紅米水酒發(fā)酵工藝的研究

張慧娟，王悅，隋妙，徐虹

（北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，中國-加拿大食品營養(yǎng)與健康聯(lián)合實驗室（北京），北京工商大學(xué)，北京100048）

紅米是我國古老而珍貴的稻種資源，因其糙米皮具有紅色沉淀而得名。紅米稻主要分布在我國云南、廣西、湖南、貴州等地[1]。紅米富含蛋白質(zhì)、植物脂肪、維生素、氨基酸以及人體必需的微量元素Se、Zn、Fe、Mn、Ge 等[2]，且其米糠中總酚含量較高[3]，具有降低膽固醇[4]、抗氧化[5]、抗動脈粥樣硬化[6]等保健功效，是藥食同源的滋補珍品。有研究表明，云南元陽哈尼梯田紅米的礦物質(zhì)含量如鋅、鎂和鈣等均高于其他地區(qū)紅米的含量[7]，推測可能與其獨特的耕種方式有關(guān)。

米酒起源于中國，因其釀造工藝簡單、風(fēng)味柔和、營養(yǎng)價值高等特點[8]，在華夏民族千年沿襲的酒文化中占據(jù)著重要的位置。米酒的原料、酒曲種類以及發(fā)酵條件都會影響米酒的風(fēng)味和品質(zhì)[9]。米酒釀造的原料主要是秈米和糯米[10]。近年來，有許多學(xué)者對小米[11]、黑米[12]、紫米[13]等其他原料米應(yīng)用于米酒生產(chǎn)的可行性進行了研究。陳祈磊等[14]利用紅米進行半固態(tài)發(fā)酵，所制得的米酒酸度和雜醇油含量均低于使用大米釀成的米酒，味道柔和，酒質(zhì)醇香。利勤等[15]將香米和糯米混合釀造香米米酒，氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）結(jié)果表明，香米米酒中乙基苯等5種香氣成分為香米所特有，且苯乙醇等香氣成分顯著高于純糯米米酒。

近年來，紅米色素的提取和利用已成為研究熱點[16-18]，但是關(guān)于紅米的產(chǎn)品加工卻鮮有報道[19]。本文以營養(yǎng)豐富的云南元陽紅米為原料，通過半固態(tài)發(fā)酵研制香氣濃郁、口感細膩的紅米水酒，并從理化指標(biāo)和感官評價兩個維度對米酒品質(zhì)進行評價，以期為有色稻米的開發(fā)利用提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

云南元陽紅米、安琪甜酒曲：市售。沒食子酸：美國Sigma公司；福林酚：北京半夏生物科技有限公司；氫氧化鈉、無水葡萄糖：西隴科學(xué)股份有限公司；濃鹽酸、濃硫酸、溴甲酚綠、甲基紅、硼酸：國藥集團化學(xué)試劑有限公司。以上試劑均為分析純。

8400全自動型凱氏定氮儀：德國Foss公司；98-1-B型電子調(diào)溫電熱套：天津市泰斯特儀器有限公司；STARTER2100pH計：上海奧豪斯儀器有限公司；ME103E-203E-303E-403E電子天平：梅特利—托利多（上海）儀器有限公司；HH-2恒溫水浴鍋：金壇市杰瑞爾電器有限公司；SPX-250B-Z型生化培養(yǎng)箱：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；CR22N高速離心機：日本Hitachi公司；Synergy H1MDG多功能酶標(biāo)儀：美國BioTek公司；ZN28YK807電蒸鍋：浙江蘇泊爾股份有限公司；ATC手持折光儀：池州九華光學(xué)儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

紅米→浸泡→淘洗→蒸熟→攤涼→拌曲→糖化→發(fā)酵→過濾→成品

1.2.2 主要操作要點

1.2.2.1 紅米的清洗與浸泡

稱取一定量紅米，洗凈。在25℃條件下，加入紅米體積2倍的清水浸泡24 h。浸米可以使米中淀粉吸水膨脹，淀粉顆粒變得疏松，為蒸煮糊化創(chuàng)造條件。浸泡程度為米粒保持完整，手指捏米成粉狀為止。每次試驗以500 g紅米為基礎(chǔ)。

