陳 科，趙雅欣，龔利娟*，彭 濤，馬振兵

（1.四川輕化工大學(xué) 生物工程學(xué)院，四川 宜賓 644005；2.四川省釀酒專用糧工程技術(shù)研究中心，四川 宜賓 644007）

中國(guó)釀酒界關(guān)于白酒原料“高粱香、玉米甜、糯米綿、大米凈、小麥糙”的經(jīng)典概括充分說明釀造原料的選擇是區(qū)分白酒品質(zhì)和風(fēng)格的關(guān)鍵因素，即不同的釀酒原料可以對(duì)應(yīng)不同的發(fā)酵產(chǎn)物[1]。實(shí)踐表明，高粱釀造白酒既具有出酒率高、香正甘洌、醇厚濃郁等優(yōu)點(diǎn)還具備獨(dú)特的釀造優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已被成為最優(yōu)的白酒釀造原料[2-3]。

俗話說：“好酒離不開好糧”，正確認(rèn)識(shí)不同高粱品種在品質(zhì)特性方面差異對(duì)挑選適宜釀造白酒高粱原料具有重要意義[4-6]。有研究表明，不同品種釀酒高粱淀粉的組成以及理化性質(zhì)存在較大差異[7-8]，雖然南北方高粱的總淀粉和蛋白質(zhì)含量較為接近，但南方高粱單寧含量更高，其直鏈淀粉和角質(zhì)率卻更低[9]。同時(shí)，不同高粱間的理化差異尤其是對(duì)應(yīng)的淀粉特性差異會(huì)對(duì)白酒釀造酒體的產(chǎn)量及風(fēng)味特征產(chǎn)生影響。一般淀粉含量與白酒出酒率呈正相關(guān)，同時(shí)與直鏈、支鏈淀粉含量高低也緊密相連，較高的支鏈淀粉不僅有利于后期蒸煮糊化，而且對(duì)于出酒率、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生都有積極的影響，并且可促進(jìn)白酒品質(zhì)的提升[10-11]。

目前，對(duì)于高粱的組成成分及淀粉特性的系統(tǒng)研究較少。因此，本研究選取7種不同種類糯高粱籽粒為研究對(duì)象，對(duì)其組成成分及淀粉特性進(jìn)行比較研究，并針對(duì)組成成分與淀粉糊化特性進(jìn)行相關(guān)性分析，為釀酒糯高粱品種的篩選提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

糯高粱G1、G2：遼寧??；糯高粱G3、G4、G5、G6、G7：四川省。

1.1.2 試劑

氫氧化鈉、硼酸、酚酞、硫酸銅、硫酸鉀、單寧酸、氨溶液、二甲基甲酰胺、檸檬酸鐵銨（均為分析純）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；硫酸、鹽酸、石油醚（均為分析純）：成都市科隆化學(xué)品有限公司。其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-2恒溫水浴鍋：常州普天儀器制造有限公司；UV-5100B紫外可見分光光度計(jì)：上海元析儀器有限公司；SHJ-4A恒溫磁力攪拌水浴鍋：常州同宇儀器制造有限公司；TGL-16臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)：四川蜀科儀器有限公司；DPCZ-Ⅲ直鏈淀粉測(cè)定儀：浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司；DS-HXT9電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海-恒科學(xué)儀器有限公司；TQ-300粉碎機(jī)；永康市天祺盛世工貿(mào)有限公司；K1100全自動(dòng)凱氏定氮儀、S0X406脂肪測(cè)定儀：濟(jì)南海能儀器股份有限公司；PX124ZH/E電子分析天平：奧豪斯股份有限公司；S-3400N掃描電子顯微鏡：蘇州科帝斯懷特工業(yè)設(shè)備有限公司；DSC800差示掃描量熱（differential scanning calorimeter，DSC）儀：上海群弘儀器設(shè)備有限公司；RVA-4500快速黏度分析儀（rapid visco analyzer，RVA）：上海瑞玢國(guó)際貿(mào)易有限公司。

