不同青稞籽粒品質特性與釀酒品質關系分析

梁麗靜，王松濤，賈俊杰，馮宗云,*

（1.四川農業大學農學院大麥青稞研究中心，四川 成都 611130；2.瀘州品創科技有限公司，四川 瀘州 646000；3.國家固態釀造工程技術研究中心，四川 瀘州 646000）

青稞（Hordeum vulgarevar.coelesteL.）是禾本科大麥屬植物，因其籽粒裸露又稱裸大麥[1]。青稞耐寒耐旱，富含膳食纖維、蛋白質、生育酚、β-葡聚糖以及多種氨基酸等營養成分，不僅是我國西藏、青海地區人們的主要糧食，還常用于生產各種酒類產品[2]，如青稞白酒、干酒、啤酒、黃酒、稠酒，青稞酒獨具特色，遠近聞名[3-4]。

原料的不同特性對酒品質有極大影響。青稞的釀酒過程包括一系列復雜生理生化反應，青稞原料所含各種成分不僅為微生物生長代謝及其酶系生化反應提供基礎物質，而且通過蒸煮過程產生大量香氣成分帶入酒體中，最終形成了青稞酒有別于其他酒類的獨特風格[5]。另一方面青稞品種資源豐富，多達上千種，不同產地[6-8]、顏色[9-10]及品種[11]青稞的營養及活性成分往往具有顯著差異，其釀酒適用性也不同。以往的報道主要針對青稞理化特性和營養價值進行研究，鮮有對其釀造適用性進行著重分析，對釀酒青稞品種適用性少有明確規定[12]。而近年來，對于青稞酒的研究多集中于生產工藝[13]、酒體風味特征[14-15]和微生物分析及篩選[16-17]等方面。青稞作為發酵底物，其理化性質對酒的產量和品質有著重要的作用[18-19]，但其對發酵的影響還尚不明確。盡管有研究報道了青稞部分成分對釀酒過程的影響，如Liu Chongchong等[20]闡明了青稞原料中還原糖（葡萄糖與果糖）對青稞酒釀造過程中微生物生長及風味代謝的重要作用，王宇喬等[21]研究了青稞發酵過程中游離氨基酸對發酵微生物群落的驅動作用。而關于青稞傳統籽粒特性品質指標與釀酒產物之間的關系研究較少，青稞原料中影響青稞酒品質的重要因素有待研究。因此，本研究以26個品種青稞為原料分別釀造小曲青稞酒，分析青稞籽粒品質性狀與青稞小曲酒發酵及品質指標間關系，初步探究青稞籽粒品質特性對釀酒品質的影響機理，為青稞釀酒原糧的選擇和專用型品種的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料選取我國26個具有代表性的青稞育成品種（表1），白酒小曲粉購自四川瀘州華達生物工程有限公司。

續表1

1.2 儀器與設備

LCD280數顯溫度計 武強精創儀器儀表廠；DHG9245A電熱風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；ML3001T電子天平 梅特勒托利多儀器（上海）有限公司；DS2500近紅外品質分析儀 丹麥福斯分析儀器公司；CM-5色差儀 柯尼卡美能達（中國）投資有限公司；自動考種儀 杭州綠博儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 生產工藝

借鑒傳統清香型小曲酒的生產工藝，選擇新鮮、飽滿、無霉變的青稞作為原料生產小曲青稞酒，每個青稞品種同時進行3 組平行生產。具體工藝流程為：青稞→粉碎→潤糧→蒸糧→攤晾加小曲→培菌糖化→發酵→蒸酒→小曲青稞酒。青稞粉碎后過20 目篩；加入58%（質量分數）80 ℃熱水潤糧2 h；將輔料糠殼清蒸40 min，而后攤涼以除去雜味；潤糧后蒸糧1 h后，攤晾至品溫25～30 ℃時按照質量分數0.4%～0.6%下曲，拌勻入箱，表面按照質量分數4%撒輔料糠殼；培菌糖化：把混有曲藥的青稞集中培菌24 h至酒醅出現甜味，用手可擠出汁液；發酵：將糖化好的糧醅與糟醅混勻后裝入發酵桶中，25 ℃發酵12 d；蒸餾：發酵結束后，在發酵糟中加入10%（質量分數）清蒸過的糠殼拌勻，利用小型蒸餾器進行蒸餾，得到小曲青稞酒。

