不同品种高粱理化品质与清茬大曲白酒风味品质的相关性研究

史琳铭; 杜艳红; 聂建光; 谭昊; 李斯迈; 李婷婷

doi:10.13386/j.issn1002-0306.2023100255

不同品种高粱理化品质与清茬大曲白酒风味品质的相关性研究

北京红星股份有限公司，北京 101400

详细信息

作者简介:
史琳铭（1998−），女，硕士研究生，研究方向：白酒风味化学，E-mail：slm@redstarwine.com

中图分类号: TS261.2
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出版历程
- 收稿日期: 2023-10-29
- 网络出版日期: 2024-11-18
- 刊出日期: 2025-01-14

Relationship between the Sorghum's Physicochemical Attributes and the Flavor Components of Qing Stubble Daqu Baijiu

Beijing Red Star Co., Ltd., Beijing 101400, China

摘要

摘要: 优质原料是酿造优质白酒的重要前提。为探究高粱原料理化品质与酿造清茬大曲白酒品质的相关性，本研究采用气相色谱法分析了‘晋杂22’‘东北高粱’和‘美国高粱’三种高粱原料酿造酒样的风味物质含量，并通过偏最小二乘法（PLS-DA）解析了酒样中的差异性标志物；运用曼特尔检验（Mantel test）深入探究了高粱理化品质与酿造酒样差异性物质的相关性；通过皮尔森相关性分析（Pearson correlation analysis）揭示了高粱理化品质与出酒率的相关关系。结果显示，从不同高粱酿造酒样中共筛选出15种差异性标志物，高粱中蛋白质含量和酒样中β-苯乙醇、3-羟基-2-丁酮含量显著正相关（P<0.01）；支链淀粉含量和β-苯乙醇、3-羟基-2-丁酮含量显著负相关（P<0.01）；脂肪含量和乙酸、乙酸乙酯含量显著负相关（P<0.01）；淀粉含量和β-苯乙醇和乙醛含量显著正相关（P<0.01）；单宁含量和乙醛含量显著负相关（P<0.01）。高粱理化品质与出酒率相关性分析显示，高粱中支链淀粉、单宁含量与出酒率为显著正相关关系（P<0.05）；淀粉、直链淀粉、蛋白质含量与出酒率为显著负相关关系（P<0.05）。结合感官品评和风味检测数据检测，发现选择HXGL-22和HXGL-01等支链淀粉和单宁含量偏高的高粱更有利于提升酿造清茬大曲白酒品质，本研究结果为后续工业化生产清香型白酒的原料选择奠定了基础。
- 清香型白酒 /
- 高粱理化性质 /
- 不同品种 /
- 白酒风味成分 /
- 相关性分析
Abstract: High-quality raw materials constitute a critical prerequisite for crafting premium Baijiu. This study aimed to explore the correlation between the physicochemical properties of sorghum and the quality of Qingcha Daqu Baijiu. Utilizing gas chromatography, this research analyzed the flavor compound profiles in sorghum variants 'JINZA 22' 'Northeast sorghum' and 'American sorghum'. Differential markers in Baijiu samples were identified through partial least squares discriminant analysis (PLS-DA). Further, the Mantel test was employed to probe the associations between sorghum's physicochemical attributes and the differential compounds in Baijiu. Additionally, Pearson correlation analysis elucidated the relationship between sorghum quality and alcohol yield. The findings revealed fifteen distinct biomarkers across the Baijiu samples. Notably, protein content in sorghum was significantly positively correlated with β-phenylethanol and 3-hydroxy-2-butanone in Baijiu samples (P<0.01), while amylopectin had the opposite effect. The lipid content significantly negative impacted acetic acid and ethyl acetate levels (P<0.01). Starch content was positively linked to alterations in β-phenylethanol and acetaldehyde concentrations (P<0.01), and tannin levels markedly negative-going affected acetaldehyde presence (P<0.01). The correlation study between sorghum quality and Baijiu yield demonstrated that the amylopectin and tannin content positively affected the alcohol yield (P<0.05), whereas the starch, amylose, protein content negatively affect the alcohol yield (P<0.05). Integrating sensory evaluations and flavor analysis, sorghum types HXGL-22 and HXGL-01, characterized by higher amylose and tannin contents, were found to enhance the quality of Qingcha Daqu Baijiu. These results provide a foundational basis for selecting raw materials for the industrial production of light-flavored Baijiu.
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作为我国三大主流香型白酒之一的清香型白酒分布广泛，以其香气纯正、醇甜柔和、自然协调、余味爽净的酒体风格特点深受消费者的喜爱^[1]。而酒体风格的呈现，是由酿酒原料^[2]、酿造工艺、酿酒生态环境等因素综合作用的结果^[3]，其中，酿酒原料对于酒体风味的重要性不言而喻^[4]。高粱作为常见的酿酒原料，其淀粉、蛋白质、脂肪、单宁等营养物质在微生物的作用下经过降解和合成作用形成乙醇及一系列呈香呈味物质，共同铸就了白酒的酒体风格。

