高粱性质对酿造清香型白酒的影响

DOI：10.13746/j.njkj.2019321

高粱性质对酿造清香型白酒的影响

曹苗文，相里加雄，曹瑞红，李林海，翟旭龙

（山西杏花村汾酒集团酒业发展区股份有限公司，山西汾阳032200）

摘

要：高粱是白酒酿造的主要原料，由于品种或产地的因素，高粱性质往往有很大差异。为了研究

不同性质的高粱对清香型白酒酿造过程中的工艺参数及所酿白酒品质造成的影响，我们选择了来源不同的两种高粱进行清香型白酒酿造实验。首先，我们对高粱性质进行了检测。然后，通过进行发酵酒醅的品温、水分、15对时酸度、酒精度的跟踪检测以及新产酒产量、总酸、总酯和挥发性组分的检验，并利用生物统计方法进行计算，得出两种高粱的玻璃质层的厚度、粗蛋白、粗脂肪、直链淀粉、支链淀粉及单宁含量等具有较大差异。此外，高粱性质的差异导致酒醅水分和品温差异，而且对新产酒中醇类物质的含量影响较大，对新产酒产量、酸酯等影响较小。

关键词：高粱性质；清香型白酒；酒醅；总酯；总酸；挥发性组分中图分类号：TS262.3；TS261.2

文献标识码：A

文章编号：1001-9286（2020）05-0053-07

EffectsofSorghumPropertiesontheFermentationofQingxiangBaijiu

CAOMiaowen,XIANGLIJiaxiong,CAORuihong,LILinhaiandZHAIXulong

(FenjiuGroupCo.Ltd.,Fenyang,Shanxi032200,China)

Abstract:SorghumisthemainrawmaterialforBaijiuproduction.Duetothevarietyortheorigin,thepropertiesofsorghumoftenvarygreatly.InordertostudytheeffectsofsorghumofdifferentpropertiesonthefermentationparametersandthepropertiesofBai-jiu,weselectedtwokindsofsorghumofdifferentoriginsforthefermentationexperimentofQingxiangBaijiu.Firstly,wetestedthepropertiesofthesorghum.Then,wetrackedthetemperature,moisture,acidity,andalcoholcontentofthefermentedgrains,andtestedtheyield,totalacids,totalestersandvolatilecomponentsofthenewlyproducedliquor.Biostatisticalmethodswereadoptedtoana-lyzethedata,anditwasconcludedthatthevitreouslayerthickness,andthecontentofcrudeprotein,crudefat,amylose,amylopectinandtanninofthetwokindsofsorghumwerequitedifferent.Thedifferencesinthepropertiesofsorghumledtodifferencesintemper-atureandmoistureofthefermentedgrains,andhadagreatimpactonthecontentofalcoholsandasmallimpactontheyieldandthecontentofacidsandestersinthenewlyproducedliquor.

Keywords:sorghumproperties;QingxiangBaijiu;fermentedgrains;totalester;totalacid;volatilecomponents

不同品种、不同来源的高粱其支链淀粉、粗蛋白、粗脂肪含量及物理特性差异较大，这种理化性质的差别会导致所酿白酒的产量及风味也有所不同[1]。我国北方高粱多为粳高粱，四川高粱多为糯高粱。粳高粱与糯高粱相比，支链淀粉含量较少，直链淀粉含量较高[2]。汾酒的酿造使用粳高粱，但是由于品种或产地等原因，造成粳高粱之间的理化性质也有很大差异。有研究表明，来自内蒙、辽宁

收稿日期：2019-11-20

作者简介：曹苗文(1992-)，女，山西汾阳人，助理工程师，硕士研究生。

和黑龙江的3种粳高粱，在吸水性能、裂口率、膨胀率和发酵力方面均不同[3]。除此之外，高粱的化学性质也千差万别。而这种差异无疑会对白酒的产量、口感风味及成分结构产生很大影响。所以，研究不同粳高粱的理化差异及对酿造过程和结果的影响，对清香型白酒酿造的发展具有重要意义。

