Effect of Sorghum Physicochemical Property on Sauce-Flavor Baijiu Production
LONG Tangjie, CHEN Zongxiao, CHEN Shaoxin, et al. Effect of sorghum physicochemical property on sauceflavor Baijiu production[J]. China Brewing, 2026, 45(6): 259-265. (in Chinese with English abstract) DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2026.06.033. http://www.chinabrewing.net.cn
酱香型白酒是中国白酒的典型代表[1]，具备鲜明的特征，酱香显著，层次丰富，口感醇厚，余味绵长，这种风味获得了国内外的普遍认可，在白酒行业中占有至关重要的地位[2-3]，其卓越的品质源于深厚精密的传统酿制工艺。高粱作为酿酒原料，其品质的优劣是整个酿造流程最为关键的影响因子，直接影响最终成品酒质量的呈现[4-6]。高粱籽粒中的淀粉和蛋白质组成与结构特征决定作用白酒的产出效率和风味，这些成分在酿造过程中的转化动态决定酒的口感与品质等级[7-8]。许多研究关注高粱原料对白酒酿造和基酒质量的影响，如田殿梅等[9]发现，不同淀粉结构的高粱在酿造中表现不同，淀粉含量直接影响可发酵糖的数量，进而影响出酒率；田晓红等[10]针对我国高粱主产区的20种高粱淀粉开展研究，通过对比其微观结构和物理特性发现，不同品系性状高粱淀粉在直链淀粉含量与物理特性上均存在较大差异。山波等[11]系统研究3种品种高粱基酒在发酵参数与风味物质上的差异，筛选出17种关键差异风味成分，揭示不同高粱品种对基酒风味轮廓具有显著影响，为酱香型白酒原料筛选提供了理论依据。目前酱香型白酒酿造用的高粱种类多样，不同地方的高粱品系差异显著，其物理特性差异明显，这些差异影响酱香型白酒的生产过程，同时影响基酒的质量。然而，这些差异具体如何影响酱香型白酒的生产过程，以及如何作用于基酒品质的形成，目前尚未形成系统、深入的认识，仍有待进一步探究。
本研究选取以红缨子高粱为基础，经定向选育获得的4种不同品系的高粱进行对比研究，旨在探究不同品系性状高粱籽粒的理化特性、润粮特性、蒸煮特性、发酵特性及基酒特性，解析不同品系高粱在酿造特性及基酒品质上的差异，进而为筛选出最适合酱香型白酒工艺酿造的高粱品系，以及推动酱香型白酒专用原料的品质改良提供参考与指导。
定向选育获得的4种不同品系性状的高粱（G1、G2、G3、G4，产自仁怀长岗镇） 贵州茅台酒股份有限公司；氢氧化钠、硼酸 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；葡萄糖、氨水、盐酸、硫酸铜 上海麦克林生化科技股份有限公司。所用试剂均为分析纯。
Q20差示扫描量热仪（differential scanning calorimeter，DSC） 美国TA公司；G1888A-7890A-5975C顶空气相色谱-质谱仪 美国Agilent公司；ME204电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；DK-S26电热恒温水浴锅 上海精宏实验设备有限公司。
1.3.1 酱香型白酒生产工艺流程
4种不同品系高粱（G1、G2、G3、G4）在同一车间选取4个班组分别投入生产使用，每种高粱单独采用4个窖进行实验，保障实验高粱无交叉。4个班组的实验窖池同步生产，确保窖池所处气候环境完全一致。生产过程采用酱香型白酒生产工艺，其他操作和工艺参数保持一致，持续跟踪试验车间及班组一个年度（下沙至7轮次）的生产情况。