1.3 方法

1.3.1 糯高粱籽粒組成成分測(cè)定

水分含量：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》中的恒重法測(cè)定[12]。蛋白質(zhì)含量：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》采用全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定[13]。粗脂肪含量：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測(cè)定》采用脂肪測(cè)定儀測(cè)定[14]。單寧含量：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 15686—2008《高粱 單寧含量的測(cè)定》測(cè)定[15]?？偟矸酆浚焊鶕?jù)國(guó)標(biāo)GB 5009.9—2023《食品中淀粉的測(cè)定》中的酸水解方法測(cè)定[16]。支鏈淀粉和直鏈淀粉含量：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB 7648—1987《水稻、玉米、谷子籽粒直鏈淀粉測(cè)定法》測(cè)定[17]。

1.3.2 糯高粱籽粒淀粉特性分析

淀粉顆粒微觀形態(tài)觀察：參照田新慧等[18]的方法采用掃描電子顯微鏡觀察糯高粱籽粒淀粉顆粒微觀形態(tài)。

淀粉的提取：根據(jù)高菲等[19]的方法稍作改進(jìn)。分別均勻稱取150 g高粱樣品，將高粱樣品洗凈后，加300 mL 0.25%NaOH溶液，在4 ℃條件下浸泡24 h。取出后用清水反復(fù)清洗其中雜質(zhì)和劣質(zhì)顆粒，并將其浸泡到300 mL 6%NaOH溶液中，在水浴溫度為55 ℃條件下水浴20 min。取出用大量清水反復(fù)揉搓并清洗種皮，使高粱籽粒呈現(xiàn)白色為止，再加約300 mL清水用組織搗碎機(jī)打磨成漿液，漿液先后經(jīng)100目、200目篩子過篩。過篩的漿液在1 500 r/min條件下離心10 min，倒掉上清液，去除掉上層灰白色的非淀粉物質(zhì)，將下層淀粉取出攤放在培養(yǎng)皿中，靜置30 min，再輕刮掉上層灰色物質(zhì)，最后把培養(yǎng)皿放入40 ℃的烘箱內(nèi)12 h。將其粉碎后即得到高粱淀粉樣品，用密封袋干燥保存。

熱特性的測(cè)定：參照GONZALEZ L C等[20]的方法稍作改進(jìn)。稱取干燥高粱淀粉樣品約3 mg于鋁制坩堝中，加入3∶1的去離子水，加蓋密封平衡放置2 h，采用DSC儀測(cè)定，掃描溫度范圍為20～100 ℃，加熱速率為10 ℃/min，以密封的空鋁坩堝作為空白對(duì)照。記錄糯高粱樣品的起始糊化溫度T1，糊化完全時(shí)的峰值溫度T2和終止溫度T3，糊化過程中吸收的熱量（ΔH）參數(shù)，將上述的參數(shù)進(jìn)行分析與比較。

回生特性的測(cè)定：參照KONG X L等[21]的方法稍作改進(jìn)。準(zhǔn)確稱取（3.00±0.1）g干燥高粱淀粉樣品，置于鋁罐中，加入（25.0±0.1）mL的超純水，用攪拌器上下多次攪動(dòng)，使其分散均勻，采用RVA儀測(cè)定。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理及分析

每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示；采用SPSS Statistics 27對(duì).0數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并聚類分析；采用Origin 2022軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 7種糯高粱組成成分分析

7種糯高粱的組成成分測(cè)定結(jié)果見表1。

表1 不同品種糯高粱籽粒組成成分測(cè)定結(jié)果Table 1 Determination results of grains composition of different varieties of glutinous sorghum

由表1可知，水分、蛋白質(zhì)、淀粉、支鏈淀粉差異性小，變異系數(shù)為1.74%～5.47%，屬于輕度變異；脂肪、單寧、直鏈淀粉差異性大，變異系數(shù)為12.53%～54.62%，屬于中度變異。為了明確7種糯高粱組成成分之間的差異性，進(jìn)一步進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖1。