目前，已有许多研究表明酿酒高粱的品种与营养物质含量可直接或间接影响所酿白酒的出酒率和感官质量。在高粱品种与白酒酿造的相关研究中，王建成^[5]对比了‘东北高粱’与‘澳洲高粱’的酿造性能和基酒风味，‘东北高粱’一段酒比例高于澳洲高粱，‘东北高粱’酿造二粮型浓香白酒品质更佳。在高粱营养物质与白酒酿造的相关研究中，刘茂柯等^[6]研究发现，单宁和支链淀粉是影响香味物质结构组成的主要因子。Xing等^[7]认为，当单宁含量<1.94%时，乙酸乙酯和辛酸乙酯含量与单宁含量呈正相关。此外，高粱也会影响发酵微生物群的组成和功能，王正^[8]通过在实验室模拟固态发酵发现，高粱原料中的碳源和氮源是驱动微生物菌群演替及其风味物质代谢的关键因素；Liu等^[9]发现在不同品种高粱的发酵过程中，微生物群落的差异主要体现在细菌的种类和数目的差异上。

然而，关于不同质量特性的高粱与白酒风味之间的相关性研究较少。本研究以北京红星股份有限公司提供的三种酿酒高粱为原料，采用统计学方法，系统分析不同高粱品质差异以及这些差异对白酒风味物质及感官特性的影响，为进一步探究高粱质量特性与白酒风味的关系奠定基础，为白酒企业酿酒原粮的筛选提供思路^[10−11]。

1. 材料与方法

1.1 材料与仪器

高粱样品：‘晋杂22’（HXGL-22）、‘东北高粱’（HXGL-01）、‘美国高粱’（HXGL-02）　北京红星股份有限公司提供；乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯等标准品　色谱纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；盐酸、氢氧化钠等常规理化试剂　分析纯，上海国药化学试剂有限公司。

SQP电子分析天平　德国赛多利斯公司；8890A气相色谱仪　美国安捷伦公司；Pegasus BT 4D质谱仪　美国LECO公司；Dicret-8超纯水机　美国Millipore公司。

1.2 实验方法

1.2.1 酿造实验

本研究的酿造实验在北京红星股份有限公司六曲香分公司开展。清茬大曲工艺中地缸的投粮量为1100 kg/缸，稻壳的添加量为18%，谷糠添加量为7%，加曲量为20%，每个品种进行三轮重复实验，每轮次三个品种同时投粮，轮次间投粮时间间隔不超过3 d，每批次酿造周期为28 d。

1.2.2 高粱品质指标分析方法

粮食的测定指标包括: 蛋白质、氨基酸、脂肪、单宁、淀粉、支链淀粉、直链淀粉。蛋白质的检查方法参考GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》；氨基酸的检测方法参考GB 5009.124-2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》；脂肪的检测方法参考GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》；淀粉的检测方法参考GB 5009.9-2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》；直链淀粉的测定方法参照 GB/T 15683-2008《大米直链淀粉含量的测定》；单宁的检测方法参考GB/T 15686-2008《高粱单宁含量的测定》。

1.2.3 白酒挥发性风味物质的测定

色谱条件：DB-FFAP色谱柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气N₂；恒流，柱流速1 mL/min；进样口温度230 ℃；进样体积0.5 μL。升温程序为35 ℃保持4 min，5 ℃/min升温至100 ℃，10 ℃/min升温至230 ℃，保持13 min；分流比20:1^[12]。

质谱条件：电子电离源，能量70 eV；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；辅助通道加热温度250 ℃；选择离子扫描模式。

定量分析：内标为4-辛醇，取酒样1 mL和10 μL内标，加入1.5 mL进样小瓶并混匀，进行气相色谱质谱联用仪（GC-MS）分析。采用内标标准曲线法计算样品质量浓度。

定性方法：化合物通过NIST.L 20谱库检索进行初步鉴定，再通过计算化合物的保留指数（retention index，RI），与文献保留指数比对，以及标准品比对，进一步对该化合物进行定性分析。

1.2.4 酒样感官评价

由5名国家级白酒评委根据《白酒质量要求：清香型白酒》（GB/T 10781.2-2006）和《白酒感官评品导则》（GB/T 33404-2016）对酒样进行感官尝评，对酒样的风味特征进行评价。

1.3 数据处理

首先采用Microsoft Excel 2013软件对实验数据进行整理，用IBM SPSS Statistics 26对数据进行显著性分析。不同高粱白酒风味物质含量柱状图和文中热图的绘制采用Origin 2018 64 Bit完成。采用偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）筛选不同高粱白酒的差异性标记物，通过SIMCA 14.1完成。采用曼特尔检验（Mantel test）和皮尔森相关性分析（Pearson correlation analysis）探究高粱理化性质和白酒风味物质的相关性，通过R 4.3.0完成。

