釀酒行業(yè)中支鏈淀粉快速檢測(cè)方法的研究和應(yīng)用

于加乾，袁士猛，曾安林，徐 洪，凌 昆

釀酒行業(yè)中支鏈淀粉快速檢測(cè)方法的研究和應(yīng)用

于加乾1，袁士猛2，曾安林2，徐 洪3，凌 昆3

（1. 四川宜賓市糧油質(zhì)量監(jiān)測(cè)站，四川 宜賓 644000；2. 重慶市瑞鈦科技有限公司，重慶 402460；3. 宜賓五糧液股份有限公司，四川 宜賓 644000）

為了縮短檢測(cè)白酒釀造的主原料高粱中支鏈淀粉含量的時(shí)間，減小操作過(guò)程中的人為誤差。研究建立了快速檢測(cè)淀粉和直連淀粉含量，通過(guò)計(jì)算得到支鏈淀粉含量的方法，對(duì)方法的檢測(cè)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并與國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果表明兩者沒(méi)有顯著性差異。

釀酒；高粱；總淀粉；支鏈淀粉；直鏈淀粉；快速檢測(cè)方法

白酒在我國(guó)歷史悠遠(yuǎn)，源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。釀酒的原料是以淀粉含量較高的糧食作物為主，以酒曲為糖化發(fā)酵劑進(jìn)行釀制的。用于釀酒的糧食種類(lèi)很多，包括高粱、小麥、玉米、糯米、大米等[1]。高粱又是我國(guó)白酒釀造的主原料，而釀造醬（濃）香型白酒對(duì)高粱理化性質(zhì)的要求更有其特殊性，需要使用支鏈淀粉含量比較高的糯高粱。不同品種高粱，由于其品質(zhì)的差異性（如支鏈淀粉、直鏈淀粉與單寧含量等）會(huì)造成產(chǎn)酒量與產(chǎn)酒的口感、味道、感官等品質(zhì)的不同。支鏈淀粉含量在發(fā)酵過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用[2]。國(guó)標(biāo)和其他標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法操作繁雜、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、效率低、重復(fù)性差、人為誤差較大。因此，需要尋找一種快速高效、檢測(cè)成本低、操作易于掌握，又適用于生產(chǎn)品控所需的測(cè)定高粱中支鏈淀粉含量的方法。

目前測(cè)定支鏈淀粉含量的方法有單波長(zhǎng)比色法[3]、雙波長(zhǎng)比色法[4]、雙標(biāo)單波長(zhǎng)法、雙標(biāo)雙波長(zhǎng)法[5]、熒光光譜法[6]、連續(xù)流動(dòng)法[7]、近紅外光譜法等。以上方法在不同程度上存在線性回歸和相關(guān)性不理想，操作繁復(fù)不易掌握和工作效率低，以及測(cè)定結(jié)果精密度和重復(fù)性差的問(wèn)題。

針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)在樣品前處理階段，采用微波快速消解加快淀粉水解速度；超聲波恒溫法多樣品快速除脂；采用專(zhuān)用的紅外快速水分儀優(yōu)化水分烘干平衡方法；在儀器內(nèi)建立了內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，只需定期檢定校準(zhǔn)即可。其優(yōu)勢(shì)在于：可進(jìn)行批量化檢測(cè)（10~20個(gè)樣/次）；檢測(cè)速度和效率明顯提高（85 min/批次）；操作規(guī)范易學(xué)；人為和系統(tǒng)誤差大大降低；線性回歸及相關(guān)性系數(shù)≥0.999 6；檢測(cè)結(jié)果的精密度、重復(fù)性和再現(xiàn)性良好。不足之處在于需要補(bǔ)充和增加樣品種類(lèi)的適應(yīng)性。

采用實(shí)驗(yàn)建立的支鏈淀粉快速檢測(cè)方法檢測(cè)了20份釀酒專(zhuān)用高粱和10份稻谷的總淀粉含量及支鏈淀粉含量，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15683—2008和GB 5009.9—2016檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，兩種檢測(cè)方法的測(cè)定結(jié)果之間無(wú)顯著性差異，說(shuō)明該法檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。由于優(yōu)化了前處理方法，單次檢測(cè)時(shí)間僅為2 h，遠(yuǎn)低于GB 5009.9—2016和GB/T 15683—2008的4個(gè)工作日，大幅度地縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。同時(shí)，減少了人為誤差，有效地提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性、重復(fù)性與再現(xiàn)性，保證實(shí)驗(yàn)室人員身體健康。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 試劑

淀粉速測(cè)儀專(zhuān)用試劑：長(zhǎng)春長(zhǎng)光思博光譜技術(shù)有限公司；甲醇、95%乙醇、氫氧化鈉、十二烷基苯磺酸鈉、亞硫酸鈉、碘化鉀、碘，均為分析純：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 儀器

