白酒釀造原料與酒體品質關系的研究進展

牛姣，沈毅，張貴虎，程偉，李賀賀*，鄭福平，孫寶國

1(北京工商大學,中國輕工業釀酒分子工程重點實驗室,北京，100048)2(四川郎酒股份有限公司 四川 瀘州， 646699)

白酒是世界六大蒸餾酒之一，根據國家標準GB/T 17204—2008《飲料酒的分類》，白酒是以糧谷為主要原料，以大曲、小曲、麩曲、酶制劑及酵母等為糖化發酵劑，經蒸煮、糖化、發酵、蒸餾、陳釀、勾調而成的蒸餾酒。中國白酒的分類標準很多，根據糖化發酵劑、生產工藝、香型的不同可有不同的劃分，其中，最常見的按照香型的不同，可以分為12種香型(表1)。每一種香型的白酒由于釀造原料、發酵容器、生產工藝、地理環境的差異形成了各自不同的產品風格。其中釀造原料作為生產的源頭，它對產品風格的影響不容忽視。白酒生產過程中的谷物種類頗多，包括高粱、大米、糯米、玉米、小米等，其中以高粱為主的釀酒原料應用最為廣泛。

表1 中國12種代表香型釀造原料使用表Table 1 Raw materials for 12 representative flavor Chinese Baijiu

原料是白酒釀造的物質基礎，釀造谷物中的不同組分不僅可以作為微生物的營養源為其提供能量，使其在釀造生產中發揮作用，另一方面原料本身的香氣物質也是影響白酒風味和質量的重要因素，不同的香氣組成又形成了風格各異的白酒香型[1]。因此釀酒原料的品質及選擇是各個酒廠在決定其最終產品質量時最先考慮的生產要素之一。本文綜述了濃、醬、清3大主流香型白酒的釀造原料及原料中組分及香氣成分對白酒品質的影響，旨在為釀酒原料的選育提供參考。

1 三大主流香型白酒的釀酒原料與酒質的關系

香氣是白酒與生俱來的，是人們對產品感官質量的綜合評價，白酒的香型也是長期以來被大家公認的、代表了不同風格產品的特征。濃香、清香、醬香作為基礎的3大香型，其釀造原料也代表了絕大多數香型白酒的主要生產原料。

1.1 濃香型白酒的釀造原料

濃香型白酒根據原料使用種類的多少分為單糧濃香和多糧濃香，國內許多濃香型白酒大多數以高粱作為單一原料生產單糧濃香型白酒，或以高粱作為主要原料混合大米、糯米、小麥和玉米等生產多糧濃香型白酒。不同的糧食因其組成成分的差異，對基酒風味的貢獻不同，每個酒廠根據自己的風格，會選擇合適的原料配比豐富基酒的種類，滿足不同的消費需求。方頌平等[2]使用小米為釀酒原料，采用傳統工藝釀造濃香型白酒，結果表明以小米為原料生產的酒中賦予酒體豐滿、醇厚感的酯類和酸類物質分別比五糧白酒高，且無2-戊醇和正丁醇這2種導致酒體苦味突出的雜醇油，使小米白酒醇甜味更突出,這為濃香型白酒釀造原糧的選擇提供了新的啟示。

1.2 醬香型白酒的釀造原料

醬香型白酒的生產需要9次蒸煮、8次發酵，7次取酒，多輪次的發酵生產對釀酒原料的要求很高，通常需要以支鏈淀粉含量高的糯高粱作為原料，生產過程中糧食顆粒完整，這樣可以有效保證多輪次的蒸煮發酵中支鏈淀粉的持續釋放。王貴軍等[3]分別采用北方粳高粱與四川糯高粱作為原料生產醬香型白酒，發現四川糯高粱釀造醬香型白酒對酒的品質提升效果較為顯著。貴州省和四川省作為醬香型白酒的發源地和主產區，對糯高粱的消耗占了很大比例，目前紅纓子糯高粱專供醬香型白酒的生產，所生產的醬香型白酒品質最佳。經過生產實踐和多年的選育，形成了優質雜交糯高粱品種群，包括紅國梁、紅茅糯6號、金纓子、黔糯8號、紅梁豐1號等，其在品質上接近“紅纓子”糯高粱，且總體產酒量高出 30%～40%，成為有利替代品[4]，目前對于醬香型白酒釀造用的高粱一般要求總淀粉含量在70%以上，其中支鏈淀粉含量占90%以上，蛋白質含量在7%～10%，脂質含量低于4%，單寧含量在1.4%～1.7%，粗纖維含量在1.3%～1.8%，水分含量低于14%[5-6]。

