白酒是以谷物为原料，经蒸煮、糖化、酒曲发酵、蒸馏、老熟、勾兑而成的中国传统蒸馏酒。而酿酒原料是决定白酒质量的重要因素，使用不同的酿酒原料，发酵产物必然不同[1-2]。陈彬等[3]采用5种不同粮食发酵酿造清香型大曲酒，发现其白酒风味存在显著差别；吴幼茹等[4]通过气相色谱-嗅闻-质谱（gas chromatography-olfatometry-mass spectrometry，GC-O-MS）分析不同酿酒原料的蒸煮香气，得出不同原料的香气活性物质对酒体风味的贡献度不同。采用多粮酿酒，不仅可以平衡各类营养成分，更可以综合各种粮食独有的香气成分，不同酿酒原料的搭配更是对白酒风味有着独特的影响[5-6]。
五粮液作为多粮浓香型白酒的代表，其酿酒配方从陈氏秘方到经典五粮配方和新五粮配方，深受人们的广泛关注[7]。20世纪60年代以前，五粮液采用陈氏秘方酿酒，即荞麦15%、小米5%、大米20%、糯米20%、糯高粱40%；60年代时，由于粮食匮乏，并且荞麦、小米的产量较低，经过五粮液对配方的调整，形成了高粱36%、大米22%、糯米18%、小麦16%、玉米8%的经典五粮配方；现在，根据产业发展，又一次调整配方，为高粱40%、小麦15%、玉米5%、糯米20%、大米20%的新五粮配方。每个配方都是五粮液在不同时代和发展需求的基础上调整和创新的，但各配方在酿酒功能上的差异目前却无文献报道。
本研究对3种五粮配方及其8种原料的理化指标进行测定，分析3种五粮配方成分的理化指标与酿酒性能的相关性，同时，利用3种五粮配方酿造白酒，测定其出酒率，并采用顶空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）结合气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技术对发酵酒样的风味物质进行分析，对比研究3种配方酒样的风味物质种类，解析3种五粮配方的特点，为研究多粮发酵的酿造特性做出初探。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 材料
小麦（川麦104）、玉米（川农玉2号）、大米（宜香2239）、糯米（粳糯米甬优5号）、荞麦（西荞7号）、小米（绿小米）、糯高粱（泸州糯高粱）、高粱（东北粳高粱）：市售；大曲：宜宾某酒企的中温大曲。
1.1.2 试剂
牛血清白蛋白标准品（纯度＞98%）：北京普博斯生物科技有限公司；直链淀粉标准品（纯度≥98%）：上海纯优生物科技有限公司；石油醚（分析纯）：山东德彦化工有限公司；乙酸丁酯（色谱纯）：安捷伦科技（中国）有限公司；其他试剂均为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
1000A多功能粉碎机：永康市红太阳机电有限公司；UV-1200紫外分光光度计：上海美普达仪器有限公司；SHD-III型循环水式真空抽气泵：常州普天仪器制造有限公司；5975B-7890A气相色谱-质谱联用仪：安捷伦科技（中国）有限公司；50 μm/30 μm DVAB/CAR/PDMS固相微萃取头：美国Supelco公司；S-3400扫描电子显微镜：日立高新技术公司。
1.3 实验方法
1.3.1 不同粮食中淀粉颗粒的微观形态
将各粮食分别粉碎，过100目筛，烘干，用扫描电子显微镜观察。
1.3.2 理化指标的测定
总淀粉含量：采用3,5-二硝基水杨酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）比色法测定[8]；直链淀粉含量：参照GB/T 15683—2008《大米直链淀粉含量的测定》[9]；蛋白质含量：参照孙建平等[10]的稻米蛋白质测定方法；粗脂肪含量：参照GB/T 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》[11]。
1.3.3 三种五粮配方固态发酵酿酒工艺流程
以浓香型白酒的酿造工艺[12]为基础，进行酿酒实验，酿酒工艺如下：