本研究以来源不同、物理性质和化学性质有差异的两种高粱为原料，按照工艺标准进行酿酒生

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产。将二者进行对比实验，研究这两种高粱的酿酒工艺参数和白酒品质。为生产中不同来源高粱酿酒工艺的调整提供理论依据，也为选择酿造高粱品种和来源方面提供数据支持。1材料与方法1.1

材料

两种性质不同的高粱、辅料（稻壳、谷糠）、清香型大曲。1.2试验方法

1.2.1

高粱理化性质测定

选取我公司购买的两种不同来源的高粱（高粱A和高粱B）进行理化检验，每种高粱随机采集7kg的样品送至青岛科创质量检测有限公司委托其检测，具体检测项目及方法见表1。每个检测项目进行两次重复，以增加数据的可信性。

表1高粱检测项目及方法

检测项目方法及标准杂质

GB/T5494—2008不完善粒GB/T5494—2008色泽、气味GB/T5494—2008水分GB5009.3—2016热损伤粒NY/T1599—2008淀粉GB5009.3—2016单宁GB/T15686—2008容重GB/T5498—2013直链淀粉GB/T15683—2008支链淀粉GB/T15683—2008粗脂肪索氏提取粗蛋白凯氏定氮果胶

UV

1.2.2酿酒工艺操作

本次酿酒生产实验工艺根据我公司《清香型大

曲酒酿造工艺》标准文件执行，在公司内部选取一个班组进行两种高粱的酿酒生产实验，各进行5d生产，对中间3d或4d进行重点跟踪。1.2.3

酒醅及酒体理化检测

发酵前将温度信息纽扣（iButton；DALLA；美国）埋入地缸中，置于酒醅材料的中心，深度约为50cm，用于记录酒醅发酵期间的温度变化。发酵结束后，通过TEMXVIEWER软件读取数据。对入

缸发酵0对时、7对时、15对时、出缸酒醅进行理化检验，包括水分（烘干法）、酸度（指示剂法）和酒精度（蒸馏-酒度计测定）。新产酒的总酸和总酯含量采用GB/T10345—2007白酒分析方法中的方法测定。使用气相色谱仪（Clarus680GC；PerkinElmer；美国）对新产酒的挥发性组分进行检验。1.2.4

数据分析

对高粱性质以及各种酿酒参数的多次重复进行平均值以及标准误差计算。高粱A和高粱B各变量之间的显著性差异均采用单因素方差分析

One-wayanalysis）[4]进行计算。为了排除入缸温

度和入缸水分对酒体理化性质的影响，我们还应用了协方差分析（Analysisofcovariance）方法，将入缸温度和水分作为协变量，同时研究高粱、入缸温度和水分对各种理化性质的影响。以上分析通过SPSS19.0和Excel2013软件进行。用R语言中Vegan”程序包的adonis函数（置换多因素方差分析，permutationalMANOVA）分析不同分组之间的总体差异。显著性水平设为P＜0.05，当P＜0.05时，两者存在显著差异，否则，两者不存在显著差异；当P＜0.01时，两者存在极显著差异[5]。用小写字母表示不同对象，同一性质的差异，含有相同字母或不含字母的两者表示高粱性质对其差异贡献不显著；不含相同字母的两者表示高粱性质对其差异贡献显著。2结果与分析

2.1高粱形态及理化性质2.1.1

高粱形态观察比较

首先对两种高粱的外观进行观察（图1）发现，高粱A表皮呈微红，且颗粒较小，较均匀，硬度大；而高粱B籽粒呈黄红色，颗粒较大，且大小不一，硬度较小。

将高粱颗粒破碎，观察高粱的破碎截面发现2），高粱A籽粒最外围有一层很明显的透明质层—角质层或玻璃质层，而高粱B的玻璃质层很少，不明显。高粱的胚乳依蛋白质或淀粉含量的多少分为粉质型、角质型和半角质型。粉质胚乳主要为卵圆形的粉质淀粉粒，排列疏松，结构疏散不透