1.3 清香型白酒釀造原料

清香型白酒按照糖化發酵劑的不同，可以分為大曲清香和小曲清香。傳統大曲清香型白酒是以高粱為原料，以中溫大曲為發酵劑，采用清蒸清燒工藝，經固態發酵釀造蒸餾而成。對于大曲清香型白酒釀造原料的適宜性，陳彬等[7]分別用高粱、小麥、玉米、大米、糯米5種糧食作為原料，生產大曲清香型白酒，發現小麥釀造的白酒香氣清雅，柔和，口感較為刺激；大米、糯米釀造的白酒香氣稍弱，口感單薄，入口甜，大米釀造的白酒更加純凈，其兩者釀造的白酒出酒率較低；玉米釀造的白酒口感甘甜，香氣稍悶，口感綿甜，似有糧香；高粱釀造的白酒其口感舒適，口味醇厚，協調度較好，其風味成分較好，再次驗證了高粱作為釀造大曲清香型白酒的科學性。

不同品種、不同來源的高粱其物質組成的差異會導致清香型白酒的產量及風味也有所不同。用物理和化學性質都有明顯差異的不同品種的高粱作為原料生產大曲清香型白酒，結果發現高粱的理化性質的差異會導致生產工藝中水分、溫度等參數的變化，最終影響清香型白酒中乙酸乙酯含量的變化[8]，而清香型白酒主體成分為乙酸乙酯，對酒體的質量起著關鍵作用[9]，所以對于清香型白酒來說，原料的理化性質是影響其品質的重要因素，選擇籽粒硬度較小，支鏈淀粉含量高、蛋白質、脂肪含量合理的高粱有利于品質的提高。對于清香型白酒來說，釀造用高粱一般要求支鏈淀粉質量分數≤90%，總淀粉質量分數≥65%，單寧質量分數0.5%～1.5%，粗蛋白質量分數8%～10%，粗脂肪質量分數≤4.0%[10]。

傳統小曲清香型白酒也是采用高粱作為主要釀造原料，現如今許多酒廠為滿足產品的多元化，結合區域特色，在傳統釀造原料的基礎上增加了其他糧谷物生產小曲清香型白酒。通過對不同原料的協調使用研究發現，大米的添加有利于白酒釀造前期需要的低溫緩慢發酵，原料中使用玉米可以彌補高粱中蛋白質相對較低的缺陷，最終的酒體也會更加凈爽醇厚。不同種的原料混配，也會提高原料的糖化利用率，提高酒質的同時，也提高了產量[11]，目前全國很多酒廠已經開始試用多糧配比釀造清香型白酒。

現如今，產品的多元化發展是各大企業正在努力改進的方向，開發新產品需要更多的創新理念，原料作為釀造的源頭，是創新探索的第一步，通過豐富釀酒原料的種類以及按比例混配使用，不僅可以揚長避短，解決單一釀造原料產酒過程出現的問題，同時也可以為滿足市場消費者的不同口感提供更多的基酒品類。

2 原料中的組分與酒體品質的關系

原料篩選是釀酒的第一步，原料組成不同，出酒率也不同，酒的風格也相差各異。

2.1 淀粉對酒質的影響

淀粉是釀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麥芽糖和葡萄糖。葡萄糖在釀酒過程中是米曲霉、酵母菌及其他微生物的碳源，也是酒精發酵的基礎物質，所以，淀粉的糖化程度不僅影響著白酒的產量，對酒的色、香、味、體均有重大影響[12]。淀粉結構的差異也影響著白酒的發酵，淀粉的結構分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉可以影響原料的回生值，高比例的直鏈淀粉會導致原料蒸煮易老化[13-14]，不利于微生物對原料中營養物質的利用，尤其是不利于以多輪次蒸煮發酵為特征的醬香型白酒的生產；而支鏈淀粉分子由于分支較多，易吸水糊化，有利于微生物的生長，發酵形成更多的風味。谷物籽粒中直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量比例差異會呈現出不同的胚乳質地，進而影響發酵過程中原料的黏度、糊化特性等釀造性能[15]。

