酒用高粱的營(yíng)養(yǎng)成分及其釀造性能研究進(jìn)展

時(shí)偉，鄭紅梅，柴麗娟，陸震鳴，張曉娟，許正宏*

1(茅臺(tái)學(xué)院 釀酒工程系，貴州 仁懷，564507)2(江南大學(xué) 生物工程學(xué)院，江蘇 無(wú)錫，214122) 3(糧食發(fā)酵與食品生物制造國(guó)家工程研究中心(江南大學(xué))，江蘇 無(wú)錫，214122) 4(仁懷市紅谷農(nóng)業(yè)有限責(zé)任公司，貴州 仁懷，564500)

高粱(SorghumbicolorL.Moench)是我國(guó)最早栽培的禾谷類作物之一，種植范圍廣，經(jīng)濟(jì)用途多元化，廣泛應(yīng)用于食品、飼料、燃料等產(chǎn)業(yè)[1]。中國(guó)高粱主要分布在東北(遼寧、吉林和黑龍江)、華北(山西、內(nèi)蒙古和河南)和西南(四川、貴州和重慶)等3個(gè)主產(chǎn)區(qū)，其中東北和華北地區(qū)主要種植粳性高粱，西南地區(qū)則以糯性高粱為主[2]。根據(jù)用途不同，一般將高粱栽培品種分為籽粒高粱、甜高粱、飼料高粱和帚高粱4種類型[3]，酒用高粱屬于籽粒高粱。固態(tài)發(fā)酵法是中國(guó)大多數(shù)名優(yōu)白酒的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，高粱為主要釀酒原料。隨著白酒釀造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，釀酒用高粱占國(guó)內(nèi)高粱消費(fèi)市場(chǎng)的主要份額，每年酒用高粱需求量基本維持在200萬(wàn)t左右，且有小幅度增長(zhǎng)趨勢(shì)[4]。

作為白酒釀造的主要原料，酒用高粱的營(yíng)養(yǎng)成分和釀造性能直接影響白酒的產(chǎn)量和品質(zhì)[5-7]。我國(guó)選育的酒用高粱品種繁多，但由于種植地分布廣泛，各地氣候條件差異較大，種植技術(shù)參差不齊，導(dǎo)致酒用高粱品質(zhì)差異較大。因此，了解酒用高粱的營(yíng)養(yǎng)成分和釀造性能及其影響因素，可為釀酒生產(chǎn)中工藝參數(shù)調(diào)整和提升產(chǎn)品品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)，也為酒用高粱的優(yōu)良品種選育提供方向與抓手。

1 酒用高粱的營(yíng)養(yǎng)成分

酒用高粱作為白酒生產(chǎn)的主要原料，它的營(yíng)養(yǎng)成分組成與白酒的出酒率和風(fēng)味物質(zhì)的形成息息相關(guān)。在白酒釀造過(guò)程中，高粱籽粒中的淀粉是乙醇和眾多風(fēng)味成分物質(zhì)形成的主要物質(zhì)基礎(chǔ)；脂肪、蛋白質(zhì)、單寧等會(huì)分解形成風(fēng)味物質(zhì)或前體物質(zhì)；高粱本身的香氣成分也會(huì)影響酒體風(fēng)味[6]。

1.1 淀粉

淀粉是酒用高粱的主要成分，含量為63%～81%[7]，根據(jù)結(jié)構(gòu)分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。研究表明，高粱籽粒中直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量和比例，受顆粒結(jié)合淀粉合成酶(granule-bound starch synthase，GBSS)基因的調(diào)控[8]。根據(jù)高粱籽粒中支鏈淀粉含量可分為粳性和糯性2種，支鏈淀粉含量占總淀粉80%以上的為糯性高粱，反之則為粳性高粱[5]。在釀酒過(guò)程中，淀粉為微生物生長(zhǎng)代謝提供所需要的能量，是生成乙醇和風(fēng)味物質(zhì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。淀粉含量和不同結(jié)構(gòu)淀粉的比例直接影響高粱的釀造性能。田殿梅等[9]研究表明，糯高粱中支鏈淀粉含量高，在蒸糧時(shí)更易吸水膨脹，被糊化，不易老化，有利于微生物分解利用。直鏈淀粉不易糊化，更容易老化回生，導(dǎo)致微生物難以利用。因此，白酒釀造選擇糯高粱為原料會(huì)提高出酒率、優(yōu)質(zhì)率以及風(fēng)味物質(zhì)含量[5, 10]。以醬香型白酒釀造為例，生產(chǎn)所用糯高粱要求總淀粉含量大于70%，支鏈淀粉含量占比88%以上[7]。