1.2.2.2 蒸米與攤涼

將浸泡后的紅米瀝干水分，均勻地平鋪在蒸籠蓖上，蒸煮40 min，悶蓋5 min。通過蒸煮使淀粉糊化，同時達到對原料的滅菌作用，保證發(fā)酵的正常進行。米的蒸煮要求為熟而不爛、疏松均勻、外硬內(nèi)軟、內(nèi)無白心[20]。將煮好的紅米用少量涼開水淋冷，攤涼至30℃左右。

1.2.2.3 拌曲、糖化及發(fā)酵

在米飯中分別按生米質(zhì)量的0.8%、1.0%接入安琪甜酒曲，攪拌均勻，然后將拌勻的米粒在玻璃碗中進行搭窩，中間挖一個呈“倒喇叭”的孔，四周高中間低，于28℃下糖化24 h。然后按照料液比1∶1.2（g/mL）向糖化好的米中加入涼開水，用保鮮膜密封容器，在30 ℃下分別恒溫發(fā)酵 2、3、4 d[21]。

1.2.2.4 過濾及離心

將發(fā)酵好的紅米水酒取出用兩層紗布過濾并經(jīng)7500r/min，10min離心處理后取上清液作為樣品備用。

1.2.3 品質(zhì)評價

1.2.3.1 產(chǎn)酒量的測定

將發(fā)酵后的醪液放入兩層厚的紗布中，用力擠壓，將酒液充分?jǐn)D壓出來，直到再沒有酒液擠出為止，用量筒測定其體積并記為V。

式中：W為產(chǎn)酒量，mL/100 g；V為酒液體積，mL；m為紅米質(zhì)量，g。

1.2.3.2 酒精度的測定

采用蒸餾法測定，參照GB/T 13662-2018《黃酒》。

1.2.3.3 pH值的測定

利用pH計測定，參照GB/T 13662-2018《黃酒》。

1.2.3.4 總酸的測定

采用電位滴定法測定，參照GB/T 13662-2018《黃酒》。

女人六點半鐘到崗，換上洗得干干凈凈的白大褂，便拿著聽診器去查房。她對病人好，不是自己說出來的，而是那些病人褒獎給她的。你想想一個病人說了，或者兩個病人說了，那是偶然，但十幾個甚至于上百個病人說了，還不說明問題嗎。病人可都是走馬燈似的在醫(yī)院里走動呀，住一陣子就走的有，成年住院的也有，他們都說這個醫(yī)生好，這很難得的。要知道那些病人是絕對不會看你哪個醫(yī)生的臉蛋長得好看的，他們是需要你高超的技術(shù)和溫馨的護理，用來減輕他們的病痛和去除疑難雜癥的。

1.2.3.5 還原糖的測定

采用3，5-二硝基水楊酸法（3，5-dinitrosalicylicacid，DNS）[22]測定。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：取7只10 mL比色管，分別吸取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液 0、0.4、0.8、1.0、1.2、1.6、2.0 mL，補水至2 mL，加入DNS試劑3 mL，混合均勻后，沸水浴加熱5 min，迅速流水冷卻，定容至10 mL，于540 nm波長處測定吸光度值。以葡萄糖質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.454x＋0.105 7，相關(guān)系數(shù)為R2=0.999 2。

樣品的測定：取0.5 mL樣品，稀釋100倍，取稀釋液1 mL于波長540 nm處進行測定。根據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程，計算樣品中還原糖含量。

1.2.3.6 可溶性固形物的測定

采用手持折光儀法測定[23]。將發(fā)酵醪液取出混勻，將醪液滴在折光儀上，記錄數(shù)值。

1.2.3.7 蛋白質(zhì)的測定

采用凱氏定氮法測定[24]。

1.2.3.8 總酚的測定

采用福林-酚（Folin-Ciocalteu）法測定[25]。標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：稱取0.050 g沒食子酸，用蒸餾水定容至100 mL，即得到500 μg/mL的沒食子酸溶液，分別取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 mL 上述溶液加入50 mL容量瓶中，加入10 mL水，搖勻。分別加入1 mL Folin-Ciocalteu顯色劑，3 mL 20%Na2CO3溶液，用蒸餾水定容，充分混合后，室溫（room temperature，RT）避光靜置顯色1.5 h，顯色后，于波長760 nm處測定吸光度值，以沒食子酸質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線。得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=1.019 7x＋0.051 8，相關(guān)系數(shù)為 R2=0.999。