1.3.2 青稞籽粒16 項品質指標測定

采用近紅外品質分析儀測定青稞籽粒的硬度；采用自動考種儀測定青稞籽粒的千粒質量、長/寬均值；采用色差儀測定青稞籽粒L*（亮度）、a*（紅綠度）、b*（黃藍度）值；直鏈淀粉、支鏈淀粉質量分數采用雙波長分光光度法測定[22]；根據國家標準方法測定青稞籽粒水分質量分數[23]、灰分質量分數[24]、容重[25]、蛋白質量分數[26]、脂肪質量分數[27]；β-葡聚糖質量分數采用酶-比色法[28]測定；黃酮質量分數采用比色法[29]測定。

1.3.3 糟醅發酵參數測定

糖化及發酵完成后分別取糖化糟、出窖糟參照文獻[30-31]測定糟醅還原糖質量分數、淀粉質量分數，參照文獻[21]測定糟醅酸度，糟醅水分質量分數采用恒溫烘干法測定[21]。

1.3.4 出酒率計算

按下式計算青稞酒（20 ℃下乙醇體積分數60%）的出酒率。

1.3.5 青稞酒感官品評方法

根據《白酒品評與勾調》[32]進行感官品評，記錄26個品種青稞所釀造青稞酒的感官評分和感官評價結果。

1.4 數據處理與分析

所有實驗均重復3 次，結果以平均值±標準差表示。采用Excel軟件進行數據處理，采用Origin 8.5軟件作圖，采用SPSS 25.0軟件進行單因素方差分析、主成分分析（principal component analysis，PCA）、相關性分析、多元線性回歸分析及通徑分析。

2 結果與分析

2.1 青稞原料品質特性分析結果

為了比較26個不同品種青稞間籽粒品質特性差異，測定了青稞容重、硬度、千粒質量等16 項品質指標（表2）。由變異系數結果可知，不同品種青稞的物理指標中色澤（L*、a*、b*值）、千粒質量差異較大；從直鏈/支鏈淀粉質量分數上看，26個品種青稞也有較大的差異；其他指標如β-葡聚糖、灰分、黃酮質量分數差異較大。以上結果表明，26個青稞品種籽粒的物理指標及基本營養組分之間差異明顯，具體應用中應根據不同品種青稞籽粒的品質特性進行科學地篩選。

表2 26個品種青稞籽粒品質特性指標變異情況Table 2 Variations in the grain quality traits of 26 hulless barley cultivars

續表2

對不同品種青稞16 項品質特性指標進行PCA，根據特征值大于1的原則提取了3個主成分（累計方差貢獻率65.9%），如圖1所示，PC1方差貢獻率為29.0%，主要綜合了支鏈淀粉和總淀粉質量分數，PC2方差貢獻率為23.1%，主要綜合了色澤指標（L*、b*值），PC3方差貢獻率為13.8%，主要綜合了水分、脂肪質量分數。

圖1 不同青稞品種品質的PCA結果Fig. 1 PCA plot for different hulless barley cultivars

2.2 不同品種青稞發酵青稞酒的品質

由表3結果計算不同指標的變異系數，可以發現不同品種青稞發酵時糟醅中水分量分數、酸度、還原糖質量分數、淀粉質量分數存在差異，發酵后的出酒率、感官評分也存在一定的差異。說明不同品種青稞的釀酒適應性不同。

表3 青稞酒發酵相關品質指標Table 3 Fermentation quality of Xiaoqu liquor

26個品種青稞發酵后出酒率及感官品評結果如圖2所示，‘甘孜160505’青稞釀造的青稞酒出酒率最高（50.86%），感官評分相對較好（86.13），清香正，柔和，醇甜，但略有酒精感，其籽粒淀粉質量分數為54.87%、支鏈淀粉質量分數42.10%、直鏈淀粉質量分數12.77%。‘F1’青稞釀造的青稞酒出酒率略低（43.06%），但感官評分最高（88.00），清香正，略有糧香、醇甜，其籽粒總淀粉質量分數為58.89%、支鏈淀粉質量分數44.43%、直鏈淀粉質量分數14.46%。‘甘青6號’青稞釀造的青稞酒感官評分也較高（87.75），清香正、糧香、略帶果香，出酒率43.26%，其籽粒總淀粉質量分數為57.1%、支鏈淀粉質量分數44.13%、直鏈淀粉質量分數12.96%。‘云稞1號’‘阿青6號’青稞釀造的青稞酒雖然感官評分也較高（87.50），但出酒率過低（分別為34.98%、38.72%）。綜上，‘F1’‘甘青6號’是最優的兩個釀酒青稞品種。

