大黄米白酒高级醇产生规律的研究

吴海静，钟继仁，田晓林，朱文众*

（1.河北科技大学生物科学与工程学院，河北石家庄050018；2.承德康熙酒业有限公司，河北承德068253）

大黄米白酒高级醇产生规律的研究

吴海静1，钟继仁2，田晓林1，朱文众1*

（1.河北科技大学生物科学与工程学院，河北石家庄050018；2.承德康熙酒业有限公司，河北承德068253）

以大黄米为原料，高粱为对照，进行固态发酵，研究酿制白酒过程中高级醇的产生规律。结果表明，大黄米和高粱发酵所得白酒中均检测到仲丁醇、正丙醇、异丁醇、正丁醇和异戊醇5种高级醇，其中大黄米酒中主要高级醇正丙醇、异丁醇、异戊醇的含量分别比高梁酒中的高6.10 mg/100 mL、5.93 mg/100 mL、6.89 mg/100 mL，且大黄米原料中与高级醇所对应的苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸的含量分别比高粱中高0.048 g/100 g、0.126 g/100 g、0.267 g/100 g，表明原料中氨基酸含量对白酒中高级醇含量有一定的影响。对大黄米三个轮次白酒中高级醇含量的研究结果表明，随着发酵轮次的增加大黄米白酒中高级醇含量呈现逐渐升高的趋势。

大黄米；白酒；发酵；高级醇；氨基酸

白酒界对酿酒所用的原料有“高粱香、玉米甜、大麦冲、大米净”的说法，形象地描述了几种原料与酒质或风格的关系，不同的原料酿出的白酒风味是不同的，而同一种原料因其成分的差异，酿出的成品酒的风格也有区别[1-2]。因此，原料的成分及含量与酿酒有密切的关系。此外，不同的发酵批次、不同的发酵工艺，酒的风味也存在差异。大黄米是我国北方的主粮之一，含有丰富的氨基酸、淀粉、维生素及矿物元素[3]，具有抗逆性强、生长周期短等优势，但是制品主要以初级加工品消费为主，附加值较低[4]。选用大黄米为原料酿制白酒，可以拓宽酿酒原料渠道，丰富白酒品种，提升大黄米的应用价值。

高级醇是白酒重要的香气成分，主要为异戊醇、正丙醇、异丁醇等碳原子数在两个以上的一元醇[5]。白酒中适量的高级醇能使酒体丰富，口味协调，给人以醇厚的感觉，但过量的高级醇会产生不愉快的苦味、异杂味，且饮用后头痛[6-8]。高级醇的生成途径主要有两种，一是酵母对氨基酸的降解途径，二是酵母对糖的合成途径[9-10]。目前，国内白酒生产主要是通过控制发酵工艺条件来调控高级醇的含量，而啤酒和葡萄酒生产则是通过筛选低产高级醇的酵母、低温发酵等方式来控制酒中高级醇的含量，检测手段主要为分光光度计法和气相色谱法两种[11-12]。

本研究以高粱作对照，研究大黄米为原料酿制白酒过程中高级醇的产生规律。模拟生产发酵条件采用清米查工艺分别进行三轮白酒固态发酵试验，比较大黄米和高粱原料中氨基酸的含量，及酿造的白酒中高级醇的含量差异，以期为探明大黄米酒高级醇产生规律及控制生产工艺提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大黄米、高粱、稻壳、大曲粉：承德康熙酒业有限公司。

异丁醇、正丁醇、异戊醇、正丙醇（色谱纯）：天津市科密欧化学科技有限公司；仲丁醇（色谱纯）：山东西亚化学工业有限公司；乙酸正丁酯（色谱纯）：天津市光复精细化工研究所。

1.2 仪器与设备

Agilent6820气相色谱仪（配置氢火焰离子检测器）：美国安捷伦科技有限公司；DHG-9145A电热恒温培养箱：上海福玛实验设备有限公司；LRH-150B生化培养箱：广东省医疗器械厂；98-1-B型电子调温电热套：天津市泰斯特仪器有限公司；Biochrom氨基酸分析仪：英国百康公司。

1.3 试验方法

1.3.1 氨基酸含量的检测

取50 g粉碎后的大黄米和高粱，采用酸水解方法进行前处理，然后按照国标GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的测定》[13]方法用氨基酸分析仪进行检测。

1.3.2 白酒固态发酵工艺流程

由于大黄米容易淋水，而且比较黏，所以水和稻壳与高粱控制的有所不同，大黄米的初始工艺参数控制为大黄米180 g，水176 mL（占总量50%），大曲36 g（20%），稻壳27g（15%）；高粱初始工艺参数控制为高粱180 g，水206 mL（占总量50%），大曲36 g（20%），稻壳27 g（10%）。模拟工厂生产条件，在两批500 mL烧杯中分别加入大黄米和高粱、稻壳、大曲、水，盖上保鲜膜密闭，进行大米查酒发酵，初始温度为19℃，最高温度为30℃，结束温度为25℃，发酵时间为21d，发酵结束后通过蒸馏即可获得大米查酒。在大米查酒醅中加入36 g大曲粉，其他发酵条件与大米查酒相同，发酵21 d结束后通过蒸馏即可获得二米查酒和三米查酒。大黄米和高粱两种原料每批发酵均做3次平行试验，以保证数据的准确性。

