糯米與糯玉米發(fā)酵酒品質(zhì)的比較

蘇安祥，張傳偉，劉春利，葛曉鈺，薛 梅，姚 麗

（1.南京財經(jīng)大學食品科學與工程學院，江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點實驗室，江蘇南京 210023；2.安丘農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東安丘 262100；3.江蘇衛(wèi)生健康職業(yè)學院，江蘇南京 211800）

米酒是我國傳統(tǒng)的低度發(fā)酵酒，其營養(yǎng)成分豐富，包括糖類和多種小分子營養(yǎng)物質(zhì)如氨基酸、醇類、有機酸等。米酒通常以糯米為主要原料。糯米是我國常見的糧食之一，其本身含有多種營養(yǎng)成分，包括蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂質(zhì)、礦物質(zhì)和多種維生素，對脾胃虛弱、氣血虧虛的人群有著一定的食補功效。糯米中含大量的支鏈淀粉，分子排列較直鏈淀粉更疏松，吸水能力較強，在蒸煮糊化后含大量水分，有利于微生物迅速生長繁殖，微生物將糯米中的糖、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)如低聚糖、氨基酸和有機酸等，使得糯米酒具有酸甜醇厚的風味。用糯米釀造的米酒出汁率高、酒精度低、口感柔和，且含有多種人體必需氨基酸、生物短肽和維生素，因此廣受消費者的喜愛。但是，目前市場上米酒為主的低度發(fā)酵酒存在產(chǎn)品同質(zhì)化較重，風味單一等問題，需要開拓新的發(fā)酵酒產(chǎn)品。

近年來，科技工作者在發(fā)酵酒的新產(chǎn)品開發(fā)方面進行了大量的嘗試，開發(fā)了以大米、紅米、香米、黑米、紫米和糯玉米等為原料的發(fā)酵酒。糯玉米作為新型玉米品種，近年來發(fā)展較快，糯玉米籽粒中V、V、V的含量高于稻米，作為原料成本更低，開發(fā)糯玉米酒對于延長糯玉米產(chǎn)業(yè)鏈，豐富發(fā)酵酒產(chǎn)品具有重要意義。然而目前國內(nèi)關(guān)于不同原料種類對發(fā)酵酒感官品質(zhì)影響的研究較少。同時，有研究表明發(fā)酵酒原料中淀粉支直鏈之比越大，越可能釀造出較高品質(zhì)的發(fā)酵酒。因此，本文選擇支直鏈淀粉比例較高的粳糯米、秈糯米和糯玉米為原料，研究其對發(fā)酵酒的發(fā)酵過程、感官品質(zhì)等指標的影響，為發(fā)酵酒釀造原料選擇提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

秈糯米、粳糯米（產(chǎn)地安徽）、糯玉米（產(chǎn)地廣西南寧） 蘇果超市；甜酒曲 安琪酵母股份有限公司；氫氧化鈉、對硝基苯酚、乙酸鈉、無水乙酸鈉、乙酸均為分析純，上海國藥集團化學。

ASTREE 電子舌 法國 Alpha MOS 公司；-FOX3000 電子鼻 法國Alpha MOS 公司；250B 數(shù)顯生化培養(yǎng)箱 金壇市精達儀器制造有限公司；LHT32 可溶性固形物含量測定儀 杭州陸恒生物。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料成分分析

1.2.1.1 水分 水分的測定方法參考：GB 5009.3-2016直接干燥法。

1.2.1.2 蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)的測定方法參考：GB 5009.5-2016 分光光度法。

1.2.1.3 淀粉 淀粉的測定方法參考：GB 5009.9-2016 酶水解法。

1.2.1.4 灰分 灰分測定方法參考：GB 5009.4-2016食品中總灰分的測定。

1.2.1.5 脂肪 脂肪測定方法參考：GB 5009.6-2016索氏抽提法。

1.2.2 釀酒過程及參數(shù)測定

1.2.2.1 釀酒步驟 糯米（秈米、粳米）釀酒步驟參考研究文獻并略作修改：將米淘洗2～3 次至水不渾濁，水中浸泡約6 h，直至米粒無白心；蒸米約40 min，米粒透而不爛，淋2 遍涼白開后均勻攤開冷卻至30 ℃，均勻拌入0.5%（V/V）甜酒曲，反復攪拌，不可壓實，確保通氣，隨后，將米壓實在中間挖一凹坑，便于通氣。料水比1:0.8，28 ℃發(fā)酵4 d。

