白酒酿造原料与酒体品质关系的研究进展

牛姣，沈毅，张贵虎，程伟，李贺贺*，郑福平，孙宝国

1(北京工商大学,中国轻工业酿酒分子工程重点实验室,北京，100048)2(四川郎酒股份有限公司 四川 泸州， 646699)

白酒是世界六大蒸馏酒之一，根据国家标准GB/T 17204—2008《饮料酒的分类》，白酒是以粮谷为主要原料，以大曲、小曲、麸曲、酶制剂及酵母等为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿、勾调而成的蒸馏酒。中国白酒的分类标准很多，根据糖化发酵剂、生产工艺、香型的不同可有不同的划分，其中，最常见的按照香型的不同，可以分为12种香型(表1)。每一种香型的白酒由于酿造原料、发酵容器、生产工艺、地理环境的差异形成了各自不同的产品风格。其中酿造原料作为生产的源头，它对产品风格的影响不容忽视。白酒生产过程中的谷物种类颇多，包括高粱、大米、糯米、玉米、小米等，其中以高粱为主的酿酒原料应用最为广泛。

表1 中国12种代表香型酿造原料使用表Table 1 Raw materials for 12 representative flavor Chinese Baijiu

原料是白酒酿造的物质基础，酿造谷物中的不同组分不仅可以作为微生物的营养源为其提供能量，使其在酿造生产中发挥作用，另一方面原料本身的香气物质也是影响白酒风味和质量的重要因素，不同的香气组成又形成了风格各异的白酒香型[1]。因此酿酒原料的品质及选择是各个酒厂在决定其最终产品质量时最先考虑的生产要素之一。本文综述了浓、酱、清3大主流香型白酒的酿造原料及原料中组分及香气成分对白酒品质的影响，旨在为酿酒原料的选育提供参考。

1 三大主流香型白酒的酿酒原料与酒质的关系

香气是白酒与生俱来的，是人们对产品感官质量的综合评价，白酒的香型也是长期以来被大家公认的、代表了不同风格产品的特征。浓香、清香、酱香作为基础的3大香型，其酿造原料也代表了绝大多数香型白酒的主要生产原料。

1.1 浓香型白酒的酿造原料

浓香型白酒根据原料使用种类的多少分为单粮浓香和多粮浓香，国内许多浓香型白酒大多数以高粱作为单一原料生产单粮浓香型白酒，或以高粱作为主要原料混合大米、糯米、小麦和玉米等生产多粮浓香型白酒。不同的粮食因其组成成分的差异，对基酒风味的贡献不同，每个酒厂根据自己的风格，会选择合适的原料配比丰富基酒的种类，满足不同的消费需求。方颂平等[2]使用小米为酿酒原料，采用传统工艺酿造浓香型白酒，结果表明以小米为原料生产的酒中赋予酒体丰满、醇厚感的酯类和酸类物质分别比五粮白酒高，且无2-戊醇和正丁醇这2种导致酒体苦味突出的杂醇油，使小米白酒醇甜味更突出,这为浓香型白酒酿造原粮的选择提供了新的启示。

1.2 酱香型白酒的酿造原料

酱香型白酒的生产需要9次蒸煮、8次发酵，7次取酒，多轮次的发酵生产对酿酒原料的要求很高，通常需要以支链淀粉含量高的糯高粱作为原料，生产过程中粮食颗粒完整，这样可以有效保证多轮次的蒸煮发酵中支链淀粉的持续释放。王贵军等[3]分别采用北方粳高粱与四川糯高粱作为原料生产酱香型白酒，发现四川糯高粱酿造酱香型白酒对酒的品质提升效果较为显著。贵州省和四川省作为酱香型白酒的发源地和主产区，对糯高粱的消耗占了很大比例，目前红缨子糯高粱专供酱香型白酒的生产，所生产的酱香型白酒品质最佳。经过生产实践和多年的选育，形成了优质杂交糯高粱品种群，包括红国梁、红茅糯6号、金缨子、黔糯8号、红梁丰1号等，其在品质上接近“红缨子”糯高粱，且总体产酒量高出 30%～40%，成为有利替代品[4]，目前对于酱香型白酒酿造用的高粱一般要求总淀粉含量在70%以上，其中支链淀粉含量占90%以上，蛋白质含量在7%～10%，脂质含量低于4%，单宁含量在1.4%～1.7%，粗纤维含量在1.3%～1.8%，水分含量低于14%[5-6]。