2. 结果与分析

2.1 不同高粱品质指标的差异分析

蛋白质分解为氨基酸后，氨基酸在脱氨酶和脱羧酶的催化下生成醛类物质，醛类物质经过一系列的还原、氧化、酯化，分别形成醇类、酸类和酯类物质^[13]，可增加白酒的香气。但若蛋白质含量过高，会导致发酵酸败，影响白酒风味。不同品种高粱样品的蛋白质、脂肪、单宁、淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量见表1。三种高粱的蛋白质含量差异不显著，含量在9.18%~10%之间，均适宜白酒酿造^[14]。

表 1 供试高粱样品理化成分

Table 1. Physical and chemical composition of sorghum samples

理化指标（%）	HXGL-01	HXGL-02	HXGL-22
粗蛋白	9.18±0.17^a	10.00±0.57^a	9.21±0.30^a
粗脂肪	3.20±0.07^b	4.00±0.14^a	3.70±0.25^a
单宁	1.97±0.08^a	0.43±0.03^b	2.05±0.25^a
淀粉	61.30±0.23^b	66.30±0.61^a	61.00±3.25^b
直链淀粉	17.10±0.28^b	39.80±2.69^a	19.70±1.27^b
支链淀粉	82.90±0.28^a	60.20±2.69^b	80.30±1.27^a
注：同行不同字母表示差异显著（P<0.05）；表2同。

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单宁是分子量较高的多元酚类化合物，在酶促作用下生成小分子酚类物质如愈创木酚、4-甲基愈创木酚、4-乙烯基愈创木酚、香草醛等，这些物质在乙醇中阈值较低，因此对白酒的风味具有重要贡献^[15]。高粱中单宁含量适宜时会抑制有害微生物、提高出酒率，使酒体醇厚细致，但当含量过高则会使蛋白酶钝化，抑制有益微生物的生长并增强酒体的苦涩感^[15−18]。从表1中数据可以看出，高粱中单宁含量差异较大，其中HXGL-22和HXGL-01单宁含量差异不显著，HXGL-02的单宁含量显著低于另外两种高粱，为0.43%（P<0.05）。单宁含量过低可能使微生物在发酵过程中缺少芳香化合物前体，导致酿造白酒香气单一；同时缺乏对有害微生物的抑制性，使酒体后口有杂味产生。

高粱中的脂肪在发酵过程中可以转化生成高级脂肪酸和有机酸，为酒体增加独特香气，酿酒高粱脂肪通常控制在4%以下^[19]，当脂肪含量过高时，脂肪酸氧化分解生成的小分子的醛酮类物质会导致发酵体系酸败，并给酒体带来邪杂气味，本研究所选取的3种高粱样品脂肪含量在3.2%~4%之间，均符合此标准。

淀粉是高粱中含量最高的营养物质，根据结构不同分为直链淀粉和支链淀粉。在酿造过程中，淀粉主要在霉菌的作用下水解成单糖，进一步生成乙醇、乳酸和酯类等风味物质，而支链淀粉中的支链相比支链淀粉更易脱落发生以上副反应^[19−20]。从表1数据可以看出HXGL-02的淀粉含量显著高于另外两种高粱样品，但其支链淀粉的比例显著偏低（P<0.05），可能会使酒体偏薄。

2.2 不同高粱酿造白酒挥发性物质分析

为研究不同高粱酿造清茬大曲原酒的风味物质含量差异，采用气相色谱对三种高粱酒样中含量较高的42种风味物质含量进行了定量分析，主要包括酯类、醇类、酸类、醛类、酮类共5大类^[21]，其中酯类13种，醇类15种，酸类6种，醛类5种，酮类3种，具体化合物名称及含量见表2。

