復(fù)合發(fā)酵型黑糖紅茶甜米酒發(fā)酵工藝研究

王小明，沈圓圓，陳 碧，王文婷

（廣西科技師范學(xué)院 食品與生化工程學(xué)院，廣西 來(lái)賓 546199）

黑糖營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，可以益氣、溫經(jīng)散寒、緩解疼痛、補(bǔ)充鈣質(zhì)和鐵質(zhì)，尤其是黑糖中含有的多糖具有較強(qiáng)的抗氧化和抗衰老功效[1]。紅茶中含有類(lèi)黃酮、茶多酚和脂多糖等多種活性成分，具有降低血脂、抑制動(dòng)脈硬化、抗腫瘤、預(yù)防癌癥和防治神經(jīng)性疾病等功能[2]。紅茶品性溫和、湯色紅艷、養(yǎng)胃護(hù)胃，非常適合女性飲用；紅茶文化及紅茶保健功能越來(lái)越受到人們關(guān)注，但我國(guó)女性飲茶比例遠(yuǎn)低于男性，開(kāi)發(fā)含紅茶又適合女性食用的飲品極有意義。羅惠波等[3]以紅茶和小曲酒為主要原料，研制出具有紅茶和小曲酒典型香氣且色澤艷麗、口感綿柔的紅茶酒。糯米甜酒營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，含有多種氨基酸、有機(jī)酸、維生素、鈣、磷、鐵等。甜米酒因其酒精度較低，糖度較高，口感醇厚，營(yíng)養(yǎng)成分更易于人體吸收，對(duì)孕產(chǎn)婦和身體虛弱的婦女具有補(bǔ)氣養(yǎng)血，滋陰補(bǔ)腎的功效，是一種非常適合女性飲用營(yíng)養(yǎng)保健型飲料酒[4-8]。魯永強(qiáng)等[9]以糯米為原料，經(jīng)糖化和發(fā)酵等工序，制成醇甜爽口、酸度適宜、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)兼具的糯米甜酒釀。林巧[10]以苦蕎米、糯米和安琪甜酒曲為原料，采用傳統(tǒng)工藝釀制苦蕎糯米甜酒，感官評(píng)分為92.67分。隨著生活水平日益提高，人們對(duì)酒的品質(zhì)追求越來(lái)越高，尤其是女性和老年消費(fèi)者更傾向于飲用健康保健酒，所以具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功效的酒越來(lái)越受歡迎。

本研究以糯米、黑糖和紅茶為主要原輔料，以甜酒曲和釀酒曲為發(fā)酵劑，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)以及響應(yīng)面分析法，研究復(fù)合發(fā)酵型黑糖紅茶甜米酒的最佳發(fā)酵工藝，確定黑糖紅茶湯制備、發(fā)酵劑添加量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間等發(fā)酵工藝參數(shù)。研制甜米酒、黑糖和紅茶三者優(yōu)點(diǎn)兼具的新產(chǎn)品—復(fù)合發(fā)酵型黑糖紅茶甜米酒，針對(duì)女性受眾，填補(bǔ)市場(chǎng)空白，具有廣闊市場(chǎng)前景。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

優(yōu)質(zhì)糯米、云南黑糖、紅茶葉、安琪甜酒曲、安琪釀酒曲：廣西來(lái)賓市沃爾瑪超市；酒石酸鉀鈉、硫酸銅、葡萄糖、亞鐵氰化鉀（均為分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FA2004B電子分析天平：上海越平科學(xué)儀器有限公司；CFXB130-A蒸飯鍋：廣東龍力電器有限公司；DHP-9082電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；HH-S6數(shù)顯恒溫水浴鍋：金壇市醫(yī)療儀器廠；C21-ST2125電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；H3-20KR臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)：湖南可成儀器設(shè)備有限公司；雷磁PHS-3E pH計(jì)：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；LH-J80酒精度測(cè)定儀：杭州陸恒生物科技有限公司；HSU-32手持糖度計(jì)：上海精密儀器儀表有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 復(fù)合發(fā)酵型黑糖紅茶甜米酒工藝流程及操作要點(diǎn)