1.3 清香型白酒酿造原料

清香型白酒按照糖化发酵剂的不同，可以分为大曲清香和小曲清香。传统大曲清香型白酒是以高粱为原料，以中温大曲为发酵剂，采用清蒸清烧工艺，经固态发酵酿造蒸馏而成。对于大曲清香型白酒酿造原料的适宜性，陈彬等[7]分别用高粱、小麦、玉米、大米、糯米5种粮食作为原料，生产大曲清香型白酒，发现小麦酿造的白酒香气清雅，柔和，口感较为刺激；大米、糯米酿造的白酒香气稍弱，口感单薄，入口甜，大米酿造的白酒更加纯净，其两者酿造的白酒出酒率较低；玉米酿造的白酒口感甘甜，香气稍闷，口感绵甜，似有粮香；高粱酿造的白酒其口感舒适，口味醇厚，协调度较好，其风味成分较好，再次验证了高粱作为酿造大曲清香型白酒的科学性。

不同品种、不同来源的高粱其物质组成的差异会导致清香型白酒的产量及风味也有所不同。用物理和化学性质都有明显差异的不同品种的高粱作为原料生产大曲清香型白酒，结果发现高粱的理化性质的差异会导致生产工艺中水分、温度等参数的变化，最终影响清香型白酒中乙酸乙酯含量的变化[8]，而清香型白酒主体成分为乙酸乙酯，对酒体的质量起着关键作用[9]，所以对于清香型白酒来说，原料的理化性质是影响其品质的重要因素，选择籽粒硬度较小，支链淀粉含量高、蛋白质、脂肪含量合理的高粱有利于品质的提高。对于清香型白酒来说，酿造用高粱一般要求支链淀粉质量分数≤90%，总淀粉质量分数≥65%，单宁质量分数0.5%～1.5%，粗蛋白质量分数8%～10%，粗脂肪质量分数≤4.0%[10]。

传统小曲清香型白酒也是采用高粱作为主要酿造原料，现如今许多酒厂为满足产品的多元化，结合区域特色，在传统酿造原料的基础上增加了其他粮谷物生产小曲清香型白酒。通过对不同原料的协调使用研究发现，大米的添加有利于白酒酿造前期需要的低温缓慢发酵，原料中使用玉米可以弥补高粱中蛋白质相对较低的缺陷，最终的酒体也会更加净爽醇厚。不同种的原料混配，也会提高原料的糖化利用率，提高酒质的同时，也提高了产量[11]，目前全国很多酒厂已经开始试用多粮配比酿造清香型白酒。

现如今，产品的多元化发展是各大企业正在努力改进的方向，开发新产品需要更多的创新理念，原料作为酿造的源头，是创新探索的第一步，通过丰富酿酒原料的种类以及按比例混配使用，不仅可以扬长避短，解决单一酿造原料产酒过程出现的问题，同时也可以为满足市场消费者的不同口感提供更多的基酒品类。

2 原料中的组分与酒体品质的关系

原料筛选是酿酒的第一步，原料组成不同，出酒率也不同，酒的风格也相差各异。

2.1 淀粉对酒质的影响

淀粉是酿酒原料籽粒中的主要成分，它可以在液化酶和糖化酶作用下，水解生成大分子糊精及少量的麦芽糖和葡萄糖。葡萄糖在酿酒过程中是米曲霉、酵母菌及其他微生物的碳源，也是酒精发酵的基础物质，所以，淀粉的糖化程度不仅影响着白酒的产量，对酒的色、香、味、体均有重大影响[12]。淀粉结构的差异也影响着白酒的发酵，淀粉的结构分为直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉可以影响原料的回生值，高比例的直链淀粉会导致原料蒸煮易老化[13-14]，不利于微生物对原料中营养物质的利用，尤其是不利于以多轮次蒸煮发酵为特征的酱香型白酒的生产；而支链淀粉分子由于分支较多，易吸水糊化，有利于微生物的生长，发酵形成更多的风味。谷物籽粒中直链淀粉和支链淀粉的含量比例差异会呈现出不同的胚乳质地，进而影响发酵过程中原料的黏度、糊化特性等酿造性能[15]。