1.3.2 高粱籽粒理化指标分析
水分含量：参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》进行测定[12]；总淀粉、支链淀粉及直链淀粉含量：参照GB 5009.9—2023《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》进行测定[13]。蛋白质含量：参照GB 5009.5—2025《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》进行测定[14]；单宁含量：参照GB/T 15686—2008《高粱 单宁含量的测定》进行测定[15]。
1.3.3 高粱籽粒润粮特性分析
参照何诚等[16]的方法计算吸水率和膨胀率，公式如下：
1.3.4 高粱淀粉热力学特性分析
参照倪德让等[17]的方法，用DSC分析软件得出糊化起始温度、糊化峰值温度、糊化终止温度和糊化吸收热焓值。
1.3.5 糟醅发酵特性测定
酒醅理化指标：参考T/CBJ 004—2018《固态发酵酒醅通用分析方法》[18]测定。本研究在酱香型白酒1年多轮次发酵过程中出、入窖关键节点取样，为简化图表与文中表述，取样节点简称采用“发酵阶段名称首字+入/出”的形式，具体对应为：下入（下沙入窖）、造出（造沙出窖）、造入（造沙入窖），依此类推至7出（7轮次出窖）。
1.3.6 出酒率测定
按照参考文献[19]的方法计算出酒率，计算公式如下：
1.3.7 基酒挥发性风味物质分析
总酸、总酯含量：参照GB/T 10345—2022《白酒分析方法》进行测定[20]。
醇类含量：按照参考文献[21]的方法，采用气相色谱法进行测定。
采用Excel 2020软件完成数据结果的整理与图表绘制，使用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析及Duncan多重比较检验，以P＜0.05作为判断组间差异显著的标准。
不同品系高粱因其组成成分和淀粉特性的不同，其酿酒特性也不同。对4种不同品系高粱（G1、G2、G3、G4）籽粒理化指标进行对比分析。由表1可知，4种不同品系的高粱在总淀粉、水分、单宁及蛋白质含量方面均无显著差异（P＞0.05），主要差异体现在支链淀粉占比上（P＜0.05）。4种不同品系高粱的支链淀粉占比由高到低依次为G1＞G4＞G3＞G2，具体来看，高粱G1的支链淀粉占比最高（100%），高粱G2最低（78.85%）。在酿酒生产中，直链淀粉与支链淀粉的含量之比是影响淀粉性质的主要因素，支链淀粉含量越高，越有利于蒸煮糊化，糊化后淀粉越不易回生，进而有助于提高出酒率及酒中香味物质的含量，对酿酒生产具有重要意义[22]。综上，高粱G1支链淀粉占比最高，利于蒸煮糊化，有助于提高出酒率，高粱G4次之，高粱G2支链淀粉占比最低，不利于蒸煮糊化，会在一定程度上影响出酒率。
表1 不同品系高粱理化指标
Table1 Physicochemicalindicators of sorghum with different varieties
分数/%含量/%含量/%分数/%分数/%分数/%G172.01±0.32a100.00±0.00a0.00±0.00a1.40±0.05a10.24±0.12a10.81±0.08a品系总淀粉质量支链淀粉相对直链淀粉相对单宁质量蛋白质量水分质量G272.64±0.28a78.80±0.41c21.20±0.43c1.44±0.04a10.12±0.15a10.80±0.07a G371.86±0.35a79.11±0.37c20.89±0.39c1.47±0.06a10.06±0.11a10.74±0.09a G472.73±0.25a94.47±0.29b5.53±0.22b1.45±0.03a10.20±0.13a10.72±0.06a
