天門冬新型米酒的釀造及其品質(zhì)分析

劉茗銘，周陽子，袁樂梅，稅君瑞，熊俐，邊名鴻

(四川理工學(xué)院，釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點實驗室，四川 自貢，643000)

米酒作為我國傳統(tǒng)的低度發(fā)酵酒，通常以糯米為主要原料，經(jīng)酒曲等糖化發(fā)酵劑發(fā)酵而成[1]。富含糖類、氨基酸、維生素、酯類及蛋白質(zhì)等各種物質(zhì)，營養(yǎng)豐富，保健功能突出[2-3]。米酒中的淀粉降解產(chǎn)物麥芽低聚糖不僅具有抑制腸道中分泌毒素的產(chǎn)氣莢膜梭菌的作用，同時也能促進人體對鈣離子的吸收[4-6]。但普通米酒口味單一、性熱、產(chǎn)品種類較少、附加值低，造成米酒逐漸淡出大眾視野。隨著近年來人們保健意識的增強，對具有保健功效的低度飲料酒的需求不斷提高，風(fēng)味米酒的開發(fā)展現(xiàn)出較大的市場潛力。

天門冬(Asparaguscochinchinensis(Lour.)Merr)，屬多年生草本植物，廣泛分布于中國華東、中南、陜西、山西、甘肅、四川、貴州等省區(qū)[7-8]。天門冬是我國的傳統(tǒng)中藥，其味甘、苦、寒，無毒，有著滋陰潤燥、養(yǎng)陰生津、潤肺清心、清火止咳等功效，天門冬塊根常用于治療肺燥干咳、虛勞咳嗽、津傷口渴、心煩失眠、內(nèi)熱消渴、腸燥便秘、白喉等病癥[9-12]。天門冬塊根內(nèi)部含有淀粉、蔗糖及其他多種對人體極好的營養(yǎng)成分，在多種醫(yī)藥名目中均有記載天門冬的藥用價值[13-14]。

低濃度的乙醇能更好的提取出天門冬中的活性物質(zhì)，而天門冬中富含的多糖酶解成大量小分子糖，使米酒的口感更加醇香。本研究擬以天門冬與糯米為主要原料，釀造1種新型混合發(fā)酵米酒，采用單因素試驗及正交試驗優(yōu)化發(fā)酵工藝條件，并考察成品酒體外抗氧化性、生物胺、氨基酸含量等功能指標，為天門冬的深加工利用和新型米酒的開發(fā)提供新途徑和數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

天門冬購于貴州赤水縣；糯米購于自貢市沃爾瑪超市；酒曲①：安琪甜酒曲風(fēng)味型購于安琪酵母股份有限公司；酒曲②：尚川甜酒曲購于江陰新申奧生物科技有限公司；酒曲③：蘇州蜜蜂牌甜酒曲購于江蘇微康生物科技有限公司。苯酚、硫酸、硫酸銅、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、酒石酸銅、亞鐵氰化鉀、葡萄糖、蔗糖、甲基紅等均購于成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器設(shè)備

AR2140電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；DHG-9245A電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；DZKW-D-2電熱恒溫水浴鍋，上海科恒實業(yè)發(fā)展有限公司；Spinplus離心機，寧波群安實驗儀器有限公司；BCD-186KB冷藏柜，海爾集團；酒精計，浙江余姚市黃家埠玻璃儀器廠；打漿機，九陽股份有限公司；LC20ADXR高效液相色譜儀，日本島津公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 天門冬米酒釀造工藝

圖1 天門冬米酒釀造工藝流程圖

Fig.1 Flow chart of brewing of Asparagus rice wine

1.3.2 天門冬預(yù)處理試驗

(1)天門冬糊化溫度確定

將新鮮的天門冬(天門冬干片浸泡24 h)打漿后，按料水比1∶10的比例加入一定量的水，分別在60，70，80，90，100 ℃下糊化30 min。測定其糊化程度。

