三种酿酒高粱的理化特性与基酒风味分析

冯兴垚，杨文斌，罗惠波，2*，卫春会，2，刁冲，周平，夏玙

（1.四川理工学院生物工程学院，四川自贡643000；2.酿酒生物技术及应用四川省重点实验室，四川自贡643000）

三种酿酒高粱的理化特性与基酒风味分析

冯兴垚1，杨文斌1，罗惠波1，2*，卫春会1，2，刁冲1，周平1，夏玙1

（1.四川理工学院生物工程学院，四川自贡643000；2.酿酒生物技术及应用四川省重点实验室，四川自贡643000）

以东北粳高粱、自贡小高粱和泸州糯高粱3种高粱为实验对象，模拟浓香型白酒酿造过程，并对所产基酒的风味物质进行了对比分析。结果表明，泸州糯高粱的支链淀粉、粗脂肪、粗蛋白含量最高，分别为53.01%、3.96%、7.94%；东北粳高粱的总淀粉和直链淀粉含量最高，分别为71.35%、28.52%；自贡小高粱的粗脂肪和总淀粉的含量最低，分别为2.49%、61.50%，其他指标趋于其他两者之间；泸州糯高粱的9种氨基酸含量显著高于东北粳高粱和自贡小高粱；对基酒的主要风味物质进行气质联用（GC-MS）分析可知，泸州糯高粱基酒一共检出8种醇类，18种酯类；自贡小高粱基酒一共检出8种醇类，14种酯类；东北粳高粱基酒一共检出6种醇类，13种酯类。

高粱；品种；白酒；理化性质；基酒

俗语有云“红粮酿好酒”[1]，中国高粱名酒因其品质好、风味佳，在世界蒸馏酒中占有重要地位。以茅台、五粮液、泸州老窖、汾酒、郎酒、剑南春等品牌为例，我国许多名酒的酿造原料都有优质红高粱。我国疆土辽阔，南方与北方的土壤、水分、气候等条件各有差异，不同区域所产的高粱在分子组成、理化特性上都有其区域性，不同高粱的糊化、发酵特性不同，因此选择合适的酿酒高粱对酿酒生产具有重要意义[2]。

淀粉（包括支链淀粉和直链淀粉）是高粱的重要组成成分，占高粱干质量的2/3，在白酒酿造过程中起供能作用，此外高粱中还含有对白酒品质起重要影响的脂肪、蛋白质、氨基酸等[3]。不同品种高粱因其分子构成、理化特性的不同，蒸馏酒的出酒率与相关成分也会有较大差异。现阶段对高粱的研究国外主要致力于运用分子生物学和常规育种相结合的手段进行高粱的育种培育和高粱食品的深加工，而国内主要进行育种、酿酒原料、饲料和地方传统食品的研究等，其中在酿酒原料方面多集中在高粱酿酒品质和高粱发酵特性的研究上，但是对酿造产生的基酒的研究不多。因此本实验检测了东北粳高粱、自贡小高粱、泸州糯高粱的理化性质，并模拟浓香型大曲酒的生产，对发酵结束后的糟醅进行蒸馏取酒，测定基酒的酯类和醇类物质成分，分析其基酒成分的差异[4-5]。以期为选择更适合的酿酒原粮提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

东北粳高粱、自贡小高粱：四川省红茅烧酒业有限公司；泸州糯高粱：泸州老窖有限公司。

碘试剂、直链淀粉标准品、支链淀粉标准品：北京索莱宝科技有限公司；无水乙醇、氢氧化钠、石油醚（均为分析纯）：成都市科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

Soxtec 2055索氏抽提仪、Kjeltec2200全自动凯氏定氮仪：丹麦福斯集团；T6新世纪紫外可见光分光光度计：北京普析通用仪器有限公司；OHAUSAR2140分析天平：梅特勒-托利多仪器上海有限公司；7890A-5975B气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用仪：美国安捷伦公司；HT300A系列自动固相微萃取仪：意大利HTA公司；L-8900氨基酸自动分析仪：日本Hitachi公司；50μm/30μm DVAB/CAR/PDMS固相微萃取（solid phase m icroextraction，SPME）头、手动SPME进样器、15m L带硅橡胶垫的样品瓶：美国Supelco公司。

1.3 实验方法

1.3.1 浓香型大曲酒的生产工艺流程及操作要点

操作要点：自贡小高粱和东北粳高粱加入粮食比重80%的水进行润粮，泸州糯高粱加入粮食比重60%的水进行润粮，混合搅拌均匀，调节酸度，其中东北粳高粱的润粮时间为170min，自贡小高粱的润粮时间为150min，泸州糯高粱的润粮时间为140min；熟糠称取粮食比重的20%；量水温度在85℃，添加量为粮食比重的60%，量水泼洒要均匀。

根据实验室条件，本实验采用控温发酵的方式，将发酵陶坛放入生化培养箱，通过控制培养箱温度来对发酵温度进行调控，在糟醅入坛发酵时，将数字温度计埋入陶坛中部，对糟醅的实际发酵温度进行监控，使3种高粱都在相同且较适宜的温度条件下进行发酵。发酵温度的调控见图1，使之遵循“前缓、中挺、后缓落”的变化趋势。