有研究也證實了支鏈淀粉含量與出酒率之間存在著一定的正相關性，支鏈淀粉含量高的糯高粱其產酒率也高[16]。但是關于支鏈淀粉與出酒率之間的關系也有一些其他的研究結果。李秋濤等[17]使用不同直支鏈淀粉含量的大米、高粱進行生產釀造，比較了不同糧食的淀粉結構特征以及糊化特性，發現糧食品種不同，其內部的淀粉結構也不同，糊化時間也不同，若不控制蒸煮時間，支鏈和直鏈淀粉都可以完全糊化，淀粉經完全糊化后，最終出酒率并無差異。但是由于不同香型的白酒生產工藝不同，對原料蒸煮糊化程度的要求不同，醬香型白酒的生產需要9輪次蒸煮，8輪次發酵，所以對原料中支鏈淀粉含量要求較高，釀造原料中越高的支鏈淀粉含量越利于淀粉分子的緩慢釋放，有利于多輪次的蒸煮發酵，而小曲清香型、米香型等白酒生產只需要1輪次發酵，這就需要原料的完全糊化，以利于提高出酒率；而濃香型白酒對基酒要求不同，有的生產工藝需要雙輪次發酵，需要淀粉分子有效釋放，這就需要企業在考慮能耗、出酒率和基酒品質的同時選擇不同淀粉結構的釀造原料。同時酒企在使用不同糧食生產時還應開展最佳糊化時間的實驗，既保證出酒率，又減少能耗。

2.2 蛋白質對酒質的影響

原料中的蛋白質是白酒獨特風味的主要來源。一方面，蛋白質可以作為氮源為微生物提供營養。另一方面，在多種可分泌蛋白酶的微生物的作用下，代謝生成氨基酸，在發酵過程中，進一步轉化成高級醇、醛酮類、內酯類等獨特的風味物質[18]；此外，在白酒發酵過程的高溫環節，氨基酸還可以與還原糖發生美拉德反應，形成呋喃類、吡嗪類、吡咯類等多元雜環化合物，賦予白酒更多的焦香、糊香、堅果香等，這些風味化合物尤其對于醬香型白酒的風味貢獻具有重要作用[19]。

原料中的谷物蛋白可分為清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白，由于清蛋白和球蛋白氮溶解指數遠高于醇溶蛋白和谷蛋白，易被微生物利用，對白酒釀造過程中微生物的生長代謝具有重要作用[20]。王正等[21]發現高粱中的清蛋白和球蛋白是白酒釀造過程中的關鍵蛋白及氨基酸來源，可通過控制清蛋白和球蛋白含量對優勢細菌多樣性和代謝產物多樣性進行調控，這一研究表明釀造原料中的不同谷物蛋白含量及比例對于白酒發酵過程中微生物及代謝產物多樣性的調控具有重要影響，從而影響白酒的風味形成。

不同原料含有的蛋白質組成與含量不同，發酵過程中產生的代謝物也不同。陳彬等[7]發現在用不同品種小麥釀造清香型大曲酒時，酒中的棕櫚酸乙酯和亞油酸乙酯含量差異較大，嚴重影響白酒的風味，這可能是由于不同小麥中的蛋白質參與高級脂肪酸乙酯的代謝，從而影響了酒體的風味。對于不同風格的白酒來說，酒體風味物質的差異必然與原料中蛋白質組成含量及比例有著密切關系，為更好提升酒體風味，還需進一步確定這一指標的最佳范圍。

2.3 脂肪對白酒品質的影響

相較于其他組分，原料中的脂肪含量比較少，在固態發酵過程中，原料中的脂肪經微生物和生物酶的共同作用降解而溶出，使游離脂肪酸的含量增加，隨后經蒸餾帶入基酒中，使得酒中含有較豐富的多種不飽和脂肪酸。另一方面，少量的脂肪酸可以與乙醇在酶的催化作用下合成酯類化合物，同時由于酯化反應的可逆性，當酯化速率達到最大時，這些酯類化合物分解產生一些醇類和酸類物質，再經過一定的氧化還原反應，生成醛類和酮類物質，賦予白酒更多的風味物質。但脂肪含量過高的話，容易導致發酵生酸幅度增大，使酒有異雜味，并且遇冷易混濁，同時過量的酸度也會影響酶的反應活性，脂肪與淀粉的結合也會提升糊化溫度，影響糊化效率[22]，因此脂肪含量也不宜過高。郭旭凱等[23]發現脂肪含量在一定范圍內與出酒率關系不大，不過與白酒的口感關系密切，推測可能是由于脂肪含量的不同，進而影響到釀酒微生物的活動造成的不同結果，較低的脂肪含量有助于提升白酒的品質，但脂肪含量并不是越低越好，脂肪和單寧存在一定比例關系(2.5左右)，相對較高的脂肪和單寧含量(脂肪4.0%左右，單寧1.6%左右)更有利于釀造優質白酒。