圖2 各品種青稞酒出酒率與感官品評結果Fig. 2 Yields and sensory evaluation scores of Xiaoqu liquor from different hulless barley cultivars

2.3 青稞品質指標及釀酒品質相關性分析結果

相同發酵條件下，青稞原料的理化指標對青稞酒的品質影響較大[18,33]。對不同青稞籽粒的16 項品質指標及青稞酒發酵相關品質指標進行相關性分析，結果如圖3所示。蛋白質是重要的香味前體物質，可在微生物及酶的共同作用下生成氨基酸、醛類和酯類等物質，促進酒體風味的形成[34]。黃海皎等[35]對251個西藏青稞種質資源研究發現，青稞籽粒粗蛋白含量與淀粉含量呈極顯著負相關（P＜0.01）。如圖3所示，青稞蛋白質量分數與支鏈淀粉質量分數顯著負相關（P＜0.05），分別與黃酮、灰分質量分數顯著和極顯著正相關（P＜0.05、P＜0.01）。脂肪通過微生物及生物酶的作用，釀酒后生成豐富的不飽和脂肪酸[36]。本研究中，青稞籽粒的脂肪質量分數與灰分質量分數極顯著正相關（P＜0.01）。

圖3 青稞品質性狀與釀酒品質的相關性分析熱圖Fig. 3 Heatmap showing correlation coefficients between grain quality traits and main physical and chemical indexes of Xiaoqu liquor

如圖3所示，糖化糟的水分質量分數與硬度、千粒質量、a*值、b*值顯著負相關（P＜0.05），與灰分質量分數極顯著正相關（P＜0.01）；糖化糟的酸度與黃酮質量分數顯著負相關（P＜0.05）。糖化糟的還原糖和淀粉質量分數與青稞籽粒品質性狀的相關性較弱。發酵后，出窖糟的酸度與支鏈淀粉、灰分、脂肪質量分數顯著或極顯著正相關（P＜0.05、P＜0.01）；出窖糟的還原糖質量分數與籽粒的硬度、千粒質量、L*值、a*值、b*值呈顯著或極顯著正相關（P＜0.05、P＜0.01），與蛋白質、灰分質量分數呈顯著或極顯著負相關（P＜0.05、P＜0.01）；出窖糟的淀粉質量分數與容重及b*值呈極顯著和顯著正相關（P＜0.01、P＜0.05），與蛋白質、灰分質量分數顯著負相關（P＜0.05）。由此可知，青稞品質性狀中硬度、千粒質量對出窖糟還原糖質量分數影響最大，青稞籽粒的容重對出窖糟淀粉質量分數影響最大。硬度和千粒質量較大的青稞籽粒，不利于微生物對淀粉的分解利用。

淀粉的分解和利用效率是影響青稞酒產量的關鍵因素。由圖3可知，出酒率與糖化糟、出窖糟的水分質量分數極顯著正相關（P＜0.01）；出酒率與糖化糟淀粉質量分數、出窖糟還原糖質量分數極顯著負相關（P＜0.01），與籽粒容重、出窖糟淀粉質量分數顯著負相關（P＜0.05）。雖然理論上籽粒中淀粉質量分數越高，乙醇產量越高，但在本研究的小曲清香型青稞酒的發酵體系中，出酒率只與籽粒品質性狀中的容重顯著負相關（P＜0.05），與其他多項籽粒品質性狀相關，但不顯著（P＞0.05）。出酒率并沒有直接受到淀粉的影響，原料淀粉可能是通過影響糖化糟和出窖糟的特性間接影響青稞酒的出酒率，出酒率受到原糧多個性狀的綜合影響。由圖3可知，糖化糟還原糖質量分數與青稞酒的感官得分極顯著正相關（P＜0.01）。青稞籽粒品質性狀與青稞酒的感官得分表現出不同程度的相關性，但不顯著（P＞0.05）。