注：同列小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。表2同。
2.2.1 吸水率
由图1可知，高粱G1与G4的吸水率均为44.2%；高粱G2、G3的吸水率（33.8%、33.4%）显著低于G1、G4 （P＜0.05），且高粱G2、G3之间吸水率无显著差异（P＞0.05）。支链淀粉占比高的高粱，其结构中含有众多分支点和短链，这种结构特点决定其能够与水分子充分接触；相比直链淀粉占比高的高粱，支链淀粉占比高的高粱更易吸附水分子，使其在较短时间内吸收较多水分[23]。
图1 不同品系高粱吸水率
Fig.1 Water absorption rate of sorghum with different varieties
2.2.2 膨胀率
由图2可知，高粱G1与G4的膨胀率（50.1%、51.7%）无显著差异（P＞0.05），G2与G3的膨胀率（44.8%、44.8%）差异不显著（P＞0.05），且G2、G3膨胀率显著低于G1、G4（P＜0.05）。支链淀粉占比高的高粱，水分子易渗透到支链淀粉颗粒内，使颗粒润湿膨胀。高粱G2、G3含有20.50%～21.15%的直链淀粉，其颗粒中排列有序的大分子链，导致水分子难以渗透至颗粒内部，从而抑制淀粉膨胀率。这一现象会进一步影响淀粉的糊化、糖供给及酒醅水分，进而对发酵效果产生影响[24]。
图2 不同品系高粱膨胀率
Fig.2 Swelling rate of sorghum with different varieties
糊化温度和热焓值反映高粱淀粉糊化的难易程度，热焓值越高，表明淀粉在糊化过程中所需的热量越多。由表2可知，高粱G1的糊化起始温度、糊化峰值温度、糊化终止温度及热焓值最高，表明其淀粉糊化难度最大，需要更高温度与热量完成糊化；高粱G2、G3、G4的糊化相关指标均显著低于G1（P＜0.05），说明糊化更易进行。回生特性方面，高粱G2、G3的回生值显著高于G1、G4（P＜0.05），淀粉糊化后易老化；高粱G1与G4的回生值无显著差异（P＞0.05），抗老化能力相近。综合来看，高粱G1、G4的热学特性更适配酱香酒酿酒工艺需求；高粱G2、G3虽然易糊化，但易老化的特性不利于酿酒微生物对淀粉的利用。
表2 不同品系高粱淀粉热学性质
Table2 Thermal properties of starch in sorghum samples of different varieties
品系糊化起始温度/℃糊化峰值温度/℃糊化终止温度/℃热焓值/℃回生值G174.47±0.17a78.15±0.30a84.94±1.14a14.28±2.98a612±31a G272.12±0.22b75.56±0.35b83.78±0.32b9.56±1.07b1 208±43b G371.52±0.13c75.13±0.21b81.52±1.02c11.32±1.72c1 174±32b G472.35±0.22b75.87±0.18b81.27±0.32c11.17±0.24c703±46a
2.4.1 酿造过程水分含量变化
酱香型白酒酿造过程中，糟醅水分是发酵过程中关键控制点之一，糟醅水分含量过高会导致糟醅黏稠、透气性差，酿造过程中升温困难，最终导致堆积时间延长且酸度升高；糟醅水分过低，则会影响微生物的生长繁殖，导致酿造过程发酵效果不佳，甚至造成发酵 异常[25]。由图3可知，2轮次出窖前，高粱G1糟醅水分低于高粱G4，高粱G4糟醅水分前期轮次最高；2轮次入窖后，高粱G1与高粱G4糟醅水分无显著差异（P＞0.05），说明二者在2轮次后水分变化趋于一致，整体糟醅水分控制相对稳定。高粱G2、G3糟醅在3轮次入窖前水分含量明显低于高粱G1、G4糟醅水分，说明高粱G2、G3糟醅水分流失较快或初始糟醅水分较低，4轮次出窖后，其糟醅水分高于高粱G1、G4，糟醅水分增幅大，经多轮次蒸煮偏腻，糟醅水分高易导致其黏稠、透气性差，不利于微生物生长。