（“（图曹苗文，相里加雄，曹瑞红，李林海，翟旭龙·高粱性质对酿造清香型白酒的影响

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图1高粱籽粒外观观察比较

明，含淀粉多，含蛋白质少。角质胚乳主要是形状不规则的角质淀粉粒，组织紧密，半透明，且含较多蛋白质[6-7]。高粱A透明状的角质层含较多的角质胚乳，这是它硬度较大的原因。玻璃质多，籽粒硬度大，红粮糊化困难，不利于糖化发酵，影响出酒率。而且玻璃质多，蛋白质含量也高，氨基酸产生的杂醇油就多[8]

。

图2高粱破碎截面观察比较

2.1.2高粱理化性质比较

从表2可以看出，虽然两种高粱的淀粉含量没

有显著差异，但是高粱A的直链淀粉（14.73%）含量显著高于高粱B（10.25%），支链淀粉含量53.29%）显著低于高粱B（57.06%）。直链淀粉颗粒中，排列有序的大分子链使水分子不容易渗透到颗粒内部[9]。支链淀粉颗粒大，晶体结构不太紧密，水分子容易渗透到支链淀粉颗粒内，使颗粒润湿胀大[2]。高粱A的直链淀粉含量高，与高粱B相比，吸水较少。

对于单宁，高粱B的单宁含量（1.96%）要显著高于高粱A（0.62%），约为高粱A的3倍。高粱籽粒中的单宁为复杂的高分子多元酚类化合物，少量的单宁对发酵过程中有害微生物有一定的抑制作用。且能生成单宁衍生物酚类化合物，赋予高粱酒

表2

两种高粱的理化性质

检测项目高粱A高粱B杂质(%)

0.30±0.14b1.00a

不完善粒(%)0.25±0.07b0.50±0.00a水分(%)10.95±0.7810.85±1.06热损伤粒(%)0.20

0.20

容重(g/L)733.50±7.78726.00±14.14淀粉(g/100g)68.00±0.5767.30±0.71直链淀粉(%)14.73±0.83a10.25±1.24b支链淀粉(%)53.29±0.26b57.06±1.94a单宁(%)

0.62±0.01b1.96±0.17a粗脂肪(g/100g)2.50±0.14b3.15±0.07a粗蛋白(g/100g)10.55±0.21a8.23±0.16b果胶(g/kg)106.00±2.83103.50±0.71外观评价

棕色、正常

棕色、正常

以特殊香味[10]。研究表明，单宁含量≤1%时，出酒率较低，出优质酒的概率也低；当单宁含量为1%～1.2%时，出酒率高，出优质酒的概率也高；当单宁含量≥1.3%时，出酒率虽然降低，但是出优质酒的概率却大大提升[11]。另外，添加1.8%的单宁比不加单宁产酒量略低，总酸和总酯含量也低[8]。清香型白酒的酿造高粱单宁含量基本都在0.5%～1.5%[12-13]。

高粱B的粗脂肪含量为3.15g/100g显著高于高粱A的2.50g/100g。酿酒高粱的脂肪过多则生

成高级脂肪酸的量多[2]，在低温下容易产生白色沉淀。粗蛋白的情况与粗脂肪恰恰相反，高粱A的粗蛋白含量为10.55g/100g显著高于高粱A的粗蛋白含量8.23g/100g。原料中蛋白质含量适当，则微生物生长旺盛，酶的活性也高；但是蛋白质含量过高，在发醇过程中由氨基酸生成的杂醇油偏高，影响酒的质量[11]。高粱A粗蛋白含量高，可能会造成酒体杂醇油含量高。高粱A的果胶含量（106.00g/100g）略高于高粱B（103.50g/100g），但是差异不显著，使用果胶含量高的原料酿酒会产生较多的甲醇[14]。2.2

红糁堆积过程的现场观察

在实验中我们观察到，高粱A堆积的红糁有落浆情况发生，而高粱B则没有该现象。对于高粱A红糁堆积过程中出现的“落浆”现象，我们认为主要由于高粱A角质胚乳多，玻璃质层多，籽粒硬度大，

（56酿酒科技2020年第5期（总第311期）·LIQUOR-MAKINGSCIENCE&TECHNOLOGY2020No.5(Tol.311)