1.3.3 高级醇含量的测定

（1）高级醇的提取及样品预处理

取50 μL内标溶液（8.825 mg/100 mL乙酸正丁酯溶液，溶剂为体积分数50%乙醇溶液），用大黄米和高粱分别蒸馏得到的三个批次的白酒定容至5mL。采用气相色谱法检测高级醇含量。

1.3.4 气相色谱条件

气相色谱条件：19091-236 INNOWAX毛细管柱（0.25 mm×60 m×0.5 μm），载气（N2）流速为120 mL/min，干燥空气流速为400 mL/min，氢气流速为20 mL/min。程序升温：初始温度50℃，维持5 min，以6℃/min升温至200℃，维持5 min，进样口温度为250℃，进样量1 μL。

1.3.5 定性定量分析

定性分析：根据高级醇标准品色谱峰的保留时间，对样品各组分色谱峰进行定性分析。定量分析：采用乙酸正丁酯内标法对样品中高级醇各组分进行定量检测。

2 结果与分析

2.1 氨基酸含量测定结果

在氨基酸的降解代谢途径中，酒醅中的蛋白质经水解生成氨基酸，氨基酸脱氨脱羧成醛，醛还原为醇。特定的氨基酸生成特定的高级醇，如苏氨酸生成正丙醇，缬氨酸生成异丁醇，亮氨酸生成异戊醇，异亮氨酸生成活性戊醇等[8-9，11，14]。因此，检测酿酒原料中氨基酸的含量可以预测白酒中形成的高级醇种类和数量。采用氨基酸分析仪对大黄米和高粱原料中各氨基酸含量进行检测，结果见表1。

表1 大黄米和高粱氨基酸含量Table 1 Contents of amino acids in glutinous millet and sorghum

由表1可知，大黄米和高粱中共检测到16种氨基酸。大黄米中氨基酸总量（8.968 g/100 g）比高粱（6.532 g/100 g）高2.436g/100g，其中大黄米中含量较高的氨基酸为谷氨酸（2.207g/100g）、丙氨酸（1.053g/100g）和亮氨酸（1.294g/100 g）。除甘氨酸、赖氨酸、半胱氨酸的含量外，大黄米中其他氨基酸含量均高于高粱。可生成正丙醇、异丁醇和异戊醇的苏氨酸、缬氨酸和亮氨酸，在大黄米中的含量分别为0.270 g/100 g、0.491 g/100 g和1.294 g/100 g，比高粱中分别高0.048g/100g、0.126g/100g和0.267g/100g。有研究表明，向发酵液中添加铵态氮有利于酵母合成α-酮酸，进一步合成高级醇[15]；添加亮氨酸对高级醇中异戊醇的生成量影响最为明显，添加缬氨酸对高级醇中异丁醇的生成量影响最为明显[6]；可见高级醇的生成量随铵态氮或氨基酸含量的增加而增加。

2.2 高级醇定性分析结果

对高级醇标准品、大黄米和高粱大米查酒中高级醇进行气相色谱检测，气相色谱图检测结果见图1。

图1 高级醇标准品(A)、大黄米白酒(B)及高粱白酒(C)气相色谱图Fig.1 Gas chromatogram of higher alcohols standards(A),glutinous milletBaijiu(B)and sorghumBaijiu(C)

由图1A可知，高级醇标准品色谱峰出峰时间分别为仲丁醇17.243min、正丙醇17.778min、异丁醇19.229min、正丁醇20.952min和异戊醇23.231min。各色谱峰峰型对称，分离效果良好。由图1B和图1C可知，大黄米白酒和高粱白酒中均检出正丙醇、异丁醇、异戊醇、仲丁醇和正丁醇5种高级醇。

2.3 高级醇定量检测结果

将大黄米和高粱各经三轮发酵、蒸馏后，测得的大黄米大米查酒、二米查酒和三米查酒的酒精度分别为29.7%vol、33.3%vol和11.0%vol，高粱大米查酒、二米查酒和三米查酒的酒精度分别为28.6%vol、27.1%vol和8.4%vol。所得酒样分别加入内标物，采用气相色谱法进行高级醇检测，结果均折算为60度酒[16]。两种白酒中高级醇含量检测结果见表2。

表2 大黄米白酒和高粱白酒中高级醇含量检测结果Table 2 Detection results of higher alcohols contents in glutinous milletBaijiuand sorghumBaijiu