糯玉米釀酒步驟參考研究文獻并略作修改：糯玉米去雜后浸泡于體積分數(shù)5%的乳酸溶液中，48 至55 ℃下保持60 至72 h，用打漿機將浸泡的玉米粒打碎。水料比3:1，蒸煮30 min 后，攤開冷卻至30 ℃，拌入0.5%（V/V）甜酒曲，28 ℃發(fā)酵4 d。

發(fā)酵過程中每隔24 h 測定一次還原糖、可溶性固形物、酒精度和總酸。

1.2.2.2 還原糖測定 還原糖測定方法參考：GB 5009.7-2016 直接滴定法。

1.2.2.3 可溶性固形物含量測定 使用可溶性固形物含量測定儀測定。

1.2.2.4 酒精度測定 酒精度測定方法參考：GB 5009.225-2016 酒精計法。

1.2.2.5 總酸測定 總酸測定方法參考：GB/T 12456-2008 酸堿滴定法。

1.2.3 發(fā)酵酒的品質(zhì)分析

1.2.3.1 感官評價 由10 人組成的評定小組，按照文獻報道的感官評定標準，對成品發(fā)酵酒的感官質(zhì)量進行評價，得分為總評分的平均值。感官得分≥60分為可接受。感官評定標準見表1。

表1 發(fā)酵酒感官評定標準Table 1 Sensory standard of fermented wine

1.2.3.2 電子舌 電子舌對三種試樣溶液各采樣120 s，樣品間用超純水清洗10 s，各傳感器性能見表2。

表2 電子舌傳感陣列性能Table 2 Performance of electronic tongue sensor arrays

1.2.3.3 電子鼻 稱取2 g 發(fā)酵酒放入20 mL 的樣品瓶中，用具有12 根不同類型傳感器的電子鼻分析發(fā)酵酒的風味（表3）。分析條件：載氣：潔凈干燥空氣；流速150 mL·min；頂空產(chǎn)生參數(shù)：產(chǎn)生時間60 s；產(chǎn)生溫度60 °C；頂空注射參數(shù)：注射體積2500 μL；注射速率2500 μL·s；獲得參數(shù)：獲得時間360 s；延滯時間120 s。

表3 電子鼻傳感器陣列性能Table 3 Performance of electronic nose sensor arrays

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個樣品重復6 次，數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值±標準差表示，采用SPSS 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，以The one-way analysis of variance（ANOVA）進行顯著性分析，＜0.05 表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 糯米和糯玉米主要化學成分的對比

3 種原料的主要化學成分見表4，可以看出，三種原料的主要化學成分存在明顯差異，糯玉米的水分（54.78%）、灰分（1.79 g/100 g）和脂肪（1.54 g/100 g）含量均顯著高于粳糯米和秈糯米（＜0.05），而蛋白質(zhì)（4.87 g/100 g）和淀粉（25.26 g/100 g）含量顯著低于粳糯米和秈糯米（＜0.05）。粳糯米的水分和淀粉含量明顯高于秈糯米，而蛋白質(zhì)、灰分和脂肪含量低于秈糯米。三種原料中，糯玉米的水分、灰分和脂肪的含量最高，粳糯米的淀粉含量最高，秈糯米的蛋白質(zhì)含量最高。

表4 三種原料的主要化學成分Table 4 The main chemical components of the three raw materials

原料中的水分、淀粉和蛋白質(zhì)占比較大。有文獻報道，原料中水分的含量影響淀粉顆粒結(jié)構(gòu)，在加熱過程中，淀粉通過吸水膨脹進而產(chǎn)生糊化反應(yīng)，在一定范圍內(nèi)該反應(yīng)的充分程度與原料水分含量成正比。淀粉包括直鏈淀粉和支鏈淀粉，由于支鏈淀粉結(jié)構(gòu)更為疏松，所以吸水性更強，更容易糊化。蛋白質(zhì)在微生物酶的作用下降解成小分子的肽和氨基酸，為微生物發(fā)酵提供養(yǎng)分，經(jīng)微生物利用后轉(zhuǎn)化成高級醇和對應(yīng)酯類，高級醇含量過高會產(chǎn)生異味，且成品酒中蛋白質(zhì)剩余量過多也會使酒容易變質(zhì)，影響酒的儲存。因此原料蛋白質(zhì)含量過高會破壞發(fā)酵酒的品質(zhì)，縮短貯藏時間。此外，脂肪含量也對發(fā)酵酒品質(zhì)有影響，適量的飽和脂肪酸有利于發(fā)酵酒產(chǎn)生香氣，含量過高則會破壞風味。由于3 種原料的化學成分有較大差異，且這些成分也對最終的發(fā)酵酒品質(zhì)有決定性作用，因此推斷這三種原料的發(fā)酵特性也有較大差別。