图1 发酵温度调控曲线Fig.1 Controlcurve of ferm entation temperature

1.3.2 高粱理化指标的测定

（1）高粱水分含量测定：参照国标GB/T 5009.3—2016《食品中水分的测定》[6]中的方法。

（2）高粱粗脂肪含量测定：将高粱样品放置于105℃鼓风干燥箱中烘干至质量恒定，冷却之后用索氏抽提仪进行抽提，测定高粱粗脂肪含量。样品质量与残余物质量之差为粗脂肪的含量。

（3）高粱直链淀粉、支链淀粉的含量测定：在GB/T 5514—2008《粮油检验粮食、油料中淀粉含量测定》[7]的基础上参照范明顺等[8]的方法。

（4）高粱粗蛋白含量测定：采用凯氏定氮法进行蛋白质含量测定。

（5）高粱中氨基酸含量的测定：利用氨基酸自动分析仪对高粱中的氨基酸进行测定。

样品处理方法参照GB/T 5009.124—2016《食品中氨基酸的测定》[9]。

1.3.3 基酒风味成分分析

基酒风味成分分析采用气质联用法。

（1）顶空固相微萃取分析条件：选取50μm/30μm DVAB/ CAR/PDMS固相微萃取头，使用时需于气相色谱进样口230℃老化30min，移出萃取头并立即插入气相色谱仪进样口（温度250℃）中，热解吸3min后进样。

（2）气相色谱-质谱分析条件：气相色谱条件：DB-WAX毛细管色谱柱（60m×250μm×0.25μm）；手动无分流进样，进样口温度230℃；程序升温：45℃保持1min，然后6℃/min升温至180℃，保持2m in，再15℃/m in升温至230℃，保持15min；载气：高纯度氦气（He），流速为1m L/min。

质谱条件：电子电离（election ionization，EI）离子源，电子能量70 eV，发射电流34.6μA，质量扫描范围20～550 u，离子源温度230℃，接口温度230℃。

（3）样品定性定量分析：取100μL 40mg/100m L的乙酸丁酯内标溶液和5m L酒样于顶空瓶中，盖上瓶盖，将顶空瓶置于自动固相微萃取仪中60℃平衡10min，然后插入萃取头，60℃顶空萃取30min，GC-MS进样口解吸4min，进行GC-MS分析。

定性方法：将标准谱库美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）05a.L与检出的挥发性物质质谱图进行比对鉴定，对不同种高粱蒸馏酒样中的挥发性物质进行定性确认。

定量方法：将乙酸丁酯内标溶液的峰面积与蒸馏酒样中的挥发性物质的峰面积之比初步判别这些挥发性物质的含量，再按照内标溶液的浓度来确定各挥发性物质的含量，其计算公式如下：

式中：C1为酒样中挥发性物质的质量浓度，mg/100m L；C2：内标溶液的质量浓度，mg/100m L；A1：酒样中挥发性物质的峰面积；A2：内标的峰面积。

1.3.4 数据分析

本实验选择样品进行3次测定，实验结果表示为平均值±标准差。利用Excel对数据进行统计学计算，并用SPSSStatisticsVersion20进行显著性分析（P＜0.05）和多重比较，分析3种高粱的理化指标和基酒的风味物质[10]。

2 结果与分析

2.1 三种高粱组成含量分析

表1 三种高粱的主要成分Table 1 Main constituents of three sorghum species

由表1可知，泸州糯高粱的支链淀粉、粗脂肪、粗蛋白含量最高，分别为53.01%、3.96%、7.94%；东北粳高粱的总淀粉和直链淀粉含量最高，分别为71.35%、28.52%；自贡小高粱的粗脂肪和总淀粉的含量最低，分别为2.49%、61.50%，其他指标趋于其他两者之间。对于酿酒原料来说，一般要求水分含量低于14%，可方便保存以及防止原粮霉变。高粱脂肪含量对酿酒过程影响很大，过多的脂肪含量容易在发酵过程中发生脂肪酸氧化分解，低分子醛或酮类的生成，造成酸败现象，从而容易给酒体带来邪杂气味[11]。

水分的差异可能与高粱的品种或者储存方式有关，因为放在干燥或者湿度较大的房间里，其水分受环境的影响较大。而脂肪对酿酒的影响较大，并且在酿造过程中，脂类物质的消耗较少，因此对于酿造过程来说，在一定范围内，脂肪含量低更有利于酿造生产。高粱中蛋白质含量仅次于淀粉，在酿酒过程中，蛋白质在蛋白酶的作用下转化成氨基酸，并进一步生成白酒中重要的香味物质高级醇。同时有研究表明[12]，支链淀粉含量越高，淀粉的糊化越容易，这样就更适合有益酿酒微生物香味物质代谢和生长繁殖。同时高含量的支链淀粉，有利于提高白酒中的香味物质含量，从而使酒体丰富饱满，有利于提高白酒质量。酿酒本质在于微生物的酶促作用，而原料淀粉必须经过糊化才能被微生物所产生的酶所利用，酿造过程在经过高温蒸煮之后的摊晾冷却过程中，直链淀粉更容易发生短期的老化回生。这样就可能导致微生物利用的困难，从而影响酒质和出酒率。

