米香型烏龍茶酒生產(chǎn)工藝優(yōu)化

劉琨毅,羅慧,安江珊,梁正維,施揚,陳立佼,馬燕,趙明*

1(云南農(nóng)業(yè)大學 茶學院,云南 昆明,650201) 2(云南農(nóng)業(yè)大學 食品科學技術學院&農(nóng)學與生物技術學院,云南 昆明,650201) 3(宜賓職業(yè)技術學院 五糧液技術與食品工程學院,四川 宜賓,644003)

茶酒是一類含有茶葉成分的酒精飲料,按照加工工藝的不同,分為配制型、汽酒型以及發(fā)酵型茶酒[1]。其中,發(fā)酵型茶酒的基本工藝是以茶葉或茶葉提取物和可發(fā)酵性糖為原料,進行液態(tài)發(fā)酵,成品中含有豐富的氨基酸、維生素及茶多酚、咖啡堿等多種營養(yǎng)成分[2-3],但多數(shù)產(chǎn)品存在滋味不協(xié)調(diào)等現(xiàn)象[4-5],亟需改進生產(chǎn)工藝。我國傳統(tǒng)米酒是利用固態(tài)法發(fā)酵而成的酸甜可口、酒香醇厚的飲品,風味特征是水果香和花香,并伴有醇香和青草香[6-7],因此可將其作為改善發(fā)酵型茶酒品質(zhì)的酒基。

通過對比我國六大茶類與米酒香氣特征的相似程度,發(fā)現(xiàn)烏龍茶與米酒的香氣特征相似度最高[8-10]。故前期試驗分別以烏龍茶茶葉和茶湯為原料,采用米酒的釀造工藝發(fā)酵了一批米香型烏龍茶酒,發(fā)現(xiàn)茶酒中的苦澀味是影響其品質(zhì)的主要原因。林藝端[11]將茶葉制作成速溶茶后能降低其多酚類物質(zhì)的含量,苦澀味明顯減弱而風味特征不會改變。因此,本試驗以速溶烏龍茶粉和糯米為主要原料,采用單因素試驗和響應面試驗優(yōu)化米香型烏龍茶酒的生產(chǎn)工藝,以期獲得感官特性優(yōu)良的米香型烏龍茶酒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糯米,黑龍江北純農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)有限公司；烏龍茶,云南省騰沖古韻茶業(yè)有限公司；釀酒酵母與甜酒曲,安琪酵母股份有限公司；標準品：兒茶素(catechin,C)、表兒茶素(epicatechin,EC)、表沒食子兒茶素(epigallocatechin,EGC)、表兒茶素沒食子酸酯(epicatechin 3-O-gallate,ECG)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin 3-O-gallate,EGCG)、沒食子兒茶素(gallocatechin,GC)、沒食子兒茶素沒食子酸酯(gallocatechin gallate,GCG)、鞣花酸(ellagic acid,EA)、沒食子酸(gallic acid,GA)、楊梅素(myricetin,MY)、槲皮素(quercetin,QU)、山奈酚(kaempferol,KF),成都曼思特生物科技有限公司；無水乙醇(食品級),天津市風船化學試劑科技有限公司；其余試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設備

CP214型電子天平,北京賽多利斯天平有限公司；HB10型旋轉蒸發(fā)儀,上海亞榮生化儀器廠；DHG-9140型噴霧干燥機,上海豫明儀器有限公司；SHB-III型循環(huán)水式真空泵,鞏義市予華儀器有限責任公司；HH-S28S型數(shù)顯恒溫水浴鍋,金壇市大地自動化儀器廠；LRHS-250-II型生化培養(yǎng)箱,上海躍進器械有限公司；SW-CJ-1FD型超凈工作臺,蘇州安泰空氣技術有限公司；1200型高速液相色譜系統(tǒng),美國安捷倫公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 米香型烏龍茶酒生產(chǎn)工藝流程

糯米→分選除雜→清洗→浸泡→瀝干→蒸飯→沖涼→加入速溶烏龍茶粉、甜酒曲、釀酒酵母→發(fā)酵→過濾→巴氏滅菌→成品

操作要點：將烏龍茶中的雜質(zhì)及梗等異形物去除,粉碎后過40目篩,隨后按料液比1∶15(g∶mL)加入60%乙醇浸泡36 h后,收集經(jīng)過濾得到的濾液；重復提取1次,合并2次濾液后40 ℃減壓濃縮,濃縮液于160 ℃噴霧干燥,得到速溶烏龍茶粉,待用；將挑選好的優(yōu)質(zhì)糯米用純凈水淘洗干凈浸泡8 h,放入蒸鍋中蒸煮40 min至松軟無白心；取出糯米放入干凈攤涼容器中加入等質(zhì)量的純凈水,輕微攪拌至米粒分散均勻后按后續(xù)試驗方案加入一定量的速溶烏龍茶粉、釀酒酵母及2.0%甜酒曲,隨后裝入無菌密封罐內(nèi)并將其中央搭成“倒喇叭狀”的凹圓窩；在26～34 ℃發(fā)酵72～120 h,4層紗布過濾,收集濾液,巴氏滅菌(65 ℃、30 min)后得到成品。