2.2 糯米和糯玉米發(fā)酵酒發(fā)酵過程中主要理化指標的變化

2.2.1 還原糖含量的變化 在發(fā)酵過程中的糖化階段，微生物分泌出糖化酶，原料中的淀粉經(jīng)糖化酶的催化分解成還原糖，為酵母提供生長繁殖所需的養(yǎng)分。發(fā)酵階段3 種原料發(fā)酵酒中還原糖含量的變化見圖1?？梢钥闯?，還原糖含量在發(fā)酵過程中逐漸減少且呈現(xiàn)出先快（0～72 h）后慢（72～96 h）的下降趨勢，以糯玉米發(fā)酵為例，前72 h 還原糖含量降低了6.25 g/100 g，后24 h 降低了0.27 g/100 g。這是因為在早期酵母迅速生長繁殖，能迅速地把糖化階段產(chǎn)生的還原糖大量發(fā)酵成酒精、二氧化碳和有機酸，而到了發(fā)酵后期，酒精和有機酸的含量增加，抑制了酵母菌的生長繁殖，導致酵母活性降低，降低了還原糖分解的速度。

圖1 發(fā)酵階段發(fā)酵酒中還原糖含量的變化Fig.1 Changes of reducing sugar content in fermented wine during fermentation

整個發(fā)酵階段，糯玉米發(fā)酵酒中還原糖含量下降趨勢更明顯，且含量明顯低于粳糯米和秈糯米，一方面是由于糯玉米的淀粉含量低于粳糯米和秈糯米（表4），可產(chǎn)生還原糖的底物較少，另一方面是由于糯玉米的質(zhì)地相較于糯米堅硬，不利于微生物對營養(yǎng)成分的攝取和利用，同時，試驗所使用的甜酒曲是以糯米為基質(zhì)進行篩選和培育的根霉菌，玉米和糯米中直鏈和支鏈淀粉的比例差異，以及蛋白質(zhì)、脂肪等含量的差異會影響微生物的生長，傳統(tǒng)甜酒曲更適應(yīng)于糯米為原料的生長壞境，導致糯玉米發(fā)酵過程中還原糖產(chǎn)生較少，而產(chǎn)生的還原糖被轉(zhuǎn)化利用的效率與糯米發(fā)酵過程相同，最終表現(xiàn)為還原糖下降較快。

2.2.2 可溶性固形物含量的變化 可溶性固形物是發(fā)酵酒發(fā)酵階段的重要指標之一，與含有滋味、風味物質(zhì)多少直接相關(guān)，對發(fā)酵酒的風味品質(zhì)具有重要影響。發(fā)酵階段3 種原料發(fā)酵酒的可溶性固形物含量變化見圖2。由圖可以看出，可溶性固形物的含量在發(fā)酵過程中逐漸減少且呈現(xiàn)出先快（24～48 h）后慢（48～96 h）的下降趨勢，以糯玉米發(fā)酵為例，前48 h可溶性固形物含量降低了4.35%，后48 h 降低了1.08%。這是因為在早期酵母迅速生長繁殖，利用發(fā)酵酒中的可溶性固形物，將其轉(zhuǎn)化成酒精、有機酸和其他風味物質(zhì)?？扇苄怨绦挝锎蟛糠譃檫€原糖、糊精和低聚糖。此外，研究顯示，發(fā)酵酒中可溶性固形物的含量與原料蛋白質(zhì)含量有關(guān)。糯玉米的蛋白質(zhì)含量明顯低于兩種糯米，這也是糯玉米發(fā)酵酒中可溶性固形物的含量更低的原因之一。