操作要點(diǎn)：

黑糖紅茶湯制備：先將紅茶葉粉碎，可提高浸提效率，為防止浸提液渾濁，可將粉碎后的紅茶葉裝入濾袋。加入適量比例經(jīng)滅菌后的飲用水，用超聲波輔助浸提適當(dāng)時(shí)間后過(guò)濾得紅茶湯，過(guò)濾的茶渣還可二次浸提。將適量比例的黑糖溶解于紅茶湯中，即制備得黑糖紅茶湯。

糯米淘洗浸泡：糯米經(jīng)過(guò)篩后除去石子等雜質(zhì)和半粒米，用飲用水將糯米淘洗2～3次，然后把淘洗干凈的糯米在室溫條件下用水浸泡5 h左右，使之浸泡后完整而酥[11]，壓攆后可成粉狀。

蒸飯：將浸泡好的糯米瀝干水，在蒸屜中鋪上紗布，將糯米均勻鋪在紗布上，厚度要適度，用蒸柜蒸煮30 min左右，確保糯米熟透且米粒軟硬適度。

淋飯：將滅菌后冷卻的黑糖紅茶湯淋在蒸好的糯米飯上，有助于快速冷卻，米飯?jiān)诮禍氐耐瑫r(shí)也增加其含水量，有利于進(jìn)行拌曲。

接種（拌曲）：糯米飯晾涼至35 ℃以下時(shí)，將甜酒曲和活化后的釀酒酵母均勻撒在米飯上，將米飯反復(fù)多次翻拌，但注意保持米粒形態(tài)完好，使甜酒曲和釀酒酵母均勻分布在米飯中，達(dá)到拌曲均勻。

搭窩糖化：酒曲拌勻后，將米飯轉(zhuǎn)移到發(fā)酵罐中，邊放邊用手掌輕輕將米飯壓實(shí)，做成平頂?shù)膱A錐型，并用手掌或工具將米飯表面抹一抹，使表面光滑，然后在米飯上部中間掏挖一個(gè)凹陷窩（又稱(chēng)搭窩），其目的是為了增加米飯和空氣的接觸面積，有利于好氣性糖化菌生長(zhǎng)繁殖，又便于觀察，用紗布進(jìn)行封口，于30 ℃恒溫箱中糖化2 d左右[12]。

密封發(fā)酵：糖化后按生米質(zhì)量約1∶1加入滅菌后的飲用水，密封恒溫發(fā)酵。主發(fā)酵后再經(jīng)緩慢后發(fā)酵，殘留的淀粉和糖分繼續(xù)糖化發(fā)酵，然后轉(zhuǎn)化為酒精，酒精度逐漸增加，伴隨著各類(lèi)酯類(lèi)物質(zhì)的生成，發(fā)酵成熟后，酒的香氣物質(zhì)不斷增加，使酒體更趨于醇厚豐滿(mǎn)，且香氣濃郁。

過(guò)濾：依次采用3 mm、2 mm、1 mm、0.5 mm、0.25 mm五級(jí)篩網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾。

離心澄清：采用轉(zhuǎn)速3 000 r/min以上，離心5 min左右，取上清液灌裝。

罐裝滅菌：用金屬蓋的玻璃瓶灌裝，采用高溫滅菌。

陳釀：糖化和發(fā)酵過(guò)程中形成的各種酯類(lèi)香氣物質(zhì)、乙醇和糖類(lèi)物質(zhì)等相互融合，使甜米酒進(jìn)一步成熟，使酒鹵芳香、甜醇粘郁。