表 2 不同高粱酿造酒样主要风味物质成分含量

Table 2. Content of main flavor components in different sorghum Baijiu samples

序号	挥发性化合物		含量（mg/L）
序号	挥发性化合物	HXGL-22	HXGL-01	HXGL-02
1	甲酸乙酯	11.07±0.19^a	9.65±1.64^a	9.44±3.11^a
2	乙酸乙酯	2971.86±188.58^ab	3459.14±236.04^a	2600.58±212.92^b
3	丁酸乙酯	1.98±0.62^a	2.60±0.30^a	3.32±1.32^a
4	乙酸异戊酯	2.45±1.45^a	4.16±0.20^a	2.87±0.12^as
5	己酸乙酯	3.94±0.27^b	5.63±0.47^a	4.77±0.81^ab
6	乳酸乙酯	2112.99±191.87^b	2926.24±558.05^ab	3742.88±20.40^a
7	辛酸乙酯	8.27±0.87^a	7.11±1.25^a	6.10±0.34^a
8	癸酸乙酯	2.56±0.26^a	2.82±0.43^a	2.93±0.21^a
9	丁二酸二乙酯	37.24±10.47^a	39.38±2.15^a	37.36±4.75^a
10	月桂酸乙酯	2.21±0.45^a	1.46±0.11^ab	1.20±0.24^b
11	棕榈酸乙酯	28.52±3.51^b	40.11±0.66^a	40.41±0.66^a
12	油酸乙酯	23.95±1.69^a	24.40±0.43^a	24.03±0.76^a
13	亚油酸乙酯	23.40±3.86^a	21.62±0.41^a	20.47±0.64^a
14	甲醇	126.10±7.37^b	158.27±1.28^a	146.28±3.68^a
15	仲丁醇	1.52±0.56^a	8.46±5.30^a	1.78±1.38^a
16	正丙醇	197.46±18.85 ^a	180.77±31.15^a	147.63±12.04^a
17	异丁醇	197.09±22.36^a	197.00±8.45^a	209.69±23.63^a
18	2-戊醇	0.067±0.095^b	0.73±0.09^a	0.38±0.27^ab
19	正丁醇	4.74±0.95^a	6.45±0.95^a	6.26±1.36^s
20	活性戊醇	155.36±7.99^a	156.55±8.67^a	184.04±16.35^a
21	异戊醇	352.28±43.36^a	364.96±5.85^a	368.49±10.93^a
22	正戊醇	11.54±0.50^b	14.69±0.36^a	13.85±0.74^a
23	正己醇	1.73±0.16^b	2.76±0.37^a	3.17±0.28^a
24	2,3-丁二醇（左旋）	7.79±1.59^a	8.41±1.30^a	9.27±0.57^a
25	2,3-丁二醇（内消旋）	19.25±1.65^a	25.48±4.37^a	22.12±2.30^a
26	1,2-丙二醇	0.66±0.22^a	1.07±0.20^a	0.48±0.38^a
27	糠醇	11.21±1.76^a	10.68±0.95^a	13.09±2.41^a
28	β-苯乙醇	5.05±0.21^b	4.98±0.17^b	6.71±0.86^a
29	乙酸	546.80±18.03^b	744.52±4.67^a	476.48±39.45^c
30	丙酸	1.91±0.34^a	1.93±0.12^a	2.01±0.49^a
31	异丁酸	2.02±0.13^a	1.70±0.18^ab	1.53±0.06^b
32	丁酸	1.31±0.54^a	1.57±0.20^a	1.56±0.42^a
33	异戊酸	1.78±0.12^a	1.79±0.03^a	1.61±0.13^a
34	己酸	0.80±0.04^b	1.20±0.24^a	0.95±0.03^ab
35	乙醛	34.75±9.47^b	44.22±8.34^ab	77.62±22.59^a
36	异丁醛	6.45±2.01^a	4.19±0.93^a	5.97±4.26^a
37	乙缩醛	101.47±29.17^a	144.44±41.44^a	158.61±48.86^a
38	异戊醛	5.93±0.80^a	5.13±0.28^a	2.96±0.10^a
39	糠醛	5.53±1.55^b	7.58±1.88^ab	11.58±2.01^a
40	2-戊酮	0.78±0.23^b	0.11±0.15^b	0.20±0.28^a
41	丙酮	2.76±1.02^a	1.66±0.24^a	1.65±1.17^a
42	3-羟基-2-丁酮	4.72±2.41^ab	3.34±1.06^b	9.63±2.27^a

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在白酒中，酯类物质是呈香的主体物质^[21]，三种高粱酒样中酯类物质含量为5230.44~6544.32 mg/L（图1），在众多风味物质中占比最大，其含量和比例决定着酒体的风格和质量^[15]。其中，以清香型白酒代表物质乙酸乙酯的含量最高，HXGL-01中乙酸乙酯含量显著高于HXGL-22和HXGL-02；其次是乳酸乙酯，HXGL-02中乳酸乙酯含量显著高于HXGL-22（P<0.05），这是由于高粱中单宁含量低时，发酵过程中乳酸菌的生长被促进，提高了乳酸乙酯的含量^[21]。清香型白酒乙酸乙酯和乳酸乙酯比值通常要求>1，HXGL-22、HXGL-01和HXGL-02酒样的乙酸乙酯和乳酸乙酯比值分别为1:0.71、1:0.85、1:1.44，其中HXGL-02酒样的乙酸乙酯和乳酸乙酯比值<1，清香型白酒风格不典型。三种高级脂肪酸乙酯（棕榈酸乙酯、油酸乙酯和亚油酸乙酯），含量在20~40 mg/L之间，HXGL-22的棕榈酸乙酯显著低于其余两种高粱酒样（P<0.05），该规律与高粱中脂肪含量关系一致，这是由于脂肪在发酵过程中会生成高级脂肪酸酯。