1.2 蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)是酒用高粱第二大營(yíng)養(yǎng)成分，含量為5%～20%，可分為清蛋白、球蛋白、醇溶谷蛋白和谷蛋白。在白酒釀造過(guò)程中，蛋白質(zhì)經(jīng)曲霉水解后，產(chǎn)生的氨基酸等物質(zhì)能夠促進(jìn)微生物生長(zhǎng)代謝以及相關(guān)蛋白酶的活性。酒醅中的氨基酸(如天冬氨酸和谷氨酸)等物質(zhì)與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)，所產(chǎn)生的呋喃、吡咯和吡嗪等物質(zhì)是白酒中重要的微量風(fēng)味物質(zhì)。因此，蛋白質(zhì)含量的差異會(huì)影響白酒的風(fēng)味[11]。研究表明，酒用高粱中蛋白含量與出酒率呈顯著正相關(guān)[12]，但蛋白質(zhì)含量過(guò)高，氨基酸則會(huì)生成較多的雜醇油，從而影響酒體的品質(zhì)。以醬香型白酒釀造為例，一般要求高粱中蛋白質(zhì)含量為7%～9%[6]。

1.3 脂質(zhì)

酒用高粱籽粒中脂質(zhì)含量較少，為2%～6%，主要集中在胚和種皮中。在高溫發(fā)酵過(guò)程中，脂質(zhì)通過(guò)氧化降解或水解等方式生成高級(jí)脂肪酸、多種有機(jī)酸等，成為酒體風(fēng)味物質(zhì)的來(lái)源之一。由于脂質(zhì)產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)雜味多，脂肪含量過(guò)高，對(duì)酒體風(fēng)味影響較大[6]。焦少杰等[13]研究指出，若高粱籽粒脂肪含量較多，在發(fā)酵過(guò)程中通過(guò)脂肪酸的氧化分解，生成低分子醛或酮類，造成酸敗現(xiàn)象，還會(huì)使酒體遇冷變混濁。以醬香型白酒釀造為例，一般要求高粱的脂質(zhì)含量不超過(guò)4%[6]。

1.4 單寧

單寧作為酒用高粱特異性物質(zhì)，主要存在于籽粒的果皮和種皮中，含量為0.1%～4.0%[14]。研究表明，單寧含量與高粱直鏈淀粉含量呈顯著負(fù)相關(guān)[15]；與果皮厚度呈線性關(guān)系，果皮厚度每增加1 μm，籽粒的單寧含量則增高0.014 7%[16]。在白酒生產(chǎn)過(guò)程中，微生物通過(guò)分泌單寧酶降解單寧產(chǎn)生各類中間代謝產(chǎn)物，如酚酸、黃酮類等小分子酚類物質(zhì)，賦予了酒體獨(dú)特的香味，但單寧含量過(guò)高時(shí)，會(huì)使酒醅中的酶類鈍化，導(dǎo)致酒醅發(fā)黏，產(chǎn)生的苯酚、對(duì)甲苯酚、鄰苯二酚等使白酒帶有苦澀味[7]。研究表明，在小曲酒釀造過(guò)程中，高粱中單寧含量為0.5%～2.0%較為適宜[17]；清香型白酒釀造過(guò)程中，單寧含量超過(guò)1.4%時(shí)，有可能會(huì)抑制酵母菌的生長(zhǎng)代謝，抑制酒精發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，但同時(shí)對(duì)于提高清香型白酒的品質(zhì)有可能有一定的好處[18]；而醬香型白酒釀造要求單寧含量在1.4%～1.7%[19]。

1.5 香氣物質(zhì)

