柿子糧谷固態(tài)發(fā)酵蒸餾酒配方

陳江魁 ，昝立峰 ，付偉 ，石國亮，顏子豪

1. 邯鄲學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院（邯鄲 056005）；2. 河北省高校冀南太行山區(qū)野生資源植物應(yīng)用研發(fā)中心（邯鄲 056005）

柿子（Diospyros kaki）屬于我國五大水果（葡萄、柑桔、香蕉、蘋果、柿子）之一，在全國具有較為廣泛的種植。據(jù)統(tǒng)計，近年來年我國柿子產(chǎn)量約為400萬 t，居世界首位[1]。柿子的加工在我國有近千年的歷史，截至目前還以制造柿餅、柿干為主，產(chǎn)品開發(fā)度較低[2]。柿子被稱為“果中圣品”，果實營養(yǎng)豐富[3]，成熟的新鮮果實中含有多種維生素及鈣、磷、鐵等微量元素，柿子的糖分含量比較高，在產(chǎn)品的深加工中適合于酒類的開發(fā)，以增加產(chǎn)品的附加值。柿子果酒是目前研究較多產(chǎn)品，但柿子缺少構(gòu)成果酒品質(zhì)特性的有機酸[4-5]，且受限于我國的果酒市場份額較低[6]、同類產(chǎn)品競爭過大等原因，市場表現(xiàn)并不令人滿意；固態(tài)發(fā)酵后蒸餾得到的柿子干酒[7]，風(fēng)味獨特，是利用柿子資源的另一個方向。傳統(tǒng)的固態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵過程溫和，有利于香味和風(fēng)味物質(zhì)的形成，但單一的柿子原料發(fā)酵，出酒率較低，且與大眾口感的“糧食”酒有一定的區(qū)別，在推廣和普及上有一定的難度。

為開發(fā)一種市場認可度較高的柿子酒，此次試驗嘗試以柿子為主料，輔以糧谷發(fā)酵原料進行固態(tài)發(fā)酵以協(xié)調(diào)柿子酒的風(fēng)味和口感?；诔Ｓ玫尼劸圃现懈吡幌?、玉米甜、糯米綿、大米凈、小麥沖[8]的特點，此次試驗選用糯米、玉米、高粱與柿子混合發(fā)酵，運用混料設(shè)計的方法和原理，擬建立柿子糧谷混合固態(tài)發(fā)酵蒸餾酒與感官品質(zhì)及出酒率之間的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化產(chǎn)品配方，為柿子的綜合利用提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與設(shè)備

柿子，采自冀南山區(qū)的磨盤柿；高粱、糯米、玉米，市售；糖化曲、釀酒曲，安琪酵母股份有限公司。

恒溫培養(yǎng)箱（LRH-100），上海精宏實驗設(shè)備有限公司；電熱恒溫水?。℉WS24型），上海一恒科技有限公司；電子天平（TD20002A），上海力辰儀器科技有限公司；白酒蒸餾器（20型），瀘州成邦機械工程有限公司；酒精比重計，上海禾汽玻璃儀器有限公司；通用型實驗圓盤磨（DLFU），布勒（中國）公司。

1.2 生產(chǎn)工藝流程

1.2.1 柿子糧谷發(fā)酵工藝流程

高粱、玉米（粉碎）、糯米分別蒸煮→添加糖化曲→糖化→混合柿子（粉碎）→添加釀酒曲→發(fā)酵→蒸餾→陳釀

1.2.2 具體操作

原料處理：高粱于70 ℃左右熱水浸泡12 h，圓汽后初蒸20 min，用90 ℃左右的熱水燜15 min，再復(fù)蒸20 min；糯米用常溫水浸泡6 h，加15%的輔料（稻殼），圓汽后蒸15 min；玉米（去胚芽后粉碎成粗渣）用常溫水浸泡6 h，加10%稻殼，圓汽后蒸15 min；柿子選擇無破損、近成熟的果實，于35 ℃溫水浸泡7～12 h脫澀[9-10]后進行破碎。

糖化：處理好的高粱、糯米、玉米冷卻至30 ℃，加入0.5%的糖化曲，做箱糖化12 h。

發(fā)酵：按照設(shè)計的原料配比，將已糖化的糧食與破碎好的柿子按既定比例混合，加入0.5%釀酒曲，28 ℃發(fā)酵3 d后再調(diào)溫至22 ℃發(fā)酵17 d。