成品：制成罐裝黑糖紅茶甜米酒成品，在低溫條件貯藏。

1.3.2 感官評(píng)定方法

由10名經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的人員組成感官品評(píng)小組，參考NY/T 1885—2017《綠色食品米酒》感官要求[13]，根據(jù)黑糖紅茶湯和復(fù)合發(fā)酵型黑糖紅茶甜米酒的形態(tài)、色澤、氣味、滋味、雜質(zhì)等進(jìn)行評(píng)分。感官評(píng)分滿(mǎn)分為12分，分別參照表1、表2請(qǐng)10位評(píng)價(jià)員對(duì)樣品按評(píng)分檢驗(yàn)法進(jìn)行感官評(píng)分[14]，10人對(duì)每個(gè)樣品評(píng)分的平均值記為該樣品最終得分，以平均得分為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

表1 黑糖紅茶湯感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of brown sugar and black tea soup

表2 復(fù)合發(fā)酵型黑糖紅茶甜米酒品質(zhì)感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of compound fermented brown sugar and black tea sweet rice wine quality

1.3.3 主要理化與衛(wèi)生指標(biāo)檢測(cè)方法

酒精度采用蒸餾比重法進(jìn)行測(cè)定[4]；還原糖、總酸、大腸菌群、致病菌參照NY/T 1885—2017《綠色食品米酒》中推薦的方法檢測(cè)。

1.3.4 黑糖紅茶湯制備工藝優(yōu)化

（1）單因素試驗(yàn)

分別選取黑糖添加量為8%、10%、12%、14%、16%，紅茶添加量為6.0%、6.5%、7.0%、7.5%、8.0%，超聲波功率為120 W、150 W、180 W、210 W、240 W，浸提溫度為80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃、100 ℃，浸提時(shí)間為3 min、6 min、9 min、12 min、15 min，設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)。

（2）正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以感官評(píng)分為考察指標(biāo)，選取黑糖添加量（A）、紅茶添加量（B）、超聲波功率（C）、浸提溫度（D）、浸提時(shí)間（E）5個(gè)因素的3個(gè)水平，采用L18（35）設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表3。

表3 黑糖紅茶湯制備工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 3 Factors and levels of orthogonal tests for preparation technology optimization of brown sugar and black tea soup

1.3.5 復(fù)合發(fā)酵型黑糖紅茶甜米酒的發(fā)酵工藝優(yōu)化

（1）單因素試驗(yàn)

糯米與黑糖紅茶湯料液比為1∶1（g∶mL），以感官評(píng)分為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，分別研究各單因素對(duì)復(fù)合發(fā)酵型黑糖紅茶甜米酒的影響。初始條件分別?。禾鹁魄砑恿?.4%、釀酒曲添加量0.25%、發(fā)酵溫度30 ℃、發(fā)酵時(shí)間3 d。選取各因素變量分別為甜酒曲添加量（0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%）、釀酒曲添加量（0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%）、發(fā)酵溫度（28 ℃、29 ℃、30 ℃、31 ℃、32 ℃）、發(fā)酵時(shí)間（1 d、2 d、3 d、4 d、5 d），進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

（2）響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)[15-16]

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇以甜酒曲添加量（X1）、釀酒曲添加量（X2）、發(fā)酵溫度（X3）和發(fā)酵時(shí)間（X4）為自變量，復(fù)合發(fā)酵型黑糖紅茶甜米酒感官評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，采用Design-Expert V8.0.6進(jìn)行Box-Behnken設(shè)計(jì)，Box-Behnken試驗(yàn)因素與水平編碼見(jiàn)表4。

表4 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平Table 4 Factors and levels of Box-Behnken tests design

2 結(jié)果與分析

2.1 黑糖紅茶湯制備工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取黑糖添加量（A）、紅茶添加量（B）、超聲波功率（C）、浸提溫度（D）、浸提時(shí)間（E）5個(gè)因素，以感官評(píng)分為考察指標(biāo)，采用L18（35）設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表5。

表5 黑糖紅茶湯制備工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 5 Results and analysis of orthogonal tests for preparation technology optimization of brown sugar and black tea soup