酒用高粱自身及蒸煮過(guò)程中會(huì)形成特有的香氣物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)酒類風(fēng)味品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。吳幼茹等[20]從酒用高粱中鑒定出106種香氣物質(zhì)，以酯類、醛類和酮類為主，且萜類物質(zhì)僅在高粱中嗅聞出。高粱中的香氣成分按形式可分為游離態(tài)和結(jié)合態(tài)2類。游離態(tài)的香氣物質(zhì)隨蒸餾進(jìn)入酒中，構(gòu)成酒體特殊的香味物質(zhì)[21]，ZANAN等[22]利用頂空固相微萃(headspace-solid phase micro-extraction, HS-SPME)結(jié)合GC-MS定性、定量高粱生籽粒的揮發(fā)性香氣物質(zhì)共 28 種，主要為醇類、醛酮類、酚類化合物及吡啶、噻唑類雜環(huán)化合物，它們是生籽粒的代表性香氣物質(zhì)。結(jié)合態(tài)香氣物質(zhì)以不揮發(fā)性的糖苷形式存在，在酸解或酶解作用下轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)揮發(fā)性香氣物質(zhì)(如己醛、庚醛、異佛爾酮等)，進(jìn)而影響白酒的風(fēng)味品質(zhì)[23]。

1.6 粗纖維

粗纖維是酒用高粱籽粒細(xì)胞壁的主要成分，含量為1.3%～1.8%[24]。粗纖維不容易被微生物分解利用，但在發(fā)酵過(guò)程中，適量的粗纖維能夠保證酒醅的疏松度，利于氧氣的傳送。在纖維素酶作用下，粗纖維可降解產(chǎn)生葡萄糖，供給酒醅中的微生物，從而提高原料的利用率及轉(zhuǎn)化率[25]。

1.7 灰分

灰分指酒用高粱中含的無(wú)機(jī)成分，含量為1%～3%，包含鉀、鈉、鎂、鐵、硅等礦物元素，這些微量物質(zhì)是微生物生命活動(dòng)不可缺少的。它們是輔酶的組成部分，輔酶在參與微生物生化代謝過(guò)程中起主要作用[24]。此外，劉沛龍等[26]研究表明，金屬元素對(duì)酒老熟確有催化作用，可促進(jìn)醇氧化成醛、酸，以及加快酒中高沸點(diǎn)酸的氧化分解，促進(jìn)酒體成熟穩(wěn)定。

2 酒用高粱營(yíng)養(yǎng)成分的影響因素

2.1 品種(系)

品種是酒用高粱營(yíng)養(yǎng)成分差異最主要的影響因素。表1綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外不同高粱品種營(yíng)養(yǎng)成分含量的差異。

表1 不同酒用高粱品種營(yíng)養(yǎng)成分含量差異Table 1 Difference of nutritional components in different brewing sorghum varieties

國(guó)外的酒用高粱品種來(lái)源于美國(guó)、印度、澳大利亞、尼日利亞等國(guó)家，進(jìn)口高粱憑借價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)酒用高粱市場(chǎng)中占有一席之地。研究表明，中國(guó)高粱品種淀粉、單寧、粗蛋白和脂肪含量都較高；美國(guó)高粱品種淀粉含量最高，單寧、脂肪含量較低；印度高粱品種淀粉含量居中，單寧、脂肪含量最低[27]。蘭靜等[34]研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)高粱淀粉平均含量低于美國(guó)高粱1.77%，但單寧含量是美國(guó)高粱的39倍；蛋白含量高于美國(guó)高粱0.24%，但差異不顯著。澳洲高粱常用品種來(lái)源有武漢港、康博、ANFbuster、九江港、G22和G44等。與國(guó)產(chǎn)高粱相比，澳洲高粱具有淀粉含量高、蛋白含量高、單寧含量低等特點(diǎn)，且品種不同，營(yíng)養(yǎng)成分含量差異較大。研究表明，澳洲高粱應(yīng)優(yōu)先選擇支鏈淀粉含量高、粗蛋白含量最低且單寧含量最高的品種，ANFbuster是綜合性能最好的澳洲高粱品種來(lái)源[17]。尼日利亞高粱代表品種有KALIRA1、KALIRA2、KALIRA3等，張叢卓等[28]研究表明，F(xiàn)AFLIRA1和FAFLIRA2淀粉含量較高，符合釀酒用高粱質(zhì)量要求。