圖2 發(fā)酵階段發(fā)酵酒中可溶性固形物含量的變化Fig.2 Changes of soluble solids content in fermented wine during fermentation

2.2.3 酒精度的變化 發(fā)酵酒中的酒精來源于酵母的無氧呼吸作用。酵母在各種酶的共同催化下，經(jīng)無氧呼吸將還原糖分解成酒精和二氧化碳。發(fā)酵階段3 種發(fā)酵酒中酒精度的變化見圖3。

圖3 發(fā)酵階段發(fā)酵酒中酒精度的變化Fig.3 Changes of alcohol content in fermented wine during fermentation

由圖可見，發(fā)酵酒中酒精度在發(fā)酵過程中逐漸上升且呈現(xiàn)出先快（0～48 h）后慢（48～96 h）的上升趨勢，以糯玉米發(fā)酵為例，前48 h 酒精含量上升了1.2%，后48 h 上升了0.5%。這是因為在48 h 內(nèi)酵母處于對數(shù)生長期，大量的酵母將發(fā)酵酒中的還原糖經(jīng)無氧呼吸分解成酒精，所以48 h 內(nèi)發(fā)酵酒的酒精度快速上升；48 h 以后酵母進入平衡期和衰老死亡期，且發(fā)酵產(chǎn)生的酒精、二氧化碳和有機酸抑制了酵母的生長繁殖，導致酵母分解速度下降，所以48 h 以后酒精度上升緩慢。

2.2.4 總酸含量的變化 發(fā)酵酒中的總酸主要來自乳酸球菌、酵母菌等將糖類、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等轉(zhuǎn)化生成的有機酸（如乳酸、琥珀酸等），原料和酒曲中也含有少量有機酸，這些酸類物質(zhì)對發(fā)酵酒的風味有著重要影響。三種發(fā)酵酒在發(fā)酵階段總酸含量的變化見圖4?？梢钥闯霭l(fā)酵酒中總酸含量在發(fā)酵過程中逐漸上升且呈現(xiàn)出先快后慢的上升趨勢。主要因為前48 h 發(fā)酵酒中還原糖含量相對較高，且酵母處于生長對數(shù)期，數(shù)量多，代謝快，因此產(chǎn)生了大量有機酸；48 h 后酵母生長趨于平緩甚至衰亡，代謝減少，因此總酸含量緩慢上升。發(fā)酵階段秈糯米和粳糯米總酸含量大于糯玉米，可能因為秈糯米和粳糯米的蛋白質(zhì)含量高于糯玉米，經(jīng)酶催化水解產(chǎn)生的氨基酸較多。另外，還原糖在發(fā)酵酒成分中占比較大，雖然3 種原料中糯玉米的脂肪含量最高，但由于其還原糖含量明顯低于其他兩種糯米，所以總酸含量也在3 種原料中較低。

圖4 發(fā)酵階段發(fā)酵酒中總酸含量的變化Fig.4 Changes of total acid content in fermented wine during fermentation

2.3 糯米和糯玉米發(fā)酵酒成品的品質(zhì)分析

2.3.1 感官分析 對3 種發(fā)酵酒產(chǎn)品進行感官評價，結(jié)果見表5?？梢钥闯鼍疵赘泄僭u分最高（82.10分），糯玉米感官評分最低（60.30 分）。糯玉米酒感官評分低的原因主要包括顏色較深，香氣不夠濃郁，透明度較差。結(jié)合還原糖、可溶性固形物、酒精度、酸度等指標綜合分析，3 種發(fā)酵酒中粳糯米酒的還原糖、可溶性固形物含量均最高；秈糯米酒的酒精度和總酸含量最高，導致酒味和酸味較重；糯玉米酒的還原糖、可溶性固形物、酒精度和總酸含量明顯低于兩種糯米酒，導致各項風味不足。