淀粉速測(cè)儀：長(zhǎng)春長(zhǎng)光思博光譜技術(shù)有限公司；微型檢測(cè)儀：長(zhǎng)春長(zhǎng)光思博光譜技術(shù)有限公司；KQ5200型數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；微波消解儀；0.5 mm篩片的錘式旋風(fēng)磨；分析天平；恒溫干燥箱；恒溫水浴鍋；250 mL廣口瓶；索氏提取器；鋁盒；濾紙袋；滴定管等。

1.1.3 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.3.1 淀粉速測(cè)儀性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)樣品 支鏈淀粉樣品選用蠟質(zhì)糯米，純度100%（手工挑選去除非糯性稻谷），粉碎至80~100目；馬鈴薯直鏈淀粉標(biāo)樣購(gòu)自sigma公司，CAS：9005-82-7。

1.1.3.2 快速測(cè)定法與國(guó)標(biāo)法對(duì)比實(shí)驗(yàn)樣品 隨機(jī)采集當(dāng)年釀酒專(zhuān)用新鮮高粱樣品20份，四川省、黑龍江省、吉林省、遼寧省當(dāng)年新鮮稻谷樣品10份。

1.2 直鏈淀粉快速測(cè)定法

稱(chēng)取0.5 g粉末樣品，置于定性濾紙袋中；將濾紙袋放入預(yù)先裝有150 mL甲醇的250 mL廣口瓶中，再將廣口瓶放到超聲波清洗器中，在50 ℃下，超聲提取50 min，取出，放在通風(fēng)處，讓甲醇揮發(fā)至近干，放入恒溫干燥箱內(nèi)（105 ℃）烘干80 min，取出后立即放入干燥器中冷卻30 min。

稱(chēng)取100 mg干燥后的樣品于100 mL容量瓶中，小心加入95 %乙醇1.0 mL與1.0 mol/L 氫氧化鈉溶液9.0 mL，輕輕搖勻；將容量瓶放在恒溫水浴鍋中，沸水浴加熱10 min；取出容量瓶冷卻至室溫，用蒸餾水定容，劇烈振搖混勻30 s，制成試樣分散液。

向比色管中加入100 μL專(zhuān)用顯色試劑，搖勻，加入約10 mL蒸餾水，搖勻，加入1.0 mL試樣分散液，加蒸餾水定容至20 mL，緩慢搖勻，靜置10 min，制成顯色溶液。

將裝有蒸餾水的比色皿放入直鏈淀粉速測(cè)儀中進(jìn)行空白測(cè)試，調(diào)零。然后，測(cè)定顯色溶液，在顯示屏上直接讀取吸光度值和直鏈淀粉含量（）。

1.3 總淀粉快速測(cè)定法

稱(chēng)取0.1 g粉末樣品，置于干燥潔凈的消解罐中；加入5.9 mL專(zhuān)用試劑，蓋緊蓋子進(jìn)行消解，消解后冷卻。取冷卻后消解液0.6 mL加入離心管中，加入4.4 mL專(zhuān)用試劑，混勻后使用微型檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，將顯示值與該樣品水分值輸入到儀器中，經(jīng)儀器計(jì)算得到該樣品的干基總淀粉含量（）。

1.4 支鏈淀粉含量計(jì)算

根據(jù)上述儀器檢測(cè)的樣品干基總淀粉含量和直鏈淀粉含量，按公式（1）計(jì)算樣品支鏈淀粉含量（）。

=–（1）

1.5 淀粉速測(cè)效果評(píng)價(jià)

按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求準(zhǔn)備測(cè)試樣品。選取糯米支鏈淀粉與馬鈴薯直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，進(jìn)行脫脂和平衡水分。測(cè)試用樣品共7組，由糯米支鏈淀粉與馬鈴薯直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)兩者混合制成，其中支鏈淀粉含量分別為50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%。

1.5.1 準(zhǔn)確性

按照儀器操作的方法，用淀粉速測(cè)儀測(cè)定所制備的支鏈淀粉含量在50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%的樣品，兩次測(cè)定均值作為測(cè)試結(jié)果。

1.5.2 重復(fù)性

用淀粉速測(cè)儀測(cè)定支鏈淀粉含量在70%左右的樣品，重復(fù)6次。

1.5.3 穩(wěn)定性

用淀粉速測(cè)儀測(cè)定支鏈淀粉含量在70%左右的樣品，每小時(shí)測(cè)定一次，連續(xù)測(cè)定12 h。

1.6 快速測(cè)定法測(cè)定值與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法測(cè)定值的比較

