特香型白酒釀造用不同種類大米營養(yǎng)成分和揮發(fā)性香氣成分的差異性分析

蔡文琴，洪麗霞，吳生文，萬 茵，付桂明*，劉成梅，謝子軍，陳延儒，林 培，吳曉江，曾婷婷

（1.南昌大學 食品科學與技術國家重點實驗室國際食品創(chuàng)新研究院，江西 南昌 330031；2.四特酒有限責任公司，江西 樟樹 331200）

白酒是我國傳統(tǒng)的蒸餾酒，以大米、高粱、小麥等糧食作物作為釀造的主要原料。這些原料是決定白酒質量的第一物質基礎，因此有“糧是酒之肉”的說法[1]。特香型白酒作為全國12大香型白酒之一，與其他香型白酒最大的區(qū)別就是以優(yōu)質大米作為白酒的釀造原料，并且不經粉碎，采用整粒與酒醅混蒸的生產工藝[2]。研究表明，大米中的淀粉、蛋白質和脂肪等營養(yǎng)成分含量會對其應用于白酒釀造過程產生影響。淀粉作為大米中的主要成分，也是影響白酒釀造出酒率最重要的成分，一方面其糊化程度高，有利于糖化，提高出酒率；另一方面糊化程度過高，黏性過大，降低酒醅中氧氣流動性，不利于好氧的微生物生長繁殖，反而降低了出酒率。蛋白質作為大米中的重要成分之一，為釀造微生物提供氮源、促進其生長，并且作為白酒香氣物質的前體物質，對釀造過程亦有較大影響[3]。脂肪在大米中含量雖然很少，但過高含量的脂肪會阻礙發(fā)酵的進行，導致產酒率下降[4]。因此，原料大米的營養(yǎng)成分含量對于特香型白酒的品質至關重要。

特香型白酒采用“三進四出”的續(xù)米查混蒸的生產工藝，原料大米經過多次發(fā)酵，提高了利用率，在蒸餾酒的同時把大米蒸熟，大米中的揮發(fā)性香氣成分（如酯、醇、酸等）在蒸煮過程進入酒內，成為構成特香型白酒香氣成分的重要物質[5]。因此原料大米自身所含的揮發(fā)性香氣成分也是特香型白酒特征風味成分的重要組成部分。

目前，關于適合特香型白酒釀造的大米品種尚鮮有系統(tǒng)研究。因此，本實驗通過對不同種類大米原料（早秈米、粳米、秈糯米和粳糯米）的營養(yǎng)成分和揮發(fā)性香氣成分進行分析，以期為選用生產優(yōu)質特香型白酒的大米原料提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

秈糯米、粳糯米、早秈米和粳米：市售。

硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸、甲基紅、溴甲酚綠、石油醚、氫氧化鈉、濃鹽酸、硼酸、無水乙醇、三水合乙酸鉛、硫酸鈉、次甲基藍、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀、葡萄糖等（均為分析純）：西隴化工股份有限公司。

1.2 儀器與設備

SOX606脂肪自動測定儀：上海允延儀器有限公司；KN680全自動定氮儀：廈門愛科圣實驗室系統(tǒng)工程有限公司；8890-5977B氣相色譜-質譜聯(lián)用儀（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）：安捷倫科技有限公司；DVB/CAR/PDMS（50/30 μm）固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME）纖維頭、HP-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）：美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 大米主要營養(yǎng)成分的測定

淀粉含量的測定：參考GB 5009.9—2016《食品安全國家標準食品中淀粉的測定》中酸水解法[6]；蛋白質含量的測定：參考GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》[7]；脂肪含量的測定：參考GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》[8]。

1.3.2 大米揮發(fā)性香氣成分的分析

按照參考文獻[9]的方法并做了部分調整。

（1）萃?。簩⑤腿±w維頭在氣相色譜進樣口270 ℃老化60 min。稱取2 g大米樣品，置于頂空進樣瓶中，加入4 mL雙蒸水（dd H2O），將進樣瓶放于80 ℃水浴中平衡20 min。然后將老化后的萃取纖維頭刺穿隔墊，置于樣品上方5 cm處，萃取吸附40 min，抽回纖維頭，將萃取裝置插入GC進樣口，推出纖維頭解吸5 min。

