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黄酒用粗粮原料酿造的研究发现五种粗粮黄酒（MQHM、MQLM、MQYM、MQGL、MQKQ）均具高抗氧化活性，其中MQHM和MQLM的α-葡萄糖苷酶抑制率超95%，MQHM含最高氨基酸、黄酮及多酚，MQKQ有机酸最多，共鉴定203种挥发性风味化合物，12种关键香气成分与MQHM风味显著相关。研究为传统粗粮优化应用及新型功能黄酒开发提供基础。
白宝清|牛世杰|李俊楠|冯斌|陶波|张金华|张颖|杨玉坤
山西大学生命科学学院，太原 030006，中国
摘要
黄酒是一种古老的中国酒精饮料，主要通过使用酒曲作为发酵剂对蒸熟的谷物进行发酵制成。本研究系统地探讨了五种富含营养的粗粮（燕麦、藜麦、高粱、荞麦和黑米）对用麦曲发酵的黄酒（CCHJ：MQHM、MQLM、MQYM、MQGL 和 MQKQ）的物理化学性质、抗氧化能力和风味特征的影响。结果表明，这五种类型的 CCHJ 样品均表现出较强的抗氧化能力，其中 MQLM 和 MQHM 的 α-葡萄糖苷酶抑制率尤其高，超过了 95%。功能成分分析显示，MQHM 含有最高的氨基酸、总黄酮类化合物和多酚含量，而 MQKQ 的有机酸含量最高。共鉴定出 203 种挥发性风味化合物（VFCs），其中 MQGL 的浓度最高，其次是 MQHM。此外，根据气味活性值（OAV），鉴定出 12 种关键香气化合物，包括乙醇、异丙醇、乙酰丙酮、4-乙基-2-甲氧基苯酚、乙基棕榈酸、3-甲基-1-丁醇、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、(S)-2-庚醇、苯乙醇、3,4-二甲基苯甲醛、甲醇和辛酸。MQHM 独特的甜味特征与这些化合物密切相关。这些发现为优化传统粗粮的使用以及开发新型功能性黄酒产品提供了宝贵的见解。
引言
黄酒是世界上最古老的三种酒精饮料之一，以其丰富的生物活性成分而闻名，这些成分包括多酚、多糖、寡糖、肽、有机酸（OAs）和游离氨基酸（FAAs），它们都是在发酵过程中产生的（Liu 等，2023）。黄酒中的这些化合物具有多种健康益处，如抗氧化、降血糖、降血脂、降压、增强免疫力和促进肠道健康（Yu 等，2019；Chen 等，2021）。然而，黄酒的质量和功能特性在很大程度上取决于其生产所用原材料的营养成分，因为不同的营养成分会显著影响最终产品的品质（Gong 等，2020；Ahmed 等，2015）。
挥发性风味化合物（VFCs）在定义黄酒的感官特性和质量方面起着关键作用，每种黄酒都具有独特的香气特征（Wang 等，2022）。近年来，由于气相色谱-质谱（GC-MS）和 Comprehensive 二维气相色谱-质谱（GC × GC-MS）具有高分辨率和高灵敏度，并结合了先进的提取技术，如固相提取（SPE）（Chen 等，2013）、固相微萃取（SPME）（Wang 等，2022）和液-液萃取（LLE）（Zhou 等，2019），这些技术被广泛用于 VFCs 的鉴定和定量（Kamatou & Viljoen，2017；Kristenson 等，2003）。迄今为止，已在黄酒中鉴定出 700 多种 VFCs，主要包括醇类、酯类、酸类和醛类（Wang 等，2023）。除了 VFCs，非挥发性化合物（NVCs），包括 FAAs、OAs、多酚、维生素和微量元素，也对黄酒的生物活性和质量有显著贡献（Yu 等，2015；Zhang 等，2017）。这些化合物已被证明具有抗氧化、抗衰老和缓解心血管疾病的作用（Guo 等，2022；Yang 等，2022）。特别是黄酮类和多酚类化合物，因其 α-葡萄糖苷酶抑制活性和调节血糖的作用而备受关注（Woo 等，2024；Zheng 等，2023）。
粗粮（CCs）是指除水稻、小麦、玉米和大豆以外的谷物和豆类作物（Bai 等，2025a；Fu 等，2020），富含生物活性成分，如花青素、酚类化合物、植物甾醇和其他功能性成分。这些成分由于具有抗糖尿病、抗炎、抗氧化和保肝作用，在预防各种慢性疾病方面显示出巨大潜力（Carvalho Teixeira 等，2016；Ito & Lacerda，2019；Jha 等，2024；Song 等，2024；Soycan 等，2019）。尽管粗粮富含生物活性物质，并且作为黄酒生产的原料具有潜力，但关于将其作为主要成分用于黄酒酿造的研究仍然有限。不同的粗粮含有独特的成分。黑米富含花青素和酚酸，这些成分在蒸煮和发酵过程中可以部分保留，并在麦曲的作用下进一步转化为小分子酚类物质，从而增强黄酒的抗氧化能力（Xiong 等，2025）。燕麦富含 β-葡聚糖，这些葡聚糖在发酵过程中可以降解为寡糖，从而改善黄酒的风味和功能特性（Yang 等，2024）。藜麦含有高质量的蛋白质和平衡的必需氨基酸。这些蛋白质在发酵过程中可以被蛋白酶分解为小肽和游离氨基酸，为微生物生长提供氮源，并通过 Ehrlich 途径参与醇类和醛类等风味化合物的形成（Wang 等，2022）。