图3 不同品系高粱酿造过程糟醅水分含量变化
Fig.3 Changes in moisture content of fermented grains during brewing with different sorghum varieties
2.4.2 酿造过程淀粉含量变化
酿造过程中，糟醅淀粉被微生物分解，产生乙醇和二氧化碳等物质，糟醅淀粉是酿酒过程中主要的能量来源，为微生物的生长和代谢提供必要的碳源[26]。由图4可知，随着酿造轮次的增加，糟醅淀粉含量呈逐渐降低的趋势。高粱G1糟醅淀粉前期消耗速度较快，尤其在1轮次出窖至3轮次出窖期间下降明显，4轮次后趋于平缓。高粱G1与G4糟醅淀粉含量变化趋势相近，在4轮次出窖前糟醅淀粉降幅显著，4轮次后逐渐平缓。高粱G2糟醅淀粉含量较高，从下沙入窖至6轮次出窖糟醅淀粉含量普遍高于其他品系高粱，4轮次入窖前糟醅淀粉消耗较缓，说明前期糟醅淀粉利用率低于高粱G1、G4。5轮次后高粱G2糟醅淀粉消耗加速，表明前期未被充分利用的淀粉在轮次后期逐渐消耗。高粱G3整体糟醅淀粉消耗趋势与高粱G2糟醅相似，5轮次后淀粉降幅增大。
图4 不同品系高粱酿造过程糟醅淀粉含量变化
Fig.4 Changes in starch content of fermented grains during brewing with different sorghum varieties
2.4.3 酿造过程乙醇含量变化
糟醅乙醇的含量是酿造过程的重要指标之一，可以反映酿造过程的进行程度和效果。通过监测糟醅中的乙醇含量可以及时调整发酵条件，确保酿造过程的顺利进行[27]。由图5可知，高粱G4糟醅乙醇含量最高，尤其是在2轮次出窖至3轮次出窖阶段乙醇积累量显著高于其他品系；高粱G1糟醅乙醇含量的波动与峰值水平仅次于高粱G4糟醅乙醇含量，整体积累效果较好。高粱G1、G4糟醅乙醇积累能力（乙醇质量分数11.8%、12.0%）优于高粱G2、G3糟醅乙醇积累（乙醇质量分数8.8%、9.2%），其中高粱G4糟醅乙醇峰值表现最突出，有助于提高出酒率。
图5 不同品系高粱酿造过程糟醅乙醇含量变化
Fig.5 Changes in ethanol content of fermented grains during brewing with different sorghum varieties
2.5.1 出酒率
由图6可知，各品系高粱酿酒的出酒率均呈现“先上升后下降”的趋势，符合酱香型白酒“大回酒”的工艺特征。高粱G1和G4各轮次出酒率无显著性差异 （P＞0.05），整体表现突出，各轮次出酒率均处于较高水平，高粱G2与G3出酒率（45.6%、42.9%）显著低于高粱G1、G4（55.4%、55.3%）（P＜0.05），高粱G2在3、4轮次出酒率低于高粱G3，其他轮次出酒率高于高粱G3。高粱G1与G4的出酒率高，与前期酿造中淀粉消耗更充分、乙醇积累能力更强的特征结果一致，说明这两种品系的高粱的原料特性更适配酱香型白酒的多轮次发酵工艺，利于底物转化与出酒效率提升；高粱G2、G3出酒率偏低，这与其在发酵过程中乙醇生成能力弱、淀粉消耗缓慢的结果相印证，说明其淀粉结构或成分可能不利于充分糖化与发酵。
图6 不同品系高粱出酒率
Fig.6 Liquor yield from sorghum of different varieties
2.5.2 各轮次基酒挥发性香气物质
酒体挥发性香气物质的构成差异是白酒香型和风格差异的重要影响因素。通过对4种不同品系的高粱酿造的1～7轮次的基酒酒样的总酸、总酯、醇类含量进行检测，结果见图7。
图7 不同品系高粱基酒总酸（A）、总酯（B）和醇类（C）物质含量
