不同發(fā)酵時間米酒滋味品質(zhì)變化的研究

于博，郭壯，湯尚文，蔡宏宇，楊成聰，潘振菲，劉倩

（湖北文理學(xué)院化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北襄陽441053）

不同發(fā)酵時間米酒滋味品質(zhì)變化的研究

于博，郭壯，湯尚文，蔡宏宇，楊成聰，潘振菲，劉倩

（湖北文理學(xué)院化學(xué)工程與食品科學(xué)學(xué)院鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北襄陽441053）

采用電子舌技術(shù)和多變量統(tǒng)計學(xué)方法相結(jié)合的手段，對不同發(fā)酵時間米酒的滋味品質(zhì)進行了評價。發(fā)酵過程中米酒的酸味、苦味、澀味、鮮味和咸味均會發(fā)生顯著的變化，其中發(fā)酵12 h～24 h時其變化最為明顯。通過主成分分析、基于馬氏距離的聚類和多元方差分析發(fā)現(xiàn)，按照滋味整體結(jié)構(gòu)相似性的大小可以將米酒的發(fā)酵過程劃分為0～12 h，12 h～36 h和36 h～84 h三個階段，其中發(fā)酵12小時后米酒的滋味才開始形成，而發(fā)酵12 h～36 h可能是米酒滋味品質(zhì)形成的關(guān)鍵階段。

米酒；不同發(fā)酵時間；電子舌；品質(zhì)評價

米酒是以糯米為主要原料，經(jīng)酒曲等糖化發(fā)酵劑發(fā)酵而成的飲料酒的統(tǒng)稱［1］。米酒制作環(huán)境相對開放，制作工藝也比較簡單，只需將糯米浸泡、蒸熟、冷卻后接入酒曲室溫發(fā)酵2 d～3 d即可［2］。米酒的制作過程實質(zhì)是一個由多種微生物共同參與的復(fù)雜發(fā)酵過程，微生物的代謝不僅使米酒具有了豐富營養(yǎng)成分和特殊食療功效，更是賦予了其獨特的風(fēng)味和口感［3］。近些年來，國內(nèi)外學(xué)者在米酒或米酒曲微生物群落結(jié)構(gòu)［4-6］和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)［7-9］的構(gòu)成方面做了大量卓有成效的研究。眾所周知，米酒的滋味品質(zhì)直接決定了消費者對產(chǎn)品的接受性和喜好程度，然而令人遺憾的是，目前對米酒尤其是發(fā)酵過程中米酒滋味品質(zhì)變化研究的報道尚少。

米酒滋味品質(zhì)的評估多由專業(yè)的鑒評人員通過感官鑒評的方法進行評價，然而該方法不免帶有一定的主觀性和不可重復(fù)性［10］。隨著現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的發(fā)展，電子舌被廣泛的應(yīng)用于食品滋味品質(zhì)的評價中，該人工味覺系統(tǒng)采用人工脂膜傳感器技術(shù)，實現(xiàn)了食品味覺感官指標(biāo)的數(shù)字化評價［8］，具有結(jié)果客觀性和準(zhǔn)確性高的特點，因而在食品的滋味品質(zhì)評價方面得到了廣泛的應(yīng)用［11-13］。本研究對不同發(fā)酵時間的米酒樣品進行了采集，使用電子舌技術(shù)和多元統(tǒng)計學(xué)方法相結(jié)合的方法，對米酒發(fā)酵過程中滋味品質(zhì)的動態(tài)變化規(guī)律進行了揭示。

1材料、試劑與儀器

1.1材料

糯米：市售。鳳窩酒曲：市售。

1.2試劑

氯化鉀、氫氧化鉀、L（+）-酒石酸：購于國藥集團化學(xué)試劑有限公司；無水乙醇和濃鹽酸：購于西隴化工有限公司；以上試劑均為分析純。

1.3主要儀器

SA 402B味覺分析系統(tǒng)：日本Insent公司；LXJ-IIB低速大容量多管離心機：上海安亭科學(xué)儀器廠；SHZ-D水循環(huán)多用真空泵：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司。

2實驗方法

2.1樣品的制備及預(yù)處理

潔凈的糯米經(jīng)浸泡、蒸煮、攤涼和淋冷等工藝環(huán)節(jié)后，按每千克糯米接入3 g米酒曲的比例將兩者拌勻，于儲釀器中28℃發(fā)酵，分別與0、6、12、18、24、30、36、42、54、60、72 h和84 h取樣。常溫下，將米酒樣品3 000 g離心10 min后使用快速濾紙對上清液進行過濾，濾液置4℃?zhèn)溆谩?/p>