1.3.2 米香型烏龍茶酒生產(chǎn)工藝單因素優(yōu)化試驗

在速溶烏龍茶粉添加量、釀酒酵母接種量、釀酒酵母接種時間、發(fā)酵溫度及發(fā)酵時間分別為1.5%、0.06%、24 h、30 ℃、96 h的基本條件下,保持其他因素不變,只改變其中一個因素,分別考察速溶茶粉添加量(0.0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)、釀酒酵母接種量(0.00%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%)、釀酒酵母接種時間(0、12、24、36、48 h)、發(fā)酵溫度(26、28、30、32、34 ℃)及發(fā)酵時間(72、84、96、108、120 h)對米香型烏龍茶酒感官評分及酒精度的影響,每組試驗重復3次。

1.3.3 米香型烏龍茶酒生產(chǎn)工藝響應面優(yōu)化試驗

在單因素試驗的基礎上,以速溶茶粉添加量(A)、釀酒酵母接種量(B)、釀酒酵母接種時間(C)、發(fā)酵溫度(D)和發(fā)酵時間(E),進行響應面試驗,因素水平如表1所示。

表1 響應面試驗因素水平Table 1 Factors and levels of response surface analysis

1.3.4 米香型烏龍茶酒感官評分方法

由11名(5男6女)專業(yè)人員組成的感官評定小組,參照NY/T 1885—2017《綠色食品 米酒》對米香型烏龍茶酒從外觀、香氣、滋味、典型性等4個方面進行感官評分,評分標準見表2。

表2 米香型烏龍茶酒的感官評分標準Table 2 Sensory score standards of rice-flavor oolong tea wine

1.3.5 米香型烏龍茶酒多酚類物質(zhì)測定方法

按照實驗室前期建立的方法,應用高效液相色譜法檢測米香型烏龍茶酒中多酚類物質(zhì),并根據(jù)峰面積使用外標法進行定量分析[12]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

以上每個試驗重復3次,結果取平均值。采用OriginPro 12.1軟件進行數(shù)據(jù)制圖,應用SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析,利用Design Expert 10.1軟件進行響應面設計及結果分析。

2 結果與分析

2.1 米香型烏龍茶酒單因素試驗

2.1.1 速溶茶粉添加量對米香型烏龍茶酒品質(zhì)的影響

由圖1可知,隨著速溶茶粉添加量的增加,米香型烏龍茶酒的感官評分呈現(xiàn)先升后降的趨勢。當速溶茶粉添加量為1.5%時,米香型烏龍茶酒的感官評分達到最高(76.0±0.7)分；隨著速溶茶粉添加量繼續(xù)增加,米香型烏龍茶酒的感官評分顯著下降(P<0.05)。當速溶茶粉添加量較低(<1.5%)時,米香型烏龍茶酒的花果香及茶香較為寡淡,故造成米香型烏龍茶酒的感官評分不高；當速溶茶粉添加量較高時(>1.5%),米香型烏龍茶酒出現(xiàn)了一定的苦澀味。因此,適量的速溶茶粉能賦予米香型烏龍茶酒怡人的花果香[10],而過量的速溶茶粉則會將其多酚類物質(zhì)的苦澀味在米香型烏龍茶酒中突顯出來[11]。又因速溶茶粉中的多酚類物質(zhì)對釀酒酵母的生長代謝具有一定的抑制作用[13],故米香型烏龍茶酒的酒精度隨著速溶茶粉添加量的增加而顯著下降(P<0.05)。對比速溶茶粉添加量從0增加到1.5%時,感官評分增加45.6%與酒精度降低7.5%,故采用速溶茶粉添加量為1.5%用于后續(xù)試驗。

圖1 不同速溶茶粉添加量對米香型烏龍茶酒品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of instant tea powder concentration on the quality of rice-flavor oolong tea wine注：不同字母表示具有差異顯著性(P<0.05)(下同)

2.1.2 釀酒酵母接種量對米香型烏龍茶酒品質(zhì)的影響

米香型烏龍茶酒的感官評分與酒精度隨著釀酒酵母接種量的增加而增加(圖2),特別是當釀酒酵母接種量從0增加到0.08%時,感官評分與酒精度隨之顯著增加(P<0.05)。當釀酒酵母接種量為0.08%時,米香型烏龍茶酒的感官評分為(85.0±0.8)分,酒精度為(9.8±0.1)%；當釀酒酵母接種量繼續(xù)增加至0.10%時,米香型烏龍茶酒的感官評分與酒精度雖有增加,但較釀酒酵母接種量0.08%時增加不顯著(P>0.05)。故選擇釀酒酵母接種量為0.08%用于后續(xù)試驗。