红粮吸水和糊化较困难[8]。还有小部分原因是由于高粱A的直链淀粉（14.73%）高，与高粱B（10.25%）相比，吸水较少[2]。2.3

发酵酒醅品温变化

两种高粱的酒醅发酵品温变化均符合“前缓、中挺、后缓落”的发酵规律。对此，选择了几个特征参数作重点研究。由于25～30℃是很多酿酒微生物生长繁殖的最适温度，28～30℃是酵母菌生长的最适温度[15]，所以选取25℃和28℃这两个温度节点进行分析。

表3大米查酒醅品温变化特征

特征参数

高粱A高粱B入缸温度(℃)

18±1.3716.25±0.35顶火温度(℃)30.00±1.2729.50±0.71升温时间(h)86.8±18.19104.00±2.83顶火时间(h)177.20±30.31197.50±26.16顶火持续时间(h)24.80±3.5639.50±7.78到达25℃时间(h)130.00±31.03160.00±12.72到达28℃时间(h)154.20±36.90187.00±16.9728℃以上持续时间(h)89.00±35.11106.00±21.2125℃以上持续时间(h)

251.20±56.85

274.50±10.61

从表3可以看出，高粱A和高粱B在大米查酒醅微生物发酵过程中，酒醅的顶火温度为30℃和29.5℃，没有显著差异。高粱A在发酵177.20h时达到顶火温度，而高粱B在197.50h时达到顶火温度。另外，高粱A的顶火持续时间（24.80h）小于高粱B（39.50h）。

高粱A的酒醅在发酵后升温到25℃和28℃的时间均早于高粱B。但是，高粱B酒醅25℃和28℃以上持续时间均大于高粱A。25℃和28℃以上持续时间如果较短，说明微生物的活跃期较短，不能充分进行发酵，会影响出酒率。

高粱B的二米查发酵酒醅的顶火温度达到34.25℃，但是高粱A的二米查发酵酒醅的顶火温度只有29.57℃（表4）。这可能是因为，高粱A大米查酒醅在发酵结束后酸性较大，不利于微生物的生长繁殖，微生物代谢缓慢，放热较少造成的。高粱B在发酵开始31h时开始有明显升温，但是高粱A在46.29h后才开始有明显升温。对于顶火的持续时间，高粱A（23.29h）大于高粱B（14.50h）。

另外，高粱B（14.50h）要比高粱A（19.14h）更迅速地达到25℃和28℃，而且持续时间均大于高粱A。

表4

二米查酒醅品温变化特征

特征参数

高粱A高粱B入缸温度(℃)25.14±5.6822.00±0.71顶火温度(℃)29.57±2.27b34.25±1.77a升温时间(h)46.29±11.4731.00±1.41顶火时间(h)74.29±42.3082.50±27.58顶火持续时间(h)23.29±8.8514.50±4.95到达25℃时间(h)19.14±66.0314.50±14.85到达28℃时间(h)61.43±41.1649.50±17.6828℃以上持续时间(h)73.43±80.43b267.50±20.51a25℃以上持续时间(h)

231.29±187.63b

490.50±19.09a

对二者的发酵品温进行了总体分析，从Adonis检验结果得出，大米查发酵中，两种高粱之间P值为0.18，大于0.05，它们之间没有显著差异。说明两种高粱之间的大米查发酵品温变化基本一致。

而在二米查发酵中，两种高粱之间P值为0.011，小于0.05，说明高粱A和高粱B的发酵过程酒醅品温变化存在非常明显的差异。酒醅的品温变化实际上是由于微生物生长和代谢导致的[16]，两种高粱发酵品温变化的差异，反映了其中微生物生长和代谢的差异，从而导致代谢产物的差异，一方面会导致白酒产量的不同，另一方面会导致白酒成分的差异。2.4