有研究也证实了支链淀粉含量与出酒率之间存在着一定的正相关性，支链淀粉含量高的糯高粱其产酒率也高[16]。但是关于支链淀粉与出酒率之间的关系也有一些其他的研究结果。李秋涛等[17]使用不同直支链淀粉含量的大米、高粱进行生产酿造，比较了不同粮食的淀粉结构特征以及糊化特性，发现粮食品种不同，其内部的淀粉结构也不同，糊化时间也不同，若不控制蒸煮时间，支链和直链淀粉都可以完全糊化，淀粉经完全糊化后，最终出酒率并无差异。但是由于不同香型的白酒生产工艺不同，对原料蒸煮糊化程度的要求不同，酱香型白酒的生产需要9轮次蒸煮，8轮次发酵，所以对原料中支链淀粉含量要求较高，酿造原料中越高的支链淀粉含量越利于淀粉分子的缓慢释放，有利于多轮次的蒸煮发酵，而小曲清香型、米香型等白酒生产只需要1轮次发酵，这就需要原料的完全糊化，以利于提高出酒率；而浓香型白酒对基酒要求不同，有的生产工艺需要双轮次发酵，需要淀粉分子有效释放，这就需要企业在考虑能耗、出酒率和基酒品质的同时选择不同淀粉结构的酿造原料。同时酒企在使用不同粮食生产时还应开展最佳糊化时间的实验，既保证出酒率，又减少能耗。

2.2 蛋白质对酒质的影响

原料中的蛋白质是白酒独特风味的主要来源。一方面，蛋白质可以作为氮源为微生物提供营养。另一方面，在多种可分泌蛋白酶的微生物的作用下，代谢生成氨基酸，在发酵过程中，进一步转化成高级醇、醛酮类、内酯类等独特的风味物质[18]；此外，在白酒发酵过程的高温环节，氨基酸还可以与还原糖发生美拉德反应，形成呋喃类、吡嗪类、吡咯类等多元杂环化合物，赋予白酒更多的焦香、糊香、坚果香等，这些风味化合物尤其对于酱香型白酒的风味贡献具有重要作用[19]。

原料中的谷物蛋白可分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白，由于清蛋白和球蛋白氮溶解指数远高于醇溶蛋白和谷蛋白，易被微生物利用，对白酒酿造过程中微生物的生长代谢具有重要作用[20]。王正等[21]发现高粱中的清蛋白和球蛋白是白酒酿造过程中的关键蛋白及氨基酸来源，可通过控制清蛋白和球蛋白含量对优势细菌多样性和代谢产物多样性进行调控，这一研究表明酿造原料中的不同谷物蛋白含量及比例对于白酒发酵过程中微生物及代谢产物多样性的调控具有重要影响，从而影响白酒的风味形成。

不同原料含有的蛋白质组成与含量不同，发酵过程中产生的代谢物也不同。陈彬等[7]发现在用不同品种小麦酿造清香型大曲酒时，酒中的棕榈酸乙酯和亚油酸乙酯含量差异较大，严重影响白酒的风味，这可能是由于不同小麦中的蛋白质参与高级脂肪酸乙酯的代谢，从而影响了酒体的风味。对于不同风格的白酒来说，酒体风味物质的差异必然与原料中蛋白质组成含量及比例有着密切关系，为更好提升酒体风味，还需进一步确定这一指标的最佳范围。

2.3 脂肪对白酒品质的影响

相较于其他组分，原料中的脂肪含量比较少，在固态发酵过程中，原料中的脂肪经微生物和生物酶的共同作用降解而溶出，使游离脂肪酸的含量增加，随后经蒸馏带入基酒中，使得酒中含有较丰富的多种不饱和脂肪酸。另一方面，少量的脂肪酸可以与乙醇在酶的催化作用下合成酯类化合物，同时由于酯化反应的可逆性，当酯化速率达到最大时，这些酯类化合物分解产生一些醇类和酸类物质，再经过一定的氧化还原反应，生成醛类和酮类物质，赋予白酒更多的风味物质。但脂肪含量过高的话，容易导致发酵生酸幅度增大，使酒有异杂味，并且遇冷易混浊，同时过量的酸度也会影响酶的反应活性，脂肪与淀粉的结合也会提升糊化温度，影响糊化效率[22]，因此脂肪含量也不宜过高。郭旭凯等[23]发现脂肪含量在一定范围内与出酒率关系不大，不过与白酒的口感关系密切，推测可能是由于脂肪含量的不同，进而影响到酿酒微生物的活动造成的不同结果，较低的脂肪含量有助于提升白酒的品质，但脂肪含量并不是越低越好，脂肪和单宁存在一定比例关系(2.5左右)，相对较高的脂肪和单宁含量(脂肪4.0%左右，单宁1.6%左右)更有利于酿造优质白酒。