图 1 不同高粱白酒酯类物质含量统计结果

注：不同字母表示差异显著（P<0.05）；图2~图4同。

Figure 1. Statistical results of ester content in different sorghum Baijiu samples

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白酒中的醇类化合物沸点低、易挥发，可以起到“托带”作用，促进酒体风味物质的挥发，起到助香和促进酒体协调的作用^[22−22]。白酒中的中醇类物质主要分为甲醇和高级醇，甲醇是白酒中主要的卫生指标，根据GB 2757-2012，白酒中甲醇含量必须小于600 mg/L，虽然HXGL-01和HXGL-02显著高于HXGL-22，但三种高粱酒样均符合此标准。正丙醇、异丁醇、异戊醇、活性戊醇是主要的高级醇，这几种高级醇含量在不同高粱酒样中没有显著差异，这可能由于高级醇是酵母菌以氨基酸为底物生成的产物，而蛋白质含量在不同品种高粱间没有显著差异。高级醇在含量适宜时可以增加酒体醇厚感^[23]，此外HXGL-02酒样中β-苯乙醇含量较高，该物质在白酒中通常呈现花香或蜂蜜香并具有较高的香气活力值，对于酒体的香气具有一定贡献作用^[24]。

图 2 不同高粱酒样醇类物质含量统计结果

Figure 2. Statistical results of alcohol content in different sorghum Baijiu samples

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酸类物质在白酒中可以起到消除苦味和增长后味的作用，适量的酸类可以使酒体更加丰满^[25−26]。由图3可知，三种高粱酒样的酸类物质含量在484.14~752.71 mg/L之间，其中乙酸是酸类主体物质，含量为476.48~744.52 mg/L，三种高粱酒样中乙酸含量之间两两具有显著性（P<0.05），乙酸含量关系为HXGL-01>HXGL-22>HXGL-02，较高的酸类物质含量会提升酒体的醇厚度。

图 3 不同高粱酒样酸类物质含量统计结果

Figure 3. Statistical results of acid content in different sorghum Baijiu samples

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白酒中适量的醛类物质有助于白酒的放香，但当含量偏高时会对清香型白酒的花香果香产生负向影响，同时会带来入口的刺激感^[27]。高粱酒样中醛类物质含量关系为：HXGL-22<HXGL-01<HXGL-02，含量分别为154.13、205.56、256.74 mg/L，酒样醛类物质中乙醛和乙缩醛含量占比较高，其中HXGL-02乙醛含量显著高于HXGL-22（P<0.05），这可能导致其酒样青草香明显，花果香被醛香掩盖。图5为不同高粱酿造酒样的风味物质热图，可以更直观的反映出酒样中风味物质的含量关系。

图 4 不同高粱酒样醛类物质含量统计结果

Figure 4. Statistical results of aldehydes content in different sorghum Baijiu samples

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图 5 不同高粱白酒风味化合物热图

Figure 5. Heat map of flavor compounds in different sorghum Baijiu samples

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2.3 不同高粱白酒香气差异成分分析

为了进一步明确不同高粱酒样的差异性风味物质，对酒样气相色谱检测结果进行PLS-DA分析，分析结果如图6所示。该模型提取的2个主成分解释了52.8%。分析中的自变量拟合指数（R²x）为0.751，因变量拟合指数（R²y）为0.99，模型预测指数（Q²）为0.846，R²和Q²超过0.5表示模型拟合结果可接受。对模型进行了200次的置换检验，通过检验图可以看出所有位于左边的R²和Q²值均低于右边R²和Q²值，且Q²回归线的截距为负值，表明该模型未过拟合^[28−29]。变量投影重要度（VIP）表征了分类过程中各个变量的重要性，通常VIP值大于1的变量在不同样本组之间的区分中起着重要作用。根据P<0.05且VIP>1的标准筛选共出三种高粱酒样的差异香气物质15种，具体化合物在表3中列出，其中酯类4种，醇类5种，酸类2种，醛类2种，酮类2种。

图 6 不同高粱白酒香气成分PLS-DA分析图

Figure 6. PLS-DA analysis diagram of aroma components of different sorghum Baijiu

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表 3 基于PLS-DA筛选不同高粱样品白酒差异标志物

Table 3. Screening of Baijiu difference markers in different sorghum samples based on PLS-DA

序号	差异标记物	VIP值	P值
1	乙酸	1.53272	0.000104
2	乙酸乙酯	1.33756	0.019515
3	甲醇	1.2833	0.001567
4	正戊醇	1.23395	0.003342
5	棕榈酸乙酯	1.20534	0.00197
6	2-戊醇	1.19128	0.024212
7	正己醇	1.18116	0.005852
8	乳酸乙酯	1.19409	0.008988
9	3-羟基-2-丁酮	1.24196	0.045414
10	β-苯乙醇	1.2266	0.026412
11	糠醛	1.06543	0.041472
12	2-戊酮	1.0621	0.046824
13	月桂酸乙酯	1.04712	0.034854
14	异丁酸	1.10254	0.026770
15	乙醛	1.07859	0.042779