发酵酒醅水分变化

两种高粱的大米查水分均呈现“先上升后下降”趋势（图3），而且入缸到7对时期间水分增长较快。高粱B各个阶段的水分均大于高粱A。但是，在酒班的检查发酵过程中我们发现，高粱A的酒醅水分较大，较黏，无疏松感。而且在装甄过程中发现，材料较湿，小疙瘩较多，装甑较困难。这可能是因为高粱A由于玻璃质层较厚，硬度大，高粱糊化困难，所添加的水分难以进入籽粒内部，滞留在红糁表面，所以酒醅表现为水分很大的状态。

高粱A的二米查水分变化趋势为：7对时以前呈上升趋势；而7对时—15对时水分下降；15对时以后，水分又有所上升。高粱B的二米查水分在7对时以前呈上升趋势；但是7对时以后，基本持不变状

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图3

两种高粱大米查发酵酒醅水分变化

态（图4）。两种高粱的发酵酒醅水分差异在7对时以后。

图4

两种高粱二米查发酵酒醅水分变化

2.5酒醅15对时酒精度和酸度

根据协方差分析结果可知，高粱A大米查15对

时酒醅的酸度为1.68g/L，大于高粱B大米查15对时酒醅的酸度2.00g/L，但是这种差异主要是由入缸水分和温度造成的（表5）。

表5

两种高粱15对时酒醅的酒精度和酸度

项目

高粱A高粱B大米查酒精度(%vol)10.05±2.62

11.60±0.36大米查酸度(g/L)1.68±0.21a0.96±0.14b二米查酒精度(%vol)6.97.10±1.41二米查酸度(g/L)

2

2.30±0.25

2.6新产酒的产量

对高粱A和高粱B的酒产量进行协方差分析

发现（表6），高粱A的大米查、二米查酒产量低于高粱B的产量。这可能是由于大米查发酵结束后，酒醅酸度较大，不适宜酵母的生长繁殖，酒精发酵进行缓慢，产生的酒较少[15]。这一点可以从15对时大米查酒醅酸度值得到支持，高粱A的酒醅酸度（1.68g/L）高于高粱B（0.96g/L）。将大米查酒产量和二米查酒产

量进行相加发现：两种高粱的产酒总量也存在差异（高粱A：737.75kg；高粱B：835.73kg）。但是，两种高粱酒的产量差异主要是由于入缸温度和水分差异导致。这种入缸温度和水分差异其实也是因为高粱籽粒的物理性质不同，所以生产必须进行适当调整导致的。

表6

两种高粱新产酒的产量(kg)

项目

高粱A高粱B大米查产量

479.42±29.88b505.73±25.39a二米查产量258.33±48.61b330±38.77a总产量

737.75±60.83b

835.73±55.01a

2.7

新产酒的总酸总酯

另外，我们用协方差分析了高粱A与高粱B新

产酒化学性质差异主要表现在哪些方面（表7、表8）。对大米查酒体的总酸和总酯含量进行检测分析发现（表7），高粱A酒的总酸（0.39g/L）和总酯（3.09g/L）含量低于高粱B酒（总酸：0.73g/L；总酯：5.69g/L）。其中的乙酸含量仅为高粱A酒乙酸含量

的37%（表8）。适宜的乙酸是白酒的重要香味成分，并是乙酸乙酯、丁酸、己酸等的重要前体物质，乙酸含量不足影响白酒香味[17-18]。二米查新产酒总酸同样也是高粱A（0.38g/L）低于高粱B（0.80g/L）。

表7新产酒总酸总酯含量

(g/L)项目总酸总酯大米查高粱A

0.39±0.07b3.09±0.74b高粱B0.73±0.30a5.69±0.97a二米查高粱A0.38±0.02b4.28±0.72高粱B

0.80±0.07a

3.89±0.20

2.8酒体挥发性组分比较2.8.1

酒体挥发性组分整体比较

对酒体进行挥发性组分检验并进行Adonis检

验分析发现，两种高粱所产的大米查酒之间的差异显著性P值为0.016，二米查新产酒差异显著性P值为0.018，二者均有显著差异。说明由于高粱性质的不同和入缸条件的调整，导致大米查、二米查新产酒的挥发性组分结构产生极大差异。2.8.2