2.4 单宁对白酒品质的影响

相较于其他谷物，高粱中的单宁是发酵过程中影响酒质的一个重要因素。单宁含量的不同可以影响微生物的生长。当单宁含量为2.0%时，会抑制大部分真菌的生长；当单宁含量为 5.0%时，所有的真菌都不能生长[24]，这严重影响了白酒的正常发酵，所以少量的单宁有利于微生物的生长，利于白酒的发酵，此外，一定的单宁含量还可以在发酵过程中产生一些酱香前体，如丁香酸、阿魏酸、黄酮类化合物等，赋予酱香型白酒独特的风味[25-26]。原料组分中除了淀粉，单宁与出酒率也有一定的相关性，研究表明，单宁质量分数≤1%时，出酒率较低，出优质酒的概率也低；当单宁质量分数为1%～1.2%时，出酒率高，出优质酒的概率也高；当单宁质量分数≥1.3%时，出酒率虽然降低，但是出优质酒的概率却大大提升[27]。可以看出，单宁不仅影响基酒的产量，也影响着基酒的质量。对于酱香、浓香和清香型白酒来说，高粱中的单宁对酿酒工艺的影响程度是有差异的，酱香型白酒对高粱中单宁的要求较其他2种香型白酒更高，一般酱香型白酒高粱的单宁质量分数要求在1.4%～1.7%，若高粱籽粒单宁含量过高，在生产过程中也可以增加润粮次数或延长润粮时间来去除多余单宁[5]。

原料中的各组分并不是单独影响酒质的，他们之间也存在一定的相关性[28-30]。所以，以原料组成成分作为标准进行选育酿酒原料时，在考虑各组分对酒质影响的同时，还需考虑组分之间含量的协调性。

虽然对原料的组分做了一些研究，但是仍然缺乏各种组分在白酒发酵过程中的代谢机制分析，对这一机制的探索不仅为改善酒体风味，对原料育种和筛选工作也有着重要意义。

3 原料香气成分的研究

原料品质对白酒质量的影响，一方面通过原料中的各组成成分在发酵过程中分解成小分子化合物，成为原料风味成分的前驱物或者本身就是风味成分[31]；另一方面则是原料本身带来的风味。粮食在蒸煮过程中会产生多种香气成分，不同粮食的蒸煮香气成分也存在很大差异 (表2)。

表2 白酒酿造主要粮食香气成分Table 2 Flavor components in the main grains for Baijiu brewing

3.1 高粱的蒸煮香气成分

高粱是白酒生产过程中使用频率最高的原料之一。有学者[32-33]分别通过同时蒸馏萃取结合顶空固相微萃取串联气相色谱质谱技术在蒸煮高粱中检出100多种风味化合物，其中酯类、萜类分别为21和3种，香气活性物质有26种，种类均比其他原料多，香气强度也比其他原料显著，高粱中的香气成分以酯类、醛类和酮类为主，这些化合物主要贡献了较为明显的果香味和奶油香等；且在高粱中嗅闻到了其他原料中没有检测到的萜类物质，这类化合物贡献了松脂味和橙香味。

陈双等[34]进一步对高粱蒸煮香气组分特征进行了深入研究，检测到高粱的蒸煮香气中有46种挥发性香气成分，其中构成高粱蒸煮香气主要成分的化合物包括相对含量较高的苯甲醛，己酸，壬醛，糠醛，2-戊基呋喃，以及其他一些香气阈值较低的化合物。倪德让等[38]研究发现，高粱蒸煮香气中“粮香”的主要特征来源于花香和甜香，构成这类香气特征的代表性化合物是苯乙醛、乙酸苯乙酯、苯乙酮、苯乙醇、苯乙酸丙酯、愈创木酚、r-壬内酯和6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮。对“粮香”的研究有助于白酒原料评价中对香气标准化的定性，同时也对白酒风味的提升优化提供一定的参考价值。

除了易挥发的组分，还在高粱中首次检测到了2，2，6-三甲基环己酮、甲苯二胺和异佛尔酮等结合态香气化合物。对于不同种类的高粱，其结合态香气化合物也不同，糯高粱比粳高粱总量略高，在不同种类化合物中含量差异最大的是醛酮类，其次是萜烯类化合物[39-40]。针对粳高粱和糯高粱对香气不同的贡献程度，实际生产上可以尝试用粳高粱和糯高粱进行一定的配比来丰富酒体的香气成分，同时也有助于对酒体健康因子的探索。

3.2 小麦的蒸煮香气成分

在传统的酿造制曲过程中，小麦使用量占首位。叶华夏等[35]在小麦中检出 125 种香气物质，酸类和醇类占比最大，重要的呈香化合物有己醛、2-戊基呋喃、辛醛、2-庚烯醛、壬醛2-辛烯醛、苯甲醛、2-壬烯醛、苯乙醛、2，4-壬二烯醛、2，4-葵二烯醛、香叶基丙酮、5-戊基-二氢呋喃酮、4-乙烯基愈创木酚、3-羟基-1-辛醇等，这些重要呈香化合物多数在酒中都能检测到，推测可能在蒸煮过程中小麦的香气成分进入了酒中。