樣品的測定：取1 mL樣品于波長760 nm處進行測定。根據(jù)沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程，計算樣品中總酚含量。

1.2.3.9 感官評價

請8名接受過感官評價培訓(xùn)的食品專業(yè)在校大學(xué)生（4男4女）作為評判員，根據(jù)喜好程度就4個品質(zhì)指標(biāo)（色澤、風(fēng)味、口感和組織狀態(tài)）對樣品進行評定。評分標(biāo)準(zhǔn)見表1，樣品各項品質(zhì)指標(biāo)得分為所有評判員評定的平均值[26]。

表1 紅米水酒感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of red rice wine

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗均重復(fù)3次，最終結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS19.0和Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒產(chǎn)酒量和酒精度的影響

酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒產(chǎn)酒量的影響見圖1，酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒酒精度的影響見圖2。

由圖1和圖2可知，隨著發(fā)酵時間的延長和酒曲添加量的增加，紅米水酒的產(chǎn)酒量和酒精度均不斷上升。其中，添加了1%酒曲的紅米水酒在發(fā)酵4 d后的酒精度高達15.2%vol。酒曲中的主要成分是酵母和根霉菌[27-28]，酵母菌主要是利用米酒中的糖分和淀粉，通過代謝生成酒精。發(fā)酵時間越長，酒曲添加量越多，淀粉水解程度越高，分解的總糖含量越多，從而加速了酒精的發(fā)酵過程，導(dǎo)致產(chǎn)酒量增加，同時酒精度也會有所上升[29]。

圖1 酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒產(chǎn)酒量的影響Fig.1 Effects of addition amount of koji and fermentation time on red rice wine yield

圖2 酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒酒精度的影響Fig.2 Effects of addition amount of koji and fermentation time on red rice wine alcoholicity

2.2 不同酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒pH值和總酸含量的影響

酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒pH值的影響見圖3，酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒總酸含量的影響見圖4。

圖3 酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒pH值的影響Fig.3 Effects of addition amount of koji and fermentation time on red rice wine pH

總酸含量會隨著酸性代謝物的增加而增加，而酸性代謝物主要來自酵母、細菌和發(fā)酵過程中的霉菌[30]。由圖3和圖4可知，紅米水酒的pH值隨著發(fā)酵時間的延長和酒曲添加量的增加，大體呈逐漸降低的趨勢?？偹岬淖兓cpH值正好相反，均呈上升趨勢。這可能是因為在發(fā)酵時，根霉及乳酸菌分解產(chǎn)生乳酸等有機酸，引起酸度的上升[31]。其中，添加1%酒曲的紅米水酒在發(fā)酵4 d后總酸含量可達10.77 g/L。

圖4 酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒總酸含量的影響Fig.4 Effects of addition amount of koji and fermentation time on red rice wine acidity

2.3 不同酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒還原糖和可溶性固形物含量的影響

酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒還原糖含量的影響見圖5，酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒可溶性固形物含量的影響見圖6。

圖5 酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒還原糖含量的影響Fig.5 Effects of addition amount of koji and fermentation time on red rice wine reducing sugar

圖6 酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒可溶性固形物含量的影響Fig.6 Effects of addition amount of koji and fermentation time on red rice wine soluble solid

米酒發(fā)酵過程中的一部分多糖和寡糖在各種微生物和酶的作用下會轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原糖，因此還原糖含量可以作為米酒發(fā)酵程度的判斷依據(jù)之一[32]。由圖5可知，紅米水酒的還原糖含量均隨著發(fā)酵時間的延長和酒曲添加量的增多呈逐漸降低的趨勢，這可能是因為在發(fā)酵時，糖分作為發(fā)酵基質(zhì)，逐漸被酒中的酵母菌和乳酸菌等利用，將糖化階段生成的還原糖無氧發(fā)酵生成酒精、CO2和有機酸，導(dǎo)致其含量逐漸降低[33]。由圖6可知，可溶性固形物的含量隨著發(fā)酵時間的延長呈逐漸降低的趨勢，且添加1%酒曲的紅米水酒的固形物含量略高于添加了0.8%酒曲的紅米水酒。這可能是因為在發(fā)酵初期酵母生長繁殖旺盛，迅速利用發(fā)酵醪中的可溶性固形物，將其進一步降解成酒精、有機酸和其他風(fēng)味物質(zhì)[34]。

