7种不同品种小麦的制曲理化品质评价

李英杰，何员江，向生远，李 瑞，龚利娟，任 勇，马振兵*

（1.四川轻化工大学 生物工程学院，四川 宜宾 644000；2.四川省酿酒专用粮工程技术研究中心，四川 宜宾 644000；3.绵阳市农业科学研究院/厅市共建作物特色资源创制及应用四川省重点实验室，四川 绵阳 621023）

大曲是中国白酒固态发酵过程中的糖化发酵剂，为白酒发酵提供了重要的原料、微生物和酶[1-2]。在酿造白酒过程中，大曲一般是在酒胚（一种发酵谷物的混合物）冷却后加入，混合均匀，然后在入窖池发酵。在发酵过程中，大曲含有丰富的水解酶和微生物菌群，使谷物糖化和发酵同时进行。在白酒产生的过程中，淀粉被水解为葡萄糖，葡萄糖再转化为乙醇。这个过程是连续的、渐进的，涉及各种微生物和酶。液化活性、糖化活性、发酵能力、产醇能力是反映大曲品质的生化指标。大曲的液化活性和糖化活性与酶有关，而发酵能力和产醇能力则与微生物密切有关[3]。

酒曲分为红曲、小曲、大曲和麦曲[4]。大曲和麦曲以软质小麦为主要原料，其中麦曲主要用于米酒的酿造，而大曲则多用于浓香型、酱香型白酒以及清香型白酒的酿造。大曲形成的曲块形状较大，含有丰富的微生物和酶类物质，其质量受小麦品种影响[5-6]。制曲原料是微生物富集和生长的能量来源，同时也是白酒风味物质产生的主要源头。已有相关研究表明，原料是大曲菌群的重要来源[7-8]，不同的谷物显著影响微生物的变化和风味特征[9]。LIU C等[10]研究表明，无壳大麦中的糖谱影响风味微生物菌群的产生和调控发酵过程中风味物质的形成。

根据传统制曲经验表明，原料的品质是影响大曲质量和白酒品质的主要因素之一，软质小麦因具有较高的淀粉含量，适宜的蛋白质和脂肪，是大曲生产的首选原料。与硬质小麦制曲相比，软质小麦制曲更有利于所制大曲产生香气，从而保证了高质量高温大曲的生产，利于制优质酒。在白酒酿造过程中，淀粉含量越高，微生物生长越旺盛，出酒率越高[11-12]。但是出酒率不单是与总淀粉含量相关，直链淀粉含量和支链淀粉含量的比例也是影响出酒率的关键因素，支链淀粉含量越高，淀粉进行糊化以后稳定性更好，不易回生，出酒率越高，酒质越好[13-14]。白酒原粮中的蛋白质含量过高，易造成发酵过程中杂菌的产生，以及酸类物质的堆积，使酿制的白酒酒质变差[15]。因此小麦的理化品质不仅影响大曲的质量，而且会影响白酒产量和质量。因此有必要对小麦的粗脂肪含量、直链淀粉及支链淀粉等品质指标进行研究。

随着白酒产业的迅猛发展，酿酒产业对小麦原料的需求还在持续增加[16-17]，研究不同小麦品种的制曲理化品质，对筛选新的制曲小麦品种资源和满足白酒生产对优质制曲小麦的需求具有重要意义。绵麦902具有矮秆抗倒、抗病性强、软质率高以及产量高等诸多突出优点，被列入了五粮液酿酒专用粮基地主导品种且已投入实际生产[18]，因此本研究以制曲小麦绵麦902为参照，对收集的6个新的小麦品种的制曲理化品质进行检测，并对其进行相关性分析及聚类分析，为制曲小麦新品种的选择提供理论依据和品种参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

绵麦902、绵麦903、绵麦905、绵麦907、绵麦916、绵麦161和MR1101：绵阳农业科学研究院；硫酸铜、硫酸钾、酚酞、硼酸、氢氧化钠、葡萄糖、甲基红、溴甲酚绿、乙酸铅、碘化钾、碘、麝香草酚蓝、氢氧化钾、亚铁氰化钾、酒石酸钾钠、溴酚兰（均为分析纯）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；无水乙醇、石油醚、盐酸、硫酸、冰乙酸、乳酸原液：成都市科隆化学品有限公司。

1.2 仪器与设备

TGL-16台式高速冷冻离心机：四川蜀科仪器有限公司；DS-HXT9型烘箱：苏州吴江市东晟电热设备制造厂；TQ-300粉碎机：永康市天祺盛世工贸有限公司；PR224ZH/E型电子分析天平：奥豪斯股份有限公司；CWJ-Ⅱ型谷物硬度计：浙江托普云农科技股份有限公司；HH-2恒温水浴锅：常州普天仪器制造有限公司；GHCS-1000型谷物电子容重器：辽宁赛亚斯科技有限公司；SOX406脂肪测定仪、SH220F型石墨消解仪、K1100全自动凯氏定氮仪：济南海能仪器股份有限公司；UV-5100B紫外可见分光光度计：上海元析仪器有限公司；UPH-I-60L型超纯水机：四川优普超纯科技有限公司；GM2200型面筋洗涤仪：波通瑞华科学仪器（北京）有限公司；电子游标卡尺：桂林广陆数字测控股份有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理使用TQ-300粉碎机将7种小麦粉碎，过80目筛，得到