3.3 玉米的蒸煮香气成分

玉米也是白酒酿造生产中最常见的一种粮食，因其发酵酿酒味道甘甜，而被广泛应用于多粮浓香的发酵工艺中。对五粮液酿酒用玉米的挥发性香气成分进行分析共检出了99种组分，包括酸类、醛类、烷烃类、杂环类、酚类、醇类、酮类、酯类、苯类等不同类别的化合物，这些化合物中含量较高的有2，4-葵二烯醛、4-乙烯基愈创木酚、2，3-二氢苯并呋喃。在玉米蒸煮香气中共嗅闻到了10种活性物质，以醛类物质占比最多，贡献了果香[39]。不同品种的玉米蒸煮香气组分也存在差异，与四川本地玉米和糯玉米相比，东北玉米香气组分最多，且蒸煮香气最为明显，相对贡献较大的杂环类，醛类物质也是在东北玉米最多[36]。

3.4 稻谷的蒸煮香气成分

大米产酒净，糯米产酒绵。稻米作为浓香、清香、米香、特香、豉香型白酒的主要原料，它对白酒的风味形成起着重要作用。对五粮液酿酒用大米和糯米在蒸煮时产生的香气成分进行了分析，共检出大米蒸煮香气成分101种，糯米蒸煮香气成分共76种，均嗅闻到了20种香气活性物质，且较为相似，且醛类和酮类的种类均较多，其中大米和糯米蒸煮香气中重要的呈香化合物均包括3，5辛二烯-2-醇、2-辛烯-1-醇、1-辛烯-3-醇、3-羟基-2-丁酮、2-己烯醛，差异化合物包括大米中检测出的2，3-辛二酮、呋喃酮、2，4，4-三甲基呋喃酮、6-甲基-2-羟基苯甲醛和H、2-丁基-2-辛烯醛以及糯米中检测出的2-壬酮、2-葵酮呋喃酮、2-氨基-3，5-二氢-4H-咪唑-4-酮、2-氢-2-吡喃-2-酮；有些重要的呈香化合物譬如3-羟基-2-丁酮和2，3-辛二酮也均在酒体中被检测到，说明粮食的蒸煮香气可能对酒体起着直接贡献的作用[37]。这些差异化合物也是导致酒体风格有所不同的重要原因，生产上也可以根据市场反馈需求，针对性地选择不同原料生产更符合消费者口感的产品。

4 结论与讨论

由于白酒类型的不同，使用的原料也存在一定差异。不同酿酒原料理化性质的差异导致了产酒质量和风格的千差万别，在消费多元化的今天，充分利用各种粮食资源，合理选择酿酒原料及协调配比是酒厂在满足消费者需求时从生产源头上需要考虑的重要因素。

对于酿酒生产来说，原料中的淀粉、蛋白质、脂肪和单宁是酿酒生产过程中微生物发酵代谢的能量来源及物质基础，这些组分的结构差异及含量不同都会影响微生物的生长及营养利用，从而影响发酵过程，并最终决定白酒的产量及质量，而探索这些组分的最佳使用比例是筛选优质原料的第一步，由于原料各组分之间存在一定的相关性，不同组分的遗传力与环境的关系又受到原料品种本身的影响，这些都对原料选育工作提出了一定挑战，但对于酿酒企业来说，确定最佳的酿造原料标准不仅有利于产品质量的稳定，而且对行业规范化具有重要意义。

作为白酒酿造的源头，原料对白酒的香气具有一定的贡献。尤其是在蒸煮过程中，原料中的蒸煮香气会被带入酒中，而蒸煮作为酿酒工艺的一道重要环节，它会直接影响原料的香气，所以在考虑原料蒸煮香气对酒体贡献度的同时，也要同时考虑工艺参数的影响。目前虽然对原料蒸煮香气和白酒中的香气物质已经做了一些研究，但是原料对白酒香气的贡献度以及这些风味物质如何在发酵过程中发生反应进而形成白酒的风味，同时如何利用原料中的香气化合物进一步优化酒体风味及健康功能仍需继续探索。

众所周知，对于葡萄酒来说，“七分靠原料，三分靠酿酒”，可见原料在葡萄酒生产中的决定性作用，而对于白酒来说，关于原料对白酒质量的影响研究较浅，未来需进一步细化酿酒原料对白酒品质影响的相关研究，探究不同品种原料营养组分代谢产生风味物质的机理以及如何影响发酵过程中微生物的代谢，为稳定提升不同风格白酒品质提供更全面的理论依据。此外，还应加快对优质酿酒原料的选育，这对稳步提升白酒的产量和品质具有重要价值。