多粮比例：陈氏秘方为荞麦15%、小米5%、大米20%、糯米20%、糯高粱40%；经典五粮配方为高粱36%、大米22%、糯米18%、小麦16%、玉米8%；新五粮配方为高粱40%、小麦15%、玉米5%、糯米20%、大米20%。
粉碎：称取原料3 kg，粉碎至2 mm左右。
润粮：添加原料质量70%的80 ℃以上热水润粮12 h。
蒸粮：将原料质量的20%的糠壳清蒸，再混入粮食中蒸至熟透。
加水：蒸后粮醅取出，泼洒30%的50 ℃温水补充水分。
摊晾：均匀摊开晾冷至30 ℃左右。
下曲：加曲量为原料质量的20%，混合均匀。
发酵：采用保温桶密封发酵，发酵周期45 d。
蒸馏：发酵结束后，酒醅混合10%的清蒸糠壳蒸馏接酒。
1.3.4 三种五粮配方酿造白酒的出酒率
发酵完成后缓慢蒸馏接酒，测定出酒率，其计算方式如下：
1.3.5 三种五粮配方酿造白酒的风味分析[13]
样品处理：取5mL酒样于顶空瓶中，加入1gNaCl，20 μL内标物（乙酸丁酯）用于半定量，50℃平衡10min，插入50μm/30 μm DVAB/CAR/PDMS固相微萃取头，萃取45 min。
气相色谱条件：J&W 122-7062毛细管色谱柱（60 m×250 μm×0.25 μm）；手动分流进样，分流比为12∶1；进样口温度250 ℃；程序升温：起始温度45 ℃，维持2 min，然后以5 ℃/min升温至200 ℃，维持1 min，再以20 ℃/min升温至250 ℃，维持2 min；载气为氦气（He），流速为1 mL/min。
质谱条件：电子电离源（electron ionization，EI），电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，四极杆温度100 ℃，恒压10 Pa，全扫描。
1.3.6 数据分析
试验结果用“平均值±标准差”表示，采用Excel 2016对数据结果进行编辑，使用SPSS 20.0软件进行分析。
2 结果与分析
2.1 不同粮食中淀粉颗粒的微观形态
淀粉颗粒的状态决定了淀粉的性质，8种粮食（大米、糯米、小米、玉米、粳高粱、糯高粱、小麦、荞麦）的淀粉颗粒的微观形态（3 000×）见图1。
由图1可知，大米的淀粉颗粒形状不规则，表面较粗糙；糯米的淀粉颗粒与大米有些相似，大小不均匀，形状不规则，但表面较光滑；小米的淀粉颗粒小而密，大小较均匀，圆形，较光滑；玉米的淀粉颗粒较大，大小较均匀，圆形，表面光滑；粳高粱的淀粉颗粒大，形状较规则，圆形，表面较光滑；糯高粱的淀粉颗粒大，形状不规则，表面凹陷，较粗糙；小麦的淀粉颗粒大，大小形状均匀，为椭圆形，表面光滑；荞麦的淀粉颗粒较小，圆形，表面光滑，形状大小均匀。每种粮食的淀粉晶体结构存在差别，而淀粉的糊化、回生等多个性质可通过淀粉结构来阐述[14]，这也是淀粉质原料在酿酒上存在差别的重要原因。
图1 不同粮食中淀粉颗粒的微观形态
Fig.1 Micromorphology of starch granule of different grain
A为大米；B为糯米；C为小米；D为玉米；E为粳高粱；F为糯高粱；G为小麦；H为荞麦。
2.2 不同粮食和不同五粮配方的理化指标分析
2.2.1 不同粮食和不同五粮配方的淀粉含量比较
8种粮食和3种五粮配方的总淀粉含量见图2。
图2 8种粮食（a）和3种五粮配方（b）的总淀粉含量
Fig.2 Total starch content of eight kinds of grain (a) and three kinds of five-grain formulas (b)
不同字母表示差异显著（P＜0.05）。下同。
由图2可知，8种粮食总淀粉含量都很高，均＞60%，其中大米的淀粉含量最高，达到74.04%；糯高粱的淀粉含量最低，为61.79%。通过对3种五粮配方的淀粉含量比较发现，不同五粮配方的淀粉含量差异显著（P＜0.05），其中陈氏秘方的淀粉含量较低，为67.33%，淀粉含量差异在产酒上可有所体现。
在白酒生产中，直链淀粉含量和支链淀粉含量之比是影响淀粉性质的主要因素，支链淀粉含量越高，糊化后越不容易回生[15-16]，越有利于提高出酒率及酒中的香味物质含量，对酿酒生产起着重要作用[17-18]。8种粮食和3种五粮配方的直链淀粉含量见图3。