（2）色譜條件：HP-5MS色譜柱（30m×0.25mm，0.25μm），進樣口溫度250 ℃，載氣為高純氦氣（He），流速1.5 mL/min，分流比1∶1。程序升溫：50 ℃保持1 min；6 ℃/min升至80 ℃，保持5min；4℃/min升至190℃；6℃/min升至210℃，保持10min。

（3）質譜條件：電離方式為電子電離（electron ionization，EI）源，電離能量70 eV，離子源溫度230 ℃，質譜掃描范圍為33～400 u。

（4）定性定量分析：運用GC-MS內部計算機譜庫（美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）/WILEY）對所檢測的數(shù)據(jù)結果進行初步檢索比對，并進一步通過正構烷烴出峰的保留時間計算物質保留指數(shù)（retention index，RI），最終確定物質?；衔锖堪捶迕娣e歸一法進行計算。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

每個樣品指標平行測定3次，采用Excel 2013、Origin 9.0軟件進行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計分析，最終所得結果以平均值±標準偏差形式呈現(xiàn)。SPSS 24.0軟件用于數(shù)據(jù)的單因素方差分析（P＜0.05），并采用Duncan對數(shù)據(jù)進行多重比較。R軟件（Version 3.6.1）用于揮發(fā)性香氣化合物的層次聚類分析。

2 結果與分析

2.1 不同種類大米主要營養(yǎng)成分分析

由表1可知，粳米的淀粉含量為74.79%，顯著高于早秈米、粳糯米和秈糯米（P＜0.05）；早秈米和秈糯米的淀粉含量差異不顯著（P＞0.05）。在釀造過程中，淀粉經過糖化轉化為葡萄糖，然后轉變成乙醇，因此淀粉含量與出酒率直接相關，淀粉含量越高出酒率越高[10]。

表1 不同種類大米部分營養(yǎng)成分含量比較Table 1 Comparison of the contents of main nutrient compounds of different kinds of rice

4種大米的蛋白質含量均存在顯著差異（P＜0.05），由高到低分別為粳米（7.11%）、早秈米（6.76%）、粳糯米（6.13%）、秈糯米（5.66%）。在釀造過程中，適量蛋白質有利于微生物生長繁殖以及酶活性，但蛋白質含量過高也會造成醇類物質的過多積累，從而影響發(fā)酵[11]。本研究中粳米和早秈米中蛋白質含量與夏凡等[12]的研究所得蛋白質含量（6.58%～9.07%）相比，較為適中，因此適合用于白酒釀造。

4種大米的脂肪含量均存在顯著差異（P＜0.05），由高到低分別為粳糯米（0.57%）、秈糯米（0.42%）、粳米（0.28%）、早秈米（0.21%）。脂肪是微生物發(fā)酵過程中產有機酸的重要原料，也是酯類成分的前體物質，易被酵母利用產生酯香風味成分，對白酒風味起積極作用[13]，但過多脂肪含量容易導致釀造過程脂肪酸氧化分解，從而產生有機酸類物質，使酒呈現(xiàn)酸敗氣味[14]。本研究中4種大米脂肪含量與夏凡等[12]的研究所得脂肪含量（0.56%～1.49%）相比都偏低，可能是選用大米加工精度較高。

2.2 不同種類大米的揮發(fā)性香氣成分分析

采用SPME-GC/MS對4種大米的揮發(fā)性香氣成分進行分析，結果見表2。由表2可知，早秈米中共鑒定出26種揮發(fā)性香氣成分，粳米中鑒定出22種，粳糯米中的揮發(fā)性香氣成分種類最多，有29種，而秈糯米中只鑒定出了17種。

表2 不同種類大米的揮發(fā)性香氣成分相對含量比較Table 2 Comparison of the relative contents of volatile aroma compounds in different types of rice

由表2可知，酸類物質在除粳米外的3種大米中的含量最高，其中棕櫚酸含量最高，在早秈米、粳米、粳糯米、秈糯米中含量分別占總其風味成分的23.76%、17.98%、33.06%、44.39%，然后是油酸、亞油酸和肉豆蔻酸等，與彭智輔等[15]的研究一致。雖然它們均是長鏈高沸點有機酸，但是在蒸煮過程中會隨著水蒸氣蒸餾夾帶出來。酸類化合物在白酒中既是重要的呈味物質，又是酯類化合物的前體物質，在香味成分轉換中占有重要地位[16]。揮發(fā)性酸中，分子質量越小，閾值越低，因此乙酸、己酸等中短鏈有機酸是白酒中重要風味成分，但大米中含量最高的棕櫚酸、油酸、亞油酸和肉豆蔻酸等長鏈有機酸閾值高，對白酒風味貢獻不大。

