劉茂柯，唐玉明，任道群，姚萬(wàn)春，倪 斌，雷光電

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻高粱研究所生物中心，四川 瀘州 646100；2.瀘州市釀酒科學(xué)研究所，四川 瀘州 646100；3.瀘州老窖股份有限公司，四川 瀘州 646100）

高粱籽粒是釀造醬香、清香型等白酒的主要原料，占原料配糧總量的80%左右。本課題組以往的研究已證實(shí)，不同品種，尤其是不同淀粉結(jié)構(gòu)的高粱籽粒在淀粉、單寧、脂肪含量等理化指標(biāo)上存在較大的差異[1]，從而導(dǎo)致其釀造白酒的品質(zhì)有所不同。為進(jìn)一步比較不同品種高粱在釀造性能上的差異，本研究從糯、粳高粱中分別選取了三種具有代表性的釀酒高粱，對(duì)高粱籽粒的吸水性能、裂口率、糖化、液化和發(fā)酵性能等進(jìn)行檢測(cè)，以期為白酒釀造原料的合理選用與生產(chǎn)工藝的科學(xué)改進(jìn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

糯高粱：瀘糯8號(hào)、青殼洋、國(guó)窖紅1號(hào)。粳高粱：內(nèi)蒙高粱、黑龍江高粱、遼寧高粱。糖化酶：50000U/g，湖南省津市市新型發(fā)酵有限責(zé)任公司。曲藥：瀘州老窖有限公司。

1.2 儀器和設(shè)備

電子天平、溫箱、恒溫水浴鍋、滴定管等。

1.3 方法

1.3.1 吸水性能

取10g高粱籽粒置于150mL燒杯后稱重（W0），加入85℃熱水浸泡并置于恒溫水浴鍋保溫。每隔一段時(shí)間取出，棄上清后用電子分析天平稱重（Wt）。計(jì)算公式為：

吸水量=（Wt－W0）×100/10

吸水率=（Wt－W0）/（W終－W0）×100%。

式中W終為高粱吸水量達(dá)飽和時(shí)的稱重量。

1.3.2 裂口率與膨脹率

按1.3.1的方法潤(rùn)糧，每隔一段時(shí)間從各樣品中隨機(jī)取100顆高粱籽粒，觀察裂口情況并計(jì)算裂口率，并用排水法檢測(cè)高粱體積。高粱膨脹率=（潤(rùn)糧后體積-潤(rùn)糧前體積）/潤(rùn)糧前體積×100%。

1.3.3 糖化、液化與發(fā)酵

按1.3.1的方法潤(rùn)糧后，將燒杯中水分補(bǔ)足到100mL，每個(gè)樣品加入0.03g糖化酶，置于60℃水浴中糖化，用菲林法測(cè)定糖化力[2]。液化力檢測(cè)參照李新社等[3]的方法進(jìn)行，結(jié)果以顯色時(shí)間表示。糖化結(jié)束后，取糖化液50mL至于三角瓶中，每個(gè)樣品加入0.03g曲藥后在28℃條件下發(fā)酵，以CO2失重代表發(fā)酵力大小，具體操作參照文獻(xiàn)[4]進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)分析

以上試驗(yàn)均設(shè)3個(gè)重復(fù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel軟件初步處理后，采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析，并用Duncan法進(jìn)行多重比較。檢測(cè)值以100g樣品計(jì)算。

2 結(jié)果

2.1 吸水性能

表1所示，各品種高粱籽粒吸水量在8h前上升最大。8h時(shí)青殼洋吸水量均值最高，其次為黑龍江和遼寧高粱，三者均顯著高于蒙古高粱。8h后，各高粱吸水量仍有上升，到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)（16h），上升量依次為遼寧40.56g、蒙古34.95g、黑龍江24.71g、國(guó)窖紅1號(hào)17.05g、瀘糯8號(hào)6.69g、青殼洋3.30g，其中三種粳高粱上升量均達(dá)顯著水平。

表1 不同品種高粱籽粒吸水量Table 1 The water absorption capacity of different species of sorghum seed

另一方面，8h時(shí)各高粱籽粒吸水率無(wú)顯著差異，但糯高粱吸水率均值較高，維持在90%以上（表2）。其中青殼洋吸水率最高且較遼寧高粱高15.21個(gè)百分點(diǎn)。12h，三種梗高粱吸水率較8h時(shí)有較大上升，遼寧高粱上升10.11個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)顯著水平。此時(shí)，各品種高粱吸水率均達(dá)90%以上。結(jié)合吸水量結(jié)果可知，供試的三種糯高粱飽和吸水時(shí)間為8h，而粳高粱為12h。另外，從飽和時(shí)間點(diǎn)至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)間內(nèi)的檢測(cè)值看出，高粱飽和吸水量以遼寧與黑龍江高粱較大，國(guó)窖紅1號(hào)與蒙古高粱相對(duì)較低，總體上，糯高粱飽和吸水量均值范圍較低，為197.21g～231.62g，而粳高粱為203.51g～255.96g。

