劉淼，丁麗，趙夢夢，葉映彤，熊燕飛，韓保林，陳國躍，蒲至恩，李偉*

1(瀘州老窖股份有限公司，四川 瀘州，646000)2(四川農(nóng)業(yè)大學小麥研究所，四川 成都，611130)3(四川農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，四川 成都，611130)4(四川輕化工大學 生物工程學院，四川 宜賓，644000)

中國白酒是世界上最古老的蒸餾酒之一，大曲在白酒釀造過程中影響出酒率，酒質(zhì)和酒的香型[1]。大曲質(zhì)量評價主要根據(jù)感官、理化和微生物指標[2-3]。優(yōu)質(zhì)大曲取決于在生產(chǎn)中對關(guān)鍵因素的有效控制[4]。小麥具有豐富的淀粉和蛋白質(zhì)[5]，可為微生物的生長、繁殖及代謝提供基礎(chǔ)，是大曲的主要原料[6]。近年來，小麥品質(zhì)對大曲和釀酒的影響日益受到重視。如花小麥所制曲塊在多個質(zhì)量指標上優(yōu)于白小麥[7]，有機原糧大曲較普通大曲更有利于釀酒產(chǎn)量與質(zhì)量的提高[8]，而添加糯小麥可提升粳高粱和普通小麥的釀酒品質(zhì)[9]。

由于對原糧品質(zhì)與大曲質(zhì)量間關(guān)系了解較少，對專用型品種選育的目標性狀尚不明確。因此，本研究選用不同品質(zhì)特征小麥品種，對其品質(zhì)與大曲質(zhì)量指標間關(guān)系進行分析，為原糧選擇和專用品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甲醛、可溶性淀粉、NaOH、己酸、無水碳酸鈉、酚酞指示劑、鄰苯二甲酸氫鉀、無水乙醇、碘、KI、甲醛、重鉻酸鉀、濃H2SO4和葡萄糖，西隴化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JYDB 100x40小麥硬度指數(shù)測定儀，布勒糧食檢測儀器無錫有限公司；UPH-Ⅲ-10T型超純水機，四川優(yōu)普超純科技有限公司；Allegra X-30R Centrifuge 型離心機，貝克曼庫爾特商貿(mào)(中國)有限公司；CP224S電子天平，德國賽多利斯公司；UV-2000型紫外可見分光光度計，上海尤尼柯有限公司；Infratec TM 1241近紅外谷物籽粒分析儀，福斯分析儀器(丹麥)有限公司；FW80高速萬能粉碎機，天津市工業(yè)電器廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 小麥籽粒原糧品質(zhì)測定方法

利用近紅外谷物籽粒分析儀[10]測定小麥籽粒的品質(zhì)性狀，包括容重、脂肪、濕面筋含量等9個品質(zhì)性狀。室內(nèi)測定千粒重，進行發(fā)芽試驗，小麥硬度指數(shù)測定儀測定籽粒硬度(hardness index，HI)，粉質(zhì)率采用目測法(GB1351—2008)測定。

1.3.2 大曲發(fā)酵的方法及取樣要點

將小麥除雜，潤料后粉碎，加水拌料，用模具壓制成型，然后進行入房培養(yǎng)。在0、3、6、9、15 d取樣，同一時期的曲隨機取3塊，取3個批次的1/4粉碎混合，過40目篩于-20 ℃保存待測。具體發(fā)酵工藝參數(shù)及要點參考文獻[11-12]。

1.3.3 大曲分析測定方法

水分、酸度、還原糖、氨基酸態(tài)氮、淀粉消耗、糖化力、發(fā)酵力、液化力和酯化力的測定參照行業(yè)標準《釀酒大曲通用分析方法》[13]；失重變化為取樣時曲塊質(zhì)量和0 d的差值所占的百分比；乙醇的制備為底物為8%的蔗糖溶液下，加入各發(fā)酵時期的1 g干曲粉，于30 ℃發(fā)酵72 h，其測定方法參照文獻[14]進行；蛋白質(zhì)質(zhì)量增加量利用凱氏定氮法測定[15]。

結(jié)果顯示，C組中的功能水平明顯超過AB組與對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。B組血清水平超過A組和對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），AB組相比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)經(jīng)過Excel初步處理后，軟件Origin 6.0做圖，采用SPSS 19.0進行單因素方差分析(ANOVA)、Turkey差異顯著性檢驗、簡單相關(guān)分析、回歸分析和主成分分析(principal component analysis，PCA)。利用主成分因子計算主成分得分并和相應(yīng)的權(quán)重進行線性加權(quán)求和[16]，計算出各品種的綜合評價得分。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥籽粒和大曲品質(zhì)性狀分析