醛類物質具有水果香和甜香，且閾值普遍較低，是大米風味的關鍵物質之一[17]。壬醛具有強烈的油脂氣味和甜橙氣味，是早秈米和粳米中含量最高的醛類物質，分別為13.90%和20.55%。正己醛是己酸的前體，在白酒釀造過程中被微生物利用可以生成己酸，再與乙醇進行酯化反應，可以生成白酒中主要風味成分己酸乙酯，在早秈米和粳米、粳糯米和秈糯米中含量分別為3.79%和10.85%、10.05%、5.94%。

酯類物質對白酒風味具有重要作用，是形成酒體香氣濃郁的主要因素[14]。從表2可知，早秈米、粳糯米均含有4種酯類物質，粳米含有3種酯類物質，秈糯米含有2種酯類物質；其中早秈米、粳米、粳糯米含有的γ-壬內酯具有甜香、堅果香等令人愉快的香氣，對白酒的風味起積極作用[19]；僅在早秈米中含有的亞油酸乙酯是白酒空杯留香的主要成分，對白酒的風味有著至關重要的作用[20]。

醇類物質能產生比較柔和的氣味，也是白酒中主要的香味物質。如果白酒中高級醇含量較少，會使白酒喪失其特有的風味，如果含量過高，則會導致白酒苦澀味和刺激味偏重[21]。正辛醇是一種高級醇，具有水果香和花香，能對白酒風味產生積極的影響[22]，在早秈米和粳米中含量較高，分別為3.06%和3.76%。苯乙醇是白酒風味物質中主要高級醇之一，具有蜂蜜香和玫瑰花香，給人愉悅的感覺[23]，只在早秈米中存在，其含量為0.49%。

酚類物質具有香味突出、閾值低、香味強度大、味道優(yōu)雅、香味保留時間長等特性[24]。這類物質只在早秈米中存在，是早秈米的一類特征性香氣成分，其中2,4-二叔丁基酚是清香型白酒中的香氣活性化合物，對白酒風味有重要貢獻作用[25]。

烷烴能呈現(xiàn)一種青草的芳香，吲哚有甜的花香味，都對大米風味有一定的積極作用。而粳糯米中特有的萘、2-甲基萘、1-甲基萘、1,7-二甲基萘這些萘類化合物會給人以刺激的風味。

由圖1可知，4種大米中棕櫚酸、亞油酸、油酸、正己醛、壬醛含量均較高；而鄰苯二甲酸二異丁酯、2,4-二叔丁基酚等物質在早秈米中含量高；正己醛、反-2-辛烯醛等物質在粳米中含量高；（E）-2-庚烯醛、1-烯-3-辛醇等物質在粳糯米中含量高，吲哚、肉豆蔻酸等物質在秈糯中含量高，這些物質在釀造過程中一部分被微生物利用，轉變?yōu)槠渌镔|，一部分直接參與構成白酒的風味[26]。

圖1 不同種類大米的揮發(fā)性香氣成分層次聚類分析Fig.1 Hierarchical clustering analysis of volatile aroma compounds in different types of rice

3 結論

以不同種類大米為研究對象，較為全面的考量了其主要營養(yǎng)物質和揮發(fā)性香氣成分。結果表明，粳米淀粉含量和蛋白質含量最高，而秈糯米淀粉含量和蛋白質含量最低；粳糯米脂肪含量最高，早秈米脂肪含量最低。早秈米、粳米、粳糯米和中秈糯米分別鑒定出26種、22種、29種、17種揮發(fā)性香氣物質。4種大米所含風味成分有較大差別，其中早秈米含有較多的2,4-二叔丁基酚、苯乙醇、酚類物質等白酒中重要的風味物質，粳米中正己醛、反-2-辛烯醛等醛類物質含量高，粳糯米則含有幾種刺激性的風味物質，如萘類化合物，而秈糯米中的酸類物質含量高。這些研究對特香型白酒釀造原料的選擇和白酒質量控制具有一定指導意義。