不同酿酒高粱理化性质及其酿造特性的对比研究

王建成，孔茂竹，谭 冬，朱 康，熊定钊

（四川邛崃金六福崖谷生态酿酒有限公司，四川邛崃 611500）

酿造白酒原料丰富多样，原料的不同会导致酿造过程中微量风味成分存在差异[1-2]，经过酿酒工人的多年实践，白酒酿造行业素有“高粱产酒香、大米产酒净、玉米产酒甜、糯米产酒绵、小麦产酒糙”之说，概括了5 种原料产酒的特点[3-4]。即便是同一种原料，风味成分也会出现较大的差异[5]。高粱因其出酒率高、香正甘洌的特点成为白酒酿造公认最佳的原料之一[6]。不同品种的高粱化学成分及物理特性差异较大，导致所酿白酒在产量和口感风味上也有较大差异[7-8]。

我国传统白酒生产工艺复杂多样，可酿造出各具风格的多种香型白酒[5]。作为我国所有香型中产量最高的浓香型白酒，在我国的白酒市场占有十分重要的地位[9]，并以“窖香浓郁，绵软甘洌，香味协调，尾净余长”的风味特征著称[10-12]。高粱作为浓香型白酒的主要原料，研究不同品种高粱的理化性质差异以及对酿造过程和结果的影响，选择出最适合的酿酒高粱对浓香型白酒的发展具有重要意义。

本试验选取四川邛崃金六福崖谷生态有限公司使用的两种酿酒专用高粱品种，采用二粮型浓香白酒工艺进行研究，对两种高粱理化特性、工艺操作、窖池发酵升温情况、出入窖糟醅理化指标和酿造特性等方面进行对比，结合气相色谱法对基酒的风味差异进行分析[13]，基于各项理化指标、生产特性和原酒品质相关性，最终筛选出适用于二粮型浓香工艺的最优高粱品种，为白酒企业的酿造生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

原材料：澳洲高粱、东北高粱均为公司酿酒车间提供；大米，要求色泽均一，具有大米固有的香气，无霉气味和其他异杂气味；辅料，糠壳具有干燥新鲜的稻糠味，无霉气味或其他异杂气味，在使用前，必须进行大汽清蒸、敞蒸60 min 以上；曲药，使用金六福酒业有限公司自产中高温大曲，按照投粮量的21%使用。

试剂及耗材：盐酸、氢氧化钠、乙酸铅、硫酸钠、乙醚、无水乙醇、硫酸铜、硫酸钾、硫酸、硼酸、酚酞等，以上所用试剂均为分析纯，成都市科龙化工试剂厂；无水葡萄糖，优级纯，成都市科龙化工试剂厂；直链淀粉标准品，美国Sigma-Aldrich 公司；支链淀粉标准品，梯希爱(上海)化成工业发展有限公司；己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸正戊酯、乙酸正丁酯等标准品，均为色谱纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

仪器设备：DGG-9203A 电热恒温鼓风干燥箱，上海森信实验仪器有限公司；HZK-FA210S 电子分析天平，福州华志科学仪器有限公司；MFQ800X250 对辊粉碎机，永康市驰森工贸有限公司；DK-S26 电热恒温水浴锅，上海森信实验仪器有限公司；可见分光光度计，上海精科实业有限公司；气相色谱仪（备有氢火焰离子化检测器），安捷伦科技（中国）有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 二粮浓香型白酒固态发酵工艺及参数

工艺流程如图1所示。

图1 浓香型白酒工艺流程

选择质量和产量条件相似，且上排发酵正常的四口窖池，采用高粱和大米作为原料，每口窖池原料投料量1750 kg，两口窖做澳洲高粱和大米，两口窖做东北高粱和大米，高粱与大米用量为质量比2∶1，具体窖池发酵信息见表1。

表1 试验窖池分组表

1.2.2 高粱理化性质测定

高粱的理化指标包括容重、水分、淀粉、直链淀粉、蛋白质、脂肪和单宁。容重的测定方法参照GB/T 5498—2013《粮油检验容重测定》；水分的测定方法参照GB/T 20264—2006《粮食、油料水分两次烘干测定法》；淀粉的测定方法参照GB 5009.9—2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》，直链淀粉的测定方法参照GB/T 15683—2008《大米直链淀粉含量的测定》；蛋白质的测定方法参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》；脂肪的测定方法参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》；单宁的测定方法参照GB/T 15686—2008《高粱 单宁含量的测定》。

