山茱萸黃酒發(fā)酵工藝的優(yōu)化研究

李少華，李申，李翠翠

（1.河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450046；2.南陽(yáng)理工學(xué)院張仲景康養(yǎng)與食品學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473000）

黃酒是世界上最古老的酒類(lèi)之一，被稱(chēng)為液體蛋糕，更是中華民族的傳統(tǒng)酒，它是以稻米、黑米、黍米、玉米、小麥等為主要原料，經(jīng)蒸料、加曲、糖化、發(fā)酵、壓榨、過(guò)濾、煎酒等工藝釀制而成[1]，含有葡萄糖、麥芽糖、糊精、甘油、有機(jī)酸、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[2-3]，尤其是氨基酸的種類(lèi)和含量都非常高，酒精含量約為14%～20%。黃酒可飲用，可作藥引，亦可烹飪調(diào)味。

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，全民健康意識(shí)均普遍增強(qiáng)，人們更注重自身的健康狀況和日常養(yǎng)生，消費(fèi)者對(duì)高酒精度、口感劇烈的白酒的熱度逐漸減退，轉(zhuǎn)而崇尚健康、養(yǎng)生、營(yíng)養(yǎng)、口感溫和的酒類(lèi)，而黃酒恰好是低度、營(yíng)養(yǎng)、保健的釀造酒[4-5]。將具有一定保健功能的物質(zhì)加入酒中，符合民眾酒類(lèi)消費(fèi)的心理。近年來(lái)，挖掘并研發(fā)出具有一定保健功能的酒類(lèi)已成為諸多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。林娟等[6]以綠茶和糯米為主要原料，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化發(fā)酵工藝，研發(fā)出清亮透明、香醇濃郁、酸甜適中的發(fā)酵型保健茶酒。胡會(huì)萍等[7]探究了綠茶對(duì)甜米酒的影響，結(jié)果表明，綠茶汁的茶水料液比為1∶40（g/mL）時(shí)得到的米酒品質(zhì)最佳。劉蒙佳等[8]以果酒專(zhuān)用酵母RW為釀酒菌種，優(yōu)化了正山小種紅茶和番石榴汁發(fā)酵酒的工藝，研發(fā)出具有茶香、番石榴果香的風(fēng)味酒。

山茱萸為植物山茱萸的干燥成熟果肉，在我國(guó)大量種植，主產(chǎn)區(qū)分布在河南、浙江、安徽等地，是我國(guó)衛(wèi)健委頒布的藥食同源作物之一。山茱萸肉含有16種氨基酸和大量人體所必需的微量元素，性酸、微溫，具有補(bǔ)肝腎、澀精氣、治療腰膝酸痛、耳鳴、眩暈等功效，具有較好的保健功能[9-11]。諸多現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究已證實(shí)，山茱萸肉富含多糖、熊果酸、皂甙、環(huán)烯醚萜甙、齊墩果酸、沒(méi)食子酸等活性成分，具有消炎、抗菌、提高免疫力、抗衰老等功效[12-13]，近年來(lái)也陸續(xù)應(yīng)用在保健、功能食品研發(fā)方面，比如保健飲料、養(yǎng)生白酒、果醬、果脯、果肉罐頭等[14-19]。對(duì)發(fā)酵酒而言，主要是通過(guò)將功能性物質(zhì)浸泡、調(diào)配、勾兌等工藝加工而成，用山茱萸發(fā)酵黃酒的相關(guān)研究尚在起步階段，尤其是發(fā)酵工藝方面的數(shù)據(jù)比較缺乏。因此，本文采用單因素和正交試驗(yàn)對(duì)山茱萸黃酒的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，旨在為山茱萸的精深加工提供新思路，為保健黃酒的開(kāi)發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

山茱萸（一級(jí)）：河南宛西制藥股份有限公司；糯米（一級(jí)）：黑龍江五常市興旺米業(yè)有限公司；酒曲：浙江力克生物科技有限公司；明膠（食品級(jí)）：清遠(yuǎn)市清新區(qū)和暢食品原料有限公司；黃酒活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