圖1 基于籽粒組成成分不同品種糯高粱聚類分析結(jié)果Fig.1 Cluster analysis results based on grains compositions of different varieties of glutinous sorghum

由圖1可知，7種糯高粱可分為A、B兩大類，G1、G2和G6組成A類，G3、G4、G5和G7組成B類。結(jié)合表1可知，糯高粱籽粒水分含量介于10.46%～12.14%之間，均符合高粱籽粒的儲(chǔ)存要求（水分含量＜14%），但不同糯高粱籽粒水分含量存在一定差異，分析原因可能是由高粱籽粒儲(chǔ)存條件或者高粱本身種植因素等所致[22]。

糯高粱籽粒蛋白質(zhì)含量為9.26%～10.54%，脂肪含量為4.19%～5.33%，除樣品G5的脂肪含量外，B類糯高粱籽粒的蛋白質(zhì)及脂肪含量均顯著高于A類（P＜0.05）。在釀酒過程中，高粱中蛋白質(zhì)含量并非越多越好，過量的蛋白質(zhì)會(huì)阻礙原料的糖化及發(fā)酵，容易使酒體產(chǎn)生邪雜味[23-24]。有研究發(fā)現(xiàn)，釀酒高粱蛋白質(zhì)含量在8%～10%較適宜[25]，因此，本研究糯高粱蛋白質(zhì)含量基本符合。此外，過量的脂肪含量在發(fā)酵過程中容易發(fā)生脂肪酸氧化分解，從而產(chǎn)生低分子醛類或酮類，造成酸敗現(xiàn)象，生成邪雜氣味，影響酒體的純凈度[26]。一般釀酒高粱的脂肪含量不應(yīng)超過4%[27]，但郭旭凱等[25]研究發(fā)現(xiàn)脂肪和單寧含量有一定的協(xié)同作用，如果脂肪含量較高，同時(shí)也有較高的單寧含量，能進(jìn)一步提升白酒的香味和口感。而糯高粱籽粒單寧含量為0.80%～1.43%，B類糯高粱籽粒單寧含量整體高于A類，其中B類中糯高粱G7籽粒單寧含量最高，為1.43%，A類中糯高粱G2籽粒單寧含量最低，為0.80%。適量的單寧不僅抑制發(fā)酵過程中雜菌的生長(zhǎng)，而且還能產(chǎn)生香蘭酸、丁香酸等酚類芳香物質(zhì)，給白酒增香，但單寧含量過高，則會(huì)影響白酒發(fā)酵的正常進(jìn)行，導(dǎo)致酒體香味不足和口感苦澀，反之則會(huì)導(dǎo)致酒體口感寡淡等不良影響[28]。有研究發(fā)現(xiàn)，高粱單寧含量一般在0.5%～1.5%釀造出來的酒風(fēng)味較好[29]，本研究所有糯高粱均符合該要求。

糯高粱籽粒淀粉含量為66.68%～70.57%，支鏈淀粉含量占比均＞94%，且B類糯高粱籽粒支鏈淀粉含量占比顯著高于A類糯高粱（P＜0.05）。B類中糯高粱G4籽粒支鏈淀粉含量占比最高，為98.71%，A類中糯高粱G1籽粒占比最低，為94.50%。高粱的直鏈淀粉和支鏈淀粉含量對(duì)白酒品質(zhì)等也有很大影響，支鏈淀粉含量越高，淀粉越容易糊化，蒸煮時(shí)間越短，其做釀造的酒品質(zhì)較綿甜、淡雅[8]。

綜合7種糯高粱籽粒的組成成分分析發(fā)現(xiàn)，B類糯高粱籽粒的組成成分指標(biāo)優(yōu)于A類。由于不同品種高粱籽粒淀粉含量、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等的不同，具有不同的糊化特性，因此需要對(duì)高粱淀粉特性進(jìn)行綜合分析，以此篩選出適用的糯高粱品種。

