不同釀酒高粱理化性質及其釀造特性的對比研究

王建成，孔茂竹，譚 冬，朱 康，熊定釗

（四川邛崍金六福崖谷生態釀酒有限公司，四川邛崍 611500）

釀造白酒原料豐富多樣，原料的不同會導致釀造過程中微量風味成分存在差異[1-2]，經過釀酒工人的多年實踐，白酒釀造行業素有“高粱產酒香、大米產酒凈、玉米產酒甜、糯米產酒綿、小麥產酒糙”之說，概括了5 種原料產酒的特點[3-4]。即便是同一種原料，風味成分也會出現較大的差異[5]。高粱因其出酒率高、香正甘洌的特點成為白酒釀造公認最佳的原料之一[6]。不同品種的高粱化學成分及物理特性差異較大，導致所釀白酒在產量和口感風味上也有較大差異[7-8]。

我國傳統白酒生產工藝復雜多樣，可釀造出各具風格的多種香型白酒[5]。作為我國所有香型中產量最高的濃香型白酒，在我國的白酒市場占有十分重要的地位[9]，并以“窖香濃郁，綿軟甘洌，香味協調，尾凈余長”的風味特征著稱[10-12]。高粱作為濃香型白酒的主要原料，研究不同品種高粱的理化性質差異以及對釀造過程和結果的影響，選擇出最適合的釀酒高粱對濃香型白酒的發展具有重要意義。

本試驗選取四川邛崍金六福崖谷生態有限公司使用的兩種釀酒專用高粱品種，采用二糧型濃香白酒工藝進行研究，對兩種高粱理化特性、工藝操作、窖池發酵升溫情況、出入窖糟醅理化指標和釀造特性等方面進行對比，結合氣相色譜法對基酒的風味差異進行分析[13]，基于各項理化指標、生產特性和原酒品質相關性，最終篩選出適用于二糧型濃香工藝的最優高粱品種，為白酒企業的釀造生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

原材料：澳洲高粱、東北高粱均為公司釀酒車間提供；大米，要求色澤均一，具有大米固有的香氣，無霉氣味和其他異雜氣味；輔料，糠殼具有干燥新鮮的稻糠味，無霉氣味或其他異雜氣味，在使用前，必須進行大汽清蒸、敞蒸60 min 以上；曲藥，使用金六福酒業有限公司自產中高溫大曲，按照投糧量的21%使用。

試劑及耗材：鹽酸、氫氧化鈉、乙酸鉛、硫酸鈉、乙醚、無水乙醇、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、酚酞等，以上所用試劑均為分析純，成都市科龍化工試劑廠；無水葡萄糖，優級純，成都市科龍化工試劑廠；直鏈淀粉標準品，美國Sigma-Aldrich 公司；支鏈淀粉標準品，梯希愛(上海)化成工業發展有限公司；己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸正戊酯、乙酸正丁酯等標準品，均為色譜純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

儀器設備：DGG-9203A 電熱恒溫鼓風干燥箱，上海森信實驗儀器有限公司；HZK-FA210S 電子分析天平，福州華志科學儀器有限公司；MFQ800X250 對輥粉碎機，永康市馳森工貿有限公司；DK-S26 電熱恒溫水浴鍋，上海森信實驗儀器有限公司；可見分光光度計，上海精科實業有限公司；氣相色譜儀（備有氫火焰離子化檢測器），安捷倫科技（中國）有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 二糧濃香型白酒固態發酵工藝及參數

工藝流程如圖1所示。

圖1 濃香型白酒工藝流程

選擇質量和產量條件相似，且上排發酵正常的四口窖池，采用高粱和大米作為原料，每口窖池原料投料量1750 kg，兩口窖做澳洲高粱和大米，兩口窖做東北高粱和大米，高粱與大米用量為質量比2∶1，具體窖池發酵信息見表1。

表1 試驗窖池分組表

1.2.2 高粱理化性質測定

高粱的理化指標包括容重、水分、淀粉、直鏈淀粉、蛋白質、脂肪和單寧。容重的測定方法參照GB/T 5498—2013《糧油檢驗容重測定》；水分的測定方法參照GB/T 20264—2006《糧食、油料水分兩次烘干測定法》；淀粉的測定方法參照GB 5009.9—2016《食品安全國家標準食品中淀粉的測定》，直鏈淀粉的測定方法參照GB/T 15683—2008《大米直鏈淀粉含量的測定》；蛋白質的測定方法參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》；脂肪的測定方法參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》；單寧的測定方法參照GB/T 15686—2008《高粱 單寧含量的測定》。