恒溫水浴鍋（HH-S4）：江蘇金怡儀器科技有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（RE 52-86A）：上海亞榮生化儀器廠；電熱恒溫培養(yǎng)箱（DHP-9022）：上海精宏儀器有限公司；紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（723N）：上海束句儀器科技有限公司；酸度計(jì)（PHS-25）：上海雷磁儀器有限公司。超聲波清洗機(jī)（TP300）：北京天鵬電子新技術(shù)有限公司；臺(tái)式低速自動(dòng)平衡離心機(jī)（MG/LDZ4-1.2）：北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 山茱萸提取液的制備

提?。喝〕s后的山茱萸果肉，冷凍干燥后粉碎，過(guò)40目篩，以5倍的質(zhì)量加入蒸餾水，在一定溫度下超聲波輔助提取70 min，重復(fù)操作2次，3 000 r/min離心15 min后過(guò)濾，合并濾液，過(guò)濾后使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行濃縮，得到山茱萸粗提液。

降酸：采用碳酸鈣和碳酸鈉對(duì)粗提液進(jìn)行降酸處理，總酸測(cè)定采用GB/T 12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》中的酸堿滴定法，pH值采用酸度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

降澀：采用明膠對(duì)粗提液進(jìn)行脫澀處理，去除其中的單寧。向山茱萸提取液中加入0.17%的明膠，在脫澀時(shí)間為35 min、脫澀溫度為32℃的條件下進(jìn)行脫澀處理，離心后取上清液測(cè)定單寧含量。單寧含量的測(cè)定采用Folin-Ciocalteu法[20]。最后，收集降酸、脫澀后的山茱萸提取液，備用。

1.3.2 糯米預(yù)處理

糯米用冷水浸泡約14 h，直至米粒浸透無(wú)白心，撈出瀝干后進(jìn)行蒸飯。蒸至冒蒸汽5 min后，撒入適量清水，再大火蒸10 min，得到膨脹發(fā)亮、松散柔軟、顆粒分明的飯粒[21]。攤涼至36℃～38℃即可。

1.3.3 多糖含量的測(cè)定

取適量山茱萸黃酒真空蒸發(fā)濃縮后加入無(wú)水乙醇靜置過(guò)夜，產(chǎn)生的沉淀依次用80%乙醇、丙酮、乙醚反復(fù)淋洗后溶于90℃熱水中，不斷攪拌并保溫3 h后用氯仿多次萃取以除去蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，制得的山茱萸多糖沉淀再用乙醇、丙酮、乙醚淋洗多次后真空冷凍干燥并稱(chēng)重，即為純化的山茱萸多糖[22]。

1.3.4 酒精度測(cè)定

采用蒸餾比重法測(cè)定室溫條件下（25℃）山茱萸黃酒的酒精度[23]。通過(guò)查詢(xún)“酒精度與溫度校正表”將酒精度換算成20℃下的酒精度。

1.4 工藝優(yōu)化試驗(yàn)

1.4.1 單因素試驗(yàn)

以黃酒理化指標(biāo)和感官評(píng)分為主要考察指標(biāo)，在適宜發(fā)酵溫度條件下，設(shè)置單因素試驗(yàn)分別考察山茱萸提取液與干糯米的液料比、酒曲添加量、酵母添加量和發(fā)酵時(shí)間對(duì)黃酒酒精度、多糖、皂甙含量和感官評(píng)分的影響。具體方案設(shè)定如下：固定酒曲添加量2.0%、酵母添加量0.25%、糖化2 d、發(fā)酵6 d，設(shè)定山茱萸提取液與干糯米的液料比分別為 2∶7、3∶7、4∶7、5∶7、6∶7（mL/g）；固定山茱萸提取液與干糯米液料比為4∶7（mL/g）、酵母添加量 0.25%、糖化 2 d、發(fā)酵 6 d，設(shè)定酒曲添加量分別為1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%；固定茱萸提取液與干糯米液料比為4∶7（mL/g）、酒曲添加量2.0%、糖化2 d、發(fā)酵6 d，設(shè)定酵母添加量分別為0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%；固定茱萸提取液與干糯米液料比為 4∶7（mL/g）、酒曲添加量 2.0%、酵母添加量0.25%、糖化2 d，設(shè)定發(fā)酵時(shí)間分別為4、5、6、7、8 d。

