值。本實驗也從高粱本身的組分到基酒分析，為選擇合適的釀酒原料提供一定的理論基礎。

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Physicochem icalproperty of three varietiesof sorghum for Baijiu-making and flavorofbase liquor

FENGXingyao1,YANGWenbin1,LUO Huibo1,2*,WEIChunhui1,2,DIAO Chong1,ZHOU Ping1,XIA Yu1
(1.College ofBioengineering,Sichuan University ofScience and Engineering,Zigong 643000,China; 2.LiquorMaking Bio-Technology&Application ofKey Laboratory ofSichuan Province,Zigong 643000,China)

Using Northeast japonica sorghum,Zigong smallsorghum and Luzhou glutinoussorghum asexperimentalmaterial,the strong-flavor Baijiu-making processwas simulated,and the flavor substancesof base liquor fermented by sorghum were investigated.The resultswere as follows:the contentofamylopectin,crude fat,crude protein,in Luzhou glutinous sorghum were the highest,which was53.01%,3.96%,7.94%,respectively.The contentof totalstarch and amylosewas thehighest in Northeast japonica sorghum,which was71.35%,28.52%,respectively.The contentof crude fat and total starch was the lowest in Zigong small sorghum,which was2.49%and 61.50%,respectively,and other indicatorswere between the Northeast japonica sorghum and Luzhou glutinous sorghum.Total contentof nine am ino acids in Luzhou glutinous sorghum was significantly higher than thatin other2 samples.Meanwhile,themain flavor compoundsofbase liquorwereanalyzed.Resultsshowed that8 kindsofalcoholsand 18 kindsof esters in Luzhou glutinous sorghum based liquorwere detected by GS-MS;8 kindsof alcohols and 14 kinds of esterswere detected in Zigong small sorghum;and 6 kindsofalcoholsand 13 kindsofesterswere detected in Northeast japonica sorghum.

sorghum;variety;Baijiu;physicaland chemicalproperties;base liquor

TS261.2

0254-5071（2017）08-0076-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.08.017

2017-04-05

2013年瀘州老窖科研獎學金項目（131jzk02）

馮興垚（1993-），男，碩士研究生，研究方向為發(fā)酵工程。

*通訊作者：羅惠波（1969-），男，教授，碩士，研究方向為白酒生物技術及應用。