刘淼，丁丽，赵梦梦，叶映彤，熊燕飞，韩保林，陈国跃，蒲至恩，李伟*

1(泸州老窖股份有限公司，四川 泸州，646000)2(四川农业大学小麦研究所，四川 成都，611130)3(四川农业大学 农学院，四川 成都，611130)4(四川轻化工大学 生物工程学院，四川 宜宾，644000)

中国白酒是世界上最古老的蒸馏酒之一，大曲在白酒酿造过程中影响出酒率，酒质和酒的香型[1]。大曲质量评价主要根据感官、理化和微生物指标[2-3]。优质大曲取决于在生产中对关键因素的有效控制[4]。小麦具有丰富的淀粉和蛋白质[5]，可为微生物的生长、繁殖及代谢提供基础，是大曲的主要原料[6]。近年来，小麦品质对大曲和酿酒的影响日益受到重视。如花小麦所制曲块在多个质量指标上优于白小麦[7]，有机原粮大曲较普通大曲更有利于酿酒产量与质量的提高[8]，而添加糯小麦可提升粳高粱和普通小麦的酿酒品质[9]。

由于对原粮品质与大曲质量间关系了解较少，对专用型品种选育的目标性状尚不明确。因此，本研究选用不同品质特征小麦品种，对其品质与大曲质量指标间关系进行分析，为原粮选择和专用品种选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甲醛、可溶性淀粉、NaOH、己酸、无水碳酸钠、酚酞指示剂、邻苯二甲酸氢钾、无水乙醇、碘、KI、甲醛、重铬酸钾、浓H2SO4和葡萄糖，西陇化工有限公司。

1.2 仪器与设备

JYDB 100x40小麦硬度指数测定仪，布勒粮食检测仪器无锡有限公司；UPH-Ⅲ-10T型超纯水机，四川优普超纯科技有限公司；Allegra X-30R Centrifuge 型离心机，贝克曼库尔特商贸(中国)有限公司；CP224S电子天平，德国赛多利斯公司；UV-2000型紫外可见分光光度计，上海尤尼柯有限公司；Infratec TM 1241近红外谷物籽粒分析仪，福斯分析仪器(丹麦)有限公司；FW80高速万能粉碎机，天津市工业电器厂。

1.3 实验方法

1.3.1 小麦籽粒原粮品质测定方法

利用近红外谷物籽粒分析仪[10]测定小麦籽粒的品质性状，包括容重、脂肪、湿面筋含量等9个品质性状。室内测定千粒重，进行发芽试验，小麦硬度指数测定仪测定籽粒硬度(hardness index，HI)，粉质率采用目测法(GB1351—2008)测定。

1.3.2 大曲发酵的方法及取样要点

将小麦除杂，润料后粉碎，加水拌料，用模具压制成型，然后进行入房培养。在0、3、6、9、15 d取样，同一时期的曲随机取3块，取3个批次的1/4粉碎混合，过40目筛于-20 ℃保存待测。具体发酵工艺参数及要点参考文献[11-12]。

1.3.3 大曲分析测定方法

水分、酸度、还原糖、氨基酸态氮、淀粉消耗、糖化力、发酵力、液化力和酯化力的测定参照行业标准《酿酒大曲通用分析方法》[13]；失重变化为取样时曲块质量和0 d的差值所占的百分比；乙醇的制备为底物为8%的蔗糖溶液下，加入各发酵时期的1 g干曲粉，于30 ℃发酵72 h，其测定方法参照文献[14]进行；蛋白质质量增加量利用凯氏定氮法测定[15]。

结果显示，C组中的功能水平明显超过AB组与对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。B组血清水平超过A组和对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），AB组相比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

1.3.4 数据分析

数据经过Excel初步处理后，软件Origin 6.0做图，采用SPSS 19.0进行单因素方差分析(ANOVA)、Turkey差异显著性检验、简单相关分析、回归分析和主成分分析(principal component analysis，PCA)。利用主成分因子计算主成分得分并和相应的权重进行线性加权求和[16]，计算出各品种的综合评价得分。