1.4.2 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇山茱萸提取液與干糯米的液料比、酒曲添加量、酵母添加量和發(fā)酵時(shí)間4個(gè)因素，采用L9（34）正交試驗(yàn)優(yōu)化黃酒的發(fā)酵工藝。

1.4.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

在優(yōu)化的最佳工藝條件下制備山茱萸黃酒，并對(duì)黃酒的酒精度、總糖、總酸、非糖固形物含量等基礎(chǔ)指標(biāo)[24]和多糖、皂甙等活性成分的含量進(jìn)行測(cè)定，最后，結(jié)合感官評(píng)價(jià)[25]結(jié)果確定最終工藝。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及作圖，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用SPSS17.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 山茱萸提取液與干糯米的液料比的確定

液料比對(duì)山茱萸黃酒酒精度、總糖含量、總酸含量、感官品質(zhì)的影響見(jiàn)表1。

表1 液料比對(duì)山茱萸黃酒酒精度、總糖含量、總酸含量、感官品質(zhì)的影響Table 1 Effects of liquid-solid ratio on wine precision，total sugar content，total acid content，and sensory quality of Chinese rice wine from Cornus officinalis

由表 1 可以看出，液料比為2∶7（mL/g）和 3∶7（mL/g）時(shí)的黃酒色澤略淺，口感也偏淡，總糖及總酸含量也較低。當(dāng)液料比為4∶7（mL/g）時(shí)，黃酒的感官性質(zhì)和理化指標(biāo)較好，而當(dāng)液料比超過(guò)4∶7（mL/g）時(shí)，盡管總糖含量較高，但是口感已經(jīng)變差，這可能是因?yàn)樯杰镙翘崛∫褐械亩嗵恰⒃磉暗然钚晕镔|(zhì)抑制了菌種的繁殖所致，因此，液料比為4∶7（mL/g）時(shí)黃酒整體品質(zhì)較好，以上指標(biāo)均符合黃酒國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13662—2018《黃酒》，屬于半甜型黃酒。

2.2 酒曲添加量的確定

酒曲添加量對(duì)山茱萸黃酒酒精度的影響見(jiàn)圖1。

圖1 酒曲添加量對(duì)山茱萸黃酒酒精度的影響Fig.1 Effect of adding amount of koji on alcohol content of Chinese rice wine from Cornus officinalis

由圖1可知，隨著酒曲添加量的增加，山茱萸黃酒的酒精度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)酒曲添加量為2.0%時(shí)，酒精度為10.4%vol，繼續(xù)增大酒曲添加量后，黃酒的酒精度升高趨勢(shì)開(kāi)始變慢，而當(dāng)添加量為3.0%時(shí)，酒精度反而下降。一般而言，當(dāng)酒曲添加量較少時(shí)，米粒糖化不充分，不能為酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精提供充足的碳源；而當(dāng)酒曲添加量較多時(shí)，糖化過(guò)快對(duì)發(fā)酵過(guò)程也不利，同樣導(dǎo)致酒精度下降，且會(huì)造成資源浪費(fèi)。因此，選擇酒曲添加量為2.0%比較合適。

2.3 酵母添加量的確定

酵母添加量對(duì)山茱萸黃酒酒精度的影響見(jiàn)圖2。

圖2 酵母添加量對(duì)山茱萸黃酒酒精度的影響Fig.2 Effect of adding amount of yeast on alcohol content of Chinese rice wine from Cornus officinalis

