從江縣米酒釀造原料香禾糯的理化品質(zhì)分析

申可，王曉丹，邱樹毅，周鴻翔，班世棟，羅小葉

（貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點實驗室，貴州貴陽 550025）

從江縣位于貴州省黔東南苗族侗族自治州東南部，地處東經(jīng) 108°05′～109°12′，北緯 25°16′～26°05′，以濃郁的原生態(tài)苗侗文化聞名于世，經(jīng)聯(lián)合國糧農(nóng)組織列入了全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)保護地，是迄今為止為數(shù)不多保存完好的糯稻栽培圈[1]。當(dāng)?shù)囟弊遛r(nóng)民采用稻-魚-鴨共生系統(tǒng)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式種植選育香禾糯，綠色環(huán)保無公害，深受國內(nèi)外專家學(xué)者的關(guān)注和研究[2]。截止2018年，從江縣把香禾糯稻谷種植作為重要扶貧產(chǎn)業(yè)來抓，采取“公司+基地+合作社（協(xié)會）+農(nóng)戶”等模式，引導(dǎo)當(dāng)?shù)乩习傩瞻l(fā)展復(fù)合生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，促進農(nóng)業(yè)增效農(nóng)民增收。

香禾糯又稱香米，從江縣香禾糯按芒的長短可分為長芒、短芒和無芒，穗大，粒谷色彩多，米粒大飽滿，呈卵圓形，色澤潔白，其米飯軟而黏、油質(zhì)多、不粘手、香而不膩。從江縣獨特的水土資源和氣候環(huán)境充分保證了香禾糯的優(yōu)越品質(zhì)。香禾糯中含有淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分，常被貴州苗族、侗族人民選作原料用來釀造米酒。原料糯米品質(zhì)的好壞直接影響了米酒的質(zhì)量，其富含的營養(yǎng)物質(zhì)也就成為了衡量糯米品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。優(yōu)質(zhì)糯米經(jīng)過微生物的發(fā)酵釀制得米酒，可以有效改變米酒的營養(yǎng)成分結(jié)構(gòu)，經(jīng)發(fā)酵生成的低糖物質(zhì)還易被人體吸收。此外，經(jīng)其釀造而成的米酒可賦予消費者香甜醇美的口感，兼具營養(yǎng)保健的作用，在一定程度上能夠有效地增強消化腺的分泌能力，進而增強食欲，提高免疫力[3]。

近十年來中國米酒發(fā)展迅速，市面上的米酒產(chǎn)品不斷增多，人們對米酒的需求量也越來越高。但是產(chǎn)品及原料標(biāo)準(zhǔn)混亂、系統(tǒng)性差、市場化程度低等問題也是米酒行業(yè)所面臨的巨大“瓶頸”。因此，針對從江縣豐富的農(nóng)業(yè)香禾糯資源和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，以糯米種植為基礎(chǔ)，以香禾糯米酒加工為平臺，綜合分析從江縣香禾糯的營養(yǎng)成分，通過不斷改良品種，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化種植管理，可延伸糯米相關(guān)深加工的產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)規(guī)?；凸I(yè)化加工生產(chǎn)系列產(chǎn)品的多極開發(fā)，促進當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟增收。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香禾糯：茍今告1號、茍禮柱、茍今告2號、茍陽當(dāng)，貴州省從江縣增益香禾種植專業(yè)合作社提供。

甲醇，乙醇，乙酸，氫氧化鈉，十二烷基苯磺酸鈉，碘化鉀，硼酸，硫酸，甲基紅，亞甲基藍，溴甲酚綠，無水乙醚，石油醚，乙酸鎂等均為分析純。

1.2 儀器

FA1004型電子分析天平，上海良平儀器儀表有限公司；DK-98-11型電熱恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司；101-1AB型電熱干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；722S型分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司；SZ-97型自動三重純水蒸餾器，上海亞榮有限公司；NAI-ZFCDY-2Z型索氏抽提器，上海那艾精密儀器有限公司；LK-2000A型打粉機，上海燁昌食品機械有限公司；ANT-100型凱氏自動定氮儀，上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司。DL-1型電子萬用電爐，天津天泰儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 感官測定