(2)天門冬糊化時間確定

將新鮮的天門冬(天門冬干片浸泡24 h)打漿后，按料水比1∶10(g∶mL)的比例加入一定量的水，于80 ℃下分別糊化20、30、40、50、60 min，測定其糊化程度。

1.3.3 天門冬米酒發(fā)酵工藝單因素試驗

以酒精度、還原糖和感官為評定指標，分別考察了不同天門冬(新鮮天門冬、天門冬干片)，不同酒曲(酒曲①、酒曲②、酒曲③)，料水比(1∶0、1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶2)，天門冬添加量(0%、5%、10%、15%、20%)，發(fā)酵時間(4、5、6、7、8 d)和發(fā)酵溫度(26、28、30、32、34 ℃)6個因素對天門冬米酒品質(zhì)的影響。

1.3.4 天門冬米酒發(fā)酵工藝正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、天門冬添加量為試驗因素，每個因素設(shè)3個水平因素，正交試驗優(yōu)化天門冬米酒發(fā)酵工藝，因素水平設(shè)計見表1。

表1 正交試驗設(shè)計水平因素表

1.3.5 感官分析

酒樣放在通風(fēng)良好、無任何氣味的房間內(nèi)，分別由專業(yè)人員采用定量描述分析法(quantitative descriptive analysis, QDA) 進行酒樣感官的定性和定量評價[15]。對不同工藝的天門冬米酒，根據(jù)品評表進行打分描述，通過對評價得分及香氣特征描述詞進行均一化處理，處理結(jié)果采用雷達圖表示[16]。

實驗采用線性標度為評分標尺，即在 1條 10 cm線段上面標記出能代表某感官性質(zhì)強度或數(shù)量的位置，線段最左端代表“沒有”或者“0”，最右端代表“最大”或者“最強”。用直尺把每種強度轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)值，然后輸入計算機進行分析[17]，天門冬米酒的感官詞語定義及參比樣見表2。

表2 天門冬米酒的感官描述詞匯及定義

1.3.6 天門冬米酒中各類指標的測定

糊化率測定：酶解法[18]；殘?zhí)菧y定：菲林法測定還原糖[19]；酒精度測定：蒸餾法[20]；感官評定：參考文獻[21]；菌落總數(shù)：食品安全國家標準食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定標準[22]；生物胺：高效液相色譜法[23]；抗氧化性：水楊酸法[24]；氨基酸：高效液相色譜法[25]；氨基酸態(tài)氮：酸堿滴定法[26]。

2 結(jié)果與分析

2.1 天門冬預(yù)處理條件優(yōu)化

2.1.1 天門冬糊化溫度的確定

從圖2可以看出，新鮮天門冬與天門冬干片整體糊化程度較一致，隨著糊化溫度的上升，糊化率逐漸增高，80 ℃后增長平緩，考慮到天門冬中氨基酸高溫易失活，選80 ℃為最適糊化溫度。

圖2 糊化溫度對天門冬糊化率的影響

Fig.2 Effect of gelatinization temperature on pasting rate of Asparagus

2.1.2 天門冬糊化時間的確定

從圖3可以看出糊化40 min后，糊化率都逐漸趨于穩(wěn)定。糊化時間越長能耗越高，因此選擇40 min為最適糊化時間。

圖3 糊化時間對天門冬的糊化率的影響

Fig.3 Effect of pasting time on the gelatinization rate of Asparagus

2.2 天門冬米酒發(fā)酵工藝單因素試驗

2.2.1 不同天門冬對天門冬米酒的影響

由圖4可知，新鮮天門冬和天門冬干片對于米酒的發(fā)酵均有一定影響，新鮮天門冬的酒精度、還原糖均低于天門冬干片，這可能是由于天門冬干片預(yù)處理效果更好，更有利于后期發(fā)酵。由圖5可知，新鮮天門冬在色澤、香味、風(fēng)味、口感4個方面均不如天門冬干片，新鮮天門冬的生鮮味對發(fā)酵后米酒的風(fēng)味影響很大，而干天門冬不帶生鮮味，僅僅含有天門冬自身的香味，發(fā)酵后的米酒風(fēng)味更加協(xié)調(diào)。所以確定天門冬干片為天門冬米酒的添加原料。