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2.4 高粱理化品质与酒样差异性化合物及出酒率的相关性分析

采用Mantel test检验对差异性代谢物间及高粱理化品质和差异性代谢物间相关性进行进一步分析（图7）。图中矩阵部分可以看到乙酸乙酯和乙酸呈现显著性正相关，白酒中乙酸是乙酸乙酯的合成底物，乙酸含量高会促进乙酸乙酯的形成。根据P<0.01，r>0.4筛选，蛋白质与3-羟基-2-丁酮、β-苯乙醇含量呈正相关；脂肪和乙酸、乙酸乙酯含量呈负相关，图中棕榈酸乙酯和高粱中的脂肪含量无明显相关性，3种高粱样品中脂肪含量均<4%，说明脂肪含量控制在适宜范围内不会引起白酒中高级脂肪酸含量的明显升高；淀粉和β-苯乙醇、乙醛含量呈正相关，直链淀粉与3-羟基-2-丁酮、β-苯乙醇含量呈正相关。单宁和乙醛含量为显著负相关关系。HXGL-02酒样中乙醛含量较高可能由于高粱中营养物质含量不均衡，单宁含量偏低，淀粉含量偏高。

图 7 不同高粱理化成分和白酒差异香味物质间的Mantel text相关性热图

注：图中*表示P<0.05，**表示P<0.01，***表示P<0.001。

Figure 7. Mantel text correlation heat map of different sorghum physicochemical components and Baijiu differing aroma substances

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根据3种不同高粱的酿造性能与出酒率（表4）的Pearson相关性分析（图8），发现淀粉与出酒率之间存在负相关性，相关系数为−7.43，P<0.05；支链淀粉与出酒率存在正相关性，相关系数为0.685，P<0.05；而直链淀粉与出酒率存在负相关关系，相关系数为−0.685，P<0.05，表明高粱中直链淀粉和支链淀粉比例对白酒的出酒率有重要的影响。该发现与前人研究基本一致，杨玲等^[22]、李宝生等^[19]认为淀粉类型是出酒率的重要影响因子，李宝生还发现高粱的糊化率在一定程度上对出酒率也可能起到促进作用。同时，还有部分研究认为淀粉含量的高低是影响出酒率的主要指标^[30]。此外，图8显示蛋白质与出酒率之间存在负相关关系，相关系数为−0.714，P<0.05；单宁与出酒率之间存在正相关关系，相关系数−0.741，P<0.05。肖银等^[31]也认为高粱中的淀粉、蛋白质、脂肪和单宁含量等以及不同的白酒生产工艺，都会影响出酒率的高低。以上研究结果意味着出酒率并非单一因素决定的，而是由原料的理化成分、原料蒸煮情况以及发酵情况等综合作用的结果。

表 4 不同高粱出酒率结果

Table 4. Results of different sorghum alcohol yield

高粱样品	出酒率（%）
HXGL-22	45.60±0.75
HXGL-01	44.27±0.45
HXGL-02	42.55±1.73

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图 8 高粱理化成分和出酒率间的Pearson相关性分析结果

注：图中*表示P<0.05。

Figure 8. Pearson correlation analysis results between physical and chemical composition of sorghum and alcohol yield

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2.5 不同高粱白酒的品评结果

经过5名国家级白酒评委对酒样进行逐一品评，不同品种高粱酒样感官风味具有明显差异，品评结果如表5所示。其中HXGL-22酒样绵柔甜净，整体协调性最好，乙酸乙酯含量较高，清香风格最为典型，常强等^[32]在研究也发现单宁偏高使得白酒风味中醇类、醛类及酯类含量均有所减少，但会让酒体更加干净、协调；HXGL-01均具有较好的清香型大曲酒典型特征，但醛类物质含量略高使酒体带有醛香，对花香起到了一定的掩盖效果。HXGL-02酒样酒体略显粗杂、风格典型性略差，这是由于其原料中单宁含量较低，对有害微生物和乳酸菌抑制性不足，使酒样中乳酸乙酯含量高于乙酸乙酯，不符合清香型白酒典型性标准。

表 5 不同高粱白酒品评结果

Table 5. Results of different sorghum Baijiu tastings

高粱样品	品评结论
HXGL-22	清香纯正，花香明显，酒体协调，绵柔甜净，具有典型的清香型大曲白酒的风格
HXGL-01	清香典型，香气略带有醛香、典型性较好，酒体较醇净
HXGL-02	香气偏单薄、酒体略粗杂，风格典型性略差