供試品種在12個品質(zhì)性狀上存在顯著或極顯著差異(表1)。其中，昌麥34千粒重最大，蜀麥482容重最大，綿麥51在千粒重和容重上均表現(xiàn)為最小值。川麥39蛋白質(zhì)含量最高，吸水率、濕面筋含量和沉降值也較高。昌麥34和蜀麥691的淀粉含量較高，而川麥39最低。方差分析表明(表2)，蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)增加量和糖化力在品種間差異達到顯著和極顯著，水分、酸度等多個理化指標在不同發(fā)酵階段差異顯著和極顯著，并且品種與發(fā)酵時間的互作對大曲品質(zhì)的影響達到顯著和極顯著。

表1 小麥品種品質(zhì)性狀表現(xiàn)

注：*，質(zhì)量分數(shù)；表中不同小寫字母在同行水平上表示差異顯著(P<0.05)

2.2 大曲理化指標的變化

大曲發(fā)酵過程中水分均緩慢下降(圖1-a)，發(fā)酵前9 d下降較快，之后趨于穩(wěn)定。所有材料曲塊重量降低了約25%(圖1-b)，蜀麥691的失重變化較平緩。酸度和氨基酸態(tài)氮與曲香呈極顯著正相關(guān)[17]，曲塊酸度先增加后減小(圖1-c)。氨基酸態(tài)氮含量呈升高趨勢(圖1-d)，其可衡量蛋白質(zhì)利用率和氨基酸轉(zhuǎn)化率[3, 18-19]，原料高蛋白質(zhì)含量有利于微生物的生長從而提高曲塊質(zhì)量[20-21]。還原糖的變化差異較大(圖1-e)，蜀麥691持續(xù)增加后略有下降。材料間乙醇產(chǎn)量差異較大，受基因型影響[22]，昌麥34和綿麥51先增加后下降并再次上升(圖1-f)，蜀麥691持續(xù)上升并穩(wěn)定。淀粉消耗量持續(xù)下降并穩(wěn)定(圖1-g)，在第15天蜀麥691消耗最多，川麥39最低。淀粉消耗能保證微生物和生化酶的富集[15, 23]。綿麥51曲塊蛋白質(zhì)含量增加較快，而川麥39和昌麥34變化幅度較小(圖1-h)。高蛋白含量小麥通常硬度較大[21, 24]，制曲中較難壓制成型。

表2 不同小麥制曲發(fā)酵的品質(zhì)性狀方差分析(F值)

注：*表示差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01)(下同)

a-水分；b-失重變化；c-酸度；d-氨基酸態(tài)氮；e-還原糖；f-乙醇；g-淀粉消耗；h-蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)增加量

2.3 大曲品質(zhì)質(zhì)量指標的變化

供試材料在發(fā)酵中糖化力均先減小后增加并趨于穩(wěn)定的變化(圖2-a)，蜀麥691呈波浪式變化，綿麥51變化較平緩。液化力呈現(xiàn)出增加的趨勢(圖2-b)，綿麥51最高(4.20 U/g)，昌麥34最低(1.64 U/g)。發(fā)酵力均呈先增加后下降的趨勢(圖2-c)，前3 d均急劇增加，到第9天有所下降，但昌麥34表現(xiàn)持續(xù)增加。酯化力變化均先增加后降低(圖2-d)，其中綿麥51最大，蜀麥482最小，其余材料表現(xiàn)較為相近。

a-糖化力；b-液化力；c-發(fā)酵力；d-酯化力

2.4 小麥品質(zhì)性狀與大曲質(zhì)量指標間的多元回歸分析

簡單相關(guān)分析表明(表3)，小麥品質(zhì)性狀與大曲質(zhì)量指標間存在復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系，有12對性狀間顯著或極顯著正相關(guān)，12對指標間存在顯著或極顯著負相關(guān)。籽粒容重、脂肪含量、吸水率、濕面筋含量、沉降值與大曲中蛋白增加含量極顯著正相關(guān)；籽粒蛋白質(zhì)含量與液化力、酯化力呈極顯著負相關(guān)。以小麥品質(zhì)為自變量(X)(表3)，以大曲質(zhì)量指標(YD)為因變量得到多元逐步回歸方程。其中，糖化力回歸方程為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響糖化力的主要因素。液化力回歸方程為YD2=32.15-0.34X4-0.07X10(R2=0.44)，表明容重和淀粉含量是影響液化力的主要因素。發(fā)酵力回歸方程為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響發(fā)酵力的主要因素。酯化力回歸方程為YD4=201.38-0.21X4-0.58X10(R2=0.49)，表明容重和淀粉含量是影響酯化力的主要因素。

