酿酒高粱籽粒酿造性能的比较

刘茂柯，唐玉明，任道群，姚万春，倪 斌，雷光电

（1.四川省农业科学院 水稻高粱研究所生物中心，四川 泸州 646100；2.泸州市酿酒科学研究所，四川 泸州 646100；3.泸州老窖股份有限公司，四川 泸州 646100）

高粱籽粒是酿造酱香、清香型等白酒的主要原料，占原料配粮总量的80%左右。本课题组以往的研究已证实，不同品种，尤其是不同淀粉结构的高粱籽粒在淀粉、单宁、脂肪含量等理化指标上存在较大的差异[1]，从而导致其酿造白酒的品质有所不同。为进一步比较不同品种高粱在酿造性能上的差异，本研究从糯、粳高粱中分别选取了三种具有代表性的酿酒高粱，对高粱籽粒的吸水性能、裂口率、糖化、液化和发酵性能等进行检测，以期为白酒酿造原料的合理选用与生产工艺的科学改进提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

糯高粱：泸糯8号、青壳洋、国窖红1号。粳高粱：内蒙高粱、黑龙江高粱、辽宁高粱。糖化酶：50000U/g，湖南省津市市新型发酵有限责任公司。曲药：泸州老窖有限公司。

1.2 仪器和设备

电子天平、温箱、恒温水浴锅、滴定管等。

1.3 方法

1.3.1 吸水性能

取10g高粱籽粒置于150mL烧杯后称重（W0），加入85℃热水浸泡并置于恒温水浴锅保温。每隔一段时间取出，弃上清后用电子分析天平称重（Wt）。计算公式为：

吸水量=（Wt－W0）×100/10

吸水率=（Wt－W0）/（W终－W0）×100%。

式中W终为高粱吸水量达饱和时的称重量。

1.3.2 裂口率与膨胀率

按1.3.1的方法润粮，每隔一段时间从各样品中随机取100颗高粱籽粒，观察裂口情况并计算裂口率，并用排水法检测高粱体积。高粱膨胀率=（润粮后体积-润粮前体积）/润粮前体积×100%。

1.3.3 糖化、液化与发酵

按1.3.1的方法润粮后，将烧杯中水分补足到100mL，每个样品加入0.03g糖化酶，置于60℃水浴中糖化，用菲林法测定糖化力[2]。液化力检测参照李新社等[3]的方法进行，结果以显色时间表示。糖化结束后，取糖化液50mL至于三角瓶中，每个样品加入0.03g曲药后在28℃条件下发酵，以CO2失重代表发酵力大小，具体操作参照文献[4]进行。

1.4 数据分析

以上试验均设3个重复，试验数据经Excel软件初步处理后，采用SPSS13.0统计软件进行单因素方差分析，并用Duncan法进行多重比较。检测值以100g样品计算。

2 结果

2.1 吸水性能

表1所示，各品种高粱籽粒吸水量在8h前上升最大。8h时青壳洋吸水量均值最高，其次为黑龙江和辽宁高粱，三者均显著高于蒙古高粱。8h后，各高粱吸水量仍有上升，到试验结束时（16h），上升量依次为辽宁40.56g、蒙古34.95g、黑龙江24.71g、国窖红1号17.05g、泸糯8号6.69g、青壳洋3.30g，其中三种粳高粱上升量均达显著水平。

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

另一方面，8h时各高粱籽粒吸水率无显著差异，但糯高粱吸水率均值较高，维持在90%以上（表2）。其中青壳洋吸水率最高且较辽宁高粱高15.21个百分点。12h，三种梗高粱吸水率较8h时有较大上升，辽宁高粱上升10.11个百分点，达显著水平。此时，各品种高粱吸水率均达90%以上。结合吸水量结果可知，供试的三种糯高粱饱和吸水时间为8h，而粳高粱为12h。另外，从饱和时间点至试验结束时间内的检测值看出，高粱饱和吸水量以辽宁与黑龙江高粱较大，国窖红1号与蒙古高粱相对较低，总体上，糯高粱饱和吸水量均值范围较低，为197.21g～231.62g，而粳高粱为203.51g～255.96g。

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

2.2 裂口率与膨胀率

高粱裂口率试验结果见表3。同一时间点的检测数据显示，8h及8h前，高粱裂口率以黑龙江和蒙古高粱最高、辽宁高粱次之，最后为三种糯高粱，以上高、中、低3个水平之间差异显著。另一方面，各品种高粱裂口速率均在在4h前较快。4h时，黑龙江和蒙古高粱的裂口率均达90%以上，其后检测值无显著变化。辽宁高粱裂口率在8h和12h均有显著上升，并在12h达到97.67%，与黑龙江和蒙古高粱处于同一水平。而三种糯高粱裂口率在4h与12h之间上升较小。12h裂口率均值约在60%到70%之间，其中以泸糯8号最小。

表3 不同品种高粱籽粒裂口率和膨胀率Table 3 The cleft ratio and expansion coefficient of different species of sorghum seed

对8h和12h的高粱膨胀率进行检测发现（表3），在这两个时间点，三种糯高粱的膨胀率均显著低于三种粳高粱，且同性质淀粉结构高粱间存在一定差异。总体上，以黑龙江高粱膨胀率最大，泸糯8号与青壳洋高粱相对较小。