2.2準(zhǔn)備溶液和樣品［14］

陰離子清洗液（Negatively solution）配置：將300 mL乙醇和8.3 mL濃鹽酸加水定容至1 L。

陽離子清洗液（Positively solution）配置：將7.46 g氯化鉀、300mL乙醇和0.56g氫氧化鉀加水定容至1L。

2.3電子舌測試方法［15］

傳感器首先在陰離子或陽離子溶液中清洗90 s，繼而在參比溶液1和2中分別洗滌120 s，在參比溶液3中歸零30 s達到平衡條件后，于樣品中進行基本味測試，測試時間為30 s；在參比溶液4和5中分別短暫清洗3 s后，于參比溶液6中測試回味，測試時間為30 s。每個樣品重復(fù)測定四次，為減少系統(tǒng)誤差去除第一次測量結(jié)果，取后三次平均數(shù)據(jù)作為測試結(jié)果。傳感器每次清洗、平衡和測試回味的溶液均分布在不同的樣品杯子中，且1-6號參比溶液成分完全相同。

2.4統(tǒng)計分析

本研究共采集不同發(fā)酵階段的米酒樣品12個，使用電子舌對其苦味、澀味、酸味、咸味和鮮味等5個基本味覺指標(biāo)，苦的回味、澀的回味和豐富度等3個回味指標(biāo)進行了測定，在構(gòu)建12行*8列的數(shù)據(jù)矩陣的基礎(chǔ)上進而進行多元統(tǒng)計學(xué)分析。

使用方差分析對不同發(fā)酵時間米酒各滋味指標(biāo)的差異性進行分析，使用主成分分析法和基于馬氏距離的聚類對不同發(fā)酵時間米酒滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)的差異性進行分析；使用person相關(guān)性分析對不同滋味指標(biāo)之間的相關(guān)性進行分析。本研究所有分析均采用Matlab 2010b軟件（The MathWorks，Natick，MA，USA）。

3結(jié)果與討論

3.1發(fā)酵不同階段米酒各滋味指標(biāo)的變化

發(fā)酵不同階段米酒各滋味指標(biāo)的變化見表1。

表1　發(fā)酵不同階段米酒各滋味指標(biāo)的差異性分析（n=12）Table 1The significance analysis of each taste index of rice wine in different fermentation time（n=12）

由表1可知，不同發(fā)酵時間的米酒其酸味、苦味、澀味、鮮味和咸味等5個基本味覺指標(biāo)差異均非常顯著（P＜0.01），而后味A（澀味的回味）、后味B（苦味的回味）和豐度（鮮味的回味）等3個基本味的回味指標(biāo)差異均不顯著（P＞0.05）。由總變異值的大小可知，米酒發(fā)酵過程中其酸味變化最大，其次為咸味、鮮味、苦味和澀味。使用電子舌對米酒的滋味品質(zhì)進行評價時，只要兩個樣品在同一指標(biāo)上的差值大于1，則其差異通過感官鑒評亦可以區(qū)分出來。由此可見，不同發(fā)酵時間的米酒盡管在苦味和澀味等缺陷指標(biāo)上的差異較小，但是其差異通過感官鑒評亦可以區(qū)分出來。

發(fā)酵不同階段米酒各滋味指標(biāo)豐度變化曲線如圖1所示。

圖1　發(fā)酵不同階段米酒各滋味指標(biāo)豐度變化曲線Fig.1The change curve of richness of each taste index in different fermentation time

由圖1可知，隨著發(fā)酵時間的延長米酒樣品的酸味呈現(xiàn)出不斷增強的趨勢，其中12 h～24 h時其增強趨勢最為明顯；咸味在前60 h呈現(xiàn)出增強的趨勢，其中12 h～18 h時增強趨勢最為明顯，但是60 h以后其豐度逐漸下降；發(fā)酵前24 h米酒的苦味和鮮味呈現(xiàn)出明顯的下趨勢，其中12 h～24 h時其下降幅度較為明顯，而24 h后兩個滋味指標(biāo)的豐度趨于穩(wěn)定；米酒的澀味在發(fā)酵12 h以前呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，而12 h～18 h其豐度明顯增強，18 h后趨于穩(wěn)定。由此可見，發(fā)酵12 h～24 h時米酒的各滋味指標(biāo)變化均較為明顯。