長度檢驗：參考GB/T 1354-2018《大米》[4]；色澤、氣味：參考GB/T 5492-2008《糧油檢驗糧食、油料的色澤、氣味、口味鑒定》[5]；碎米檢驗：參考GB/T 5503-2009《糧油檢驗 碎米檢驗法》[6]；雜質(zhì)、不完善粒檢驗：參考 GB/T 5494-2019《糧油檢驗 糧食、油料的雜質(zhì)、不完善粒檢驗》[7]；黃粒米檢驗：參考GB/T 35881-2018《糧油檢驗 稻谷黃粒米含量測定 圖像分析法》[8]；互混率檢驗：參考GB/T 5493-2008《糧油檢驗 類型及互混檢驗》[9]。

1.3.2 水分測定

參考GB 5009.3-2016《食品中水分的測定》中的《直接干燥法》[10]。

1.3.3 灰分含量測定

參考GB 5009.4-2016《食品中灰分的測定》中的《食品中水溶性灰分和水不溶性灰分的測定》方法[11]。

1.3.4 淀粉含量測定

直鏈淀粉含量測定參考GB/T 15683-2008《大米直鏈淀粉含量的測定》[12]；總淀粉含量測定參考 GB 5009.9-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中淀粉的測定》中的《酸水解法》[13]。

1.3.5 蛋白質(zhì)含量測定

參考GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》中的《凱氏定氮法》[14]。

1.3.6 脂肪含量測定

參考GB 5009.6-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》中的《索氏抽提法》[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計制表，SPSS 21.0用于數(shù)據(jù)單因素方差分析及理化指標(biāo)主成分分析[16]，Origin 2018用于圖形的繪制。所有數(shù)據(jù)均進行三次重復(fù)試驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 感官分析

茍今告1號、茍禮柱、茍今告2號、茍陽當(dāng)四種糯米原料的長度測定結(jié)果如表1所示。四種香禾糯的平均長度均不高于0.6 cm，米粒均呈橢圓形，短而寬，屬于粳糯米，具有本品正常糧食的色澤及氣味，無霉?fàn)€、無病蟲等變質(zhì)現(xiàn)象。

表1 不同品種香禾糯的長度比較Table 1 Comparison of length quality of different varieties of fragrant glutinous rice

茍今告1號、茍禮柱、茍今告2號、茍陽當(dāng)4種糯米原料的碎米檢驗、雜質(zhì)檢驗、不完善粒檢驗、黃粒米檢驗及互混率檢驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同品種香禾糯的完整性比較Fig.1 Comparison of the integrity of different varieties of fragrant glutinous rice

由圖1可知，四種香禾糯的雜質(zhì)含量、黃粒米含量、互混率均為零，表明米粒外觀品質(zhì)較好，具有較高的純度，不含同種米粒之外的其他物質(zhì)。四種香禾糯的碎米占比分別為5.10%±1.10%、14.70%±0.76%、9.30%±0.93%、3.20%±0.20%，其中小碎米含量占比分別為 1.10%±0.40%、2.80%±0.49%、2%±0.15%、1%±0.36%，均低于15%，符合GB/T 1354-2018中二級粳糯米的碎米指標(biāo)限量，且茍今告1號、茍今告2號、茍陽當(dāng)三種香禾糯的碎米含量低于 10%，符合GB/T 1354-2018中一級粳糯米的碎米指標(biāo)限量。茍陽當(dāng)香禾糯的碎米率最低，米粒較完整，而茍禮柱香禾糯的碎米率最高，米粒長度小于同批次完整米粒平均長度的四分之三。