2.4 不同酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒總酚含量的影響

酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒總酚含量的影響見圖7。

圖7 酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒總酚含量的影響Fig.7 Effects of addition amount of koji and fermentation time on red rice wine total phenols

由圖7可知，紅米水酒在發(fā)酵過程中的總酚含量略有上升，這可能是因為微生物生長活動比較旺盛，使某些具有抗氧化活性的成分可提取性增加[35]，導(dǎo)致總酚含量有所上升。酒曲添加量為1.0%的組別，在不同的發(fā)酵時間，總酚含量無顯著變化。

2.5 不同酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒蛋白質(zhì)含量的影響

酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒蛋白質(zhì)含量的影響見圖8。

由圖8可知，紅米水酒的蛋白質(zhì)含量隨著發(fā)酵時間的延長和酒曲添加量的增多而逐漸上升。這可能是因為隨著發(fā)酵的進行，酒曲中的蛋白酶使米中的蛋白質(zhì)逐漸溶出。其中，添加1%酒曲發(fā)酵4 d的紅米水酒蛋白質(zhì)含量高達18.46 mg/mL，相較于一些其他相關(guān)文獻[27，36]，蛋白質(zhì)含量明顯較高，說明紅米釀造出的水酒營養(yǎng)價值較高。

圖8 酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒蛋白質(zhì)含量的影響Fig.8 Effects of addition amount of koji and fermentation time on red rice wine protein

2.6 不同酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒感官品質(zhì)的影響

酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒感官品質(zhì)的影響見表2。

表2 酒曲添加量和發(fā)酵時間對紅米水酒感官品質(zhì)的影響Table 2 Effects of addition amount of koji and fermentation time on red rice wine sensory quality

由表2可知，紅米水酒的感官評分隨著發(fā)酵時間的延長呈先增加后減小的趨勢，發(fā)酵3 d組的紅米水酒感官評分均較高，其中，添加1%酒曲發(fā)酵3 d的紅米水酒感官評分高達91.7分，入口香甜，酸度適中；發(fā)酵4 d組的紅米水酒感官評分均為每組最低，添加1%酒曲發(fā)酵4d的紅米水酒感官評分僅為62分，口感酸苦，并伴有明顯澀味。這可能是因為加曲量過多，發(fā)酵時間過長，導(dǎo)致發(fā)酵體系逐漸升溫，引起紅米水酒酸敗，同時酵母菌大量繁殖，導(dǎo)致發(fā)酵體系失衡，酵母自溶產(chǎn)生酪醇，使酒泛苦[37]。感官評價是衡量水酒品質(zhì)的重要指標(biāo)，因此，選擇1%酒曲添加量、發(fā)酵時間3 d作為紅米水酒的最佳發(fā)酵工藝條件。

3 結(jié)論

紅米作為一種營養(yǎng)豐富的有色稻米，具有較高的食用價值，因此開發(fā)紅米食品具有重要意義。本研究以紅米為原料，通過半固態(tài)發(fā)酵的方式，初步確定了紅米水酒的生產(chǎn)工藝。綜合理化指標(biāo)、營養(yǎng)指標(biāo)和感官評價的結(jié)果，選擇1%酒曲添加量，28℃下糖化24 h，30℃下發(fā)酵3 d作為紅米水酒的最佳發(fā)酵工藝條件。在此條件下釀成的紅米水酒色澤鮮亮，酸甜適口，營養(yǎng)豐富，回味綿長，感官評分高達91.7分，產(chǎn)酒量可達175.5 mL/100 g，酒精度 10.3%vol，pH 4.1，總酸含量10.0 g/L，還原糖含量108.4 g/L，可溶性固形物含量14.9%，蛋白質(zhì)含量17.6 mg/mL，總酚含量0.4 mg/mL，其理化指標(biāo)均符合NY/T 1885-2017《綠色食品米酒》的要求。紅米水酒的開發(fā)不僅可以拓展紅米深加工的新途徑，提高紅米的附加值，還可以帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，改善農(nóng)民生活。由此可見，紅米水酒具有十分廣闊的開發(fā)前景。