隨機(jī)選取20份釀酒專(zhuān)用高粱樣品和10份稻谷樣品，稻谷樣品制成三級(jí)精米。用旋風(fēng)磨將大米樣品粉碎成粉末，混勻后分為兩份。同時(shí)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法[8-9]和快速檢測(cè)方法測(cè)定樣品的支鏈淀粉含量。所得數(shù)據(jù)用于評(píng)價(jià)快速測(cè)定法和國(guó)標(biāo)方法的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法，由糯米支鏈淀粉與馬鈴薯直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)混合制得不同支鏈淀粉含量的樣品，用快速檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。如圖1所示。支鏈淀粉濃度與含量呈良好的線性關(guān)系，回歸方程為：=0.044 6+3.065 2（2=0.999 7），說(shuō)明使用該方法能得到良好的線性關(guān)系。

圖1 支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

2.2 支鏈淀粉速測(cè)定效果的評(píng)價(jià)

利用直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和糯米樣品進(jìn)行混合制成不同支鏈淀粉含量的樣品，減少了工作量與操作誤差，提高了檢測(cè)效率。對(duì)淀粉速測(cè)儀的準(zhǔn)確性、重復(fù)性、穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2.1 準(zhǔn)確性

采用測(cè)定值與定值進(jìn)行配對(duì)檢驗(yàn)，考察儀器測(cè)定結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[13]測(cè)定結(jié)果之間的差異。選用7個(gè)不同支鏈淀粉含量的配比樣品，= 0.051，結(jié)果見(jiàn)表1。查分布表，0.05,6=1.943，< t0.05,8，表明測(cè)定結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定結(jié)果之間無(wú)顯著性差異。

表1 支鏈淀粉速測(cè)準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 重復(fù)性

按照GB/T 4889—2008中7.1單總體方差或標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)實(shí)施χ2分布檢驗(yàn)，判斷該方法重復(fù)性測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)差是否符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法中規(guī)定的重復(fù)性要求，同時(shí)采用6次測(cè)定極差與現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的6次測(cè)定重復(fù)性臨界極差進(jìn)行對(duì)照，考察該方法的重復(fù)性。

在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過(guò)1.24，6次測(cè)定的重復(fù)性臨界極差為1.77，供試的70%支鏈淀粉含量樣品的檢測(cè)結(jié)果的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差=0.18，在顯著水平=0.05情況下，2= 0.547 2 <20.95(5)= 11.070 5，極差0.60<重復(fù)性臨界極差1.77，說(shuō)明該方法測(cè)定的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差和極差均沒(méi)有超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的重復(fù)性要求，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 支鏈淀粉速測(cè)的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 穩(wěn)定性

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定計(jì)算出兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差不得超過(guò)1.27，13次測(cè)定的穩(wěn)定性臨界差值2.13，連續(xù)12 h檢測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差= 0.181，在顯著性水平α=0.05情況下，2= 1.909 <20.95(12)= 21.02，極差0.56<穩(wěn)定性臨界極差2.13，說(shuō)明該方法測(cè)定的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)差和極差均沒(méi)有超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的重復(fù)性要求，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 支鏈淀粉速測(cè)的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3 快速測(cè)定法同國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定值比較

隨機(jī)選取20份釀酒專(zhuān)用高粱樣品和10份稻谷樣品，同時(shí)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[8-9]和快速檢測(cè)方法測(cè)定樣品的干基總淀粉含量和支鏈淀粉含量，結(jié)果見(jiàn)表4。

續(xù)表4

表4 國(guó)標(biāo)法和儀器快速法檢測(cè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果 %（干基）