四種香禾糯的不完善粒含量分別為2.20%±0.80% 、 4.80%±0.49% 、 2.70%±0.81% 、2.60%±0.74%，均低于6%，符合GB/T 1354-2018中二級粳糯米的不完善粒指標(biāo)限量。茍今告1號、茍今告2號及茍陽當(dāng)三種香禾糯的不完善率比較相近，茍今告1號糯米的不完善率最低，米粒最為飽滿，含有較少的病斑粒、生霉粒等米粒。

2.2 水分及灰分分析

茍今告1號、茍禮柱、茍今告2號、茍陽當(dāng)四種糯米原料的水分及灰分測定結(jié)果見圖2。

圖2 不同品種香禾糯的水分及灰分比較Fig.2 Comparison of water and ash content of different varieties of fragrant glutinous rice

由圖 2可知，四種香禾糯的水分含量分別為10.29%±0.02%、10.20%±0.04%、10.36%±0.05%、10.63%±0.06%，均在 10%～11%范圍內(nèi)，低于 GB/T 1354-2018中二級粳糯米15.5%的水分限量。水分含量對于釀酒品質(zhì)及糯米貯存都非常重要。一方面，水分含量的變化會影響糯米淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)的改變，在適度范圍內(nèi)，隨著水分含量的增加，淀粉會充分吸水膨脹，利于釀酒過程中淀粉糊化的進行[17]。另一方面，水分含量過高容易導(dǎo)致糯米霉變，使其不耐儲存，降低其營養(yǎng)價值，影響適口性，更為嚴重的是會造成糯米產(chǎn)品的霉菌毒素超標(biāo)，嚴重危害人類食品安全。

灰分是食品經(jīng)高溫灼燒后的殘渣[18]，其成分主要是鉀、鈉、鈣、鐵、硅、磷等元素的氧化物或無機鹽，具有調(diào)節(jié)機體生理功能的作用。本研究中四種香禾糯的灰分含量分別為0.88±0.04 g/100 g、0.85±0.04 g/100 g、0.83±0.02 g/100 g、0.95±0.04 g/100 g，均在 0.8～1 g/100 g范圍內(nèi)，以此作為原料釀造米酒，可為米酒提供無機營養(yǎng)物質(zhì)。據(jù)研究報道，米酒中含有20多種人體所需的常量和微量元素，這些元素在某種程度上利于微生物的生長，如磷、硫、鈣、鉀等是構(gòu)成酒體微生物菌體細胞和輔酶的必需成分[19]。

2.3 淀粉分析

圖3 不同品種香禾糯的淀粉含量比較Fig.3 Comparison of starch content of different varieties of fragrant glutinous rice

茍今告1號、茍禮柱、茍今告2號、茍陽當(dāng)四種糯米原料的淀粉含量如圖3所示。茍今告1號、茍禮柱、茍今告2號、茍陽當(dāng)四種原料糯米的支鏈淀粉含量分別為 83.93±0.07 g/100 g、82.47±2.55 g/100 g、87.71±2.35 g/100 g和84.17±1.18 g/100 g，含量均占總淀粉的99%以上，其中茍陽當(dāng)香禾糯的支鏈淀粉占比最高，達到99.31%±0.16%，這與楊停等[20]關(guān)于粳糯1號（產(chǎn)地安徽?。┖途?號（產(chǎn)地黑龍江?。┑牡矸酆垦芯拷Y(jié)果相近。