國(guó)內(nèi)酒用高粱品種眾多，根據(jù)地域不同，主要形成南北2個(gè)類群。貴州、四川、重慶等南方主產(chǎn)區(qū)常見(jiàn)品種有紅纓子系列、國(guó)窖紅1號(hào)、青殼洋、瀘糯系列和渝梁糯2號(hào)等。黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、山西等北方主產(chǎn)區(qū)常見(jiàn)品種有白雜八、蒙雜七、吉雜系列、遼雜系列、赤雜系列和晉雜系列等[24, 30]。通過(guò)對(duì)315份高粱樣本成分測(cè)定發(fā)現(xiàn)，南北方高粱品種總淀粉含量差異不顯著，但南方品種的支鏈淀粉平均含量為87.16%，高于北方品種(80.3%)[13]；此外，袁蕊等[24]研究表明，南方糯紅高粱粗脂肪、單寧含量高于北方粳高粱，粗纖維含量普遍低于北方粳高粱，蛋白質(zhì)和灰分含量差異不顯著。也有研究表明，北方高粱的蛋白質(zhì)含量高于南方高粱0.63%，這可能與北方氣候干旱、日照充足有關(guān)[34]。糯高粱的常見(jiàn)品種有紅纓子、紅珍珠、青殼洋、國(guó)窖紅1號(hào)、黔高8號(hào)、黔高7號(hào)、瀘糯系列、渝梁糯2號(hào)、兩糯1號(hào)、遼糯8號(hào)、遼粘系列和晉糯系列等。糯高粱支鏈淀粉、單寧、粗脂肪、水解后香氣化合物總量均高于粳高粱；粗纖維含量普遍低于粳高粱[7, 23]。

不同品種的酒用高粱營(yíng)養(yǎng)成分差異較大，加之白酒的釀造工藝不同，所以適合不同香型白酒的酒用高粱品種不同，例如按照醬香型白酒多輪蒸煮、多輪發(fā)酵、多輪次逐步糊化的工藝要求，需要籽粒小、種皮厚、較高的支鏈淀粉含量、適中的單寧和蛋白質(zhì)含量，以及較少的脂肪含量的糯高粱品種[7]，如紅纓子、紅珍珠、紅茅糯6號(hào)、黔糯8號(hào)、黔高7號(hào)和黔高8號(hào)等[7]?？偟矸酆蛦螌幒枯^高的粳性佳縣高粱較適合于陜西省西鳳酒的釀造[29]?？偟矸?、脂肪、蛋白質(zhì)含量較高的高粱G3最適合單糧清香型白酒工藝[35]。淀粉含量較高的山西地方品種晉雜18號(hào)是當(dāng)?shù)蒯劸朴酶吡皇走x品種[28]。湖北某酒廠開(kāi)創(chuàng)的固態(tài)法小曲白酒更傾向選擇具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的ANFbuster澳洲高粱[17]。

2.2 種植條件

不同種植條件也會(huì)影響酒用高粱的營(yíng)養(yǎng)成分含量，不同的氣候環(huán)境、種植密度、肥力以及病蟲害都會(huì)對(duì)酒用高粱的營(yíng)養(yǎng)成分的產(chǎn)生和含量產(chǎn)生重大影響，如表2所示，綜述了近年來(lái)不同種植條件下酒用高粱營(yíng)養(yǎng)成分含量差異。

表2 不同種植條件下酒用高粱營(yíng)養(yǎng)成分含量差異Table 2 Differences in nutrient content of brewing sorghum under different planting conditions