2 结果与分析

2.1 小麦籽粒和大曲品质性状分析

供试品种在12个品质性状上存在显著或极显著差异(表1)。其中，昌麦34千粒重最大，蜀麦482容重最大，绵麦51在千粒重和容重上均表现为最小值。川麦39蛋白质含量最高，吸水率、湿面筋含量和沉降值也较高。昌麦34和蜀麦691的淀粉含量较高，而川麦39最低。方差分析表明(表2)，蛋白质质量分数增加量和糖化力在品种间差异达到显著和极显著，水分、酸度等多个理化指标在不同发酵阶段差异显著和极显著，并且品种与发酵时间的互作对大曲品质的影响达到显著和极显著。

表1 小麦品种品质性状表现

注：*，质量分数；表中不同小写字母在同行水平上表示差异显著(P<0.05)

2.2 大曲理化指标的变化

大曲发酵过程中水分均缓慢下降(图1-a)，发酵前9 d下降较快，之后趋于稳定。所有材料曲块重量降低了约25%(图1-b)，蜀麦691的失重变化较平缓。酸度和氨基酸态氮与曲香呈极显著正相关[17]，曲块酸度先增加后减小(图1-c)。氨基酸态氮含量呈升高趋势(图1-d)，其可衡量蛋白质利用率和氨基酸转化率[3, 18-19]，原料高蛋白质含量有利于微生物的生长从而提高曲块质量[20-21]。还原糖的变化差异较大(图1-e)，蜀麦691持续增加后略有下降。材料间乙醇产量差异较大，受基因型影响[22]，昌麦34和绵麦51先增加后下降并再次上升(图1-f)，蜀麦691持续上升并稳定。淀粉消耗量持续下降并稳定(图1-g)，在第15天蜀麦691消耗最多，川麦39最低。淀粉消耗能保证微生物和生化酶的富集[15, 23]。绵麦51曲块蛋白质含量增加较快，而川麦39和昌麦34变化幅度较小(图1-h)。高蛋白含量小麦通常硬度较大[21, 24]，制曲中较难压制成型。

表2 不同小麦制曲发酵的品质性状方差分析(F值)

注：*表示差异显著(P<0.05)；**表示差异极显著(P<0.01)(下同)

a-水分；b-失重变化；c-酸度；d-氨基酸态氮；e-还原糖；f-乙醇；g-淀粉消耗；h-蛋白质质量分数增加量

2.3 大曲品质质量指标的变化

供试材料在发酵中糖化力均先减小后增加并趋于稳定的变化(图2-a)，蜀麦691呈波浪式变化，绵麦51变化较平缓。液化力呈现出增加的趋势(图2-b)，绵麦51最高(4.20 U/g)，昌麦34最低(1.64 U/g)。发酵力均呈先增加后下降的趋势(图2-c)，前3 d均急剧增加，到第9天有所下降，但昌麦34表现持续增加。酯化力变化均先增加后降低(图2-d)，其中绵麦51最大，蜀麦482最小，其余材料表现较为相近。

a-糖化力；b-液化力；c-发酵力；d-酯化力

2.4 小麦品质性状与大曲质量指标间的多元回归分析

简单相关分析表明(表3)，小麦品质性状与大曲质量指标间存在复杂的相关关系，有12对性状间显著或极显著正相关，12对指标间存在显著或极显著负相关。籽粒容重、脂肪含量、吸水率、湿面筋含量、沉降值与大曲中蛋白增加含量极显著正相关；籽粒蛋白质含量与液化力、酯化力呈极显著负相关。以小麦品质为自变量(X)(表3)，以大曲质量指标(YD)为因变量得到多元逐步回归方程。其中，糖化力回归方程为YD1=98.06+72.01X5+4.23X9+3.53X10(R2=0.58)，表明脂肪含量、沉降值和淀粉含量是影响糖化力的主要因素。液化力回归方程为YD2=32.15-0.34X4-0.07X10(R2=0.44)，表明容重和淀粉含量是影响液化力的主要因素。发酵力回归方程为YD3=6.208+0.03X1-0.01X4-0.007X10(R2=0.44)，表明千粒重、容重和淀粉含量是影响发酵力的主要因素。酯化力回归方程为YD4=201.38-0.21X4-0.58X10(R2=0.49)，表明容重和淀粉含量是影响酯化力的主要因素。