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3. 结论

本研究分析了三种高粱酿造清香型白酒的香味物质组成差异，对酒样风味物质检测结果进行PLS-DA分析，共筛选出15种差异性标志物，分别为乙酸、乙酸乙酯、甲醇、正戊醇、棕榈酸乙酯、2-戊醇、正己醇、乳酸乙酯、3-羟基-2-丁酮、β-苯乙醇、糠醛、2-戊酮、月桂酸乙酯、异丁酸和乙醛。高粱理化品质与酒样风味物质相关性分析结果表明，高粱中蛋白质和直链淀粉对酒样中β-苯乙醇、3-羟基-2-丁酮含量有显著影响；脂肪对乙酸、乙酸乙酯含量有显著影响；淀粉对β-苯乙醇和乙醛含量有显著影响；单宁对乙醛含量有显著影响。高粱理化品质与出酒率相关性分析显示，高粱中直链淀粉和支链淀粉比例及淀粉、单宁和蛋白质含量对白酒的出酒率有显著影响。综合检测和品评结果，HXGL-02淀粉含量偏高、单宁含量偏低，使HXGL-02酒样中乙醛含量偏高；HXGL-02脂肪含量偏高，使酒样中乙酸和乙酸乙酯含量偏低，在感官品评上体现为酒体香气偏单薄、风格典型性略差。HXGL-22和HXGL-01营养物质比例结构相对相似且更加适宜，酒样清香大曲白酒典型性优于HXGL-02，HXGL-22酿酒酒样协调性最好，品质更优。

图 1 不同高粱白酒酯类物质含量统计结果

注：不同字母表示差异显著（P<0.05）；图2~图4同。

Figure 1. Statistical results of ester content in different sorghum Baijiu samples

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图 2 不同高粱酒样醇类物质含量统计结果

Figure 2. Statistical results of alcohol content in different sorghum Baijiu samples

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图 3 不同高粱酒样酸类物质含量统计结果

Figure 3. Statistical results of acid content in different sorghum Baijiu samples

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图 4 不同高粱酒样醛类物质含量统计结果

Figure 4. Statistical results of aldehydes content in different sorghum Baijiu samples

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图 5 不同高粱白酒风味化合物热图

Figure 5. Heat map of flavor compounds in different sorghum Baijiu samples

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图 6 不同高粱白酒香气成分PLS-DA分析图

Figure 6. PLS-DA analysis diagram of aroma components of different sorghum Baijiu

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图 7 不同高粱理化成分和白酒差异香味物质间的Mantel text相关性热图

注：图中*表示P<0.05，**表示P<0.01，***表示P<0.001。

Figure 7. Mantel text correlation heat map of different sorghum physicochemical components and Baijiu differing aroma substances

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图 8 高粱理化成分和出酒率间的Pearson相关性分析结果

注：图中*表示P<0.05。

Figure 8. Pearson correlation analysis results between physical and chemical composition of sorghum and alcohol yield

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表 1 供试高粱样品理化成分

Table 1 Physical and chemical composition of sorghum samples

理化指标（%）	HXGL-01	HXGL-02	HXGL-22
粗蛋白	9.18±0.17^a	10.00±0.57^a	9.21±0.30^a
粗脂肪	3.20±0.07^b	4.00±0.14^a	3.70±0.25^a
单宁	1.97±0.08^a	0.43±0.03^b	2.05±0.25^a
淀粉	61.30±0.23^b	66.30±0.61^a	61.00±3.25^b
直链淀粉	17.10±0.28^b	39.80±2.69^a	19.70±1.27^b
支链淀粉	82.90±0.28^a	60.20±2.69^b	80.30±1.27^a
注：同行不同字母表示差异显著（P<0.05）；表2同。