續(xù)表

由表5可知，各因素對(duì)黑糖紅茶湯質(zhì)量影響的主次順序?yàn)锽＞A＞C＞E＞D，紅茶添加量和黑糖添加量是主要影響因素，其次是超聲波功率和浸提時(shí)間，浸提溫度影響最小。正交試驗(yàn)所得黑糖紅茶湯制備最優(yōu)工藝條件為A2B2C2D2E2，即黑糖添加量為14%，紅茶添加量6.5%，超聲波功率180 W，浸提溫度85 ℃，浸提時(shí)間12 min，在此最佳制作工藝條件下進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，黑糖紅茶湯感官評(píng)分為11.3分。

2.2 黑糖紅茶甜米酒發(fā)酵工藝優(yōu)化

2.2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

圖1 各單因素對(duì)黑糖紅茶甜米酒感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of each single factor on the sensory quality of brown sugar and black tea sweet rice wine

由圖1可知，在甜酒曲添加量為0.2%～0.6%范圍時(shí)，黑糖紅茶甜米酒感官評(píng)分隨著甜酒曲添加量的增加先增大后減少，當(dāng)甜酒曲添加量為0.4%時(shí)，黑糖紅茶甜米酒的感官評(píng)分最高，為11.0分，其后隨著甜酒曲添加量的增加，黑糖紅茶甜米酒的評(píng)分呈現(xiàn)緩慢下降，因此確定最佳甜酒曲添加量為0.4%。在釀酒曲添加量為0.15%～0.35%范圍時(shí)，隨著釀酒曲添加量的增加，黑糖紅茶甜米酒感官評(píng)分呈先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)釀酒曲添加量為0.25%時(shí)，黑糖紅茶甜米酒的感官評(píng)分最高，為9.9分；釀酒曲中含有大量酵母，酵母生長(zhǎng)繁殖會(huì)產(chǎn)生淀粉酶、糖化酶等，可降解淀粉成葡萄糖，并分解蛋白質(zhì)成氨基酸；當(dāng)釀酒曲添加量過(guò)少時(shí)，糖化速度較慢，發(fā)酵周期延長(zhǎng)，易導(dǎo)致雜菌污染；當(dāng)釀酒曲添加量過(guò)多時(shí)，發(fā)酵反應(yīng)過(guò)快，酒精度快速升高，從而過(guò)早抑制發(fā)酵菌活性；因此確定最佳釀酒曲添加量為0.25%。在發(fā)酵溫度為28～32 ℃范圍時(shí)，黑糖紅茶甜米酒感官評(píng)分隨著發(fā)酵溫度的上升先增高后降低，在發(fā)酵溫度30 ℃時(shí)，感官評(píng)分最高，為10.2分，發(fā)酵溫度＞30 ℃后感官評(píng)分下降，主要原因是溫度過(guò)高不利于酵母生長(zhǎng)繁殖，造成發(fā)酵后期發(fā)酵力下降，糖分殘留過(guò)多，酒精度偏低[17]，也不利于風(fēng)味物質(zhì)的形成和積累，導(dǎo)致酒的口感滋味不佳，因此確定最佳發(fā)酵溫度為30 ℃。在發(fā)酵時(shí)間為1～5 d范圍時(shí)，發(fā)酵時(shí)間＜3 d時(shí)，感官評(píng)分隨發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)而明顯增高，在發(fā)酵時(shí)間為3 d時(shí)，感官評(píng)分最高，為10.9分，隨著發(fā)酵時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，感官評(píng)分呈現(xiàn)緩慢下降，原因可能為過(guò)度發(fā)酵導(dǎo)致菌體自溶，細(xì)菌將部分酒精轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸，酸度增加導(dǎo)致酒口感滋味下降，因此確定最佳發(fā)酵時(shí)間為3 d。

2.2.2 響應(yīng)面法試驗(yàn)結(jié)果與分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇以甜酒曲添加量（X1）、釀酒曲添加量（X2）、發(fā)酵溫度（X3）和發(fā)酵時(shí)間（X4）為自變量，復(fù)合發(fā)酵型黑糖紅茶甜米酒感官評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，采用Design-Expert V8.0.6進(jìn)行Box-Behnken設(shè)計(jì)，Box-Behnken試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6，方差分析結(jié)果見(jiàn)表7。