圖2 釀酒酵母接種量對米香型烏龍茶酒品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of different inoculation of S.cerevisiae inoculum on the quality of rice-flavor oolong tea wine

2.1.3 釀酒酵母接種時間對米香型烏龍茶酒品質(zhì)的影響

米香型烏龍茶酒的感官評分及酒精度隨著釀酒酵母接種時間的延長呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(圖3)。釀酒酵母接種時間為發(fā)酵后12 h最佳,此時米香型烏龍茶酒的感官評分與酒精度分別達到了最高為(88.0±1.1)分與(10.5±0.1)%。若釀酒酵母接種時間較早(<12 h),甜酒曲中的根霉等微生物還未產(chǎn)生出能夠滿足釀酒酵母生長代謝的可發(fā)酵性糖,便會使釀酒酵母的生長繁殖受到抑制；當釀酒酵母接種時間超過12 h,會因為甜酒曲中的微生物大量繁殖抑制釀酒酵母的生長代謝[14],造成米香型烏龍茶酒的感官評分與酒精度偏低。故選擇釀酒酵母接種時間為12 h用于后續(xù)試驗。

圖3 釀酒酵母接種時間對米香型烏龍茶酒品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of inoculation time of S.cerevisiae on the quality of rice-flavor oolong tea wine

2.1.4 發(fā)酵溫度對米香型烏龍茶酒品質(zhì)的影響

由圖4可知,米香型烏龍茶酒的感官評分及酒精度隨著發(fā)酵溫度上升呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。當發(fā)酵溫度從26 ℃升高到32 ℃時,米香型烏龍茶酒香氣不夠怡人、酒體不夠醇厚等不良感官特性逐漸消失,最后呈現(xiàn)出酒香與烏龍茶香協(xié)調(diào)、酒體香醇濃郁的感官特性,其感官評分和酒精度均達到了最高值,分別為(90.7±1.2)分、(10.9±0.1)%。當發(fā)酵溫度高于32 ℃時,會抑制微生物體內(nèi)的酶系,造成米香型烏龍茶酒的酒精度降低,并使其具有一定的苦澀味,進而影響感官品質(zhì)[15]。因此,選擇發(fā)酵溫度為32 ℃用于后續(xù)試驗。

圖4 不同發(fā)酵溫度對米香型烏龍茶酒品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on the quality of rice-flavor Oolong tea wine

2.1.5 發(fā)酵時間對米香型烏龍茶酒品質(zhì)的影響

米香型烏龍茶酒的感官評分及酒精度隨著發(fā)酵時間的延長也呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(圖5)。當發(fā)酵時間從72增加到96 h時,感官評分增加至最高(90.7±1.2)分,酒精度增加至最高的(10.9±0.1)%。其原因在于隨著發(fā)酵時間的延長,釀酒酵母會產(chǎn)生更多的酒精與香氣物質(zhì),促使米香型烏龍茶酒酒體更加豐滿、香氣更加濃郁[16]。隨著發(fā)酵時間繼續(xù)延長,米香型烏龍茶中的微生物會將一部分酒精代謝生成乙酸等物質(zhì),造成米香型烏龍茶酒酒精度下降、感官品質(zhì)降低[17]。故選擇發(fā)酵時間為96 h用于后續(xù)試驗。

圖5 發(fā)酵時間對米香型烏龍茶酒品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of fermentation time on the quality of rice-flavor Oolong tea wine

2.2 米香型烏龍茶酒響應面法試驗

在單因素試驗的基礎上,通過Box-Behnken中心組合設計[18]速溶茶粉添加量(A)、釀酒酵母接種量(B)、釀酒酵母接種時間(C)、發(fā)酵溫度(D)和發(fā)酵時間(E)5個因素并以感官評分與酒精度為響應值進行響應面試驗,結果見表3。

表3 響應面試驗設計及結果Table 3 Experimental design and results for response surface analysis

續(xù)表3

對米香型烏龍茶酒感官評分(Y1)及酒精度(Y2)響應面試驗數(shù)據(jù)進行方差分析,結果如表4。分別以感官評分和酒精度為響應值,經(jīng)回歸擬合后,得到相應的回歸方程：

Y1=90.27+3.73A+5.55B+4.03C+4.67D+6.37E-1.31AB+2.21AC-2.96AD-1.03AE-2.35BC-2.16BD+0.14BE+0.56CD+0.61CE-0.33DE-13.99A2-4.56B2-5.86C2-4.72D2-3.66E2