图3 8种粮食（a）和3种五粮配方（b）的直链淀粉含量
Fig.3 Amylose content of eight kinds of grain (a) and three kinds of five-grain formulas (b)
由图3可知，糯米的直链淀粉含量最低（1.43%），荞麦的直链淀粉含量最高（27.64%）。陈氏秘方中的直链淀粉含量显著低于其他两种五粮配方（P＜0.05），其含量为10.34%。由图2及图3可知，小米、糯米和糯高粱的直链淀粉含量远低于其支链淀粉含量，其中糯米的直链淀粉含量最低，支链淀粉含量最高；在3种五粮配方中，陈氏秘方的支链淀粉含量最高。因此，只从淀粉含量和组成来说，小米、糯米和糯高粱的酿酒性能更好。
2.2.2 不同粮食和不同五粮配方的蛋白质含量比较
蛋白质是重要的香味前体物质，在酿酒发酵中被微生物或生物酶作用生成氨基酸、醛类和酯类等物质，为白酒增添香气[18]。8种粮食和3种五粮配方的蛋白质含量见图4。由图4可知，大米、糯米和玉米的蛋白质含量均＜8%，其他粮食的蛋白质含量均＞10%，其中小麦的蛋白质含量较高，达到11.92%，这也是酿酒业选择小麦制曲的一个重要原因[19]。3种五粮配方相比，蛋白质含量差异不显著（P＞0.05），均在9.58%左右，表明3种配方的差异性可能与蛋白质含量相关性较低。
图4 8种粮食（a）和3种五粮配方（b）的蛋白质含量
Fig.4 Protein content of eight kinds of grain (a) and three kinds of five-grain formulas (b)
2.2.3 不同粮食和不同五粮配方的粗脂肪含量比较
酿酒原料中的粗脂肪在发酵过程中经多种微生物和生物酶共同作用，并随蒸馏带入酒体中，使得酒中含有丰富的不饱和脂肪酸[20]。8种粮食和3种五粮配方的粗脂肪含量见图5。
由图5可知，8种粮食的粗脂肪含量均＜5%，其中小麦的粗脂肪含量最低（1.21%），玉米的粗脂肪含量最高（4.61%）。玉米的胚芽中含有大量的脂肪，若以玉米为主要原料酿酒时，必须去掉胚芽[13，21]。在3种五粮配方中，经典五粮配方和新五粮配方的粗脂肪含量差异不显著（P＞0.05），陈氏秘方的粗脂肪含量更高，达到3.41%，这对陈氏秘方酿酒产香有一定影响。
综合以上3种五粮配方的理化指标分析，从陈氏秘方到新五粮配方，其直链淀粉含量先升高，后有所降低，即减少了使用支链淀粉含量高的原料，将小米、荞麦替换成玉米和小麦，但总淀粉含量升高，对酿造产酒有一定积极作用；在蛋白质含量上无明显变化（P＞0.05）；在粗脂肪含量上，后两种配方与陈氏秘方相比含量显著降低（P＜0.05），也使得在产香上有所差异。
图5 8种粮食（a）和3种五粮配方（b）的粗脂肪含量
Fig.5 Crude fat content of eight kinds of grain (a) and three kinds of five-grain formulas (b)
2.3 不同五粮配方酿造白酒的出酒率
白酒窖内酒精发酵的实质是粮谷中淀粉被各种微生物作用，通过无氧发酵生成大量地乙醇[13]。3种五粮配方酿造白酒的出酒率见图6。
图6 3种五粮配方酿造白酒的出酒率
Fig.6 Liquor yield of Baijiu brewed by three kinds of five-grain formulas
由图6可知，陈氏秘方的出酒率最低，为46.83%，新五粮配方的出酒率最高，为54.51%，结合3种配方的淀粉含量比较发现，出酒率可能与淀粉含量具有相关性，随淀粉含量增加，出酒率明显升高。
2.4 不同五粮配方酿造白酒的挥发性风味物质比较分析
酒体挥发性物质的构成差异是白酒香型和风格差异的重要影响因素[22]。采用HS-SPME-GC-MS对3种五粮配方酿造白酒酒样的挥发性风味物质进行分析，结果见表1。
表1 3种五粮配方酿造白酒酒样中挥发物成分种类及含量