圖4 不同原料對天門冬米酒發(fā)酵的影響

Fig.4 Effect of different raw materials on Asparagusrice wine fermentation

圖5 不同天門冬釀制天門冬米酒的QDA數(shù)據(jù)蜘蛛網(wǎng)形圖

Fig.5 QDA data spider webs of different Asparagusbrewing Asparagus rice wine

2.2.2 不同酒曲對天門冬米酒的影響

由圖6、圖7可知，酒曲①的產(chǎn)酒能力和糖化能力都要強于酒曲②、酒曲③，利用酒曲①糖化發(fā)酵的天門冬米酒酒精度最高為8.6 %(體積分數(shù))，在香味方面更優(yōu)于酒曲②、酒曲③，天門冬的清香與米酒的蜜香交融協(xié)調(diào)，口感上更加香甜、醇厚、柔和。酒曲②糖化發(fā)酵的天門冬米酒的口感偏甜，但甜味掩蓋了天門冬米酒自身風(fēng)味，且香味單薄。因此選擇酒曲①為最優(yōu)酒曲。

圖6 不同酒曲對天門冬米酒發(fā)酵的影響

Fig.6 The effect of different distilleries on the fermentation of Asparagus rice wine

圖7 不同酒曲釀制天門冬米酒的QDA數(shù)據(jù)蜘蛛網(wǎng)形圖

Fig.7 QDA data spider webs for Asparagus rice wine made from different yeasts

2.2.3 料水比對天門冬米酒的影響

由圖8、圖9可知，料水比對酵母發(fā)酵影響很大，水分過少，糊化效果不好，糖化速度慢、起酵慢，殘?zhí)呛扛?，酒精度低。增大料水比可以提高淀粉轉(zhuǎn)化率，從而提高酒度，同時可以降低酒醪中還原糖的濃度，從而減輕高滲透壓對酵母生長及發(fā)酵產(chǎn)酒精的抑制[27]。當料水比增大至1∶1(g∶mL)時，酒精度最高，繼續(xù)增大料水比，酒樣中的殘?zhí)呛砍掷m(xù)下降，酒精度也出現(xiàn)下降趨勢。這可能是因為 1∶1的料水比已經(jīng)完全可以使酵母起酵，從而將酒醪中的大部分可發(fā)酵性糖轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭?，料水比的增加對酒中的成分起到了稀釋作用?dǎo)致酒度、糖度均降低。當料水比為1∶1時，雖色澤、香味的評分略低于其他料水比，但在口感上香甜醇厚、入口留香，同時具有典型的糯米香和天門冬香、醇香濃郁，料水比超過1∶1后，隨加水量的增大米酒的滋味逐漸淡薄，口感也變得不協(xié)調(diào)。綜合各個指標，確定最佳料水比為1∶1。

圖8 不同料水比對天門冬米酒發(fā)酵的影響

Fig.8 Effect of different ratio of feed water on fermen-tation of Asparagus rice wine

圖9 不同料水比釀制天門冬米酒的QDA數(shù)據(jù)蜘蛛網(wǎng)形圖

Fig.9 QDA data spider webs for Asparagus rice wines made from different ratio of material to water