蒸餾：將發(fā)酵完成的酒醅，拌入20%左右的稻殼，裝入蒸餾器內(nèi)蒸餾，掐頭去尾摘酒。

1.3 感官評價模型的建立

1.3.1 評價指標的選擇和權(quán)重的確定

參考白酒的評價標準[11]，以柿子糧谷蒸餾酒的外觀（U1）、香氣（U2）、口味（U3）、風(fēng)格（U4）作為感官評價的指標，即感官評價指標的因素集U= {U1，U2，U3，U4}。采用層次分析（AHP）法[12]確定各指標的權(quán)重。將感官質(zhì)量評價體系設(shè)計為2層，引入九級標度法，由專業(yè)的評酒人員確定各指標的相對重要性，構(gòu)造各指標兩兩比較的判斷矩陣，見表1。

表1 柿子糧谷蒸餾酒感官評價指標層判斷矩陣

使用AHP分析軟件進行具體計算，隨機一致性比率CR=CI/RI，當CR＜0.1時，判斷矩陣具通過一致性檢驗；當CR≥0.1時，則不可接受。此次試驗的CR=0.005 2＜0.1，可接受。求得的權(quán)重集為W= {0.09，0.48，0.27，0.16}。

1.3.2 感官模糊綜合評價[13-14]

1.3.2.1 選取評價集

為了對柿子糧谷酒的感官進行定量分析，需對各評價指標進行定量分析，確定各指標的評價集。按照表2，對產(chǎn)品的各個指標從優(yōu)（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4）4個等級進行評價，即評價集V= {V1，V2，V3，V4}。為便于綜合評定，將主觀評價集語義學(xué)標度進行量化，取各等級對應(yīng)分值范圍的中間值，構(gòu)成評價等級集C={90，70，50，20}。

表2 柿子糧谷蒸餾酒感官評價標準

1.3.2.2 構(gòu)造模糊評價矩陣

挑選經(jīng)過感官評價培訓(xùn)的10名專業(yè)人員組成評價小組，參考GB/T 33404—2016品評導(dǎo)則，按照表2對柿子糧谷酒的各個指標進行評價，構(gòu)成模糊評價矩陣R。

式中：g=1，2，3，…，表示樣品編號；i=1，2，3，4，表示柿子糧谷酒的各項評分指標；Ri1表示第i個評價指標經(jīng)評價組評價所得的票數(shù)，代表被評價對象從具體評價指標Ui來看對各等級模糊子集的隸屬度。

1.3.2.3 評價結(jié)果計算

應(yīng)用模糊變換原理，得出評判結(jié)果B=W·R=（b1，b2，b3，b4），對其進行歸一化處理，得B’=（b1，b’2，b’3，b’4），bj表示被評價對象對Vj等級的隸屬度（j=1，2，3，4，分別表示優(yōu)、良、中、差）。

再根據(jù)評價等級集C={90，70，50，20}，可計算模糊綜合評價得分T=CT×B’。

1.4 出酒率的計算

酒精度的測定參考GB/T 10345—2007[15]中的酒精計法，按照白酒度數(shù)的折算方法，出酒率統(tǒng)一按照65%vol進行計算。

1.5 試驗設(shè)計

采用Design-Expert 11軟件中混料設(shè)計D-Optimal方法[16-17]，對柿子、糯米、玉米、高粱為原料的蒸餾酒配方進行優(yōu)化，同時為突出柿子的特色并根據(jù)前期的預(yù)試驗，柿子的設(shè)計占比50%～90%（具體見表3），考察蒸餾酒的感官模糊綜合評價（Y1）和出酒率（Y2）2個指標，進行回歸分析。

表3 影響因素與水平范圍

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗設(shè)計與結(jié)果

根據(jù)表3進行D-Optimal法混料設(shè)計，共計18個試驗點。感官模糊綜合評價由10名評價員對這18種樣品酒按照表2項目進行暗評。混料設(shè)計及結(jié)果如表4所示。

2.2 回歸方程建立及方差分析

根據(jù)試驗結(jié)果，使用Design Exert 11軟件，對2個考察指標Y1和Y2分別選擇Quadratic和Linear分析模型進行回歸擬合分析，得到回歸方程（見表5）。

表4 柿子糧谷蒸餾酒配方的混料設(shè)計與結(jié)果

表5 各指標的預(yù)測模型

2.2.1 不同原料配比對感官評價指標的影響

由表6可知，模型p＜0.01，表明模型極顯著，失擬項p=0.134 2＞0.05，表明失擬項不顯著，未知因素對試驗結(jié)果的影響較小。決定系數(shù)R2=98.92%，說明變量Y1的試驗數(shù)據(jù)的變化98.92%來自于自變量變化，該模型校正決定系數(shù)R2adj=97.71%，變異系數(shù)C.V.=1.68%，表明模型的擬合度良好，該模型對試驗結(jié)果計算合理。該模型的信噪比為31.38（＞4），也說明該模型設(shè)計合理，可信度較高[18]。二次交互項中，AB、AC、AD、BD、CD對該模型的影響極顯著（p＜ 0.01），BC項對回歸模型的影響不顯著（p＞0.05）。