2.4 出酒率的多元線性回歸分析及通徑分析結果

以16 項青稞籽粒品質指標和8 項青稞酒發酵指標共24個指標為自變量（X），以出酒率（Y）為因變量，進行多元線性回歸分析，得回歸方程Y＝-6.909-1.005X1+0.855X2+0.428X3+0.267X4（R2＝0.871）。糖化糟淀粉質量分數（X1）、糖化糟水分質量分數（X2）、糖化糟還原糖質量分數（X3）和青稞籽粒的支鏈淀粉質量分數（X4）是影響出酒率的主要因素。回歸方程的F值為35.598，回歸系數為0.934，達到極顯著水平（P＜0.001）。

對各指標與出酒率的通徑分析表明（表4），糖化糟淀粉質量分數對出酒率的負向直接效應最大，糖化糟水分質量分數、糖化糟還原糖質量分數、籽粒支鏈淀粉質量分數有較大的負向間接效應。糖化糟淀粉質量分數與出酒率呈顯著負相關（P＜0.05）。糖化糟水分質量分數與出酒率直接通徑系數為0.470，通過糖化糟淀粉質量分數所起間接效應為正值，通過糖化糟還原糖質量分數、籽粒支鏈淀粉質量分數所起間接作用為負值。糖化糟水分質量分數與出酒率呈顯著正相關（P＜0.05）。糖化糟還原糖質量分數直接通徑系數為0.256，通過糖化糟淀粉質量分數所起間接作用為正值，而通過糖化糟水分質量分數和籽粒支鏈淀粉質量分數所起間接效應為負值。糖化糟還原糖質量分數與出酒率正相關，但不顯著（P＞0.05）。籽粒支鏈淀粉質量分數與出酒率的直接通徑系數為0.210，通過糖化糟淀粉質量分數和糖化糟還原糖質量分數所起間接效應為正值，通過糖化糟水分質量分數所起間接作用為負值。籽粒支鏈淀粉質量分數與出酒率正相關，但未達到顯著水平（P＞0.05）。由直接通徑系數絕對值及決策系數結果可知，不同因素對出酒率的貢獻作用依次為：糖化糟淀粉質量分數＞糖化糟水分質量分數＞糖化糟還原糖質量分數＞籽粒支鏈淀粉質量分數。

表4 青稞籽粒品質指標、青稞酒發酵指標與出酒率的通徑分析結果Table 4 Path analysis of grain quality traits and liquor yield

此外，由多元線性回歸分析及通徑分析可知，青稞籽粒性狀中，千粒質量、容重與黃酮質量分數是影響釀酒品質的重要因素。青稞籽粒支鏈淀粉質量分數高，更有利于小曲青稞酒發酵完全，提高出酒率，這也與前人對高粱、大麥等糧食釀酒性能分析的結論相似[33,37-39]。這是由于與直鏈淀粉相比，支鏈淀粉分子中的分支結構減弱了分子鏈重新結合的緊密程度[40-41]，在蒸煮糊化攤晾后更不容易回生，有利于微生物利用。選擇釀酒青稞品質時，應考慮高支鏈淀粉質量分數對出酒率的促進作用，但同時應適當考慮總淀粉、直鏈淀粉正相關作用，適量的直鏈淀粉可阻止支鏈淀粉的結晶。同時黃酮、β-葡聚糖、蛋白質量分數與支鏈淀粉質量分數負相關。

2.5 感官得分的多元線性回歸分析及通徑分析結果

以16 項青稞籽粒品質指標和8 項青稞酒發酵指標共24個指標為自變量（X），以感官得分（Y）為因變量，進行多元線性回歸分析。得到回歸方程Y＝91.536+1.177X1-0.574X2+0.052X3-0.316X4-0.531X5+23.894X6（R2＝0.808）。糖化糟還原糖質量分數（X1）、糖化糟淀粉質量分數（X2）、容重（X3）、千粒質量（X4）、糖化糟水分質量分數（X5）和黃酮質量分數（X6）是影響青稞酒感官得分的主要因素。