Table 1 Types and contents of volatile components in Baijiu samples brewed by three kinds of five-grain formulas
注：“-”表示未检出。
醇类物质是一类重要的呈香化合物，在浓香型白酒香味成分中占有重要地位。适量的高级醇对白酒有着协调香气和助香的作用，使香气更加完满[23]。由表1可知，3种配方酿造白酒酒样中，醇类物质种类无明显差别，其中陈氏秘方酒样的总醇（除乙醇外）含量最低，为0.87 mg/mL；经典五粮配方酒样中的总醇含量最高，为1.33 mg/mL，对酒体的呈香呈味有着重要贡献。
酯类物质是白酒成分中最重要的微量香味成分，包括直链酯、支链酯、含羟基酯、酮基酯、不饱和酯等化合物[24-25]。由表1可知，3种配方酿造白酒酒样中，除乙酸乙酯外，总酯含量差别不大，分别为0.99 mg/L、1.10 mg/L、1.10 mg/L，均检测出己酸乙酯（水果香）、乳酸乙酯（花香）、丁酸丁酯、辛酸乙酯（烤面包香）[26]这些浓香型白酒香气的基本骨架成分，对形成浓香型白酒的典型风格起着关键作用[27]。陈氏秘方酒样检测出14种酯类物质，种类最多，可对使白酒香味更为丰满有积极贡献[23]；经典五粮配方酒样中有12种，新五粮配方有9种，种类最少，可能对白酒香型的形成有一定影响。此外，在经典五粮配方和新五粮配方酒样中都检测到较高含量的乙酸乙酯，分别为2.17 mg/mL、4.12 mg/mL，乙酸乙酯含量过高，对酒体风格会有不利影响[28]。而在陈氏秘方酒样中未检测出乙酸乙酯。白酒中乙酸乙酯酯来源一般有两种：一是在糟醅蒸馏过程，高温作用下酸类与醇类发生酯化作用生成酯；二是发酵体系中的产酯酵母[29]或是酯化酶作用产生。未检测到乙酸乙酯，可能与陈氏秘方糟醅在发酵过程中的酶活变化有关[30]，也可能与陈氏秘方的原料成分相关，有待进一步研究。
在3种配方酒样中检测到的醛酮类、酸类物质都很少，可能是在发酵过程被转化。3种配方酒样中均检测出糠醛，其来源于辅料糠壳，适量的糠醛可以丰富白酒香气[31]；在陈氏秘方中还含有苯甲醛，可与乙醇发生缩合生成具水果香气的苯甲醛缩二醇[23]。同时在陈氏秘方酒样中检测到大量的烃类物质，包括烷烃、杂环烃和芳香烃等，可能是粗脂肪含量高的缘故。这类物质对酒体风味有一定贡献[26]，而在后两种配方酒样中的烃类的种类和含量较少。
3 结论
对3种五粮配方和8种酿酒原料的理化指标进行解析，分析其原料与酿酒性能的相关性。结果表明，8种粮食的淀粉微粒形态各不相同，反应出的淀粉性质也各有差别。大米的总淀粉含量最高（74.04%），其次为小米、糯米、玉米、小麦、荞麦、粳高粱、糯高粱，淀粉含量的差别会直接影响出酒率的大小，其中，以小米、糯米、糯高粱的支链淀粉含量较高，更适合产酒生香；大米、糯米和玉米的蛋白质含量均＜8%，其余原料的蛋白质含量都＞10%；玉米的粗脂肪含量最高（4.61%），以单粮发酵可能会影响酒质。
3种配方的淀粉含量较高，蛋白质和粗脂肪含量适中，适合用于发酵产酒。其中，陈氏秘方的直链淀粉含量（10.34%）最低，蛋白质（9.58%）、粗脂肪含量（3.41%）最高，更适合发酵生香。同时，对3种五粮配方酿造白酒进行分析，结果表明，新五粮配方酿造白酒的出酒率最高，达到54.51%，陈氏秘方出酒率最低，为46.83%，但出酒率与出优质酒率有差别。采用HS-SPME结合GC-MS分析发现，陈氏秘方的挥发性成分种类最多，共39种，其中酯类有14种，但总酯含量最低，且未检出乙酸乙酯；经典五粮配方酒样中检出26种挥发性成分，总醇含量（除乙醇外）最高（1.33 mg/mL），其酯类物质的种类（12种）和含量（3.27 mg/mL）都比较多，有利于白酒香型的形成；新五粮配方酒样中检出22种挥发性成分，其中酯类以乙酸乙酯的含量最高（4.12 mg/mL），但后两种配方的挥发性成分种类都比较少。综合产酒产香而言，陈氏五粮配方可能更适合用于发酵生产。
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