白酒中很多香味物质都需要前体物质来合成，而3种高粱的成分的差异可能带来一些香味物质的缺失或者含量的差异，从而影响酒体的风味。因此基酒成分和风味的不同可能与高粱的组分差异有关。

2.2 三种高粱氨基酸含量的差异

图2 三种高粱氨基酸含量的检测结果Fig.2 Determ ination results of am ino acid contents of three kinds of sorghum

由图2可知，在高粱样品的9种氨基酸中谷氨酸的含量最高，3种高粱样中谷氨酸的含量均在15mg/g左右；蛋氨酸含量最低，均＜3mg/g。3种高粱中泸州糯高粱的9种氨基酸含量与东北粳高粱和自贡小高粱相比差异显著（P＜0.05），自贡小高粱和东北粳高粱的氨基酸含量差异不显著（P＞0.05）。而这种差异也与粗蛋白的含量有一定的联系，对于酿酒来说，不同种类的氨基酸是白酒一些香味物质的前体物质。并且这些氨基酸也可能与白酒出酒率和风味物质的生成有一定的相关性。

2.3 三种不同高粱蒸馏酒挥发性物质分析

本实验在模拟浓香型白酒工艺的基础上，将发酵30 d之后的糟醅取出蒸馏，获得各个高粱的基酒。将三种不同高粱蒸馏酒挥发性物质通过计算机谱库进行查询，并结合相关文献检索，3种基酒共检出39种挥发性物质，分6类，其中醇类8种、酯类21种、芳香类6种、醛类2种、酮类2种。表2为醇类和酯类物质的含量，可知泸州糯高粱基酒一共检出8种醇类，18种酯类；自贡小高粱基酒一共检出8种醇类，14种酯类；东北粳高粱基酒一共检出6种醇类，13种酯类。

由表2可知，三种高粱蒸馏酒中泸州糯高粱及自贡小高粱总醇含量显著高于东北粳高粱（P＜0.05）。在醇类物质中占最大比重的乙醇的含量方面，泸州糯高粱蒸馏酒乙醇含量显著高于另外两种高粱，这与三种高粱中支链淀粉含量相类似，泸州糯高粱支链淀粉含量最高，能更好的水解，然后被微生物利用产生酒精[13]。异戊醇是醇类物质中含量最高的高级醇，异戊醇具有典型的杂醇油味，能给白酒带来不愉快的风味，而且易使饮者上头，东北粳高粱蒸馏酒中异戊醇含量明显高于另外两种。

同时由表2可知，东北粳高粱蒸馏酒中总酯含量最高，自贡小高粱最低。酯类物质中的重要成分乙酸乙酯的含量泸州糯高粱显著高于另外两种。乳酸乙酯香弱味甜，大量时带苦味[14-15]，东北粳高粱蒸馏酒中乳酸乙酯的含量显著高于泸州糯高粱，自贡小高粱未检出。泸州糯高粱酯类物质种数更多，丰度更高，在酒体风味中起重要作用的乙酸乙酯的含量更高，给酒体带来不愉快气味的乳酸乙酯的含量更低。

表2 三种高粱蒸馏酒主要挥发性物质成分及含量Table 2 Com position and contents of volatile substances of three types of sorghum spirit

3 结论

通过对泸州糯高粱、自贡小高粱、东北粳高粱3种高粱的理化特性与所产基酒中风味物质的分析发现：对于酿酒影响较大的几个因素中，3种高粱的组成有一定的差异，其中泸州糯高粱的支链淀粉、粗脂肪、粗蛋白含量最高，分别为53.01%、3.96%、7.94%；而东北粳高粱的总淀粉和直链淀粉含量最高，分别为71.35%、28.52%。泸州糯高粱基酒一共检出8种醇类，18种酯类；自贡小高粱基酒一共检出8种醇类，14种酯类；东北粳高粱基酒一共检出6种醇类，13种酯类。

泸州糯高粱、东北粳高粱分别代表了传统酿酒行业中南北方对于酿造原粮选择的差异。从本实验的结果来看，可以知道泸州糯高粱在对白酒风味物质的贡献上要高于东北粳高粱，更适合于酿酒的生产。而出现这种现象的原因可能是高粱本身组成成分和含量的差异，这样的差异带来基酒成分的差异。虽然存在一定的差异，但是这也可能与酿酒的工艺有关，在考虑现实的经济的因素下，因地制宜的选择适合酿酒工艺的原料，可能更能发挥原料本身的价值。本实验也从高粱本身的组分到基酒分析，为选择合适的酿酒原料提供一定的理论基础。

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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年泸州老窖科研奖学金项目（131jzk02）

冯兴垚（1993-），男，硕士研究生，研究方向为发酵工程。

*通讯作者：罗惠波（1969-），男，教授，硕士，研究方向为白酒生物技术及应用。