1.2.3 糟醅理化指標測定

水分含量，直接干燥法；酸度，酸堿中和法；淀粉含量，酸水解法。

1.2.4 白酒風味物質的測定分析

采用氣相色譜儀進行測試，進樣口溫度250 ℃，分流比35∶1，進樣體積0.5 μL；檢測器溫度250 ℃，載氣（高純氮）流速為30 mL/min，氫氣流速為30 mL/min，空氣流速為300 mL/min。

升溫程序：初溫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 感官評價

將蒸餾出的原酒量質分段摘酒，測定第一餾分段酒的風味物質成分，并邀請5 位四川省白酒評委對其色澤、香氣、口感、風格等進行品評。

2 結果與分析

2.1 兩種高粱理化指標比較

不同高粱之間營養成分含量與組成有著較大的差異，淀粉、蛋白質、脂肪、單寧等含量構成與白酒產量和質量間存在著一定的相關性，有關研究表明，高粱中淀粉含量高、蛋白質含量高、脂肪和單寧含量適中有利于出酒率的提高[14]，也會影響白酒的風味成分。

參照國家標準對高粱的理化指標進行測定，結果如表2 所示。釀酒原料水分含量一般要求低于14%，以防止原料在儲存過程中發生霉變影響后期使用生產。原料容重730 g/L 以上，更有利于貯藏加工[15]。兩種品種的高粱均符合以上要求。

原料中淀粉含量的高低直接影響白酒的產量，也是釀酒微生物生長繁殖所需要的重要營養物質之一[16]。從表2 可知，兩種高粱的淀粉含量均在62%以上，東北高粱的總淀粉含量明顯高于澳洲高粱，東北高粱的支鏈淀粉占總淀粉比例也要高于澳洲高粱。相關研究表明[17]，支鏈淀粉含量越高，越易于糊化，有利于提高白酒的出酒率和香味物質含量。因此，從淀粉含量和組成來看，東北高粱具有更好的釀酒性能。

蛋白質作為重要的香味前體物質，在釀酒過程中經微生物或酶作用水解為氨基酸，氨基酸又被轉化為起著一定呈香作用的高級醇[18]。由表2 可知，東北高粱蛋白質含量高于澳洲高粱。

高粱脂肪含量高低對酒的品質有較大的影響，適量的脂肪含量有利于發酵過程中有機酸的產生，但過多則會導致脂肪酸氧化分解，生成不愉悅的酸敗氣味[19]。從表2 可知，兩種高粱的脂肪含量沒有顯著差異。

高粱中適量的單寧能對發酵過程中的有害微生物起到一定的抑制作用，還可賦予白酒獨特的香味，但過量的單寧會使酶類（蛋白質凝固）失活，影響正常的糖化發酵，一般單寧含量為0.5%～1.5%時風味更佳[20]。從表2 可以得出，澳洲高粱單寧含量較低，東北高粱單寧含量更加適宜。

表2 兩種高粱的理化及感官指標

2.2 兩種高粱在工藝操作上的對比分析

2.2.1 粉碎

高粱粉碎為傳統濃香型白酒生產的必要步驟，澳洲高粱與東北高粱在粉碎后理化指標以及感官性狀見表3。由表3 可知，與東北高粱相比，澳洲高粱粉碎后整粒較多，細粉少，含有較多的角質胚乳，籽粒角質淀粉粒組織緊密，因此硬度更大。除此之外，澳洲高粱支鏈淀粉占總淀粉比例較東北高粱低，直鏈淀粉含量更高，結構更為緊密，由于淀粉結構差異較大，導致粉碎效果不同，可能會影響發酵效果。

表3 澳洲高粱與東北高粱粉碎后理化指標以及感官性狀

2.2.2 潤料

由于澳洲高粱含較多的直鏈淀粉，且角質較多，粉碎后多成顆粒狀，粉質少，要達到工藝要求的“糧粉轉色”的潤料效果需要延長高粱的潤料時間，且要考慮不能使大米的潤料時間過長，防止蒸煮階段大米糊化過度。所以采用前三甑加溫水單獨對高粱進行潤料，后5 甑高粱與大米拌勻后與糟醅拌和均勻搭蓋糠殼進行潤料，從表4 可以看出，要使高粱達到蒸透無生心且骨力好的效果，前三甑澳洲高粱潤料時間需要比東北高粱多10～15 min。