2.2 7種糯高粱淀粉特性分析

2.2.1 籽粒淀粉顆粒微觀形態(tài)觀察

淀粉顆粒的微觀結(jié)構(gòu)決定了淀粉的性質(zhì)，高粱籽粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)淀粉的性質(zhì)及其應(yīng)用有至關(guān)重要的影響[30]。通過掃描電子顯微鏡觀察7種糯高粱籽粒內(nèi)部的淀粉顆粒，結(jié)果見圖2。

圖2 不同品種糯高粱淀粉顆粒微觀形態(tài)掃描電鏡圖Fig.2 Microscopic morphology of different varieties of glutinous sorghum starch by scanning electron microscopy

由圖2可知，A類糯高粱的淀粉顆粒整體以不規(guī)則的橢圓形為主，部分顆粒表面呈內(nèi)凹狀且粗糙；B類糯高粱淀粉顆粒主要是以圓形和不規(guī)則形狀為主，部分顆粒表面較為光滑。糯高粱籽粒的淀粉顆粒粒徑均在5～23 μm范圍之間，B類糯高粱淀粉顆粒比A類糯高粱淀粉顆粒略小，且大小不均，高菲等[31]研究發(fā)現(xiàn)，淀粉顆粒粒徑小，成糊溫度較高，由此推論B類糯高粱較A類糯高粱品種成糊溫度高。

2.2.2 淀粉熱特性

7種糯高粱淀粉熱特性參數(shù)見表2。由表2可知，B類糯高粱淀粉的起始糊化溫度為73.60～74.33 ℃，終止溫度為84.07～84.37 ℃，熱焓值為14.42～15.34 J/g，除糯高粱G6的起始溫度外，B類糯高粱淀粉的起始溫度、終止溫度、熱焓值均高于A類糯高粱，說明B類糯高粱淀粉需要在較高的溫度下才能糊化，且所需熱量也更高。為了明確糯高粱的組成成分對(duì)淀粉熱特性的影響關(guān)系，進(jìn)一步對(duì)糯高粱組成成分與熱特性的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。

表2 不同品種糯高粱籽粒淀粉熱特性參數(shù)Table 2 Thermal characteristic parameters of grains starch of different varieties of glutinous sorghum

表3 不同品種糯高粱籽粒淀粉熱特性與組成成分之間的相關(guān)性分析結(jié)果Table 3 Results of correlation analysis between starch thermal characteristics and grains composition of different varieties of glutinous sorghum

由表3可知，淀粉的熱特性參數(shù)主要與淀粉含量呈相關(guān)性，且起始溫度、終止溫度及熱焓值與淀粉含量呈顯著負(fù)相關(guān)性（P＜0.05，P＜0.01），但與支鏈淀粉含量呈顯著正相關(guān)性，說明支鏈淀粉含量越高，所需要加熱的糊化溫度就越高，這與ZHU F[32]的結(jié)果一致。

2.2.3 淀粉糊化回生特性

7種糯高粱淀粉的糊化回生特性參數(shù)見表4，其與組成成分之間的相關(guān)性見表5。由表4可知，不同品種糯高粱淀粉的糊化回生特性具有明顯的差異。淀粉糊化過程中，當(dāng)體系溫度高于淀粉起始糊化溫度時(shí)，淀粉晶體崩解，開始吸水溶脹，黏度快速升高，并逐漸達(dá)到峰值。峰值黏度反映淀粉顆粒的膨脹程度或結(jié)合水的能力[33]，A類糯高粱淀粉的峰值黏度（338.08～376.25 RVU）顯著高于B類糯高粱（281.25～311.25 RVU）（P＜0.05），說明A類糯高粱籽粒蒸煮糊化過程更易膨脹、易破裂。有研究發(fā)現(xiàn)，支鏈淀粉含量較高的高粱，峰值黏度也相對(duì)較高[34]，但由表5可知，峰值黏度與支鏈淀粉含量呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），說明導(dǎo)致淀粉糊化差異的因素除了與支鏈淀粉含量有關(guān)，還與其支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)如鏈長(zhǎng)的分配、聚合度等有關(guān)，以及與NaOH溶液提取淀粉過程中殘留物的影響有關(guān)[35]。