2.2.4 天門冬添加量對天門冬米酒的影響

由圖10、圖11可知，隨著天門冬添加量的增加，酒精度逐漸降低，殘?zhí)呛肯仍黾雍蠼档?，這是由于天門冬具有一定的抑菌性[29]，對酒曲的糖化發(fā)酵有一定的抑制作用，糯米糖化程度低，可發(fā)酵性糖含量低，僅供酵母維持自身生長繁殖，酵母發(fā)酵產(chǎn)酒精能力弱，酒精含量低。加入天門冬的量過大，米酒有明顯的天門冬香，但糯米香、醇香不明顯，香味不協(xié)調(diào)。天門冬添加量過少，天門冬香被糯米香所掩蓋且口感較為單薄。在天門冬添加量為5%時，酒精度為7.6%(體積比)，殘?zhí)菫?3.2 g/L，有較好的色澤、風(fēng)味、口感，因此最佳天門冬添加量為5%。

圖10 不同天門冬添加量對天門冬米酒發(fā)酵的影響

Fig.10 Effect of different Asparagus additions onAsparagus rice wine fermentation

圖11 不同天門冬添加量釀制天門冬米酒的QDA數(shù)據(jù)蜘蛛網(wǎng)形圖

Fig.11 QDA data spider webs for Asparagus rice wine with different aspart add-in amounts

2.2.5 發(fā)酵時間對天門冬米酒的影響

由圖12、圖13可知，天門冬米酒中的糖度隨著發(fā)酵時間的延長而逐漸下降，而酒精度則逐漸上升。在發(fā)酵前期，酒曲中的酵母還處在大量繁殖階段，糖化發(fā)酵作用不徹底，含糖量較高。隨著發(fā)酵時間的不斷延長，糖作為供給酵母菌的生長繁殖和糖化發(fā)酵的能量，因不斷消耗而逐漸下降。同時，乙醇含量逐漸增加，部分乙醇轉(zhuǎn)變?yōu)橐宜?，使發(fā)酵醪中的總酸度緩慢升高[29]，影響天門冬米酒的口感。發(fā)酵時間為第5天時，酒曲中的酵母菌將糖度轉(zhuǎn)化為酒精，導(dǎo)致酒精度迅速上升，同時殘?zhí)橇肯陆怠０l(fā)酵時間過長，天門冬味過大，導(dǎo)致米酒風(fēng)味失衡，口感欠佳；發(fā)酵時間太短，酒精度太低，糖度太高，香味不足，因此發(fā)酵5 d最為適宜。

圖12 不同發(fā)酵時間對天門冬米酒發(fā)酵的影響

Fig.12 Effect of different fermentation time onAsparagus rice wine fermentation

圖13 不同發(fā)酵時間釀制天門冬米酒的QDA數(shù)據(jù)蜘蛛網(wǎng)形圖

Fig.13 QDA data spider webs of Asparagus rice wine fermented at different fermentation times

2.2.6 發(fā)酵溫度對天門冬米酒的影響

由圖14、圖15可知，隨著糖化發(fā)酵溫度的上升，天門冬米酒的酒精度呈先上升后下降的趨勢。根霉菌的生長繁殖能力隨著溫度的升高而增強，米酒中糖分含量也隨之提升，對后發(fā)酵時期米酒的酒味、甜味均具有促進作用。當發(fā)酵溫度為 30 ℃時，為根霉菌的最適生長溫度，菌株糖化酶酶活較高，糖化階段能產(chǎn)生足量的葡萄糖，以供后續(xù)發(fā)酵，使得天門冬米酒的風(fēng)味口感最佳。當溫度大于30 ℃時，影響根霉菌的生長繁殖能力及糖化酶的活性，使得糖化不足[30]，此外溫度過高會導(dǎo)致酒曲中酵母菌的生長繁殖代謝過于旺盛，大大縮短了發(fā)酵周期，使酵母菌出現(xiàn)過早的衰亡，且容易受到其他雜菌的污染，最終導(dǎo)致口感質(zhì)量下降。因此選取最佳發(fā)酵溫度為30 ℃。

圖14 不同發(fā)酵溫度對天門冬米酒發(fā)酵的影響

Fig.14 Effect of different fermentation temperatures onAsparagus rice wine fermentation