表6 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 6 Design and results of Box-Behnken tests

表7 回歸方程方差分析Table 7 Variance analysis of regression equation

采用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)表6的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸擬合，得到甜酒曲添加量、釀酒曲添加量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間的二次多項(xiàng)式回歸方程為[18]：

由表7可知，試驗(yàn)?zāi)Ｐ虵值為46.07，P＜0.000 1，說(shuō)明模型高度顯著。根據(jù)F值大小判斷各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的主次順序依次為：X4＞X3＞X2＞X1，即發(fā)酵時(shí)間＞發(fā)酵溫度＞釀酒曲添加量＞甜酒曲添加量。一次項(xiàng)X1、X2對(duì)黑糖紅茶甜米酒感官評(píng)分影響不顯著（P＞0.05），X3、X4對(duì)黑糖紅茶甜米酒感官評(píng)分影響分別為極顯著（P＜0.01）和高度顯著（P＜0.000 1）；交互項(xiàng)X3X4和二次項(xiàng)X12、X22、X32、X42對(duì)黑糖紅茶甜米酒感官評(píng)分的影響分別為顯著（P＜0.05）和高度顯著、極顯著性、極顯著性、高度顯著，其他單因素和兩兩因素交互作用對(duì)響應(yīng)值（感官評(píng)分）影響均不顯著。表明4個(gè)試驗(yàn)因素對(duì)響應(yīng)值的影響并非僅呈現(xiàn)出一次函數(shù)線性關(guān)系，還表現(xiàn)出二次函數(shù)關(guān)系[19-21]。

此模型相關(guān)系數(shù)R2=0.978 8，而且失擬項(xiàng)P值=0.071 9＞0.05，表明回歸方程擬合程度好，預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間具有高度相關(guān)性，該模型可以應(yīng)用于理論預(yù)測(cè)。經(jīng)軟件分析預(yù)測(cè)，甜酒曲添加量0.4%、釀酒曲添加量0.25%、發(fā)酵溫度29.7 ℃、發(fā)酵時(shí)間3.15 d，此發(fā)酵工藝條件下感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為11.18分。在此工藝條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，制得的黑糖紅茶甜米酒感官評(píng)分實(shí)際值為11.10分，與預(yù)測(cè)值相差不大，表明經(jīng)響應(yīng)面法分析建立的回歸方程模型可行。結(jié)合表6試驗(yàn)結(jié)果并方便實(shí)際操作，將最佳發(fā)酵工藝條件確定為甜酒曲添加量0.4%、釀酒曲添加量0.25%、發(fā)酵溫度30 ℃、發(fā)酵時(shí)間3 d。

圖2 各因素交互作用對(duì)黑糖紅茶甜米酒感官評(píng)分影響的響應(yīng)面及等高線Fig.2 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between each factors on sensory score of brown sugar and black tea sweet rice wine

2.3 黑糖紅茶甜米酒品質(zhì)分析

黑糖紅茶甜米酒感官評(píng)分為11.1分；酒精度10.7%vol；還原糖（以葡萄糖計(jì)）8.1 g/100 g；總酸（以乳酸計(jì)）0.5 g/100 g。大腸菌群：未檢出；致病菌：未檢出。

3 結(jié)論

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)正交試驗(yàn)優(yōu)化及驗(yàn)證，黑糖紅茶湯制備最優(yōu)工藝條件為：黑糖添加量為14%，紅茶添加量6.5%，超聲波功率180 W，浸提溫度85 ℃，浸提時(shí)間12 min。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)響應(yīng)面法優(yōu)化及驗(yàn)證，黑糖紅茶甜米酒最佳發(fā)酵工藝條件為：甜酒曲添加量0.4%、釀酒曲添加量0.25%、發(fā)酵溫度30 ℃、發(fā)酵時(shí)間3.0 d。該產(chǎn)品生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，酒精度較傳統(tǒng)糯米甜酒高，黑糖和紅茶風(fēng)味與香氣較突出，具有一定特色和創(chuàng)新性。