表6 感官評價回歸方程的方差分析

圖1 感官評價的等高線圖和3D圖

固定原料中D（高粱）配比0%，繪制出柿子（A）、糯米（B）、玉米（C）3個自變量因素對感官評價的等高線圖和3D圖。圖1中等高線為橢圓形、3D圖為拱形，表明柿子、糯米、高粱三者之間存在有一定的交互作用[19-20]，這與方差分析因素間的極顯著影響相印證，同時由3D圖的最高點位于中部區(qū)域及等高線的較大值在靠近中部呈橢圓形，由此可知，隨著3種配料的均勻性增加，感官評價分數(shù)有增大的趨勢，這與柿子糧谷酒的設(shè)計風(fēng)格相一致，柿子原料賦予產(chǎn)品一定的果香并對酒的風(fēng)格起決定作用，糧谷原料賦予產(chǎn)品糧食酒的風(fēng)味，協(xié)調(diào)了產(chǎn)品的香味和口感。在一定的限制配比內(nèi)各組分含量越均勻，風(fēng)味成分與風(fēng)格越好。固定其他原料的配比，可分析其他因素間的交互影響。

2.2.2 不同原料配比對出酒率指標的影響

由表7可知，模型p＜0.01，表明模型極顯著，失擬項p=0.932 5＞0.05，表明失擬項不顯著，未知因素對試驗結(jié)果的影響較小。決定系數(shù)R2=96.08%，說明變量Y2的試驗數(shù)據(jù)的變化96.08%來自于自變量變化，校正后的決定系數(shù)R2adj=95.24%，表明模型的擬合度良好，該模型對試驗結(jié)果計算合理。該模型的信噪比為35.38（＞4），也說明該模型設(shè)計合理，可信度較高。

表7 出酒率回歸方程的方差分析

由圖2可知，柿子、糯米、玉米3個自變量因素對出酒率的等高線接近平行線，3D圖為一平面，說明二次交互項對該模型的影響不顯著。

圖2 出酒率影響等高線圖和3D圖

結(jié)合模型系數(shù)可看出，原料對出酒率的影響能力為糯米＞高粱＞玉米＞柿子，這與實際情況相一致，糖類作為酒精發(fā)酵的基礎(chǔ)物質(zhì)，糯米淀粉含量在75%左右，高粱淀粉含量在65%左右，玉米淀粉含量在73%左右，而柿子的糖分含量在15%左右。

2.3 原料配比的優(yōu)化及驗證

使用Design-Expert軟件的優(yōu)化功能，優(yōu)化原料的配比，使柿子糧谷酒的感官評價和出酒率同時最大化[21]。設(shè)定響應(yīng)因素感官評價的重要程度為+++、出酒率的重要程度為+，運行軟件的多目標同時優(yōu)化程序，得到一個最優(yōu)組合配方：62.28%柿子、12.17%糯米、8.96%玉米、16.59%高粱。按照軟件優(yōu)化得到的配方進行3次平行驗證試驗，結(jié)果見表8。

經(jīng)過驗證試驗，感官評價和出酒率的實測值與預(yù)測值之間差異不顯著，表明優(yōu)化后的原料配方及理論值可靠性較強，可作為柿子糧谷蒸餾酒的配方使用。

在此配方下，發(fā)酵生產(chǎn)的蒸餾酒外觀清澈透明，果香與糧香協(xié)調(diào)，口味爽凈，具有典型的風(fēng)格，按照感官評價的隸屬度，評判等級為優(yōu)級。

表8 最優(yōu)配方驗證試驗結(jié)果

3 結(jié)論

在固態(tài)發(fā)酵的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種柿子糧谷混合發(fā)酵的蒸餾酒。采用模糊數(shù)學(xué)綜合評價結(jié)合層次分析法，對柿子糧谷蒸餾酒的感官品質(zhì)進行了綜合評價，以感官評價和出酒率為響應(yīng)值，利用混料設(shè)計建立了響應(yīng)值與各組分（柿子、糯米、玉米、高粱）間的回歸模型，分析了組分間的相互效應(yīng)，并通過軟件的多目標優(yōu)化得到了最優(yōu)配方：柿子62.28%、糯米12.17%、玉米8.96%、高粱16.59%。此條件下，柿子糧谷蒸餾酒兼具清新的柿子果香與醇和的糧食香，具有典型的風(fēng)格，與產(chǎn)品的最初設(shè)計相符，具有開發(fā)價值，為柿子的綜合利用及酒類市場多樣化的發(fā)展趨勢提供了新的參考。