表4 澳洲高粱與東北高粱潤料時間 (min)

2.2.3 蒸煮

對每個班采用澳洲高粱與東北高粱的窖池在蒸餾時間以及蒸煮效果上進行對比，達到工藝要求的“內無生心、外不粘連”的效果，對兩種高粱蒸煮過后糟醅的感官進行比較，澳洲高粱不膩糟，高粱呈顆粒狀、糟醅骨力強、疏松度好，糠殼使用量有所降低，但其支鏈淀粉含量低于東北高粱，不易糊化，耐蒸煮，需要延長蒸煮時間導致耗氣量增大，增加了時間成本和生產成本。蒸煮時間見表5，從表中可以看出澳洲高粱蒸煮時間要長于東北高粱，經過計算氣耗每甑增加8 立方，每噸酒耗氣增加73立方。

表5 澳洲高粱與東北高粱平均蒸煮時間

2.3 出入窖糟醅理化指標對比

不同高粱的產酒品質可以通過研究發酵后糟醅的理化指標來體現。對出、入窖糟醅的水分、酸度及淀粉進行測定，糟醅入窖數據見表6，可以看出，澳洲高粱和東北高粱入窖水分、酸度和淀粉差異較小。

表6 澳洲高粱與東北高粱糟醅入窖數據

經過發酵，澳洲高粱與東北高粱糟醅出窖數據見表7，在出窖糟醅水分含量上，東北高粱組均高于澳洲高粱，可能是兩種高粱在淀粉的含量及結構上存在著一定的差異，導致微生物在發酵過程中可分解利用的程度不同，生長代謝產生的水分也不同。由表7 可以看出，采用澳洲高粱的糟醅出窖淀粉比采用東北高粱的出窖糟醅高約19 %，出窖酸度相差不大，可能是在相同的發酵期內，澳洲高粱淀粉利用率較東北高粱低，殘淀含量高于東北高粱。

表7 澳洲高粱與東北高粱糟醅出窖數據

2.4 高粱入窖后升溫情況對比

澳洲高粱與東北高粱糟醅入窖發酵溫度變化數據見圖2—圖3，從兩個班的澳洲高粱糟醅與東北高粱糟醅發酵升溫對比可以得出，入窖溫度相差在1 ℃左右，東北高粱發酵升溫明顯優于澳洲高粱，升溫幅度相差較大。澳洲高粱糟醅頂溫偏低，1-70 號窖池（東北高粱）升溫幅度達到12.4 ℃，1-79 號窖池（澳洲高粱）升溫幅度為7.7 ℃；2-105 號窖池（東北高粱）升溫幅度達到13.1 ℃，2-111 號窖池（澳洲高粱）升溫幅度為9.6 ℃。澳洲高粱窖池升溫幅度均不到10 ℃，這一結論亦可以解釋上文中澳洲高粱出窖殘淀含量略高的現象，即淀粉利用率略低，對出酒率有一定的影響。

圖2 一班澳洲高粱與東北高粱窖池發酵升溫圖

圖3 二班澳洲高粱與東北高粱窖池發酵升溫圖

2.5 出酒結果

按照公司工藝要求，以班組-高粱類型，進行量質、分段摘酒，取第一餾分段、第二餾分段、第三餾分段酒，具體出酒情況見表8，澳洲高粱在一段酒的比例上要低于東北高粱，東北高粱沒有三段酒，一段、二段、三段分別對應為一級、二級、三級酒。一般而言出酒率與淀粉含量成正相關，結合兩種高粱的淀粉含量進行比較，東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 東北高粱與澳洲高粱出酒情況

2.6 兩種高粱二糧型濃香白酒的主體風味物質分析

采用氣相色譜儀對白酒中的風味物質進行分析，主要包括酯類、醇類、酸類、醛類、酮類5 大類別，結果如表9 所示。本試驗針對兩種高粱和大米制備所得二糧濃香型白酒的揮發性風味成分進行統計整理，各大類揮發性風味物質的種類數排序由多到少為：酯類＞醇類＞酸類＞酮類=醛類。