表2 不同品種高粱籽粒吸水率Table 2 The water absorption rate of different species of sorghum

2.2 裂口率與膨脹率

高粱裂口率試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。同一時(shí)間點(diǎn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，8h及8h前，高粱裂口率以黑龍江和蒙古高粱最高、遼寧高粱次之，最后為三種糯高粱，以上高、中、低3個(gè)水平之間差異顯著。另一方面，各品種高粱裂口速率均在在4h前較快。4h時(shí)，黑龍江和蒙古高粱的裂口率均達(dá)90%以上，其后檢測(cè)值無(wú)顯著變化。遼寧高粱裂口率在8h和12h均有顯著上升，并在12h達(dá)到97.67%，與黑龍江和蒙古高粱處于同一水平。而三種糯高粱裂口率在4h與12h之間上升較小。12h裂口率均值約在60%到70%之間，其中以瀘糯8號(hào)最小。

表3 不同品種高粱籽粒裂口率和膨脹率Table 3 The cleft ratio and expansion coefficient of different species of sorghum seed

對(duì)8h和12h的高粱膨脹率進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)（表3），在這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，三種糯高粱的膨脹率均顯著低于三種粳高粱，且同性質(zhì)淀粉結(jié)構(gòu)高粱間存在一定差異?？傮w上，以黑龍江高粱膨脹率最大，瀘糯8號(hào)與青殼洋高粱相對(duì)較小。

2.3 液化

表4所示，三種糯高粱的液化時(shí)間無(wú)差異，均在20min到30min之間。而三種粳高粱在整個(gè)試驗(yàn)期（6h）與稀碘液反應(yīng)均為藍(lán)色。

表4 不同高粱籽粒液化時(shí)間Table 4 The liquefaction time of different species of sorghum seed

2.4 糖化

高粱樣品還原糖含量動(dòng)態(tài)變化結(jié)果見(jiàn)圖1（A）。在達(dá)到糖化高峰前，各高粱樣品還原糖含量顯著上升，隨后走勢(shì)趨于平緩，且還原糖含量相對(duì)于峰值均無(wú)顯著差異。不同高粱樣品的還原糖峰值與對(duì)應(yīng)時(shí)間見(jiàn)表5。黑龍江與遼寧高粱的峰值時(shí)間最短（1h），但還原糖含量顯著低于其余高粱，其次為瀘糯8號(hào)與青殼洋（1.5h），最后為國(guó)窖紅1號(hào)與蒙古高粱（2h）。其中，蒙古高粱還原糖峰值顯著低于三種糯高粱，而三種糯高粱之間無(wú)差異。糖化結(jié)束（6h），各高粱樣品中還原糖均值分別為青殼洋9.25g、瀘糯8號(hào)8.5g、國(guó)窖紅8.22g、蒙古6.48g、黑龍江3.92g、遼寧3.14g。

表5 高粱籽粒還原糖峰值與對(duì)應(yīng)時(shí)間Table 5 The peak reducing sugar content and the time reaching to peak point of sorghum seed

圖1 不同高粱糖化（A）與發(fā)酵（B）試驗(yàn)Fig.1 Result of saccharification（A）and fermentation（B）test of different sorghum

2.5 發(fā)酵

高粱發(fā)酵試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1（B）。在96h內(nèi)，各高粱樣品CO2失重上升較為迅速。96h，各樣品CO2失重均值為青殼洋5.13g、蒙古3.71g、國(guó)窖紅1號(hào)3.68g、瀘糯8號(hào)3.41g、黑龍江2.95g、遼寧2.60g。此后CO2失重仍有顯著上升，但趨勢(shì)減緩。在此過(guò)程中，青殼洋高粱CO2失重一直保持較高水平，其次為國(guó)窖紅1號(hào)、瀘糯8號(hào)和蒙古高粱，而黑龍江和遼寧高粱最低，以上水平之間差異顯著。試驗(yàn)結(jié)束（192h），各高粱樣品的CO2失重均值大小依次為青殼洋6.55g、國(guó)窖紅1號(hào)5.11g、蒙古5.00g、瀘糯8號(hào)4.95g、黑龍江3.73g、遼寧3.67g。

將各品種高粱CO2失重與對(duì)應(yīng)樣品中的還原糖含量（6h）作相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，以上兩者呈極顯著正相關(guān)（圖2、表6）。

圖2 還原糖含量與CO2失重的散點(diǎn)圖Fig.2 The scatter diagram of the correlation between the content of reducing sugar and the content of CO2loss