續(xù)表2

2.2.1 氣候環(huán)境

酒用高粱種植的氣候環(huán)境包含了播種期、氣溫、降水量、日照、干旱等。羅宇翔等[50]研究發(fā)現(xiàn)，齊穗前30 d到齊穗后10 d，酒用高粱淀粉含量與降水量呈負(fù)相關(guān)，與日照時(shí)間呈顯著正相關(guān)；氣溫、降水量和日照對(duì)蛋白質(zhì)沒(méi)有顯著影響；氣溫、降水量和日照與單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。同一酒用高粱品種在同一地域，不同的播種期生產(chǎn)出的高粱籽粒中營(yíng)養(yǎng)成分變化較大，并且不同地域最佳的播種期也有差異。例如，黃淮西部在5月20日左右播種是高粱實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的有效途徑[36]；赤峰地區(qū)在5月中旬播種有利于提高高粱籽粒總淀粉、支鏈淀粉的含量，改善籽粒品質(zhì)[37]；而沈陽(yáng)地區(qū)在5月28日左右適當(dāng)晚播可減少高粱的粗蛋白和單寧含量，提高淀粉和支鏈淀粉含量[38]。此外，干旱脅迫也是影響籽粒淀粉積累的重要因素，從開(kāi)花期進(jìn)行干旱脅迫比正常澆水的高粱淀粉含量降低1.95%[39]。因此，酒用高粱籽粒的品質(zhì)形成受到氣候條件影響較大，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐男夂颦h(huán)境，關(guān)注近期兩周天氣預(yù)報(bào)情況，按照冷尾暖頭及搶墑原則，科學(xué)計(jì)劃播種時(shí)間，有效避開(kāi)倒春寒及春旱天氣對(duì)高粱的影響。

2.2.2 密度

酒用高粱的種植密度不同主要對(duì)高粱籽粒中淀粉的形成和含量造成影響。高欣等[40]研究發(fā)現(xiàn)，在鐵嶺市種植高粱鐵嶺17時(shí)，密度為7.5萬(wàn)株/hm2與9.0萬(wàn)株/hm2時(shí)，高粱籽粒總淀粉含量最大，分別為74.89%和74.51%，此為當(dāng)?shù)馗吡蛔罴逊N植密度。通過(guò)調(diào)整高粱種植的行距和窩距就可以調(diào)節(jié)種植密度，合理的行距也非常重要，寬行距結(jié)合適宜密度能促進(jìn)高粱淀粉累積，有研究發(fā)現(xiàn)在朔州市種植高粱遼夏粱1號(hào)時(shí)，采用50 cm行距和16.5萬(wàn)株/hm2種植密度單粒高粱淀粉累積量最高[41]。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)種植密度可以影響酒用高粱營(yíng)養(yǎng)成分的含量，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥罈l件，把握肥土稀、瘦土密的原則，等行距凈作一般要求行距1.5～2.0尺(約0.495～0.666 m)、窩距0.8～1尺(約0.266～0.333 m)、窩栽2～3株、密度6 000～10 000株/畝(約40.2～67.0株/hm2)，既不浪費(fèi)土地，還能使高粱畝產(chǎn)量和品質(zhì)達(dá)到最佳。

2.2.3 肥力

土壤肥力以及施肥對(duì)高粱中營(yíng)養(yǎng)成分的影響至關(guān)重要，隨施氮量的增加，高粱籽粒中淀粉、單寧含量會(huì)降低，蛋白質(zhì)含量會(huì)增加[43, 51]，施氮量在75～150 kg/hm2，有利于高粱產(chǎn)量和籽粒淀粉的形成[42]。中等施用磷、鉀肥處理有促進(jìn)高粱總淀粉和直鏈淀粉積累的作用，低磷有利于子粒支鏈淀粉含量增加[44]。有研究發(fā)現(xiàn)，基施鉀90 kg/hm2+ 追施鉀30 kg /hm2為高粱鉀肥的最佳施用方式[45]。此外，王勁松等[46]還研究發(fā)現(xiàn)土壤基礎(chǔ)肥力對(duì)籽粒淀粉、單寧和蛋白質(zhì)含量的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于施肥。因此，施肥是確保酒用高粱營(yíng)養(yǎng)成分形成的重要手段，高粱種植之前應(yīng)施足底肥，再根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥婪柿η闆r，采用有機(jī)肥或葉面肥適當(dāng)追肥1～2次，追肥要根據(jù)苗情，一般不超過(guò)3次，追肥時(shí)間節(jié)點(diǎn)可在返青后展葉期、拔節(jié)孕穗期和灌漿期。