大米查新产酒

从大米查酒的协方差分析结果我们看出，高粱性质对乙酸乙酯和乳酸乙酯这两种清香型白酒的

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表8

指标乙酸乙酯

乳酸乙酯己酸乙酯乙酸异戊酯乙醛乙缩醛甲醇正丙醇异丁醇正丁醇

2-甲基-1-丁醇3-甲基-1-丁醇正戊醇正己醇β-苯乙醇乙酸

大米查高粱A1596.02±347.261804.21±359.575.46±0.883.37±0.93272.01±119.94317.14±142.55105.82±33.66b190.86±6.6136.93±19.057.7±5.2186.67±1.99a376.13±42.74a4.63±0.278.82±0.1113.66±2.52a215.71±56.6

新产酒理化性质比较

二米查高粱B

高粱A1431.74±37.583340.46±908.115.08±1.010.99±0.91

120.74±17.03b125.3±11.788.69±22.06210.62±3.2a180.92±10.99.61±0.73a107.6±8.97324.66±14.845.01±0.31b7.78±0.2212.57±0.34a222.48±15.71

(mg/L)高粱B2473.97±164.131783.53±191.115.09±1.177.28±0.33

364.47±42.78a667.66±187.66131.4±50.59114.63±13.5b99.06±12.982.16±0.1b37.83±12.77272.39±29.898.8±0.3a18.02±11.463.76±1.16b680.56±96.3

3111.36±418.963430.83±963.93.24±0.616.72±0.22112.57±12.18244.49±16.81166.22±20.56a131.91±10.4130.93±35.442.92±0.5153.03±12b

211.62±32.37b3.59±4.9259.58±20.122.18±0.35b552.85±346.33

主体香[19]影响不大。其影响主要表现在醇类物质中。高粱A大米查酒的甲醇含量（105.82mg/L）显著低于高粱B（166.22mg/L）（表8）。杂醇油成分包括正丙醇、异丁醇、正丁醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、正戊醇、正己醇、β-苯乙醇，其中除正己醇外，其他杂醇油含量均为高粱A大米查酒高于高粱B大米查酒，杂醇油总体含量也高于高粱B（高粱A：825.4mg/L；高粱B：595.76mg/L）（表8）。杂醇油的生成一方面是由于原料中蛋白质分解或酵母菌体蛋白质水解的结果生成了氨基酸，氨基酸进一步分解释放出氨脱羧基生成醇。另一方面大部分高级醇类是当葡萄糖存在时，由氨基酸生成的[14]。高粱A的粗蛋白含量显著大于高粱B（高粱A：10.55g/100g；高粱B：8.23g/100g），这可能是造成杂醇油含量较高的原因。2.8.3

二米查新产酒

二米查酒与大米查酒的不同之处在于高粱B的二

白酒的总酸、总酯的影响较小。3

结论

通过对两种高粱进行酿酒生产对比实验可以发现，两种高粱的物理及化学性质具有较大差异，主要表现在高粱玻璃质层的厚度、粗蛋白、粗脂肪、直链淀粉、支链淀粉及单宁含量等方面。玻璃质层的厚度、直链淀粉和支链淀粉的多少，会导致红糁堆积过程中的吸收水的能力不同。玻璃质层厚或者直链淀粉多、支链淀粉少，会导致红糁吸水较难，容易落浆，糊化不易，需要增加红糁的粉碎度、蒸糁时间和蒸糁温度。此外，由于高粱性质的差异，导致新产酒中醇类和醛类物质的含量差异。参考文献：

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CAOM,JIAT,MIJ,etal.Relativerolesofnicheand

米查新产酒乙醛含量（364.47mg/L）显著高于高粱A（120.74mg/L）的二米查。醛类物质给酒体带来刺激感[20]。同样的，两种高粱二米查酒的差异也主要在醇类物质中（表8）。

综上所述，高粱性质主要影响清香型白酒中的杂醇油和乙醛含量，而对乙酸乙酯、乳酸乙酯还有

曹苗文，相里加雄，曹瑞红，李林海，翟旭龙·高粱性质对酿造清香型白酒的影响

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