小麦粉。

1.3.2 理化指标的测定

水分含量：参考GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》方法通过恒重法测定[19]；硬度指数：参考GB/T 21304—2007《小麦硬度测定硬度指数法》进行测定[20]；粒长、粒宽：利用电子游标卡尺进行测量，随机取待测小麦样品，重复20次并取平均值[21]；容重：参考GB/T 5498—2013《粮油检验容重测定》方法进行测定[22]；粗蛋白含量：参考GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》方法通过用全自动凯氏定氮仪进行测定[23]；总淀粉含量：参考GB 5009.9—2023《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》方法通过用酸水解方法测定[24]；直链淀粉和支链淀粉含量：参考GB 7648—1987《水稻、玉米、谷子籽粒直链淀粉测定法》方法进行测定[25]；粗脂肪含量：参考GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》方法通过用脂肪测定仪进行测定[26]；游离还原糖含量：参考GB 5009.7—2016《食品中还原糖的测定》方法中的第三法进行测定[27]；湿面筋含量：参考GB/T 5506.2—2008《小麦和小麦粉面筋含量第2部分：仪器法测定湿面筋》方法进行测定[28]；沉降值：参考GB/T 21119—2007《小麦 沉降指数测定法Zeleny试验》方法进行测定[29]。

1.3.3 数据处理

相关性分析和聚类分析均使用SPSS 20.0软件进行数据处理，使用Origin 2021软件进行图表的制作。

2 结果与分析

2.1 不同小麦品种的粒型分析

小麦的粒型是影响破碎程度的重要因素之一，在大曲生产过程中，首先需要将小麦进行浸泡和破碎处理，达到心烂皮不烂的状态，对7种小麦的粒型进行分析，结果见图1。由图1可知，绵麦905的粒长最长，为8.02 cm，绵麦161粒长最短，为6.70 cm，除MR1011外，其余品种均与绵麦902具有显著差异（P＜0.05）。绵麦916粒宽最宽，为4.17 cm，绵麦903粒宽最窄，为3.52 cm，绵麦905、绵麦907与绵麦902粒宽无显著性差异（P＞0.05），其余品种与绵麦902粒宽均具有显著性差异（P＜0.05）。

图1 不同品种小麦籽粒长度和宽度比较Fig.1 Comparison of grain length and width among different wheat varieties

2.2 不同品种小麦籽粒品质分析

不同品种小麦在水分、容重、总淀粉、支链淀粉、粗蛋白、粗脂肪和游离还原糖含量均具有一定差异，对大曲微生物的富集和生长、风味物质的形成产生影响。对7个小麦品种的品质指标进行分析，结果见表1。

表1 不同品种小麦籽粒品质分析Table 1 Analysis of grain quality among different wheat varieties

由表1可知，所有品种的水分含量均在12.5%以下，符合储藏标准[30]。绵麦903的容重最大，为828.33 g/L，绵麦916与绵麦902的容重基本一致，为730.67 g/L，与其他小麦品种具有显著差异（P＜0.05）。绵麦907的粗脂肪含量最高，为2.06%，绵麦916最低，为1.54%，绵麦903、905和MR1101与绵麦902相比，粗脂肪含量无显著差异（P＞0.05）。绵麦903的游离还原糖最高，为2.2 g/100 g，其余各品种与绵麦902相比，游离还原糖含量均呈现显著性差异（P＜0.05）。综上所述，这些研究结果表明绵麦903在容重和游离还原糖含量方面表现出较高水平。绵麦907具有最高的粗脂肪含量，而绵麦916则具有最低的粗脂肪含量。总体而言，不同品种之间的理化特性存在显著差异，突显了它们在麦芽生产中的独特特点。

2.3 不同品种小麦淀粉及淀粉组分含量分析

研究表明，较高的总淀粉含量会提供更多的碳源供曲霉菌进行代谢，从而促进其生长和繁殖，加快发酵速度，并增加酒精和香气化合物的产量，使得最终产品具有更浓郁的风味。粮食中的支链淀粉含量越高，越有利于微生物的利用，进而提高出酒率[31]。7个小麦品种的淀粉及淀粉组分分析见表2。

表2 不同品种小麦淀粉组分含量分析Table 2 Analysis of starch component contents among different wheat varieties

由表2可知，总淀粉含量最高的是绵麦907，为71.03%，最低是绵麦905，为66.56%，绵麦907、绵麦916和MR1101与绵麦902相比，总淀粉含量无显著差异（P＞0.05）。支链淀粉占比最高的是绵麦902，为82.91%，最低的是MR1101，为79.43%，其余小麦品种的支链淀粉占比均在80%以上，其中绵麦903、绵麦905、绵麦907和绵麦161与绵麦902相比，无显著差异（P＞0.05）。直链淀粉最高和最低的分别为MR1101（20.57%）和绵麦902（17.1%）。综上所述，在7个小麦品种中，绵麦907具有较高的总淀粉含量，而绵麦905具有较低的总淀粉含量，支链淀粉在各品种中均占较大比例。