2.4 單寧對白酒品質的影響

相較于其他谷物，高粱中的單寧是發酵過程中影響酒質的一個重要因素。單寧含量的不同可以影響微生物的生長。當單寧含量為2.0%時，會抑制大部分真菌的生長；當單寧含量為 5.0%時，所有的真菌都不能生長[24]，這嚴重影響了白酒的正常發酵，所以少量的單寧有利于微生物的生長，利于白酒的發酵，此外，一定的單寧含量還可以在發酵過程中產生一些醬香前體，如丁香酸、阿魏酸、黃酮類化合物等，賦予醬香型白酒獨特的風味[25-26]。原料組分中除了淀粉，單寧與出酒率也有一定的相關性，研究表明，單寧質量分數≤1%時，出酒率較低，出優質酒的概率也低；當單寧質量分數為1%～1.2%時，出酒率高，出優質酒的概率也高；當單寧質量分數≥1.3%時，出酒率雖然降低，但是出優質酒的概率卻大大提升[27]。可以看出，單寧不僅影響基酒的產量，也影響著基酒的質量。對于醬香、濃香和清香型白酒來說，高粱中的單寧對釀酒工藝的影響程度是有差異的，醬香型白酒對高粱中單寧的要求較其他2種香型白酒更高，一般醬香型白酒高粱的單寧質量分數要求在1.4%～1.7%，若高粱籽粒單寧含量過高，在生產過程中也可以增加潤糧次數或延長潤糧時間來去除多余單寧[5]。

原料中的各組分并不是單獨影響酒質的，他們之間也存在一定的相關性[28-30]。所以，以原料組成成分作為標準進行選育釀酒原料時，在考慮各組分對酒質影響的同時，還需考慮組分之間含量的協調性。

雖然對原料的組分做了一些研究，但是仍然缺乏各種組分在白酒發酵過程中的代謝機制分析，對這一機制的探索不僅為改善酒體風味，對原料育種和篩選工作也有著重要意義。

3 原料香氣成分的研究

原料品質對白酒質量的影響，一方面通過原料中的各組成成分在發酵過程中分解成小分子化合物，成為原料風味成分的前驅物或者本身就是風味成分[31]；另一方面則是原料本身帶來的風味。糧食在蒸煮過程中會產生多種香氣成分，不同糧食的蒸煮香氣成分也存在很大差異 (表2)。

表2 白酒釀造主要糧食香氣成分Table 2 Flavor components in the main grains for Baijiu brewing

3.1 高粱的蒸煮香氣成分

高粱是白酒生產過程中使用頻率最高的原料之一。有學者[32-33]分別通過同時蒸餾萃取結合頂空固相微萃取串聯氣相色譜質譜技術在蒸煮高粱中檢出100多種風味化合物，其中酯類、萜類分別為21和3種，香氣活性物質有26種，種類均比其他原料多，香氣強度也比其他原料顯著，高粱中的香氣成分以酯類、醛類和酮類為主，這些化合物主要貢獻了較為明顯的果香味和奶油香等；且在高粱中嗅聞到了其他原料中沒有檢測到的萜類物質，這類化合物貢獻了松脂味和橙香味。

陳雙等[34]進一步對高粱蒸煮香氣組分特征進行了深入研究，檢測到高粱的蒸煮香氣中有46種揮發性香氣成分，其中構成高粱蒸煮香氣主要成分的化合物包括相對含量較高的苯甲醛，己酸，壬醛，糠醛，2-戊基呋喃，以及其他一些香氣閾值較低的化合物。倪德讓等[38]研究發現，高粱蒸煮香氣中“糧香”的主要特征來源于花香和甜香，構成這類香氣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、愈創木酚、r-壬內酯和6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮。對“糧香”的研究有助于白酒原料評價中對香氣標準化的定性，同時也對白酒風味的提升優化提供一定的參考價值。

除了易揮發的組分，還在高粱中首次檢測到了2，2，6-三甲基環己酮、甲苯二胺和異佛爾酮等結合態香氣化合物。對于不同種類的高粱，其結合態香氣化合物也不同，糯高粱比粳高粱總量略高，在不同種類化合物中含量差異最大的是醛酮類，其次是萜烯類化合物[39-40]。針對粳高粱和糯高粱對香氣不同的貢獻程度，實際生產上可以嘗試用粳高粱和糯高粱進行一定的配比來豐富酒體的香氣成分，同時也有助于對酒體健康因子的探索。

3.2 小麥的蒸煮香氣成分

在傳統的釀造制曲過程中，小麥使用量占首位。葉華夏等[35]在小麥中檢出 125 種香氣物質，酸類和醇類占比最大，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、香葉基丙酮、5-戊基-二氫呋喃酮、4-乙烯基愈創木酚、3-羥基-1-辛醇等，這些重要呈香化合物多數在酒中都能檢測到，推測可能在蒸煮過程中小麥的香氣成分進入了酒中。