然而，直接比较不同 CCHJs 功能性和感官特性的系统研究仍然有限。大多数现有研究要么仅关注单一谷物，要么缺乏将风味化学与体外生物活性相结合的综合性分析。因此，为了填补这一关键空白，本研究提出了一个明确的假设：每种粗粮在麦曲发酵过程中的独特组成矩阵会有所不同，从而导致最终黄酒的抗氧化能力、α-葡萄糖苷酶抑制活性和挥发性风味特征出现显著差异。为了验证这一假设，本研究旨在全面调查并比较使用五种不同粗粮用麦曲发酵的五种 CCHJs（MQYM、MQLM、MQGL、MQKQ 和 MQHM）的功能成分、物理化学特性、挥发性风味特征和抗氧化能力。使用 GC × GC-TOF-MS 对 VFCs 进行了全面分析，并进行了比较分析，以评估样品间的物理化学性质、功能成分和抗氧化能力的差异。此外，还采用了双变量相关性分析来评估抗氧化能力与功能成分和 VFCs 之间的关系。CCHJs 的开发不仅提高了传统粗粮的价值和利用率，还引入了新产品，以满足不断变化的消费者需求，从而丰富了黄酒市场。这项研究为粗粮在功能性酒精饮料开发中的创新应用奠定了坚实的基础。
试剂和化学品
3-甲基-1-丁醇（≥ 96.0%），(S)-2-庚醇（≥ 99.5%），辛酸（≥ 97%），乙酸乙酯（≥ 99.0%），乙基棕榈酸（≥ 97%），戊酸（≥ 97%），2-羟基-4-甲基戊酸乙酯（≥ 97%），2-乙基己醇（≥ 99.5%），乙酸甲酯（≥ 99.5%），3-甲基-1-丁醇（≥ 99.5%），辛醛（≥ 98.0%），2,3-丁二酮（≥ 99.0%），己醛（≥ 99.0%），1-戊醇（≥ 99.5%），苯乙酸乙酯（≥ 99.0%），2-戊基呋喃（≥ 99.0%），1-丁醇（≥ 99.0%），α-萜品醇（≥ 96.0%）
CCHJs 的物理化学性质
物理化学性质是评估黄酒质量的关键参数（Qian 等，2023）。黄酒的酸度主要受有机酸含量的影响，这些有机酸来源于发酵过程中微生物对脂质、碳水化合物和蛋白质的降解（Zhang 等，2022）。适当的酸度水平不仅可以抑制不良细菌的生长和繁殖，还能确保酵母的最佳活性（Gong 等，2020）。
结论
本研究调查并比较了 CCHJ（MQHM、MQLM、MQYM、MQGL、MQKQ）样品的抗氧化活性、功能特性、物理化学参数和 VFCs。结果表明，CCHJ 样品的抗氧化能力随浓度增加而增强，所有样品均表现出显著的 α-葡萄糖苷酶抑制活性，尤其是 MQLM 和 MQHM。其中，MQHM 含有最高的总黄酮类化合物和总多酚含量，而 MQHM、MQKQ 和 MQLM 的抗氧化能力也较高
作者贡献声明
牛世杰：撰写 – 原稿撰写，研究，数据分析。李俊楠：研究，数据分析。白宝清：撰写 – 审稿与编辑，方法学研究，资金获取，数据分析，概念构思。张颖：研究，数据分析。杨玉坤：撰写 – 审稿与编辑，项目管理，资金获取。陶波：监督，资源协调。张金华：监督，资源协调。冯斌：研究，数据分析
未引用参考文献
de Carvalho Teixeira 等，2016；Li 等，2024；Liu 等，2021；Qian 等，2023a；Qian 等，2023b；Wang 等，2022a；Wang 等，2022b；Wang 等，2023；Wang 等，2023；Xu 等，2022；Yang 等，2024；Zang 等，2022；Zhang 等，2022；Zhang 等，2024；Zhao 等，2024；Zhao 等，2024。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本项目得到了中央政府引导地方科技发展基金项目（项目编号 YDZJSX2025D009）、山西省重点研发计划（农业领域，项目编号 202202140601018）和山西省基础研究计划（自由探索项目，项目编号 202403021222017）的财政支持。