表4 不同品種糯高粱籽粒淀粉回生特性參數(shù)Table 4 Retrogradation characteristic parameters of grains starch of different varieties of glutinous sorghum

表5 不同品種糯高粱籽粒淀粉回生特性與組成成分之間的相關(guān)性分析結(jié)果Table 5 Correlation analysis between starch retrogradation characteristics and grains composition of different varieties of glutinous sorghum

衰減值表示淀粉顆粒的熱糊穩(wěn)定性，衰減值越大，淀粉的熱糊穩(wěn)定性越低，黏度下降明顯[33]。回生值與淀粉的短期回生有關(guān)，回生值越高，冷糊穩(wěn)定性越低，凝膠性越強(qiáng)，越易老化[33]。由表4可知，A類糯高粱淀粉衰減值（189.00～233.25 RVU）、回生值（32.88～39.46 RVU）及最終黏度（175.33～182.46 RVU）均高于B類糯高粱（143.00～186.54 RVU，16.67～31.92 RVU，153.29～169.00 RVU），表明A類糯高粱籽粒在膨脹后其淀粉顆粒強(qiáng)度小，熱糊穩(wěn)定性較低，在冷卻過程中黏滯度回生趨勢(shì)較大，不利于后期糖化，這可能與高直鏈淀粉含量有關(guān)（表5）。

糊化溫度表示著淀粉糊化的難易程度，糊化溫度越低，淀粉越易糊化，高粱蒸煮效率越高[33]。由表4可知，B類糯高粱淀粉的糊化溫度（80.33～83.15 ℃）高于A類糯高粱籽粒（78.48～80.05 ℃），有研究發(fā)現(xiàn)，直鏈淀粉含量很少的糯高粱，當(dāng)支鏈淀粉外鏈較長(zhǎng)時(shí)，其可能形成較致密的雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致較高的糊化溫度[36]。由表5可知，糊化溫度與支鏈淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪和單寧含量呈正相關(guān)，且與支鏈淀粉、脂肪和單寧含量正相關(guān)性顯著（P＜0.05，P＜0.01），這與WANG S J等[37]的研究結(jié)果一致，說明糊化溫度不僅由支鏈淀粉含量、淀粉顆粒形狀和淀粉分子間的結(jié)合緊密程度決定，還與蛋白質(zhì)、脂肪等非淀粉物質(zhì)的含量有關(guān)。

3 結(jié)論

不同糯高粱籽粒的主要組成成分含量及淀粉特性存在一定差異，淀粉糊化特性受高粱支鏈淀粉含量的影響最大。在7種糯高粱的組成成分中，高粱水分含量均低于14%，符合儲(chǔ)存條件。通過聚類分析將7種糯高粱分為A（G1、G2、G6）、B（G3、G4、G5、G7）兩個(gè)大類。B類糯高粱有較高的支鏈淀粉含量（97.53%～98.71%），水分（10.46%～12.14%）、蛋白質(zhì)（9.26%～10.54%）和單寧（1.06%～1.43%）含量均較適宜，但脂肪含量（4.22%～5.33%）略高。B類糯高粱淀粉顆粒略小，部分表面較為光滑，其雖具有較高的起始糊化溫度（73.60～74.33 ℃）、終止溫度（84.07～84.37 ℃）和熱焓值（14.42～15.34 J/g），但具有較低的峰值黏度（281.25～311.25 RVU）、衰減值（189.00～233.25 RVU）和回生值（32.88～39.46 RVU），因此，B類糯高粱較A類糯高粱品種具有更好的糊化特性。綜合主要組成成分含量及淀粉特性初步篩選B類糯高粱更適用于釀造。