1.2.3 糟醅理化指标测定

水分含量，直接干燥法；酸度，酸碱中和法；淀粉含量，酸水解法。

1.2.4 白酒风味物质的测定分析

采用气相色谱仪进行测试，进样口温度250 ℃，分流比35∶1，进样体积0.5 μL；检测器温度250 ℃，载气（高纯氮）流速为30 mL/min，氢气流速为30 mL/min，空气流速为300 mL/min。

升温程序：初温37 ℃保持5 min，然后以5 ℃/min升至60 ℃，再以6 ℃/min 升至100 ℃，10 ℃/min 升至200 ℃保持10min。

1.2.5 感官评价

将蒸馏出的原酒量质分段摘酒，测定第一馏分段酒的风味物质成分，并邀请5 位四川省白酒评委对其色泽、香气、口感、风格等进行品评。

2 结果与分析

2.1 两种高粱理化指标比较

不同高粱之间营养成分含量与组成有着较大的差异，淀粉、蛋白质、脂肪、单宁等含量构成与白酒产量和质量间存在着一定的相关性，有关研究表明，高粱中淀粉含量高、蛋白质含量高、脂肪和单宁含量适中有利于出酒率的提高[14]，也会影响白酒的风味成分。

参照国家标准对高粱的理化指标进行测定，结果如表2 所示。酿酒原料水分含量一般要求低于14%，以防止原料在储存过程中发生霉变影响后期使用生产。原料容重730 g/L 以上，更有利于贮藏加工[15]。两种品种的高粱均符合以上要求。

原料中淀粉含量的高低直接影响白酒的产量，也是酿酒微生物生长繁殖所需要的重要营养物质之一[16]。从表2 可知，两种高粱的淀粉含量均在62%以上，东北高粱的总淀粉含量明显高于澳洲高粱，东北高粱的支链淀粉占总淀粉比例也要高于澳洲高粱。相关研究表明[17]，支链淀粉含量越高，越易于糊化，有利于提高白酒的出酒率和香味物质含量。因此，从淀粉含量和组成来看，东北高粱具有更好的酿酒性能。

蛋白质作为重要的香味前体物质，在酿酒过程中经微生物或酶作用水解为氨基酸，氨基酸又被转化为起着一定呈香作用的高级醇[18]。由表2 可知，东北高粱蛋白质含量高于澳洲高粱。

高粱脂肪含量高低对酒的品质有较大的影响，适量的脂肪含量有利于发酵过程中有机酸的产生，但过多则会导致脂肪酸氧化分解，生成不愉悦的酸败气味[19]。从表2 可知，两种高粱的脂肪含量没有显著差异。

高粱中适量的单宁能对发酵过程中的有害微生物起到一定的抑制作用，还可赋予白酒独特的香味，但过量的单宁会使酶类（蛋白质凝固）失活，影响正常的糖化发酵，一般单宁含量为0.5%～1.5%时风味更佳[20]。从表2 可以得出，澳洲高粱单宁含量较低，东北高粱单宁含量更加适宜。

表2 两种高粱的理化及感官指标

2.2 两种高粱在工艺操作上的对比分析

2.2.1 粉碎

高粱粉碎为传统浓香型白酒生产的必要步骤，澳洲高粱与东北高粱在粉碎后理化指标以及感官性状见表3。由表3 可知，与东北高粱相比，澳洲高粱粉碎后整粒较多，细粉少，含有较多的角质胚乳，籽粒角质淀粉粒组织紧密，因此硬度更大。除此之外，澳洲高粱支链淀粉占总淀粉比例较东北高粱低，直链淀粉含量更高，结构更为紧密，由于淀粉结构差异较大，导致粉碎效果不同，可能会影响发酵效果。

表3 澳洲高粱与东北高粱粉碎后理化指标以及感官性状

2.2.2 润料

由于澳洲高粱含较多的直链淀粉，且角质较多，粉碎后多成颗粒状，粉质少，要达到工艺要求的“粮粉转色”的润料效果需要延长高粱的润料时间，且要考虑不能使大米的润料时间过长，防止蒸煮阶段大米糊化过度。所以采用前三甑加温水单独对高粱进行润料，后5 甑高粱与大米拌匀后与糟醅拌和均匀搭盖糠壳进行润料，从表4 可以看出，要使高粱达到蒸透无生心且骨力好的效果，前三甑澳洲高粱润料时间需要比东北高粱多10～15 min。