2.2.4 病蟲害

病蟲害對(duì)酒用高粱的產(chǎn)量和品質(zhì)造成嚴(yán)重的影響，高粱種植過(guò)程中主要病害有高粱紫斑病、碳疽病、黑穗病，主要蟲害有小地老虎、玉米螟、黏蟲、蚜蟲等，這些病蟲害導(dǎo)致酒用高粱產(chǎn)量不高、品質(zhì)欠佳[47-49, 52]，對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的形成造成毀滅性的影響。對(duì)于高粱病蟲害防治遵循預(yù)防為主、綜合防治和治早、治小、治了原則，采取農(nóng)業(yè)防治、物理防治、生物防治和化學(xué)防治等措施，將病蟲害可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和損失降至最低。

3 酒用高粱的釀造性能及其影響因素

酒用高粱的釀造性能是指高粱在蒸煮過(guò)程中體現(xiàn)出的理化和感官特性，主要包括吸水性、耐蒸煮性、糊化性等[2]。在白酒釀造過(guò)程中，需要根據(jù)所用高粱具體的釀造性能調(diào)整各項(xiàng)工藝參數(shù)來(lái)確保白酒的產(chǎn)量和質(zhì)量，例如破碎度、潤(rùn)糧水量、潤(rùn)糧水溫、潤(rùn)糧時(shí)間、上甑氣壓、蒸煮時(shí)間等[6]。酒用高粱釀造性能的研究對(duì)釀造工藝的實(shí)施以及白酒產(chǎn)量和品質(zhì)的提升都具有重大意義。酒用高粱破碎率、支鏈淀粉含量、淀粉結(jié)構(gòu)及特性等均會(huì)影響其釀造性能。

3.1 吸水性

酒用高粱吸水是指淀粉顆粒吸取水分，稍有膨脹的過(guò)程。淀粉是親水膠體，遇水時(shí)，水分子因滲透壓的作用而滲入淀粉顆粒內(nèi)部，使淀粉顆粒的體積和質(zhì)量增加，這種現(xiàn)象稱為淀粉的膨脹。吸水率和膨脹率是能夠體現(xiàn)吸水性的兩個(gè)指標(biāo)。潤(rùn)糧就是用95 ℃以上熱水浸潤(rùn)高粱，使酒用高粱均勻吸收一定量水分，一般潤(rùn)糧后，高粱的含水量達(dá)到38%～40%[53]。酒用高粱吸水性能差異會(huì)影響潤(rùn)糧的效果，從而影響糊化效果。研究發(fā)現(xiàn)，酒用高粱吸水量不足，淀粉不易蒸熟糊化，出甑時(shí)部分糧食出現(xiàn)生心，不利于后期糖化發(fā)酵；吸水量過(guò)大，導(dǎo)致蒸煮后的黏度過(guò)高，高粱成團(tuán)，使得淀粉很難被釀造微生物利用，不利于后期酒醅發(fā)酵[54]。

酒用高粱中支鏈淀粉含量、淀粉的持水力、溶解度和膨脹度均會(huì)影響其吸水性能。持水力指分子構(gòu)成的機(jī)體使用物理方式截獲大量的水且不讓水滲透出去的能力，持水力能反映出淀粉與水之間的結(jié)合程度。由于支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)多，具有良好的的持水性，而直鏈淀粉與支鏈淀粉的交聯(lián)作用會(huì)影響淀粉的持水能力[55]。有研究表明，糯高粱品種比粳高粱品種的持水力高[56]。高粱溶解度指在一定溫度條件下被溶解的淀粉樣品分子的百分含量，膨脹度指每克干的淀粉在一定溫度條件下所吸收水的質(zhì)量[57]。淀粉溶解度和膨脹度反應(yīng)的是淀粉與水之間相互作用的重要性質(zhì)，直接影響高粱的吸水率、膨脹率等釀造性能。研究表明，隨著溫度的升高，高粱淀粉的溶解度與膨脹性會(huì)逐漸增大，且南方高粱的溶解度與膨脹性低于北方高粱[32]。田曉紅等[56]發(fā)現(xiàn)，在70 ℃時(shí)，糯高粱品種的溶解度和膨潤(rùn)力遠(yuǎn)低于其他品種。