圖15 不同發(fā)酵溫度釀制天門冬米酒的QDA數(shù)據(jù)蜘蛛網(wǎng)形圖

Fig.15 QDA data spider webs of Asparagus rice wine fermented at different fermentation temperatures

2.3 天門冬米酒發(fā)酵工藝正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上,選取適當?shù)陌l(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、天門冬添加量按L9(34) 正交表進行正交試驗，并通過極差分析，以感官評價為指標來確定天門冬米酒釀造的最佳工藝參數(shù)，正交試驗和分析結(jié)果見表3。

表3 天門冬米酒釀造最佳發(fā)酵工藝正交試驗結(jié)果

注：k表示感官評分均值；R表示極差。

由表3中的極差R的大小可知，天門冬添加量是影響天門冬米酒發(fā)酵品質(zhì)的主要因素，發(fā)酵溫度是影響其品質(zhì)的次要因素，而發(fā)酵時間對其影響最小。分析各因素的極差可知，各因素對產(chǎn)品口感影響的大小順序依次排列為C>B>A，由表4方差結(jié)果分析顯示，天門冬添加量與發(fā)酵溫度對天門冬米酒的影響較為顯著，與正交實驗結(jié)果一致，最佳組合為A2B2C2，即天門冬添加量為10%，發(fā)酵時間為5 d，發(fā)酵溫度為30 ℃。

表4 正交試驗方差結(jié)果分析

注：F0.01(2.2)=99.000，F(xiàn)0.05(2.2)=19.000，“*”表示對結(jié)果影響顯著(0.01

2.4 成品天門冬米酒的品質(zhì)分析

根據(jù)上述確定的天門冬米酒的最佳工藝參數(shù)進

行釀造，即將干天門冬浸泡24 h后，在80 ℃的蒸餾水中煮汁40 min，添加量為10%，加曲量1%的酒曲①，料水比1∶1(g ∶mL)，發(fā)酵溫度30 ℃，發(fā)酵5 d，對得到的成品天門冬米酒進行品質(zhì)分析。

2.4.1 理化指標檢測

成品天門冬米酒，酒質(zhì)清亮透明，具有明顯天門冬香和米酒香；酒味醇厚，柔和爽口；酒體圓潤豐滿、優(yōu)雅協(xié)調(diào)，對天門冬米酒成品進行理化指標的檢測，檢測結(jié)果如表5。

表5 天門冬米酒的質(zhì)量檢測結(jié)果

2.4.2 抗氧化性測定

表6 清除超氧陰離子吸光率

(2)清除羥基自由基·OH能力的測定結(jié)果見表7。

表7 清除羥基自由基·OH吸光度

米酒清除羥基自由基·OH清除率：(0.168-0.135)/(0.483-0.135)=9.48%：天門冬米酒清除羥基自由基·OH清除率: (0.188-0.135)/(0.483-0.135)=15.23%

2.4.3 氨基酸含量對比分析

由表8可知，天門冬米酒含有15種氨基酸，普通米酒僅僅含有10種氨基酸。天門冬米酒氨基酸總量比普通米酒高出62%。天門冬氨酸、絲氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸是普通米酒2倍，亮氨酸是普通米酒的3倍。天門冬酰胺具有降血壓，擴張支氣管(平喘)，抗消化性潰瘍及胃功能障礙的功能。亮氨酸能修復(fù)肌肉，控制血糖。組氨酸可以防治貧血，擴張血管，降低血壓。蛋氨酸是人體必需氨基酸，參與組成血紅蛋白、組織與血清，有促進脾臟、胰臟及淋巴的功效[31]。

表8 游離氨基酸含量 單位：nmol/mL

3 結(jié)論

本研究對天門冬新型米酒的釀造工藝進行了初步研究，關(guān)于天門冬米酒的穩(wěn)定性及功能性仍有待進一步研究。在該研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，加大功能米酒的開發(fā)，有利于提升傳統(tǒng)米酒的品質(zhì)，具有較大的市場應(yīng)用前景。