表3 大曲质量指标与小麦品质的相关系数

注：D1,水分;D2,酸度;D3,氨基酸态氮;D4,还原糖;D5,乙醇;D6,蛋白增加含量;D7,淀粉消耗;D8,失重变化;YD1,糖化力;YD2,液化力;YD3,发酵力;YD4,酯化力；X1,千粒重;X2,硬度;X3,粉质率;X4,容重;X5,脂肪;X6,纤维;X7,吸水率;X8,湿面筋含量;X9,沉降值;X10,淀粉含量;X11,蛋白含量(下同)

2.5 大曲品质指标的相关性和主成分分析

大曲质量指标间相关分析表明(表4)，有24对性状间呈显著或极显著正相关，18对指标间呈显著或极显著负相关。酸度、液化力、发酵力与氨基酸态氮含量呈极显著正相关，液化力、乙醇与酯化力呈极显著正相关，淀粉消耗与糖化力、液化力和酯化力呈极显著负相关，这与前人结论一致[25]。适量的酸度可抑制有害杂菌生长繁殖，也为有益微生物提供营养和参与酯化反应生成香味物质。而水解淀粉生成的还原糖既可为微生物生长提供能量，又可生成酒精，反映了糖化与发酵速度的协调关系。还原糖和氨基酸态化合物既是微生物的碳源、氮源和能源物质，也是美拉德反应的主要反应物，可增加复合曲香。大曲糖化力和液化力影响出酒率并受淀粉消耗影响[26]。对所有指标标准化后进行主成分分析(表5)，其中前3个主成分的累积贡献率为74.57%。第1主成分的贡献率为50.97%，其中主要的是水分、氨基酸态氮、乙醇、淀粉消耗、失重变化、液化力和酯化力；第2主成分指标中主要是还原糖、酸度和发酵力，贡献率为15.09%；第3主成分指标中主要是蛋白增加含量、乙醇产量、糖化力，贡献率为8.51%。

表4 大曲品质性状的相关系数

表5 品质评价因子成分矩阵和特征值

2.6 小麦品种发酵后质量综合评价

对各品质指标进行标准化处理，转化成均值为0、标准差为1 的无量纲数据。根据标准化后的各指标与因子载荷矩阵计算各主成分得分，公式如下：

PCA1=-0.37D1+0.23D2+0.30D3+0.21D4+0.32D5+0.15D6-0.33D7+0.38D8-0.22YD1+0.33YD2+0.26YD3+0.29YD4；

PCA2=0.04D1+0.29D2+0.22D3+0.36D4-0.20D5+0.55D6-0.002D7-0.04D8+0.45YD1-0.18YD2+0.21YD3-0.34YD4；

PCA3=0.25D1+0.43D2-0.26D3+0.50D4+0.19D5-0.25D6-0.04D7-0.19D8-0.38YD1-0.38YD2+0.13YD3+0.03YD4；

以3个主成分对应的方差相对贡献率为权重，计算各品种的综合评价得分,公式为F综=0.68PCA1+0.20 PCA2+0.11 PCA3。

根据综合得分模型计算出各主成分的得分，第1主成分得分川麦39和绵麦51较高，第2主成分得分蜀麦482和昌麦34较高，第3主成分得分蜀麦691和昌麦34较高。而综合得分最好的是昌麦34和蜀麦691，表明其制曲的综合品质相对较好。但昌麦34的粉质率较低，硬度较高，不利于曲块的压制。

3 结论

本研究利用5个品质特征差异较大的小麦品种制曲，对小麦的11个品质性状和大曲发酵中5个阶段的12个质量指标进行了测定，并采用方差分析、多元回归分析和主成分分析对性状间关系进行了深入研究。结果表明使用不同品质特征的小麦品种，对大曲质量指标有显著的影响，因此生产中有必要选育和使用制曲专用型小麦品种。大曲主要质量指标受小麦淀粉含量、千粒重、容重、沉降值和脂肪含量等的影响，因而在品种选择时要关注多个品质性状的相互组合。尽管多元回归中未检测到小麦蛋白质含量与大曲主要质量指标间的显著关系，这可能是因为材料间蛋白含量区间较小，材料数有限。通过主成分分析，利用性状各主成分值和权重所得主成分综合得分的方法来评价小麦品种制曲优劣，能更好地筛选小麦制曲原粮，克服了传统方法根据少数指标选择的缺点，可应用于生产实践。