3.3 玉米的蒸煮香氣成分

玉米也是白酒釀造生產中最常見的一種糧食，因其發酵釀酒味道甘甜，而被廣泛應用于多糧濃香的發酵工藝中。對五糧液釀酒用玉米的揮發性香氣成分進行分析共檢出了99種組分，包括酸類、醛類、烷烴類、雜環類、酚類、醇類、酮類、酯類、苯類等不同類別的化合物，這些化合物中含量較高的有2，4-葵二烯醛、4-乙烯基愈創木酚、2，3-二氫苯并呋喃。在玉米蒸煮香氣中共嗅聞到了10種活性物質，以醛類物質占比最多，貢獻了果香[39]。不同品種的玉米蒸煮香氣組分也存在差異，與四川本地玉米和糯玉米相比，東北玉米香氣組分最多，且蒸煮香氣最為明顯，相對貢獻較大的雜環類，醛類物質也是在東北玉米最多[36]。

3.4 稻谷的蒸煮香氣成分

大米產酒凈，糯米產酒綿。稻米作為濃香、清香、米香、特香、豉香型白酒的主要原料，它對白酒的風味形成起著重要作用。對五糧液釀酒用大米和糯米在蒸煮時產生的香氣成分進行了分析，共檢出大米蒸煮香氣成分101種，糯米蒸煮香氣成分共76種，均嗅聞到了20種香氣活性物質，且較為相似，且醛類和酮類的種類均較多，其中大米和糯米蒸煮香氣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-羥基-2-丁酮、2-己烯醛，差異化合物包括大米中檢測出的2，3-辛二酮、呋喃酮、2，4，4-三甲基呋喃酮、6-甲基-2-羥基苯甲醛和H、2-丁基-2-辛烯醛以及糯米中檢測出的2-壬酮、2-葵酮呋喃酮、2-氨基-3，5-二氫-4H-咪唑-4-酮、2-氫-2-吡喃-2-酮；有些重要的呈香化合物譬如3-羥基-2-丁酮和2，3-辛二酮也均在酒體中被檢測到，說明糧食的蒸煮香氣可能對酒體起著直接貢獻的作用[37]。這些差異化合物也是導致酒體風格有所不同的重要原因，生產上也可以根據市場反饋需求，針對性地選擇不同原料生產更符合消費者口感的產品。

4 結論與討論

由于白酒類型的不同，使用的原料也存在一定差異。不同釀酒原料理化性質的差異導致了產酒質量和風格的千差萬別，在消費多元化的今天，充分利用各種糧食資源，合理選擇釀酒原料及協調配比是酒廠在滿足消費者需求時從生產源頭上需要考慮的重要因素。

對于釀酒生產來說，原料中的淀粉、蛋白質、脂肪和單寧是釀酒生產過程中微生物發酵代謝的能量來源及物質基礎，這些組分的結構差異及含量不同都會影響微生物的生長及營養利用，從而影響發酵過程，并最終決定白酒的產量及質量，而探索這些組分的最佳使用比例是篩選優質原料的第一步，由于原料各組分之間存在一定的相關性，不同組分的遺傳力與環境的關系又受到原料品種本身的影響，這些都對原料選育工作提出了一定挑戰，但對于釀酒企業來說，確定最佳的釀造原料標準不僅有利于產品質量的穩定，而且對行業規范化具有重要意義。

作為白酒釀造的源頭，原料對白酒的香氣具有一定的貢獻。尤其是在蒸煮過程中，原料中的蒸煮香氣會被帶入酒中，而蒸煮作為釀酒工藝的一道重要環節，它會直接影響原料的香氣，所以在考慮原料蒸煮香氣對酒體貢獻度的同時，也要同時考慮工藝參數的影響。目前雖然對原料蒸煮香氣和白酒中的香氣物質已經做了一些研究，但是原料對白酒香氣的貢獻度以及這些風味物質如何在發酵過程中發生反應進而形成白酒的風味，同時如何利用原料中的香氣化合物進一步優化酒體風味及健康功能仍需繼續探索。

眾所周知，對于葡萄酒來說，“七分靠原料，三分靠釀酒”，可見原料在葡萄酒生產中的決定性作用，而對于白酒來說，關于原料對白酒質量的影響研究較淺，未來需進一步細化釀酒原料對白酒品質影響的相關研究，探究不同品種原料營養組分代謝產生風味物質的機理以及如何影響發酵過程中微生物的代謝，為穩定提升不同風格白酒品質提供更全面的理論依據。此外，還應加快對優質釀酒原料的選育，這對穩步提升白酒的產量和品質具有重要價值。