3.2 耐蒸煮性

酒用高粱的耐蒸煮性是指高粱通過(guò)蒸煮，使其淀粉顆粒進(jìn)一步吸水、膨脹、破裂的程度[53]，通過(guò)同一蒸煮時(shí)間高粱籽粒破裂的數(shù)量多少來(lái)體現(xiàn)。在蒸煮過(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，淀粉流出過(guò)多，與酒醅混成一團(tuán)，會(huì)對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)負(fù)面影響[58]。酒用高粱耐蒸煮性對(duì)白酒的風(fēng)味和釀造效率都很重要，耐蒸煮性好的高粱能夠滿足醬香型白酒7個(gè)輪次的生產(chǎn)工藝，控制前2輪次出酒率，使酒品質(zhì)更好的3～5輪次出酒率最高，綜合提升白酒的品質(zhì)；而耐蒸煮性差，在第5輪次就因酒醅黏度過(guò)大，難以出酒[6]。

酒用高粱的破碎率、支鏈淀粉含量及淀粉結(jié)構(gòu)均會(huì)影響其耐蒸煮性。高粱破碎，淀粉與大曲酶及釀酒微生物接觸面積增大，發(fā)酵力高，出酒率高[59]；破碎率過(guò)高，耐蒸煮性差，則不利于多輪次生產(chǎn)的釀造工藝，因此不同的釀酒工藝要求高粱的破碎率不同。貴州地區(qū)醬香白酒的坤沙工藝，要求高粱的破碎率約為20%～30%，少部分的碎粒有利于出酒和提取風(fēng)味物質(zhì)；碎沙工藝則要求破碎率100%，使得生產(chǎn)周期短，出酒率高[6, 60]。武陵醬香白酒則全部采用整粒高粱(破碎率為0)投料發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)在下沙酒和前2個(gè)輪次的出酒率得到了有效控制，而后幾輪次優(yōu)質(zhì)酒的出酒率得到了提高，整體提升了酒的品質(zhì)[59]。此外，糯高粱含支鏈淀粉較多，硬度大，籽粒截面結(jié)構(gòu)呈致密狀(玻璃質(zhì)狀)，更耐蒸煮[6]。高粱淀粉分子是支鏈淀粉和直鏈淀粉所組成的顆粒狀的物體。淀粉顆粒多數(shù)為不規(guī)則形狀，表面內(nèi)凹或呈蜂窩狀，顆粒較大；少數(shù)為球形，表面光滑，顆粒小，淀粉顆粒粒徑為5～20 μm[56, 61]。淀粉顆粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)淀粉的理化特性有決定性的影響[29, 62]。研究表明，直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合體會(huì)影響淀粉晶體結(jié)構(gòu)，支鏈淀粉含量較高則導(dǎo)致結(jié)晶度升高[61]，高粱的蒸煮特性受淀粉晶體結(jié)構(gòu)控制[63]。

3.3 糊化性

酒用高粱的糊化是指當(dāng)溫度達(dá)到70 ℃左右，分子間的聯(lián)系已被削弱而引起淀粉顆粒之間的解體，形成均一的黏稠體。淀粉糊化的實(shí)質(zhì)是淀粉晶體的溶解，涉及淀粉晶體、支鏈淀粉雙螺旋結(jié)構(gòu)的斷裂和分解，淀粉體間排列的緊密程度和淀粉體形狀的差異，直鏈淀粉從淀粉體中的浸出以及支鏈淀粉鏈的分子組成等[10]。不同酒用高粱糊化性能的差異會(huì)導(dǎo)致糊化參數(shù)和效果的不同，不僅影響淀粉的利用率，糊化后形成的短鏈淀粉和糊精，還會(huì)直接影響后續(xù)的糖化[53, 64]。李寶生等[35]研究發(fā)現(xiàn)，高粱的糊化率與酒精度的相關(guān)系數(shù)為 0.48，呈中度相關(guān)，表明高粱的糊化率在一定程度上對(duì)出酒率起促進(jìn)作用。