表3 大曲質(zhì)量指標與小麥品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)

注：D1,水分;D2,酸度;D3,氨基酸態(tài)氮;D4,還原糖;D5,乙醇;D6,蛋白增加含量;D7,淀粉消耗;D8,失重變化;YD1,糖化力;YD2,液化力;YD3,發(fā)酵力;YD4,酯化力；X1,千粒重;X2,硬度;X3,粉質(zhì)率;X4,容重;X5,脂肪;X6,纖維;X7,吸水率;X8,濕面筋含量;X9,沉降值;X10,淀粉含量;X11,蛋白含量(下同)

2.5 大曲品質(zhì)指標的相關(guān)性和主成分分析

大曲質(zhì)量指標間相關(guān)分析表明(表4)，有24對性狀間呈顯著或極顯著正相關(guān)，18對指標間呈顯著或極顯著負相關(guān)。酸度、液化力、發(fā)酵力與氨基酸態(tài)氮含量呈極顯著正相關(guān)，液化力、乙醇與酯化力呈極顯著正相關(guān)，淀粉消耗與糖化力、液化力和酯化力呈極顯著負相關(guān)，這與前人結(jié)論一致[25]。適量的酸度可抑制有害雜菌生長繁殖，也為有益微生物提供營養(yǎng)和參與酯化反應(yīng)生成香味物質(zhì)。而水解淀粉生成的還原糖既可為微生物生長提供能量，又可生成酒精，反映了糖化與發(fā)酵速度的協(xié)調(diào)關(guān)系。還原糖和氨基酸態(tài)化合物既是微生物的碳源、氮源和能源物質(zhì)，也是美拉德反應(yīng)的主要反應(yīng)物，可增加復(fù)合曲香。大曲糖化力和液化力影響出酒率并受淀粉消耗影響[26]。對所有指標標準化后進行主成分分析(表5)，其中前3個主成分的累積貢獻率為74.57%。第1主成分的貢獻率為50.97%，其中主要的是水分、氨基酸態(tài)氮、乙醇、淀粉消耗、失重變化、液化力和酯化力；第2主成分指標中主要是還原糖、酸度和發(fā)酵力，貢獻率為15.09%；第3主成分指標中主要是蛋白增加含量、乙醇產(chǎn)量、糖化力，貢獻率為8.51%。

表4 大曲品質(zhì)性狀的相關(guān)系數(shù)

表5 品質(zhì)評價因子成分矩陣和特征值

2.6 小麥品種發(fā)酵后質(zhì)量綜合評價

對各品質(zhì)指標進行標準化處理，轉(zhuǎn)化成均值為0、標準差為1 的無量綱數(shù)據(jù)。根據(jù)標準化后的各指標與因子載荷矩陣計算各主成分得分，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個主成分對應(yīng)的方差相對貢獻率為權(quán)重，計算各品種的綜合評價得分,公式為F綜=0.68PCA1+0.20 PCA2+0.11 PCA3。

根據(jù)綜合得分模型計算出各主成分的得分，第1主成分得分川麥39和綿麥51較高，第2主成分得分蜀麥482和昌麥34較高，第3主成分得分蜀麥691和昌麥34較高。而綜合得分最好的是昌麥34和蜀麥691，表明其制曲的綜合品質(zhì)相對較好。但昌麥34的粉質(zhì)率較低，硬度較高，不利于曲塊的壓制。

3 結(jié)論

本研究利用5個品質(zhì)特征差異較大的小麥品種制曲，對小麥的11個品質(zhì)性狀和大曲發(fā)酵中5個階段的12個質(zhì)量指標進行了測定，并采用方差分析、多元回歸分析和主成分分析對性狀間關(guān)系進行了深入研究。結(jié)果表明使用不同品質(zhì)特征的小麥品種，對大曲質(zhì)量指標有顯著的影響，因此生產(chǎn)中有必要選育和使用制曲專用型小麥品種。大曲主要質(zhì)量指標受小麥淀粉含量、千粒重、容重、沉降值和脂肪含量等的影響，因而在品種選擇時要關(guān)注多個品質(zhì)性狀的相互組合。盡管多元回歸中未檢測到小麥蛋白質(zhì)含量與大曲主要質(zhì)量指標間的顯著關(guān)系，這可能是因為材料間蛋白含量區(qū)間較小，材料數(shù)有限。通過主成分分析，利用性狀各主成分值和權(quán)重所得主成分綜合得分的方法來評價小麥品種制曲優(yōu)劣，能更好地篩選小麥制曲原糧，克服了傳統(tǒng)方法根據(jù)少數(shù)指標選擇的缺點，可應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。