對各性狀與感官得分的通徑分析表明（表5），糖化糟還原糖質量分數對感官得分的正向直接效應最大，糖化糟還原糖質量分數與感官得分也極顯著正相關。其次是籽粒千粒質量對感官得分具有負向直接作用，直接通徑系數為-0.513。盡管籽粒千粒質量與感官得分相關性并不顯著。糖化糟淀粉質量分數直接通徑系數為-0.426，但其通過糖化糟還原糖質量分數所起間接作用為正值。籽粒容重與感官得分的直接通徑系數為0.418，籽粒容重與感官得分正相關，但未達到顯著水平。糖化糟水分質量分數與感官得分的直接通徑系數為-0.348，糖化糟水分質量分數與感官得分正相關，但未達到顯著水平。而籽粒黃酮質量分數對感官得分為正向效應。由直接通徑系數絕對值及決策系數結果可知，不同因素對感官得分貢獻作用依次為：糖化糟還原糖質量分數＞籽粒千粒質量＞糖化糟淀粉質量分數＞籽粒容重＞籽粒黃酮質量分數＞糖化糟水分質量分數。

表5 青稞籽粒品質指標、青稞酒發酵指標與感官評分的通徑分析結果Table 5 Path analysis of quality traits and sensory evaluation scores

由此可知，青稞籽粒性狀中，千粒質量、容重與黃酮質量分數對青稞酒品質有明顯影響。小麥的千粒質量對面包總評分有顯著負相關的影響[42-43]，本研究中青稞的千粒質量對青稞酒品質有負向作用。這可能是因為相同條件下，千粒質量大的青稞籽粒，比表面積小，發酵時微生物不易利用，不利于產香。籽粒容重是由其體積、形狀、含水量、內部結構等多方面因素決定的，容重也是評定青稞質量等級的主要指標[44]，本研究中發現青稞籽粒的容重也與青稞酒品質正相關。說明在小曲青稞酒的釀造中，籽粒品質對青稞酒的感官品質有直接影響，籽粒飽滿的青稞品種釀造的青稞酒感官品質較好。青稞籽粒黃酮質量分數對青稞酒品質有一定正向作用。黃酮屬于多酚類大分子，在發酵過程中淀粉分子自由度增加可促使其與體系中多酚分子的相互作用并發生復合，從而改變淀粉多尺度結構[45]，同時，多酚在消化過程中可抑制淀粉酶活性[46]，這些因素可能有利于微生物發酵過程中產生更豐富的風味成分，從而提高酒的口感。

3 結 論

本研究在借鑒傳統清香型小曲酒生產工藝的基礎上，對26個品種的青稞籽粒、發酵糟醅及相應小曲青稞酒的各個指標分別進行檢測，綜合研究青稞品種間的品質特性及其對發酵的影響。26個青稞品種的16 項籽粒品質指標變異情況顯示，容重和水分質量分數的變異系數相對較小，色澤指標變異系數高，其中β-葡聚糖、灰分、黃酮質量分數的變異系數較高。對16 項籽粒品質指標進行主成分分析，主要綜合了支鏈淀粉、總淀粉、水分、脂肪質量分數及L*、b*值6個指標，反映了青稞籽粒性狀65.9%的信息。所選26個青稞品種存在較大的差異，在有特定釀酒需求的原糧青稞品種育種時，需要考慮品種的作用，分析特定的品質特征，選育釀酒專用型品種。

青稞品質指標間及其與釀酒品質相關性分析結果說明，青稞籽粒品質特性指標與釀酒品質指標間相互影響。進一步通過回歸分析和通徑分析對性狀間關系進行剖析發現，發酵過程中糖化糟淀粉質量分數、糖化糟水分質量分數、糖化糟還原糖質量分數和青稞籽粒的支鏈淀粉質量分數是影響出酒率的主要因素，糖化糟還原糖質量分數、糖化糟淀粉質量分數、容重、千粒質量、糖化糟水分質量分數和黃酮質量分數是影響青稞酒品質的主要因素。在小曲青稞酒的發酵體系中，青稞籽粒中的支鏈淀粉對出酒率有積極影響，容重則體現出原料品質對酒品質的直接作用，與釀酒品質正相關，青稞籽粒黃酮質量分數高也促進所釀酒品質的提高，而千粒質量高不利于青稞酒產香。

本研究所選26種青稞釀酒產量及口感也有顯著差異。其中，‘F1’‘甘青6號’所釀小曲青稞酒綜合評分最高，具有青稞酒的典型性，出酒率也較高是釀造青稞酒的優選原料，而‘甘孜160505’青稞出酒率最高，感官品評綜合得分也較高，表現出良好的釀酒適宜性。青稞品種之間的釀酒性能差異的分析，為優質釀酒青稞的篩選提供科學的依據。