酒用高粱糊化性能受支鏈淀粉含量、淀粉糊化特性和淀粉熱焓特性等影響。支鏈淀粉分子組成分支較多，吸水量少，易吸水糊化，有利于微生物的分解利用，更容易轉(zhuǎn)化為乙醇和多種風(fēng)味物質(zhì)；而直鏈淀粉水溶性較強(qiáng)，吸水量較大，它可以和脂肪形成復(fù)合結(jié)構(gòu)抑制其膨潤(rùn)力，破碎值低，不易被糊化，且糊化后的直鏈淀粉在攤涼過(guò)程中，容易發(fā)生短期的老化回生[58, 62]。對(duì)直鏈淀粉進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，直鏈淀粉與糊化時(shí)間和糊化溫度呈極顯著正相關(guān)，直接影響著高粱的糊化特性[10]。高粱淀粉在高溫下溶脹、分裂形成均勻的一些短鏈的淀粉、糊精，這個(gè)過(guò)程即是淀粉的糊化過(guò)程[53]。熱焓特性，其反映淀粉在糊化吸熱過(guò)程中熱力學(xué)變化的情況。熱焓值的大小是用來(lái)表示淀粉糊化過(guò)程中所需要的熱量大小，可以反映出淀粉糊化的難易與否[56]。倪德讓等[61]研究發(fā)現(xiàn)，紅纓子高粱淀粉的糊化起始溫度為70.3 ℃，糊化峰值溫度為75.8 ℃，糊化終止溫度為82.6 ℃，而糊化吸收熱焓值為17.0 J/g，紅纓子高粱淀粉有著較高的糊化溫度和糊化吸收熱焓值，這也是紅纓子高粱“耐蒸煮、難糊化”的主要原因[10]。總體來(lái)說(shuō)，南方高粱的起始糊化溫度與終止糊化溫度均低于北方高粱，熱焓值比北方高粱高，更易糊化[32, 65]。

4 酒用高粱存在的問(wèn)題與展望

隨著白酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，酒用高粱的需求越來(lái)越大，對(duì)其品質(zhì)要求越來(lái)越高。目前酒用高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在諸多問(wèn)題，一是酒用高粱單產(chǎn)低，常年連作導(dǎo)致品種出現(xiàn)退化，高粱生產(chǎn)出現(xiàn)單產(chǎn)下降、品質(zhì)降低、病蟲害危害加重等問(wèn)題，阻礙了產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展；二是酒用高粱品種繁雜，對(duì)新品種的研發(fā)能力不足，優(yōu)異基因挖掘不足，導(dǎo)致研發(fā)新品種的質(zhì)量和進(jìn)度跟不上行業(yè)發(fā)展的需求；三是科學(xué)的種植有待提高，因地制宜的種植技術(shù)缺乏。根據(jù)本文所述的對(duì)酒用高粱營(yíng)養(yǎng)成分和釀造性能的影響因素，可從以下三方面著手，促進(jìn)酒用高粱產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。首先，根據(jù)白酒生產(chǎn)對(duì)高粱的要求，改良品種。丁延慶等[5]提出醬香型酒用糯高粱育種目標(biāo)如下：產(chǎn)量在6 500～7 500 kg/hm2、籽粒總淀粉含量在70%以上、支鏈淀粉含量88%以上、蛋白質(zhì)含量為7%～9%、單寧含量為1.4%～1.8%、脂肪含量在4%以下、種皮厚度在50 μm以上、角質(zhì)率高的小粒種(千粒質(zhì)量18～23 g)、抗紫斑病、炭疽病、黑穗病、蚜蟲、玉米螟和倒伏、中矮稈耐密植(株高1.3～2.0 m)、中散穗型、常規(guī)中熟(生育期110～130 d)等。利用各種育種技術(shù)，結(jié)合育種目標(biāo)，優(yōu)化解決目前酒用高粱品種上存在的問(wèn)題。其次，加大科學(xué)種植技術(shù)的推廣應(yīng)用，發(fā)揮科技對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的支撐作用，同時(shí)，堅(jiān)持科技創(chuàng)新與推廣應(yīng)用并重。例如根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，選擇合適的播種時(shí)間、規(guī)劃合理的種植密度、科學(xué)施肥、提前做好病蟲害防治等。最后，充分利用現(xiàn)代分析檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合微生物代謝組學(xué)與風(fēng)味組學(xué)，深入剖析酒用高粱營(yíng)養(yǎng)成分、釀造性能對(duì)白酒品質(zhì)產(chǎn)生影響的深層機(jī)制，為原料選擇和優(yōu)化調(diào)整工藝參數(shù)提供科學(xué)的依據(jù)。