3.2發(fā)酵不同階段米酒滋味品質(zhì)總體結(jié)構(gòu)的變化

發(fā)酵不同階段米酒滋味品質(zhì)總體結(jié)構(gòu)的變化見圖2。

圖2　發(fā)酵不同階段米酒滋味品質(zhì)的主成分1與主成分2因子載荷圖Fig.2Graphical representation of the principal component analysis of the taste profile characterization of rice wine in different fermentation time showing PC1 vs.PC2：Factor loading

因為電子舌獲得的食品滋味數(shù)據(jù)矩陣通常具有變量較多的特點，所以為了從這些數(shù)據(jù)中有效挖掘出足夠的信息，本研究采用主成分分析法（principal component analysis，PCA）和馬氏距離聚類（Mahalanobis distance clustering）對不同發(fā)酵時間米酒的滋味品質(zhì)整體結(jié)構(gòu)進行分析。

經(jīng)主成分分析發(fā)現(xiàn)，不同發(fā)酵階段米酒樣品滋味品質(zhì)的信息主要集中在前3個主成分，其累計方差貢獻率為88.27%。其中第一主成分貢獻率為54.74%，第二和第三主成分的貢獻率分別為22.56%和10.78%。根據(jù)計算樣本相關(guān)矩陣的特征向量可給出主成分的函數(shù)式為：Y1=0.463X1-0.389X2+0.268X3+0.343X4+ 0.173X5-0.461X6-0.137X7+0.429X8

Y2=-0.161X1+0.391X2+0.393X3+0.317X4+0.590X5+ 0.163X6-0.406X7-0.163X8

Y3=-0.038X1-0.028X2-0.270X3+0.454X4+0.418X5+ 0.095X6+0.731X7-0.012X8

由函數(shù)式看出，在第一主成分中X1、X6和X8的系數(shù)絕對值最大；在第二主成分中X2、X3和X5的系數(shù)絕對值最大；而在第三主成分中X4和X7的系數(shù)絕對值最大。由此可見，上述8個指標(biāo)可以劃分為3個大類，即第一主成分由酸味、咸味和鮮味等三個滋味指標(biāo)構(gòu)成；第二主成分由苦味、澀味和后味A（澀的回味）等三個米酒產(chǎn)品品質(zhì)的缺陷型指標(biāo)構(gòu)成；而第三主成分由后味B（苦的回味）和豐度（鮮的回味）等兩個回味指標(biāo)構(gòu)成。發(fā)酵不同階段米酒滋味品質(zhì)的主成分1與主成分2因子載荷圖如圖2所示。同時由因子載荷圖（圖2）可知，第一主成分中的酸味和咸味與鮮味均呈負(fù)相關(guān)，而第二主成分中的三個指標(biāo)均呈正相關(guān)，然其相關(guān)性是否具有統(tǒng)計學(xué)意義還需采用person相關(guān)分析進行進一步的驗證。

發(fā)酵不同階段米酒滋味品質(zhì)的主成分1與主成分2因子得分圖如圖3所示。

圖3　發(fā)酵不同階段米酒滋味品質(zhì)的主成分1與主成分2因子得分圖Fig.3Graphical representation of the principal component analysis of the taste profile characterization of rice wine in different fermentation time showing PC1 vs.PC2：Factor scores

由圖3可知，不同發(fā)酵階段的米酒樣品在因子得分圖中的分布呈現(xiàn)出明顯的聚類趨勢，其中未發(fā)酵和發(fā)酵6 h的米酒樣品位于第二象限；發(fā)酵12 h和18 h的米酒樣品位于第三象限；發(fā)酵24、30、36、42 h和54 h的米酒樣品位于第四象限；而隨著發(fā)酵時間的延長，發(fā)酵60、72 h和84 h的米酒樣品則位于第一象限。由此可見，隨著發(fā)酵時間的延長米酒樣品在因子得分圖上的分布整體上往X軸的正方向偏移，結(jié)合圖2和圖3我們可定性的認(rèn)為，發(fā)酵過程中米酒的酸味和咸味越來越濃郁，而鮮味呈現(xiàn)出減弱的趨勢。由圖3我們亦可知，不同發(fā)酵時間的樣品在Y軸上的分布前18 h呈現(xiàn)出下降的趨勢而18 h后整體呈現(xiàn)出上升趨勢，結(jié)合圖2和圖3我們亦可定性的認(rèn)為發(fā)酵初期米酒的苦味和澀味會逐漸下降，而發(fā)酵18 h后其會呈現(xiàn)出增強的趨勢。

為了進一步驗證PCA分析的結(jié)果，我們采用馬氏距離聚類對不同發(fā)酵階段米酒的滋味整體結(jié)構(gòu)進行了分析?；隈R氏距離不同發(fā)酵時間米酒滋味品質(zhì)的聚類分析如圖4所示。