淀粉是糯米中重要的營養(yǎng)成分之一，包括直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種。直鏈淀粉呈無分支螺旋結(jié)構(gòu)，含有幾百個葡萄糖單元，每6個葡萄糖殘基為一個螺旋周期。支鏈淀粉呈現(xiàn)高度分支化的束狀結(jié)構(gòu)，每條分支鏈長平均含有 1824個葡萄糖，平均聚合度高于6000，相對分子量范圍為107～108u[21]。淀粉的含量及空間結(jié)構(gòu)是評價糯米品質(zhì)的一個重要指標(biāo)，對米酒的品質(zhì)產(chǎn)生重要的影響。一方面，直鏈淀粉結(jié)構(gòu)緊密，糊化溫度較高且容易老化，而老化淀粉不易被淀粉酶水解，因而導(dǎo)致其糖化效果低，出酒率低[22]。支鏈淀粉分子排列疏松而不規(guī)則，吸水速度快，溶脹性能強，易蒸煮糊化，可以促進糯米的糖化發(fā)酵過程。而淀粉糖化酶對支鏈淀粉的水解作用往往較難完全，使米酒中殘留較多的糊精和低聚糖，能夠較好地賦予米酒醇甜柔和、甜而不膩的口感[23]。蔣世云[24]對不同淀粉質(zhì)大米發(fā)酵釀制米酒進行了研究，研究結(jié)果表明：支鏈淀粉與直鏈淀粉的比值越大，米酒的感官品質(zhì)越好，其含量比在一定范圍內(nèi)可以用作糯米酒原料，比例太低會導(dǎo)致米酒產(chǎn)品出現(xiàn)苦澀味。另一方面，在米酒的釀造條件下，支鏈淀粉與直鏈淀粉的比值對于米酒酒精度的影響大于總酸度的影響，表現(xiàn)為隨著原料中淀粉支鏈直鏈比率增大，米酒的酒精度逐步降低后趨向穩(wěn)定。

綜上，糯米的支鏈淀粉與直鏈淀粉的比值越大，即支鏈淀粉的含量越高，米酒的醇厚感越濃，米酒的感官品質(zhì)越好。茍今告1號、茍禮柱、茍今告2號、茍陽當(dāng)四種香禾糯的支鏈淀粉含量均呈現(xiàn)較高水平，并且其含量及比例非常接近，無明顯差異，均適用于釀造米酒。

2.4 蛋白質(zhì)、脂肪分析

茍今告1號、茍禮柱、茍今告2號、茍陽當(dāng)四種原料糯米的蛋白質(zhì)及脂肪測定結(jié)果如圖4所示。由圖4可以得知，四種香禾糯樣品間的蛋白質(zhì)含量差異較小，分別為 7.49±0.06 g/100 g、8.22±0.06 g/100 g、7.5±0.04 g/100 g、8.26±0.01 g/100 g，占比均在7%～8%范圍內(nèi)，這與張潔茹[25]在文獻中報道的“糯米中蛋白質(zhì)的含量大約在7%～8%”的結(jié)論一致。

蛋白質(zhì)是由許多氨基酸以肽鍵聯(lián)結(jié)在一起，并形成一定空間結(jié)構(gòu)的大分子，是所有生命物質(zhì)的基礎(chǔ)，正所謂“沒有蛋白質(zhì)就沒有生命”。蛋白質(zhì)在人體中起到重要的作用，包括構(gòu)成人體組織成分、構(gòu)成各種重要的體內(nèi)生理活性物質(zhì)、給人體提供能量、調(diào)節(jié)體液和維持體內(nèi)酸堿平衡及增強人體的免疫力等。米酒原料中的蛋白質(zhì)經(jīng)微生物酶的降解，主要以多肽和氨基酸的形式存在，可直接被腸、胃消化系統(tǒng)吸收而為人體所利用[26]。通過米酒攝入向人體中補充蛋白質(zhì)，可滿足人體所需的氨基酸，尤其是必需氨基酸（賴氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、擷氨酸、色氨酸、異亮氨酸和蛋氨酸）[25]，其種類及含量均居于各類飲料酒之首[27,28]。因此，上述四種香禾糯米均含有豐富的蛋白質(zhì)，可作為優(yōu)質(zhì)原料釀造米酒，經(jīng)過微生物的糖化發(fā)酵作用，分解為糖類、氨基酸等小分子浸出物，使人體充分吸收。