2.3 液化

表4所示，三种糯高粱的液化时间无差异，均在20min到30min之间。而三种粳高粱在整个试验期（6h）与稀碘液反应均为蓝色。

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

2.4 糖化

高粱样品还原糖含量动态变化结果见图1（A）。在达到糖化高峰前，各高粱样品还原糖含量显著上升，随后走势趋于平缓，且还原糖含量相对于峰值均无显著差异。不同高粱样品的还原糖峰值与对应时间见表5。黑龙江与辽宁高粱的峰值时间最短（1h），但还原糖含量显著低于其余高粱，其次为泸糯8号与青壳洋（1.5h），最后为国窖红1号与蒙古高粱（2h）。其中，蒙古高粱还原糖峰值显著低于三种糯高粱，而三种糯高粱之间无差异。糖化结束（6h），各高粱样品中还原糖均值分别为青壳洋9.25g、泸糯8号8.5g、国窖红8.22g、蒙古6.48g、黑龙江3.92g、辽宁3.14g。

表5 高粱籽粒还原糖峰值与对应时间Table 5 The peak reducing sugar content and the time reaching to peak point of sorghum seed

图1 不同高粱糖化（A）与发酵（B）试验Fig.1 Result of saccharification（A）and fermentation（B）test of different sorghum

2.5 发酵

高粱发酵试验结果见图1（B）。在96h内，各高粱样品CO2失重上升较为迅速。96h，各样品CO2失重均值为青壳洋5.13g、蒙古3.71g、国窖红1号3.68g、泸糯8号3.41g、黑龙江2.95g、辽宁2.60g。此后CO2失重仍有显著上升，但趋势减缓。在此过程中，青壳洋高粱CO2失重一直保持较高水平，其次为国窖红1号、泸糯8号和蒙古高粱，而黑龙江和辽宁高粱最低，以上水平之间差异显著。试验结束（192h），各高粱样品的CO2失重均值大小依次为青壳洋6.55g、国窖红1号5.11g、蒙古5.00g、泸糯8号4.95g、黑龙江3.73g、辽宁3.67g。

将各品种高粱CO2失重与对应样品中的还原糖含量（6h）作相关性分析，结果显示，以上两者呈极显著正相关（图2、表6）。

图2 还原糖含量与CO2失重的散点图Fig.2 The scatter diagram of the correlation between the content of reducing sugar and the content of CO2loss

表6 还原糖含量与CO2失重的相关性分析Table 6 The correlation analysis of the content of reducing surger and CO2loss

3 讨论

3.1 吸水性能

高粱润水的程度即加水的比例与润粮的时间长短，主要由原料特征、水温、润粮方式、蒸料方式及发酵工艺而定。采用浸泡润粮的方式利于高粱自由充分的吸水，进而反映出吸水性能的真实差异。当然，在弃上清称重时可能出现淀粉的损失造成误差，但试验数据的变异系数基本维持在5%左右，表明检测结果是真实可靠的。

本研究中，供试的三种糯高粱吸水率较快、饱和吸水量较低。这与丁国祥等[5]在研究粉状高粱吸水性能时所得结论一致。这主要是因为直链淀粉水溶性较强，使其含量较高的粳高粱吸水量较大[6]。但并非所有高粱品种均符合此规律。例如，已被证实直链淀粉含量与黑龙江、辽宁高粱无差的蒙古高粱，在本研究中吸水量数值最小，甚至显著低于辽宁等高粱，并且其在随后的检测指标中也与其余粳高粱存在明显差异。这提示高粱酿造性能具有较强的品种依耐性，而具体原因需进一步的研究来证实。

3.2 膨胀裂口

在润粮蒸煮过程中，高粱籽粒会因淀粉颗粒吸水膨胀而出现裂口，使得淀粉向外流出。本研究揭示，供试的三种糯高粱，青壳洋、泸糯8号以及国窖红1号的裂口率均显著低于粳高粱，且三者之间无显著差异。因此，选取此三种糯高粱作为酿酒原料有利于避免因淀粉流出过多，与糟醅混成一团，而为生产带来的负面影响。

3.3 糖化发酵

白酒固态酿造一般采用边糖化边发酵的工艺。为更准确反映不同高粱籽粒在此阶段存在的差异，本试验将糖化、发酵分步进行，同时对两者进行相关性分析。一般认为，淀粉的糊化程度决定其利用率。本研究所先前的研究已证实，直链淀粉含量较高的粳高粱不易被糊化[5]，因此在相同的工艺下，其糖化性能可能偏低，这在本试验中得到直观的印证。另外，相关性分析揭示，糖化性能的高低决定了发酵性能的差异，这是还原糖含量较低的三种粳高粱发酵性能普遍较弱的主要原因。这印证了淀粉结构是影响高粱酿造性能的主要因素。同时我们观察到，在还原糖含量基本一致的情况下，青壳洋CO2失重却高出泸糯8号32.32%（p＜0.05）的现象。这可能是因为在发酵阶段，青壳洋糖化液中残留的淀粉更易被微生物所分解利用有关，而具体原因将在我们今后的工作中深入研究。

本试验研究了目前白酒酿造中常用的几种高粱原料的酿造性能，揭示了不同高粱籽粒在裂口、糖化、液化与发酵性能上存在的差异。这为白酒酿造原料的合理选用与对生产工艺的科学改进起到积极的意义。

[1]唐玉明.高粱籽粒的酿酒品质研究[J].酿酒，2000（4）：45-47.

[2]北京大学生物系.生物化学实验指导[M].北京：人民教育出版社，1982：24-27.

[3]李新社，陆步诗，何红梅，等.绞股蓝与辣蓼草对小曲质量的影响性研究[J].中国酿造，2009，28（10）：108-110.

[4]唐玉明，姚万春.浓香型大曲发酵力测定条件探讨[J].酿酒科技，1996（6）：67-69.

[5]丁国祥，戴清炳，曾庆曦，等.不同淀粉结构高粱籽粒的酿酒工艺参数研究[J].绵阳农专学报，1996，13（4）：4-5.

[6]孙成斌.直链淀粉与支链淀粉的差异[J].黔南民族师范学院学报，2000（2）：36-38.