2.4 不同品种小麦蛋白品质比较分析

在白酒发酵的过程中，粮食中蛋白质含量的高低对于所酿白酒的质量和口感都会有一定的影响，过高的蛋白质含量可能会导致发酵过程中产生过多的氨基酸，进而增加氨基酸代谢产物的生成，对酒品口感产生不利影响。另一方面，如果蛋白质含量太低，可能会导致发酵过程中酵母菌缺少必要的氮源，影响发酵效率和产物的质量。最佳的蛋白质含量范围会因具体的白酒类型和生产工艺而有所不同，由于绵麦902已在实际生产中获得不错反响，所以在这里以绵麦902的蛋白质含量数据为对照，进而与其余小麦品种比较分析。7个小麦品种的蛋白品质分析结果见表3。

表3 不同品种小麦蛋白品质比较分析Table 3 Comparative analysis of protein quality among different wheat varieties

由表3可知，绵麦903粗蛋白含量最高，为12.55%，MR1101粗蛋白含量最低，为7.92%，各品种的粗蛋白含量与绵麦902相比均呈现显著性差异（P＜0.05）。湿面筋含量最高的是绵麦903，为25.55%，最低的为MR1101，为13.25%，除绵麦903外，其余品种与绵麦902相比，湿面筋含量均呈现显著性差异（P＜0.05）。沉降值最高的是绵麦903，为36.58 g/L，最低的为MR1101，为15.54 g/L，各品种与绵麦902相比，沉降值均呈现显著性差异（P＜0.05）。综上所述，在7个小麦品种中，绵麦903的粗蛋白含量最高，与之相对，MR1101的粗蛋白含量最低。湿面筋含量和沉降值也存在品种间的差异，其中绵麦903的湿面筋含量和沉降值最高，而MR1101的湿面筋含量和沉降值最低。

2.5 不同品种小麦籽粒品质相关性分析

7种不同品种小麦籽粒品质的相关性分析结果见图2。由图2可知，直链淀粉与支链淀粉含量呈现极显著的负相关性（P＜0.01），这是由于高直链淀粉含量会导致其快速降解，减少可利用的直链淀粉并降低支链淀粉的降解速度，相反，高支链淀粉含量会降低酶降解直链淀粉的效率。此外，湿面筋含量与直链淀粉呈极显著负相关（P＜0.01），与支链淀粉和粗蛋白呈极显著正相关（P＜0.01）。这是因为湿面筋的形成与淀粉和蛋白质的互相作用方式不同所致。具体来说，直链淀粉降解产生可溶性糖分，增加了湿面筋中蛋白质与糖分的交联作用，从而降低湿面筋的形成；而支链淀粉和粗蛋白则能促进湿面筋的形成，增加了湿面筋的含量。另外，硬度指数与粗蛋白和湿面筋呈极显著正相关（P＜0.01），这主要是由于它们对大曲发酵中微生物的生长和代谢产物的影响。类似地，粗蛋白与直链淀粉呈显著负相关（P＜0.05），与支链淀粉呈显著正相关（P＜0.05）。这可能是由于粗蛋白与淀粉在大曲中的来源和代谢方式不同所导致的。具体而言，当直链淀粉含量高时，可溶性蛋白质含量也相对较高；而当支链淀粉含量高时，酶需要更多时间和能量来降解，从而释放更多可溶性蛋白质，可溶性蛋白质含量也相对较低。不过，粗脂肪与各指标之间并不存在显著性关联，这可能与种植环境和种植模式有关。

图2 不同品种小麦籽粒品质的相关性分析Fig.2 Correlation analysis of grain quality among different wheat varieties

2.6 不同品种小麦籽粒品质聚类分析

将7种小麦籽粒品质数据进行聚类分析，结果见图3。由图3可知，7种小麦籽粒总共可分为3类，第一类为绵麦902、绵麦905、绵麦161和绵麦907；第二类为绵麦916和MR1101，第三类为绵麦903。与已用于生产的曲麦绵麦902相比，绵麦905、绵麦161和绵麦907在籽粒品质上更具有制曲优势，可作为制曲候选品种。

图3 不同品种小麦籽粒品质聚类分析Fig.3 Cluster analysis of grain quality among different wheat varieties

3 结论

在小麦加工过程中，选择适合的小麦品种以及控制加工条件对于产品质量的保证非常重要。通过多项理化指标实验，对四川地区的7个不同品种小麦进行了制曲性能比较。相较于基准品种绵麦902，绵麦905、绵麦161和绵麦907在多个指标上表现出了类似甚至更好的性能。聚类分析进一步证实了绵麦905、绵麦161、绵麦907和绵麦902在制曲方面具有显著优势。因此绵麦905、绵麦161和绵麦907是具有前景的制曲候选品种。研究结果为选择优质曲麦品种提供了重要的理论依据和参考价值。