表6 還原糖含量與CO2失重的相關(guān)性分析Table 6 The correlation analysis of the content of reducing surger and CO2loss

3 討論

3.1 吸水性能

高粱潤(rùn)水的程度即加水的比例與潤(rùn)糧的時(shí)間長(zhǎng)短，主要由原料特征、水溫、潤(rùn)糧方式、蒸料方式及發(fā)酵工藝而定。采用浸泡潤(rùn)糧的方式利于高粱自由充分的吸水，進(jìn)而反映出吸水性能的真實(shí)差異。當(dāng)然，在棄上清稱重時(shí)可能出現(xiàn)淀粉的損失造成誤差，但試驗(yàn)數(shù)據(jù)的變異系數(shù)基本維持在5%左右，表明檢測(cè)結(jié)果是真實(shí)可靠的。

本研究中，供試的三種糯高粱吸水率較快、飽和吸水量較低。這與丁國(guó)祥等[5]在研究粉狀高粱吸水性能時(shí)所得結(jié)論一致。這主要是因?yàn)橹辨湹矸鬯苄暂^強(qiáng)，使其含量較高的粳高粱吸水量較大[6]。但并非所有高粱品種均符合此規(guī)律。例如，已被證實(shí)直鏈淀粉含量與黑龍江、遼寧高粱無(wú)差的蒙古高粱，在本研究中吸水量數(shù)值最小，甚至顯著低于遼寧等高粱，并且其在隨后的檢測(cè)指標(biāo)中也與其余粳高粱存在明顯差異。這提示高粱釀造性能具有較強(qiáng)的品種依耐性，而具體原因需進(jìn)一步的研究來(lái)證實(shí)。

3.2 膨脹裂口

在潤(rùn)糧蒸煮過(guò)程中，高粱籽粒會(huì)因淀粉顆粒吸水膨脹而出現(xiàn)裂口，使得淀粉向外流出。本研究揭示，供試的三種糯高粱，青殼洋、瀘糯8號(hào)以及國(guó)窖紅1號(hào)的裂口率均顯著低于粳高粱，且三者之間無(wú)顯著差異。因此，選取此三種糯高粱作為釀酒原料有利于避免因淀粉流出過(guò)多，與糟醅混成一團(tuán)，而為生產(chǎn)帶來(lái)的負(fù)面影響。

3.3 糖化發(fā)酵

白酒固態(tài)釀造一般采用邊糖化邊發(fā)酵的工藝。為更準(zhǔn)確反映不同高粱籽粒在此階段存在的差異，本試驗(yàn)將糖化、發(fā)酵分步進(jìn)行，同時(shí)對(duì)兩者進(jìn)行相關(guān)性分析。一般認(rèn)為，淀粉的糊化程度決定其利用率。本研究所先前的研究已證實(shí)，直鏈淀粉含量較高的粳高粱不易被糊化[5]，因此在相同的工藝下，其糖化性能可能偏低，這在本試驗(yàn)中得到直觀的印證。另外，相關(guān)性分析揭示，糖化性能的高低決定了發(fā)酵性能的差異，這是還原糖含量較低的三種粳高粱發(fā)酵性能普遍較弱的主要原因。這印證了淀粉結(jié)構(gòu)是影響高粱釀造性能的主要因素。同時(shí)我們觀察到，在還原糖含量基本一致的情況下，青殼洋CO2失重卻高出瀘糯8號(hào)32.32%（p＜0.05）的現(xiàn)象。這可能是因?yàn)樵诎l(fā)酵階段，青殼洋糖化液中殘留的淀粉更易被微生物所分解利用有關(guān)，而具體原因?qū)⒃谖覀兘窈蟮墓ぷ髦猩钊胙芯俊?/p>

本試驗(yàn)研究了目前白酒釀造中常用的幾種高粱原料的釀造性能，揭示了不同高粱籽粒在裂口、糖化、液化與發(fā)酵性能上存在的差異。這為白酒釀造原料的合理選用與對(duì)生產(chǎn)工藝的科學(xué)改進(jìn)起到積極的意義。

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[3]李新社，陸步詩(shī)，何紅梅，等.絞股藍(lán)與辣蓼草對(duì)小曲質(zhì)量的影響性研究[J].中國(guó)釀造，2009，28（10）：108-110.

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[5]丁國(guó)祥，戴清炳，曾慶曦，等.不同淀粉結(jié)構(gòu)高粱籽粒的釀酒工藝參數(shù)研究[J].綿陽(yáng)農(nóng)專學(xué)報(bào)，1996，13（4）：4-5.

[6]孫成斌.直鏈淀粉與支鏈淀粉的差異[J].黔南民族師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2000（2）：36-38.