圖4　基于馬氏距離不同發(fā)酵時間米酒滋味品質(zhì)的聚類分析Fig.4The cluster analysis of the taste profile characterization of rice wine in different fermentation time based on mahalanobis distance

由圖4可知，當(dāng)距離取1000的時候，12米酒樣品可以分成三個聚類，其中未發(fā)酵和發(fā)酵6 h及12 h的米酒樣品可以形成第一個聚類，發(fā)酵18、24、30h和36h的米酒樣品可以形成第二個聚類，而發(fā)酵42、54、60、72 h和84 h的米酒樣品可以形成第三個聚類。本研究進一步采用多元方差分析（MANOVA）對不同發(fā)酵時間米酒滋味品質(zhì)的差異性進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)未發(fā)酵和發(fā)酵6 h及12 h的米酒樣品其滋味差異不顯著（p＞0.05），而發(fā)酵18 h的米酒樣品其滋味與12 h時差異極顯著（p=1.71E-66），由此可見發(fā)酵12 h～18h時米酒的滋味品質(zhì)開始形成；而發(fā)酵12 h～30 h時米酒的滋味品質(zhì)差異不顯著（p＞0.05），發(fā)酵36 h時米酒的滋味品質(zhì)與30 h和42 h時差異均顯著（p＜0.05）。綜上所述，發(fā)酵12 h～36 h可能是米酒滋味品質(zhì)形成的關(guān)鍵階段。值得一提的是，發(fā)酵60、72 h和84 h時米酒的滋味品質(zhì)差異極顯著（p＜0.001）。

3.3米酒各滋味指標(biāo)相關(guān)性分析

米酒各滋味指標(biāo)的相關(guān)性分析如表2所示。

表2　米酒各滋味指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 2Correlation analysis on each taste index of rice wine

由表2可知，米酒的不同滋味指標(biāo)之間呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性，其中酸味與苦味（R=-0.924，p＜0.001）和鮮味（R=-0.995，p＜0.001）均呈極顯著負(fù)相關(guān)，而與咸味呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（R=0.877，p＜0.001）；苦味與鮮味呈極顯著正相關(guān)（R=0.908，p＜0.001），而與咸味呈現(xiàn)非常顯著負(fù)相關(guān)（R=-0.775，p＜0.01）；鮮味與咸味呈極顯著負(fù)相關(guān)（R=-0.875，p＜0.001）。值得一提的是，苦味的回味與澀味的回味呈顯著正相關(guān)（R=0.700，p＜0.05）。

4結(jié)論

發(fā)酵過程中米酒的酸味、苦味、澀味、鮮味和咸味均會發(fā)生顯著的變化，其中發(fā)酵12 h～24 h時米酒的各滋味指標(biāo)變化均較為明顯。按照米酒滋味整體結(jié)構(gòu)相似性的大小，可以將米酒的發(fā)酵過程劃分為0～12 h，12 h～36 h和36 h～84 h三個階段，其中發(fā)酵12小時后米酒的滋味開始形成，而發(fā)酵12 h～36 h可能是米酒滋味品質(zhì)形成的關(guān)鍵階段。

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A Comparative Study on the Taste Profile Characterization of Rice Wine in Different Fermentation Time

YU Bo，GUO Zhuang，TANG Shang-wen，CAI Hong-yu，YANG Cheng-cong，PAN Zhen-fei，LIU Qian
（Northwest Hubei Research Institute of Traditional Fermented Food，College of Chemical Engineering and Food Science，Hu Bei University of Arts and Science，Xiangyang 441053，Hubei，China）

In this paper，the taste profile characterizations of rice wine in different fermentation time were studied by electronic tongue and multivariate statistics.There were significant differences of sourness，bitterness，astringency，umami and saltiness of rice wine in different fermentation time，and especially have the most changes during 12 h-24 h.Principal component analysis（PCA），cluster analysis based on mahalanobis distance analysis and MANOVA analysis all showed that the fermentation process of rice wine could divided into three stages based on the taste profile similarity，namely 0-12 h，12 h-36 h and 36 h-84 h.We also found the tasta of rice wine has begun to form after fermented 12 h fermentation，and the fermentation from 12 h to 36 h was probably a key state for of tasta profile formation.

rice wine；different fermentation time；electronic tongue；quality evaluation

?（

olution）配置：將2.236 5 g氯化鉀和0.045 g酒石酸溶解于蒸餾水后定容至1 L。

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.10.005

2014-12-15

湖北省教育廳青年基金（Q20132602）

于博（1981—），男（回），講師，博士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品深加工及綜合利用研究。