圖4 不同品種香禾糯的蛋白質(zhì)及脂肪含量比較Fig.4 Comparison of protein and fat content of different varieties of fragrant glutinous rice

四種香禾糯米中的脂肪含量普遍較低，分別為0.62±0.09 g/100 g、1.01±0.04 g/100 g、0.86±0.05 g/100 g、0.97±0.05 g/100 g，這與楊停等[20]對于粳糯1號和粳糯2號脂肪含量檢測結(jié)果相近。脂肪含量會直接影響釀造米酒的品質(zhì)，在米酒釀造過程中，脂肪中的飽和脂肪酸有利于酵母脂香的生成，但過剩的脂肪酸會產(chǎn)生異味，破壞米酒的品質(zhì)。本研究中選取的四種香禾糯均是脂肪含量低的優(yōu)質(zhì)粳糯，作為一種低脂肪食品，將其應(yīng)用于米酒釀造可在一定程度上提高米酒的風(fēng)味和口感[25]。

2.5 不同品種香禾糯米理化品質(zhì)主成分分析

主成分分析法是將原來指標(biāo)重新組成一組新的、彼此不相關(guān)的幾個綜合指標(biāo)，利用較少的綜合指標(biāo)反映原來指標(biāo)的一種統(tǒng)計方法[29]。本研究以測得的6種對糯米品質(zhì)有較大影響的理化指標(biāo)進行主成分分析[30-32]，以綜合評價不同品種香禾糯米的理化品質(zhì)差異，建立香禾糯理化品質(zhì)主成分評價模型，為米酒原料糯米的選擇提供技術(shù)參考。

2.5.1 理化品質(zhì)主成分評價模型的構(gòu)建

經(jīng)SPSS 21.0軟件分析，得到表2所示的主成分特征值及貢獻率，選取其中特征值大于2的2個成分（第1主成分、第2主成分）為主成分，由表2可知，其累計方差貢獻率達83.81%，能夠較好地代表原始數(shù)據(jù)所反映的信息，符合主成分分析要求[33]。

表2 主成分的特征值以及貢獻率Table 2 Eigenvalues and contribution rates of principal components

表3主成分的特征向量與載荷矩陣Table 3 Principal component eigenvectors and loading matrix

主成分特征向量與荷載矩陣見表3，結(jié)合表2、3可知，第一主成分的方差貢獻率為59.85%，主要反映總淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量的變異信息。第二主成分的方差貢獻率為23.95%，主要反映直鏈淀粉含量、灰分含量、水分含量的變異信息。此外，荷載還能反映各變量與主成分間的相關(guān)系數(shù)[34]，由表2可以看出，第一主成分與總淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量呈正相關(guān)，與直鏈淀粉、灰分含量、水分含量呈負相關(guān)。第二主成分與直鏈淀粉、灰分含量、水分含量呈正相關(guān)，與總淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量呈負相關(guān)。

根據(jù)表2、3的信息，以F1和F2兩個主成分來代表原來的6種理化指標(biāo)所表達的原始信息，建立香禾糯米理化品質(zhì)的評價模型，得出香禾糯米理化品質(zhì)的線性關(guān)系式分別為：

F1=-0.15X1+0.11X2+0.82X3+0.38X4-0.17X5-0.13X6

F2=0.04X1-0.14X2-0.20X3-0.17X4+0.37X5+0.54X6

F1和 F2分別表示第一主成分和第二主成分的得分值，得分值越高，表示該主成分對香禾糯米的理化品質(zhì)貢獻越大。

由于前兩個主成分反映了原始數(shù)據(jù)信息的83.81%，所以可以利用這2個新的綜合指標(biāo)來替代原始的多個指標(biāo)進行分析。以不同特征值的方差貢獻率βi（i＝1，2，…，k）為加權(quán)系數(shù)，利用綜合評價函數(shù) F=β1F1+β2F2+…βkFk[35-37]，建立香禾糯米綜合理化品質(zhì)的評價模型：F=0.5985F1+0.2395F2。