表9 兩種高粱二糧型濃香白酒的揮發性風味物質種類數

對比分析兩種高粱分別和大米釀造所得二糧型濃香白酒中主要揮發性化合物的質量濃度，結果如表10—表11 所示，其他含量較低的揮發性風味物質質量濃度，結果見表12。

表10 一班二糧型濃香白酒風味物質含量(mg/L)

表11 二班二糧型濃香白酒風味物質含量(mg/L)

表12 兩種高粱濃香白酒揮發性物質含量（mg/L）

酯類化合物是酒體的重要組成部分，賦予酒體豐富的果香和花香，是酒體香氣濃郁的主要因素[21]。如表10—表11 所示，酯類物質的含量最高，以濃香型白酒代表性物質己酸乙酯含量居首，對同一班組不同高粱釀造二糧型濃香白酒的己酸乙酯含量進行對比分析，發現東北高粱濃香白酒中己酸乙酯含量（2472.79 mg/L、3254.74 mg/L）高于澳洲高粱濃香白酒（1759.33 mg/L、2911.29 mg/L）；結合乙酸乙酯與己酸乙酯的量比關系，東北高粱濃香白酒乙/己比（0.33，0.68）均低于澳洲高粱濃香白酒（0.49，0.88），說明東北高粱濃香白酒中己酸乙酯放香效果更好。

醇類化合物沸點低易揮發，有助于酒體風味物質的揮發，起到助香和協調酒體的作用。研究表明，適量的高級醇能使酒體醇甜[22]，豐富白酒風味層次。由表10—表11 可知，東北高粱濃香白酒異戊醇含量最高可達到395.69 mg/L，異丁醇、正丁醇、正丙醇的質量濃度均低于200 mg/L。

酸類化合物是白酒重要的呈味物質，也是形成酯的前體物質，能夠調和酒體口味、穩定香氣[23]。濃香型白酒中主要以乙酸和己酸為主，兩種不同高粱釀造二糧型濃香白酒在主要酸類物質含量上沒有明顯差異。

醛類化合物香味較為強烈，有助于白酒的放香，乙醛和乙縮醛的含量占濃香型白酒醛類物質的90%，適量的醛類物質對濃香型白酒有明顯的助香作用[24]。由表10—表11 可知，以東北高粱為原料釀造得到的白酒中乙醛、乙縮醛含量高于澳洲高粱白酒，這可能是東北高粱濃香白酒放香更好的原因之一。

2.7 感官品評

經公司5 位省級白酒評委，對原酒逐一進行品評，綜合品評結果如表13 所示，兩種高粱與大米進行發酵所得的原酒綜合感官品評結果均符合濃香型大曲酒典型特征，但東北高粱白酒入口厚實、甜度自然且回味長，整體風味協調性更好。

表13 東北高粱與澳洲高粱發酵原酒感官品評結果

3 結論

選用東北高粱和澳洲高粱兩種不同品種的高粱作為釀酒原料，通過對試驗結果進行分析發現，兩種高粱在營養成分上存在一定的差異，東北高粱的總淀粉、支鏈淀粉、蛋白質和單寧含量較澳洲高粱高，淀粉含量的差異會直接影響出酒率，東北高粱的出酒率最高可達到41.74 %，明顯高于澳洲高粱的最大出酒率36.46 %。在工藝操作方面，澳洲高粱顆粒小，粉碎后細粉少、整粒較多、角質含量多，在生產中潤料、蒸煮糊化環節要比東北高粱耗費更多的時間，導致耗氣增加。對出入窖糟醅理化指標進行測量比較，相同窖期澳洲高粱出窖殘淀含量大于東北高粱，說明東北高粱淀粉利用率更高。在入窖升溫情況方面，澳洲高粱糟醅發酵期間升溫幅度沒有東北高粱糟醅大，結合產酒情況，澳洲高粱一段酒比例低于東北高粱，說明東北高粱釀造二糧型濃香白酒的品質更優。通過風味分析和感官品評，發現以東北高粱為原料釀造原酒的己酸乙酯含量更高，濃香型風格更突出，感官品評好于澳洲高粱發酵。綜合以上各個對比項得出結論，選用東北高粱為釀酒原料，可以明顯提升二糧型濃香白酒的品質。