表4 澳洲高粱与东北高粱润料时间 (min)

2.2.3 蒸煮

对每个班采用澳洲高粱与东北高粱的窖池在蒸馏时间以及蒸煮效果上进行对比，达到工艺要求的“内无生心、外不粘连”的效果，对两种高粱蒸煮过后糟醅的感官进行比较，澳洲高粱不腻糟，高粱呈颗粒状、糟醅骨力强、疏松度好，糠壳使用量有所降低，但其支链淀粉含量低于东北高粱，不易糊化，耐蒸煮，需要延长蒸煮时间导致耗气量增大，增加了时间成本和生产成本。蒸煮时间见表5，从表中可以看出澳洲高粱蒸煮时间要长于东北高粱，经过计算气耗每甑增加8 立方，每吨酒耗气增加73立方。

表5 澳洲高粱与东北高粱平均蒸煮时间

2.3 出入窖糟醅理化指标对比

不同高粱的产酒品质可以通过研究发酵后糟醅的理化指标来体现。对出、入窖糟醅的水分、酸度及淀粉进行测定，糟醅入窖数据见表6，可以看出，澳洲高粱和东北高粱入窖水分、酸度和淀粉差异较小。

表6 澳洲高粱与东北高粱糟醅入窖数据

经过发酵，澳洲高粱与东北高粱糟醅出窖数据见表7，在出窖糟醅水分含量上，东北高粱组均高于澳洲高粱，可能是两种高粱在淀粉的含量及结构上存在着一定的差异，导致微生物在发酵过程中可分解利用的程度不同，生长代谢产生的水分也不同。由表7 可以看出，采用澳洲高粱的糟醅出窖淀粉比采用东北高粱的出窖糟醅高约19 %，出窖酸度相差不大，可能是在相同的发酵期内，澳洲高粱淀粉利用率较东北高粱低，残淀含量高于东北高粱。

表7 澳洲高粱与东北高粱糟醅出窖数据

2.4 高粱入窖后升温情况对比

澳洲高粱与东北高粱糟醅入窖发酵温度变化数据见图2—图3，从两个班的澳洲高粱糟醅与东北高粱糟醅发酵升温对比可以得出，入窖温度相差在1 ℃左右，东北高粱发酵升温明显优于澳洲高粱，升温幅度相差较大。澳洲高粱糟醅顶温偏低，1-70 号窖池（东北高粱）升温幅度达到12.4 ℃，1-79 号窖池（澳洲高粱）升温幅度为7.7 ℃；2-105 号窖池（东北高粱）升温幅度达到13.1 ℃，2-111 号窖池（澳洲高粱）升温幅度为9.6 ℃。澳洲高粱窖池升温幅度均不到10 ℃，这一结论亦可以解释上文中澳洲高粱出窖残淀含量略高的现象，即淀粉利用率略低，对出酒率有一定的影响。

图2 一班澳洲高粱与东北高粱窖池发酵升温图

图3 二班澳洲高粱与东北高粱窖池发酵升温图

2.5 出酒结果

按照公司工艺要求，以班组-高粱类型，进行量质、分段摘酒，取第一馏分段、第二馏分段、第三馏分段酒，具体出酒情况见表8，澳洲高粱在一段酒的比例上要低于东北高粱，东北高粱没有三段酒，一段、二段、三段分别对应为一级、二级、三级酒。一般而言出酒率与淀粉含量成正相关，结合两种高粱的淀粉含量进行比较，东北高粱的淀粉含量更高，其平均出酒率比澳洲高粱高5.57%。

表8 东北高粱与澳洲高粱出酒情况

2.6 两种高粱二粮型浓香白酒的主体风味物质分析

采用气相色谱仪对白酒中的风味物质进行分析，主要包括酯类、醇类、酸类、醛类、酮类5 大类别，结果如表9 所示。本试验针对两种高粱和大米制备所得二粮浓香型白酒的挥发性风味成分进行统计整理，各大类挥发性风味物质的种类数排序由多到少为：酯类＞醇类＞酸类＞酮类=醛类。