表5 三種發(fā)酵酒的感官評分Table 5 The sensory scores of three fermented wines

2.3.2 電子舌分析 從圖5 中可以看出，三種發(fā)酵酒在AHS 和SCS 傳感器上的響應(yīng)值基本相近，說明三種發(fā)酵酒在酸度和苦味上無明顯差異；在ANS 傳感器上，糯玉米的響應(yīng)值略低于秈糯米，說明糯玉米酒的甜度略低于秈糯米酒；在CTS 和NMS 傳感器上，糯玉米酒的響應(yīng)值明顯低于秈糯米酒和粳糯米酒，說明糯玉米酒的咸度、鮮度明顯低于兩種糯米酒；粳糯米酒和秈糯米酒的各個滋味響應(yīng)值有重疊現(xiàn)象，說明兩種糯米酒的各個滋味指標無明顯差異。

圖5 三種發(fā)酵酒的電子舌雷達圖Fig.5 Radar diagram of electronic tongue of three fermented wines

由圖6 可看出，粳糯米酒和秈糯米酒的點分布在二、三象限，且有聚集現(xiàn)象，糯玉米酒的點分布在一、四象限，與兩種糯米酒的距離較遠，說明糯玉米酒和兩種糯米酒的滋味品質(zhì)有較大差異；兩種糯米酒的點在第三象限的分布更密集，與電子舌的甜味傳感器距離更近，說明它們的滋味品質(zhì)和甜味的相關(guān)性較大；糯玉米酒的點分布在酸味傳感器周圍，說明糯玉米酒的滋味品質(zhì)與酸度的相關(guān)性較大。

圖6 三種發(fā)酵酒的主成分圖和載荷圖Fig.6 Plot of principal components and load diagram of three fermented wines

2.3.3 電子鼻分析 由圖7 可看出，粳糯米酒和秈糯米酒對各傳感器的風味響應(yīng)值幾乎相同，說明這兩者的揮發(fā)性成分濃度無明顯差異；兩種糯米酒對傳感器P10/1、P10/2、P40/1、T70/2 的風味響應(yīng)值明顯高于糯玉米酒，說明這兩種糯米酒的烴類、甲烷、氟和芳香類化合物相對含量高于糯玉米酒，因此香氣更加濃郁；糯玉米酒對傳感器LY2/gCT 的風味響應(yīng)值明顯大于兩種糯米酒，說明糯玉米酒的丙烷、丁烷類物質(zhì)相對含量較高。

圖7 三種發(fā)酵酒的電子鼻雷達圖Fig.7 Radar diagram of electronic nose of three fermented wines

由圖8 可知，第1 主成分的貢獻率為98.69%，第2 主成分的貢獻率為0.99%，總貢獻率為99.68%＞85%，說明該結(jié)果可以準確反映樣品風味的整體信息。第1 主成分的貢獻率遠大于第2 主成分的貢獻率，說明樣品的橫坐標間距越大，樣品相對差異也越大；第2 主成分的貢獻率相對更小，說明樣品縱坐標的相對距離與樣品相對差異無顯著關(guān)系。糯玉米酒與粳糯米酒、秈糯米酒的橫坐標間距較大，說明糯玉米酒的氣味與后兩者存在一定差別；粳糯米酒和秈糯米酒的橫坐標間距較小，說明兩種糯米酒的氣味無較大差異。

圖8 三種發(fā)酵酒的電子鼻PCA 分析圖Fig.8 PCA analysis diagram of electronic nose of three fermented wines

3 結(jié)論

本實驗選擇粳糯米、秈糯米和糯玉米三種原料，采用甜酒曲作為發(fā)酵劑制作發(fā)酵酒，比較不同原料發(fā)酵過程中理化指標、感官、滋味、風味差異，研究不同原料對發(fā)酵酒品質(zhì)的影響。不同原料的化學成分組成不同，影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的利用，導致發(fā)酵速度不同，其中糯玉米發(fā)酵較慢，發(fā)酵終點糯玉米酒的還原糖、可溶性固形物、酒精度和總酸含量分別為12.69 g/100 g、12.89%、2.0%、13.06 g/L，而粳糯米發(fā)酵酒的各項對應(yīng)值分別為16.02 g/100 g、23.68%、2.3%、14.76 g/L。最終導致不同原料對發(fā)酵酒的滋味和氣味差異，但尚在可接受范圍，玉米酒具有獨特的玉米香氣，提示糯玉米作為原料釀造發(fā)酵酒具有可行性，后期需在發(fā)酵劑的針對性選育和發(fā)酵條件優(yōu)化方面進一步研究，以提高發(fā)酵效率，改善發(fā)酵酒品質(zhì)。