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表 2 不同高粱酿造酒样主要风味物质成分含量

Table 2 Content of main flavor components in different sorghum Baijiu samples

序号	挥发性化合物		含量（mg/L）
序号	挥发性化合物	HXGL-22	HXGL-01	HXGL-02
1	甲酸乙酯	11.07±0.19^a	9.65±1.64^a	9.44±3.11^a
2	乙酸乙酯	2971.86±188.58^ab	3459.14±236.04^a	2600.58±212.92^b
3	丁酸乙酯	1.98±0.62^a	2.60±0.30^a	3.32±1.32^a
4	乙酸异戊酯	2.45±1.45^a	4.16±0.20^a	2.87±0.12^as
5	己酸乙酯	3.94±0.27^b	5.63±0.47^a	4.77±0.81^ab
6	乳酸乙酯	2112.99±191.87^b	2926.24±558.05^ab	3742.88±20.40^a
7	辛酸乙酯	8.27±0.87^a	7.11±1.25^a	6.10±0.34^a
8	癸酸乙酯	2.56±0.26^a	2.82±0.43^a	2.93±0.21^a
9	丁二酸二乙酯	37.24±10.47^a	39.38±2.15^a	37.36±4.75^a
10	月桂酸乙酯	2.21±0.45^a	1.46±0.11^ab	1.20±0.24^b
11	棕榈酸乙酯	28.52±3.51^b	40.11±0.66^a	40.41±0.66^a
12	油酸乙酯	23.95±1.69^a	24.40±0.43^a	24.03±0.76^a
13	亚油酸乙酯	23.40±3.86^a	21.62±0.41^a	20.47±0.64^a
14	甲醇	126.10±7.37^b	158.27±1.28^a	146.28±3.68^a
15	仲丁醇	1.52±0.56^a	8.46±5.30^a	1.78±1.38^a
16	正丙醇	197.46±18.85 ^a	180.77±31.15^a	147.63±12.04^a
17	异丁醇	197.09±22.36^a	197.00±8.45^a	209.69±23.63^a
18	2-戊醇	0.067±0.095^b	0.73±0.09^a	0.38±0.27^ab
19	正丁醇	4.74±0.95^a	6.45±0.95^a	6.26±1.36^s
20	活性戊醇	155.36±7.99^a	156.55±8.67^a	184.04±16.35^a
21	异戊醇	352.28±43.36^a	364.96±5.85^a	368.49±10.93^a
22	正戊醇	11.54±0.50^b	14.69±0.36^a	13.85±0.74^a
23	正己醇	1.73±0.16^b	2.76±0.37^a	3.17±0.28^a
24	2,3-丁二醇（左旋）	7.79±1.59^a	8.41±1.30^a	9.27±0.57^a
25	2,3-丁二醇（内消旋）	19.25±1.65^a	25.48±4.37^a	22.12±2.30^a
26	1,2-丙二醇	0.66±0.22^a	1.07±0.20^a	0.48±0.38^a
27	糠醇	11.21±1.76^a	10.68±0.95^a	13.09±2.41^a
28	β-苯乙醇	5.05±0.21^b	4.98±0.17^b	6.71±0.86^a
29	乙酸	546.80±18.03^b	744.52±4.67^a	476.48±39.45^c
30	丙酸	1.91±0.34^a	1.93±0.12^a	2.01±0.49^a
31	异丁酸	2.02±0.13^a	1.70±0.18^ab	1.53±0.06^b
32	丁酸	1.31±0.54^a	1.57±0.20^a	1.56±0.42^a
33	异戊酸	1.78±0.12^a	1.79±0.03^a	1.61±0.13^a
34	己酸	0.80±0.04^b	1.20±0.24^a	0.95±0.03^ab
35	乙醛	34.75±9.47^b	44.22±8.34^ab	77.62±22.59^a
36	异丁醛	6.45±2.01^a	4.19±0.93^a	5.97±4.26^a
37	乙缩醛	101.47±29.17^a	144.44±41.44^a	158.61±48.86^a
38	异戊醛	5.93±0.80^a	5.13±0.28^a	2.96±0.10^a
39	糠醛	5.53±1.55^b	7.58±1.88^ab	11.58±2.01^a
40	2-戊酮	0.78±0.23^b	0.11±0.15^b	0.20±0.28^a
41	丙酮	2.76±1.02^a	1.66±0.24^a	1.65±1.17^a
42	3-羟基-2-丁酮	4.72±2.41^ab	3.34±1.06^b	9.63±2.27^a

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表 3 基于PLS-DA筛选不同高粱样品白酒差异标志物

Table 3 Screening of Baijiu difference markers in different sorghum samples based on PLS-DA

序号	差异标记物	VIP值	P值
1	乙酸	1.53272	0.000104
2	乙酸乙酯	1.33756	0.019515
3	甲醇	1.2833	0.001567
4	正戊醇	1.23395	0.003342
5	棕榈酸乙酯	1.20534	0.00197
6	2-戊醇	1.19128	0.024212
7	正己醇	1.18116	0.005852
8	乳酸乙酯	1.19409	0.008988
9	3-羟基-2-丁酮	1.24196	0.045414
10	β-苯乙醇	1.2266	0.026412
11	糠醛	1.06543	0.041472
12	2-戊酮	1.0621	0.046824
13	月桂酸乙酯	1.04712	0.034854
14	异丁酸	1.10254	0.026770
15	乙醛	1.07859	0.042779

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表 4 不同高粱出酒率结果

Table 4 Results of different sorghum alcohol yield

高粱样品	出酒率（%）
HXGL-22	45.60±0.75
HXGL-01	44.27±0.45
HXGL-02	42.55±1.73

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表 5 不同高粱白酒品评结果

Table 5 Results of different sorghum Baijiu tastings

高粱样品	品评结论
HXGL-22	清香纯正，花香明显，酒体协调，绵柔甜净，具有典型的清香型大曲白酒的风格
HXGL-01	清香典型，香气略带有醛香、典型性较好，酒体较醇净
HXGL-02	香气偏单薄、酒体略粗杂，风格典型性略差

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