編號(hào)樣品類(lèi)型總淀粉檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比支鏈淀粉檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比 儀器法檢測(cè)值平均值手工法檢測(cè)值平均值偏差儀器法檢測(cè)值平均值手工法檢測(cè)值平均值偏差 035004高粱68.6468.6868.4268.550.1365.4165.276665.69–0.42 68.7268.6865.1365.38 035003高粱67.5367.4867.4367.260.2263.7363.8663.2363.530.33 67.4267.0863.9863.82 035005高粱69.569.5469.4969.370.1665.8265.6765.7265.570.1 69.5769.2565.5165.42 245003高粱70.8370.9871.0471.18–0.267.6667.667.8267.68–0.08 71.1371.3267.5467.53 285002高粱76.1176.2776.0876.29–0.0268.5468.6668.2268.120.55 76.4276.4968.7868.01 245002高粱72.772.5872.3272.190.3968.6268.4769.0368.83–0.36 72.4572.0668.3268.62 025004高粱72.2572.3972.5372.46–0.0663.6163.5363.2363.130.41 72.5372.3863.4563.02 245001高粱72.8672.7772.6572.530.2366.4566.3466.1866.20.14 72.6772.4166.2366.22 025003高粱73.4373.2873.6873.42–0.1464.2364.1663.9264.070.09 73.1273.1564.0864.22 025001高粱76.5576.4476.4676.280.1665.7565.8466.4266.2–0.36 76.3276.0965.9365.98 025005高粱68.9568.8769.0168.92–0.0559.4859.6360.0359.87–0.24 68.7868.8259.7759.71 031011稻谷84.6884.784.8884.690.0269.7669.6169.8269.66–0.05 84.7284.4969.4569.49 006542稻谷83.5283.7183.5183.470.2361.5161.3861.7861.55–0.17 83.8983.4361.2561.32 241006稻谷86.9986.8386.2286.480.3473.5573.6473.2473.350.29 86.6686.7473.7273.46 241011稻谷86.1286.2586.4186.35–0.171.9772.1772.0171.850.32 86.3886.2972.3671.68 211020稻谷84.0984.3184.3284.44–0.1368.9568.8868.9168.70.19 84.5284.5568.8168.48 031004稻谷86.6486.4686.2986.170.2974.2874.1673.9573.80.36 86.2886.0574.0373.64 211002稻谷89.8989.9189.9989.770.1475.6875.874.9675.190.61 89.9389.5475.9275.42 021016稻谷94.9594.8294.8494.580.2372.9172.8872.5872.640.24 94.6894.3272.8572.69 021003稻谷86.5686.6486.8486.82–0.177271.8971.6871.520.38 86.7286.7971.7871.35 281001稻谷84.9885.0585.2585.36–0.371.7771.772.0671.89–0.19 85.1285.4671.6371.72 td0.4920.462 t0.05,291.6991.699

為了驗(yàn)證淀粉快速檢測(cè)方法能夠準(zhǔn)確測(cè)定樣品總淀粉、支鏈淀粉含量，同時(shí)采用快速檢測(cè)方法和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定樣品的總淀粉、支鏈淀粉含量，將測(cè)定結(jié)果進(jìn)行配對(duì)檢驗(yàn)?？偟矸酆縟=0.492，查分布表，0.05,29=1.699，d<0.05,29；支鏈淀粉含量d=0.462，查分布表，0.05,29=1.699，d<0.05,29。且由圖2、圖3所示，儀器檢測(cè)的總淀粉、支鏈淀粉含量與國(guó)標(biāo)法偏差均符合正態(tài)分布，說(shuō)明兩種檢測(cè)方法的測(cè)定結(jié)果之間無(wú)顯著性差異，快速法測(cè)定值與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定值相符。

圖2 總淀粉檢測(cè)值偏差離散圖

圖3 支鏈淀粉檢測(cè)值偏差離散圖

3 結(jié)論

支鏈淀粉快速檢測(cè)方法可以準(zhǔn)確檢測(cè)高粱、稻谷等樣品的支鏈淀粉含量，單次檢測(cè)時(shí)間僅為2 h，遠(yuǎn)低于GB/T 15683—2008和GB 5009.9— 2016的4個(gè)工作日，大幅縮短了檢測(cè)時(shí)間。同時(shí)，減少了人為誤差，有效提高了測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性、重復(fù)性及再現(xiàn)性，保證了測(cè)定過(guò)程快速、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，為釀酒企業(yè)的發(fā)展提供支撐。

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[7] 吳玉萍, 高云才, 徐昭梅, 等. 連續(xù)流動(dòng)法測(cè)定新鮮煙葉中的直鏈淀粉和支鏈淀粉[J]. 云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2018, 40(2): 121-126.

[8] 大米直鏈淀粉含量的測(cè)定: GB/T15683—2008 [S].

Research and application of rapid detection of amylopectin in wine industry

YU Jia-qian1, YUAN Shi-meng2, ZENG An-ling2, XU Hong3, LING Kun3

(1. Yibin Quality Monitoring Station of Grain & Oil, Yibin, Sichuan 644000, China; 2. Chongqing Ruiti Technology Co. Ltd., Chongqing 402460, China; 3. Yibin Wuliangye Co. Ltd, Yibin, Sichuan 644000, China)

Sorghum is the main raw material for Chinese liquor brewing, and the brewing Strong or Sauce-flavor liquor has more special requirements for the original cooking properties. In order to shorten the time and reduce the human error effectively during the operation of amylopectin detection, a rapid detection method was established for the detection of amylopectin content in this experiment, the performance evaluation of the method and instrument was carried out, and the rapid detection method was compared with the national standard method, the results showed that there was no significant difference between the two methods.

make wine; sorghum; total starch; amylopectin; amylase; rapid detection methods

TS237

A

1007-7561(2020)02-0091-06

2019-10-24

于加乾，1974年出生，男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榧Z食儲(chǔ)藏與品質(zhì)化學(xué)檢驗(yàn).

10.16210/j.cnki.1007-7561.2020.02.015

袁士猛，1976年出生，男，高級(jí)工程師，研究方向糧油食品光學(xué)檢測(cè).