Y2=11.47+0.39A+0.67B+0.47C+0.55D+0.71E-0.063AB+0.28AC-0.29AD-0.30BC-0.27BD+0.017BE+0.073CD-0.073CE-0.12DE-1.62A2-0.50B2-0.75C2-0.50D2-0.46E2

由表4可知,5個試驗因素對米香型烏龍茶酒感官評分及酒精度的影響次序為E>B>D>C>A,即發(fā)酵時間對米香型烏龍茶酒感官評分與酒精度的影響最為顯著,其次是釀酒酵母接種量,再次是發(fā)酵溫度,隨后是釀酒酵母接種時間,最后是速溶茶粉添加量。其中,一次項A、B、C、D、E,交互項AC、AD、BC、BD,二次項A2、B2、C2、D2、E2對米香型烏龍茶酒感官評分的影響極為顯著(P<0.01),交互項AB對米香型烏龍茶酒感官評分的影響達到了顯著水平(P<0.05)；一次項A、B、C、D、E,交互項AC、AD、BC、BD,二次項A2、B2、C2、D2、E2對米香型烏龍茶酒酒精度的影響達到了極顯著水平(P<0.01)。

表4 響應面結果方差分析Table 4 Variance analysis of response surface results

通過響應面軟件分析,米香型烏龍茶在速溶茶粉添加量1.53%、釀酒酵母接種量0.09%、釀酒酵母接種時間16.02 h、發(fā)酵溫度32.81 ℃、發(fā)酵時間106.56 h的條件下,感官評分可獲得最高的理論值97.80分；在速溶茶粉添加量1.55%、釀酒酵母接種量0.09%、釀酒酵母接種時間14.47 h、發(fā)酵溫度32.59 ℃、發(fā)酵時間104.75 h的條件下,酒精度可獲得最高的理論值12.05%。為了試驗的可操作性將軟件得出的最優(yōu)理論條件進行適當調(diào)整,后續(xù)在速溶茶粉添加量1.5%、釀酒酵母接種量0.09%、釀酒酵母接種時間16.0 h、發(fā)酵溫度32.8 ℃、發(fā)酵時間106.6 h以及速溶茶粉添加量1.6%、釀酒酵母接種量0.09%、釀酒酵母接種時間14.5 h、發(fā)酵溫度32.6 ℃、發(fā)酵時間104.8 h的條件下分別進行3組平行試驗,其感官評分分別為(97.1±0.9)與(95.4±1.1)分,酒精度分別為(11.9±0.2)%與(11.9±0.1)%。故米香型烏龍茶酒的最優(yōu)工藝條件為：速溶茶粉添加量1.5%、釀酒酵母接種量0.09%、釀酒酵母接種時間16.0 h、發(fā)酵溫度32.8 ℃、發(fā)酵時間106.6 h。

2.3 米香型烏龍茶酒多酚類物質(zhì)分析

測定米香型烏龍茶酒在經(jīng)響應面優(yōu)化后的工藝條件下多酚類物質(zhì)的含量如圖6所示。在米香型烏龍茶酒中檢測出10種多酚類物質(zhì),分別為GA、GC、EGC、C、EGCG、EC、GCG、ECG、EA和MY,總含量為(1.9±0.2)mg/mL。其中,EGC、GC、EGCG的含量較高,分別為(0.8±0.1)、(0.4±0.1)和(0.3±0.0)mg/mL。據(jù)報道,EGC可以預防食管癌和直腸癌[19]；GC具有抗氧化、抗炎,保護心血管等功效[20]；EGCG擁有抗動脈粥樣硬化、抗心肌梗死、抗糖尿病、抗炎、抗氧化和保護神經(jīng)的特性[21]；MY可改善由免疫應答引起的炎癥反應[22]。由此可見,該米香型烏龍茶酒具有一定的保健功能,其生物活性值得今后進一步研究。

圖6 米香型烏龍茶酒多酚類物質(zhì)含量Fig.6 The content of polyphenols in rice-flavor oolong tea wine

3 結論

經(jīng)過響應面試驗得到米香型烏龍茶酒的最優(yōu)工藝條件為：在經(jīng)蒸煮后的糯米中添加1.5%速溶烏龍茶粉與2%的甜酒曲,32.8 ℃發(fā)酵16.0 h后接種0.09%的釀酒酵母,繼續(xù)發(fā)酵90.6 h后固液分離,65 ℃巴氏滅菌30 min后可獲得亮黃透明、酒香與茶香和諧、滋味爽口,感官評分為(97.1±0.9)分、酒精度(11.9±0.2)%vol和多酚類物質(zhì)含量(1.9±0.2)mg/mL的米香型烏龍茶酒。試驗結果為改善發(fā)酵型茶酒品質(zhì)特征提供了新思路。