隨著酵母添加量的增多，黃酒酒精度呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)酵母添加量為0.25%時(shí)，酒精度最大，為11.2%vol，隨后，酒精度呈下降趨勢(shì)。這可能是酵母添加量過(guò)低時(shí)，液料發(fā)酵不充分，所得酒精含量較低。而當(dāng)酵母添加量過(guò)多時(shí)，發(fā)酵初期酵母迅速繁殖，呼吸旺盛，代謝產(chǎn)物積累，不利于酒精的積累。因此，選擇酵母添加量為0.25%進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.4 發(fā)酵時(shí)間的確定

發(fā)酵時(shí)間對(duì)山茱萸黃酒酒精度的影響見(jiàn)圖3。

圖3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)黃酒酒精度的影響Fig.3 Effect of fermentation time on alcohol content of Chinese rice wine from Cornus officinalis

添加酵母后隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)，黃酒的酒精度顯著增加，當(dāng)發(fā)酵至第6天時(shí)，酒精度達(dá)到最大，而后開(kāi)始下降。這可能是隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)物積累增加，促使底物濃度升高，且同時(shí)伴有其它次級(jí)代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，抑制酒精的生成。因此，發(fā)酵時(shí)間為6 d時(shí)發(fā)酵效果較佳。

2.5 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇液料比、酒曲添加量、酵母添加量和發(fā)酵時(shí)間4個(gè)因素，采用L9（34）正交試驗(yàn)優(yōu)化黃酒的發(fā)酵工藝，設(shè)計(jì)的因素水平見(jiàn)表2。正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 L9（34）正交試驗(yàn)因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results of orthogonal experiment

對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果作極差分析可知，4個(gè)因素對(duì)山茱萸黃酒的酒精度的影響從大到小依次為酵母添加量、發(fā)酵時(shí)間、酒曲添加量和液料比，即C>D>B>A。根據(jù)各因素的k值得出最優(yōu)的發(fā)酵工藝組合為A2B2C2D3，即山茱萸浸提液與干糯米液料比為4∶7（mL/g）、酒曲添加量為2.0%、酵母添加量為0.25%、發(fā)酵時(shí)間為7 d。

2.6 驗(yàn)證試驗(yàn)

以山茱萸黃酒的酒精度、總糖、總酸、非糖固形物、多糖、山茱萸皂甙含量和感官指標(biāo)等為考察依據(jù)，對(duì)正交試驗(yàn)實(shí)際最優(yōu)組合A1B2C2D2和理論最優(yōu)組合A2B2C2D3進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)并比較分析，結(jié)果如表4所示。

表4 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of verification test

兩個(gè)組合得到的山茱萸黃酒的總糖含量、感官品質(zhì)無(wú)明顯差別，而正交試驗(yàn)優(yōu)化的組合得到的黃酒的酒精度、非糖固形物含量、多糖、山茱萸皂甙含量均略高于組合A1B2C2D2，因此，山茱萸黃酒的最佳工藝條件為山茱萸浸提液與干糯米液料比4∶7（mL/g）、酒曲添加量2.0%、酵母添加量0.25%、發(fā)酵時(shí)間7 d。

3 結(jié)論

將山茱萸提取液經(jīng)降酸、脫澀處理后加入糯米中，在酒曲的作用下進(jìn)行發(fā)酵釀造山茱萸黃酒。以黃酒的理化指標(biāo)、感官評(píng)分、活性成分含量為依據(jù)，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)確定山茱萸黃酒的最優(yōu)發(fā)酵工藝條件為山茱萸浸提液與干糯米液料比4∶7（mL/g）、酒曲添加量2.0%、酵母添加量0.25%、發(fā)酵時(shí)間7 d。該工藝下釀造的黃酒中酒精度為11.56%vol，總糖、多糖、山茱萸皂甙含量分別為44.35、31.12 g/L和0.046 g/L，黃酒呈棕黃色，清亮透明，有特有的醇香和山茱萸香氣，口感醇厚。整體來(lái)看，黃酒的酒精度、總糖、總酸、非糖固形物含量和感官指標(biāo)均符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，屬于半甜型黃酒。