2.5.2 基于主成分評價模型的香禾糯米理化品質(zhì)的比較

根據(jù)F1、F2、F的線性關(guān)系式，得到4種香禾糯米理化品質(zhì)評價綜合得分值，如表4所示，該得分值可反映不同品種香禾糯米樣品理化品質(zhì)的差異。

由表4可知，茍陽當(dāng)樣品的第一主成分得分較其他階段最高，反映出總淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量對該品種樣品的理化品質(zhì)貢獻較大；茍今告1號樣品的第二主成分得分最高，充分反映出直鏈淀粉、灰分含量、水分含量對該品種樣品的理化品質(zhì)貢獻較大。4種香禾糯米樣品主成分的綜合得分值F從大到小依次排序，分別為茍陽當(dāng)樣（F=7.07）、茍禮柱樣（F=6.98）、茍今告2號樣（F=6.80）、茍今告1號樣（F=6.63），表明在該主成分評價模型下，四種香禾糯米理化品質(zhì)存在一定差異，且茍陽當(dāng)樣品的理化品質(zhì)最佳。

表4 不同品種香禾糯米主成分綜合得分Table 4 Comprehensive scores of principal components of different varieties of fragrant glutinous rice

圖5 不同品種香禾糯米理化指標(biāo)第一、第二主成分得分投影圖Fig.5 Scores plots of the first and second principal components of physical and chemical indicatorsfor the different kinds of fragrant glutinous rice

以測定的6種理化指標(biāo)在第一、第二主成分中的得分，繪制二維投影圖[38,39]如圖5所示，來進一步明確第一、第二主成分中各成分所起的影響作用的異同。

由圖5可知，第一主成分中3種理化指標(biāo)在得分投影圖中分為2簇，一簇為蛋白質(zhì)含量、脂肪含量，一簇為總淀粉含量與第二主成分中的直鏈淀粉含量共同形成，表明第一主成分中的理化指標(biāo)對整體理化品質(zhì)的影響作用分為2種。第二主成分中3類理化指標(biāo)在得分投影圖中有2簇，一簇為水分含量、灰分含量，一簇為直鏈淀粉含量與第一主成分中的總淀粉含量共同形成，表明第二主成分的理化指標(biāo)對整體理化品質(zhì)的影響作用有2種。綜上，6種理化指標(biāo)對不同品種香禾糯米樣品理化品質(zhì)的影響有3種，總淀粉含量、直鏈淀粉含量為一種，水分含量、灰分含量為一種，蛋白質(zhì)含量、脂肪含量為一種，這3種作用共同形成了不同品種香禾糯米樣品理化品質(zhì)的差異。

3 結(jié)論

3.1 本研究通過對從江縣4種不同品種米酒釀造原料香禾糯理化指標(biāo)進行檢測發(fā)現(xiàn)，茍今告1號、茍禮柱、茍今告2號、茍陽當(dāng)4種香禾糯均屬于粳糯米，營養(yǎng)物質(zhì)種類豐富，含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)限量，均是支鏈淀粉含量高、脂肪含量低的優(yōu)質(zhì)粳糯，可選用于釀造優(yōu)質(zhì)米酒。結(jié)合主成分分析發(fā)現(xiàn)，四種香禾糯理化品質(zhì)差異較小，茍陽當(dāng)樣品的整體理化品質(zhì)最佳。

3.2 本實驗通過選取具有從江縣地方特色的糯米原料為研究對象，明晰4種典型香禾糯品種的品質(zhì)異同，確定各不同品種香禾糯的營養(yǎng)成分，對于指導(dǎo)企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)米酒具有重要意義，后續(xù)有望投入模擬發(fā)酵生產(chǎn)，進一步監(jiān)測米酒成分變化，探究不同糯米原料對米酒品質(zhì)的影響。