表9 两种高粱二粮型浓香白酒的挥发性风味物质种类数

对比分析两种高粱分别和大米酿造所得二粮型浓香白酒中主要挥发性化合物的质量浓度，结果如表10—表11 所示，其他含量较低的挥发性风味物质质量浓度，结果见表12。

表10 一班二粮型浓香白酒风味物质含量(mg/L)

表11 二班二粮型浓香白酒风味物质含量(mg/L)

表12 两种高粱浓香白酒挥发性物质含量（mg/L）

酯类化合物是酒体的重要组成部分，赋予酒体丰富的果香和花香，是酒体香气浓郁的主要因素[21]。如表10—表11 所示，酯类物质的含量最高，以浓香型白酒代表性物质己酸乙酯含量居首，对同一班组不同高粱酿造二粮型浓香白酒的己酸乙酯含量进行对比分析，发现东北高粱浓香白酒中己酸乙酯含量（2472.79 mg/L、3254.74 mg/L）高于澳洲高粱浓香白酒（1759.33 mg/L、2911.29 mg/L）；结合乙酸乙酯与己酸乙酯的量比关系，东北高粱浓香白酒乙/己比（0.33，0.68）均低于澳洲高粱浓香白酒（0.49，0.88），说明东北高粱浓香白酒中己酸乙酯放香效果更好。

醇类化合物沸点低易挥发，有助于酒体风味物质的挥发，起到助香和协调酒体的作用。研究表明，适量的高级醇能使酒体醇甜[22]，丰富白酒风味层次。由表10—表11 可知，东北高粱浓香白酒异戊醇含量最高可达到395.69 mg/L，异丁醇、正丁醇、正丙醇的质量浓度均低于200 mg/L。

酸类化合物是白酒重要的呈味物质，也是形成酯的前体物质，能够调和酒体口味、稳定香气[23]。浓香型白酒中主要以乙酸和己酸为主，两种不同高粱酿造二粮型浓香白酒在主要酸类物质含量上没有明显差异。

醛类化合物香味较为强烈，有助于白酒的放香，乙醛和乙缩醛的含量占浓香型白酒醛类物质的90%，适量的醛类物质对浓香型白酒有明显的助香作用[24]。由表10—表11 可知，以东北高粱为原料酿造得到的白酒中乙醛、乙缩醛含量高于澳洲高粱白酒，这可能是东北高粱浓香白酒放香更好的原因之一。

2.7 感官品评

经公司5 位省级白酒评委，对原酒逐一进行品评，综合品评结果如表13 所示，两种高粱与大米进行发酵所得的原酒综合感官品评结果均符合浓香型大曲酒典型特征，但东北高粱白酒入口厚实、甜度自然且回味长，整体风味协调性更好。

表13 东北高粱与澳洲高粱发酵原酒感官品评结果

3 结论

选用东北高粱和澳洲高粱两种不同品种的高粱作为酿酒原料，通过对试验结果进行分析发现，两种高粱在营养成分上存在一定的差异，东北高粱的总淀粉、支链淀粉、蛋白质和单宁含量较澳洲高粱高，淀粉含量的差异会直接影响出酒率，东北高粱的出酒率最高可达到41.74 %，明显高于澳洲高粱的最大出酒率36.46 %。在工艺操作方面，澳洲高粱颗粒小，粉碎后细粉少、整粒较多、角质含量多，在生产中润料、蒸煮糊化环节要比东北高粱耗费更多的时间，导致耗气增加。对出入窖糟醅理化指标进行测量比较，相同窖期澳洲高粱出窖残淀含量大于东北高粱，说明东北高粱淀粉利用率更高。在入窖升温情况方面，澳洲高粱糟醅发酵期间升温幅度没有东北高粱糟醅大，结合产酒情况，澳洲高粱一段酒比例低于东北高粱，说明东北高粱酿造二粮型浓香白酒的品质更优。通过风味分析和感官品评，发现以东北高粱为原料酿造原酒的己酸乙酯含量更高，浓香型风格更突出，感官品评好于澳洲高粱发酵。综合以上各个对比项得出结论，选用东北高粱为酿酒原料，可以明显提升二粮型浓香白酒的品质。