由表2可知，大黄米白酒和高粱白酒中含量较高的高级醇为正丙醇、异丁醇和与异戊醇，其中大黄米白酒这三种高级醇含量分别为42.18 mg/100 mL、25.69 mg/100 mL和47.30mg/100mL，高粱白酒中含量分别为36.08mg/100mL、19.76mg/100mL和40.41mg/100mL。大黄米中苏氨酸、缬氨酸和亮氨酸的含量相应生成的正丙醇、异丁醇和异戊醇三种高级醇分别比高粱酒高6.10 mg/100 mL、5.93 mg/100 mL和6.89 mg/100 mL。表明原料中氨基酸含量对白酒中高级醇的含量有一定影响。

随着发酵轮次的增加，大黄米白酒中高级醇总含量分别为116.89mg/100mL、123.03mg/100mL和125.88mg/100mL，呈现升高的趋势。大黄米发酵时，大酒、二酒和三酒的酒精度先升高后降低。这可能是由于大黄米中氨基酸含量较高，在第一轮发酵中，微生物只利用了部分蛋白质，产生了高级醇，在第二轮发酵中，第一轮微生物没有利用完的氨基酸和第二轮分解蛋白形成的氨基酸，同样在微生物的代谢下，产生了副产物高级醇，而且第二轮产生的高级醇含量较高，第一轮酒精度和第二轮的酒精度分别为29.7%vol和33.3%vol，相差不大，折算为60度酒后，第二轮产生的高级醇比第一轮高。在第三轮发酵中，微生物的代谢仍然不变，但第三轮酒精度为11%vol，因此相同的高级醇在低酒精度折算为60度酒时，高级醇含量相比第二轮更高。

高粱白酒随着发酵批次的增加，高级醇总含量分别为117.12 mg/100 mL、104.98 mg/100 mL和59.54 mg/100 mL，呈现降低的趋势。经检测高粱中的氨基酸含量较少，第一次发酵时，微生物很快就将其中的蛋白质分解为氨基酸，利用氨基酸产生了高级醇，第二次发酵则利用第一次剩余的氨基酸，产生少量的高级醇，第三次发酵则利用第二次剩余的氨基酸，产生了更少的高级醇，虽然酒精度不同，但由于高粱酒中高级醇含量较少，最后折算后的高级醇含量逐渐变少。

3 结论

在以大黄米为原料进行3次固态发酵，对大黄米酒酿制过程中高级醇产生规律进行研究。结果表明，大黄米酒和高粱酒中共检测到仲丁醇、正丙醇、异丁醇、正丁醇和异戊醇5种高级醇，其中含量较高的3种高级醇分别为正丙醇（42.18 mg/100 mL）、异丁醇（25.69 mg/100 mL）和异戊醇（47.30 mg/100 mL），分别比高粱白酒中高6.10 mg/100 mL、5.93 mg/100 mL、6.89 mg/100 mL。大黄米原料中与生成正丙醇、异丁醇、异戊醇相关的苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸分别比高粱中高0.048 g/100 g、0.126 g/100 g、0.267 g/100 g，可见原料中氨基酸的含量对高级醇含量的高低有一定影响。随着发酵轮次的增加，大黄米酒中高级醇总含量呈升高趋势。

因此，在多轮续发酵大黄米白酒时，应严格控制工艺条件，加强对高级醇的监控和检测。

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Regularity of higher alcohols production during fermentation of glutinous milletBaijiu

WU Haijing1,ZHONG Jiren2,TIAN Xiaolin1,ZHU Wenzhong1*
(1.College of Bioscience and Engineering,Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang 050018,China; 2.Chengde Kang Xi Liquor Industry Co.,Ltd.,Chengde 068253,China)

Using glutinous millet as raw material,sorghum as a control,the regularity of higher alcohols production during brewingBaijiu(Chinese liquor)with solid-state fermentation was researched.The results showed that the five kinds of higher alcohols(including 2-butanol,n-propanol, isobutanol,n-butanol and isoamylol)were detected in glutinous milletBaijiuand sorghumBaijiu.The contents of main high alcohols(n-propanol, isobutanol and isoamylol)in broomcorn milletBaijiuwere 6.10 mg/100 ml,5.93 mg/100 ml and 6.89 mg/100 ml,respectively,which were higher than those in sorghumBaijiu.And the contents of threonine,valine and leucine corresponding with the higher alcohols in the glutinous millet raw materials were 0.048 g/100 g,0.126 g/100 g and 0.267 g/100 g,respectively,which were higher than those in the sorghum,which indicated that the amino acid contents in the raw materials has a certain influence on the higher alcohols contents inBaijiu.Researches results of higher alcohols contents in glutinous milletBaijiuwith three rounds showed that higher alcohols contents in glutinous milletBaijiugradually increased with the increase of fermentation rounds.

glutinous millet;Baijiu;fermentation;higher alcohols;amino acid

TS261

0254-5071（2016）11-0099-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.11.020

2016-08-01

吴海静（1991-），女，硕士研究生，研究方向为白酒固态发酵技术。

*通讯作者：朱文众（1958-），男，教授，本科，研究方向为白酒固态发酵技术。