Fig.7 Total acid(A),total ester(B),and alcohols(C) contents in base liquors derived from sorghums of different varieties
酸类物质是酱香型白酒的重要成分之一，其作用是催化酒体老熟，增强酒体后味，调节酒体浓厚感[28]。由图7A可知，基酒总酸含量随轮次推进呈持续下降趋势，1轮次基酒总酸质量浓度最高，7轮次降至2.0 g/L以下，符合酱香型白酒多轮次发酵中酸逐步代谢转化的工艺特征。高粱G1与G4、G2与G3酿造的1轮次基酒中总酸含量无显著差异（P＞0.05），高粱G2与G3酿酒的总酸质量浓度（18.7、18.1 g/L）显著高于G1与G4（P＜0.05），这可能与这与其在发酵过程中酸类代谢较强有关，3轮次之后各品种高粱酿酒的总酸含量无显著差异（P＞0.05）。
酯类是具有芳香性气味的挥发性化合物，包括直链酯、支链酯、含羟基酯、酮基酯、不饱和酯等化合物，是构成白酒香味的主要物质，对形成酱酒的典型体起关键作用[29]。由图7B可知，1轮次发酵后基酒总酯含量整体处于较高水平，后续轮次基酒总酯整体呈下降态势。高粱G2、G3、G4酿造的1、6轮次基酒中总酯含量无显著差异（P＞0.05），且均显著高于G1（P＜0.05）；2、4、5轮次中，高粱G4酿造的基酒中总酯含量明显高于高粱G1、G2、G3酿造基酒；3、7轮次中，4个品系高粱酿造基酒的总酯含量无显著差异（P＞0.05）。综合来看，高粱G4酿造7个轮次基酒的总酯（38.8 g/L）表现优于其他品系（G1、G2、G3分别为33.6、34.5、35.2 g/L），尤其是在2～5轮次，其总酯水平相对更高，更利于风味物质的积累。
醇类化合物在白酒成分中有着重要的作用，涵盖低碳脂肪醇、高级脂肪醇、多元醇及芳香醇等多种类别，不同醇类物质通过相互协同作用，形成复合的香气网络，是酒体实现“幽雅细腻、醇厚绵柔”风格特征的关键物质基础[30]。由图7C可知，醇类物质1轮次基酒含量最高，自2轮次起逐渐降低。1、2轮次基酒中醇类物质含量为G2＞G3＞G1＞G4，且各品系间含量差异均显著（P＜0.05）；3轮次基酒中，高粱G2与G3、G1与G4酿造基酒的醇类物质含量无显著差异（P＞0.05）；4～7轮次 各品系间无显著差异（P＞0.05）。整体看，醇类积累集中在生产前期，高粱G2、G3酿造基酒的醇类物质（137.9、112.2 g/L）生成能力显著强于高粱G1、G4（54.1、42.9 g/L）（P＜0.05）。
综上，不同品系高粱对酱香型白酒关键风味物质的合成有显著影响，高粱G4更利于酯类物质积累，基酒风味浓郁；高粱G2、G3酸类与醇类物质生成能力较强，酒体醇厚感更突出酸涩味偏重。
对不同品系高粱在籽粒理化特性、润粮、蒸煮、发酵及基酒等多个维度的系统研究表明，不同品系性状高粱的组分特征决定其在酿造过程中的表现与最终基酒品质。具体而言，高粱G1、G4因高支链淀粉比例及高吸水性、高膨胀率、高糊化温度、高热焓值、低回生值等综合特性，表现出良好的耐蒸煮性、高效糊化以及发酵性能，不仅有利于提高基酒出酒率，同时基酒醇类物质含量低，更符合高品质酱香型白酒的风味。高粱G2、G3因直链淀粉含量较高，吸水性、膨胀率、糊化温度及热焓值均较低，回生值偏高，导致糟醅水分低、淀粉利用不充分、乙醇含量偏低，进而造成出酒率偏低，基酒中总酸及醇类物质含量较高，风味特征与优质酱酒要求存在一定差距。本研究不仅阐明了高粱品系差异如何通过影响发酵过程决定基酒品质的形成，更重要的是从应用角度明确了高粱G1、G4在提升酱香型白酒品质与出酒效率方面的双重优势，为其作为优选酿造原料提供了科学依据，对推动白酒产业原料与产品优质化具有积极的实践指导价值。
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