玉竹薏米酒的釀造工藝研究

劉 露, 蒲 根, 羅 麗, 韋全想, 吳文睿,高緯光, 吳方林, 夏 文, 楊靜怡, 徐 瑞

(1.亳州學(xué)院 生物與食品工程系,安徽 亳州 236800;2.養(yǎng)生型配制酒亳州市重點實驗室,安徽 亳州 236800)

玉竹,別名葳蕤、鈴鐺菜,多年生草本植物。關(guān)于玉竹的記載最早出自《神農(nóng)本草經(jīng)》,將其奉為上品,味甘平,主中風(fēng)暴熱,不能動搖,跌筋結(jié)肉,諸不足,久服,去面黑,好顏色潤澤,輕身不老。玉竹的主要成分是多糖、黃酮、苷類等。玉竹多糖大部分為中型多糖,小部分為酸性多糖,中性多糖的相對分子量平均為1.21×106D。玉竹含有7種人體必需氨基酸。此外,玉竹中還含有β-谷甾醇、二十八碳酸等化合物。本研究主要提取玉竹中的多糖類物質(zhì),進行薏米酒的配制,以發(fā)揮多糖類物質(zhì)的滋陰益氣、生津止渴、延緩衰老的功效[1-5]。

糯米具有補中益氣、健脾養(yǎng)胃等功效。薏米,味甘淡微甜,營養(yǎng)豐富,有利水消腫、健脾祛濕、美白滋潤等功效,富含優(yōu)質(zhì)蛋白、多種氨基酸、維生素及礦物元素,還含有薏苡酯、薏苡素、谷甾醇和生物堿等藥效成分。薏米中維生素E可清除自由基、延緩衰老與美容養(yǎng)顏,薏米中所含的薏苡仁酯,不僅具有滋補作用,而且還是一種抗癌劑,能抑制艾氏腹水癌細(xì)胞,可用于治療胃癌及子宮頸癌。薏米中薏苡素可以抑制橫紋肌收縮,是天然的養(yǎng)顏去皺佳品[6-8]。

姜曉坤[9]通過正交實驗優(yōu)化了玉竹發(fā)酵酒的工藝參數(shù),在最佳工藝參數(shù)下得到了有玉竹特有清香的發(fā)酵酒。王含等[10]以薏米糯米為原料進行發(fā)酵工藝研究,最終確定薏米添加量為20%,甜酒酒曲添加量為1.2%,發(fā)酵時間為60 h,薏米糯米酒質(zhì)量最優(yōu)。郭克娜等[11]以薏米為原料進行發(fā)酵酒研究,得到料水比為1∶4、酵母菌接種量為2.2%、發(fā)酵溫度為30 ℃、發(fā)酵初始pH為5.1,薏米酒綜合評價最優(yōu)。目前大多數(shù)研究主要為單獨薏米酒或玉竹酒的工藝開發(fā),并無玉竹薏米酒的釀造工藝相關(guān)研究。

本研究以超聲波輔助水提取法對玉竹多糖進行提取,采用單因素及響應(yīng)面試驗,以薏米和糯米比例、料水比、酵母添加量等為影響因素,以發(fā)酵酒的感官評價、多糖含量和酒精體積分?jǐn)?shù)為響應(yīng)值,進行響應(yīng)面分析,開發(fā)一款玉竹薏米酒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉竹,市售,60 ℃干燥,在高速粉碎機中粉碎,過0.67 mm篩,備用。薏米、糯米均市售,高速粉碎機中粉碎后過0.425 mm篩,備用。

耐高溫α-淀粉酶(酶活力≥15萬U/mL,寧夏夏盛實業(yè)集團有限公司);葡萄糖淀粉酶(酶活力≥24萬U/mL,寧夏夏盛實業(yè)集團有限公司);安琪黃酒用釀酒高活性干酵母(安琪酵母股份有限公司);其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

JA2003電子天平(上海衡平儀器儀表廠);BGZ-140電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠);722N紫外可見光光度計(上海菁華科技儀器有限公司);L600高速臺式離心機(湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司);DE-200g多功能高速粉碎機(浙江紅景天工貿(mào)有限公司);WB400US數(shù)控超聲波清洗器(上海王標(biāo)儀器有限公司);HH-3A單列單控三孔水浴鍋(常州國宇儀器制造有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 玉竹多糖超聲波輔助提取方法 稱取預(yù)處理后的玉竹粉末樣品,按料液比1∶25、超聲功率400 W、超聲時間12 min、超聲溫度55 ℃條件進行超聲波輔助提取,然后離心(4 000 r/min,5 min)、過濾、濃縮(70 ℃)、醇沉(95%乙醇,體積比4∶1),最后將得到的樣品冷凍干燥研磨成粉[12]。

1.3.2 薏米酒發(fā)酵流程 稱取定量薏米/糯米樣品進行粉碎處理,加入相應(yīng)比例水混合均勻,向混合樣品內(nèi)加入1.5 mL耐高溫α-淀粉酶,109 ℃保持30 min進行糊化及液化,糊化液化完成后加入葡糖淀粉酶1.5 mL保持109 ℃糖化1 h,糖化結(jié)束后121 ℃滅菌30 min,靜止冷卻,接種相應(yīng)比例的活化后酵母,在30 ℃條件下發(fā)酵后,離心,過濾,得到成品[13-17]。

1.3.3 理化指標(biāo)測定方法 酒精體積分?jǐn)?shù)測定采用酒精計法;多糖測定采用苯酚-硫酸法[18-20]。

1.3.4 感官評價方法 選取10人,根據(jù)酒體顏色、澄清度、滋味和典型特征進行感官評價[21],評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 薏米酒感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria of job's tears wine

1.3.5 酵母菌的活化方法 將安琪黃酒酵母加入50 g/L的無菌葡萄糖水中,在35 ℃下攪拌活化30 min,直至出現(xiàn)大量氣泡為止。

1.4 薏米酒發(fā)酵工藝條件

1.4.1 薏米酒單因素試驗 按照上述工藝流程研制純薏米及薏米與糯米混合發(fā)酵酒。純薏米發(fā)酵組試驗的影響因素分別為料水比(1∶1.5、1∶2、1∶2.5、1∶3、1∶3.5 g/mL),酵母添加量(1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%),發(fā)酵時間(48、64、72、84、96 h),其余因素不變;薏米與糯米混合發(fā)酵組試驗影響因素分別為薏米與糯米質(zhì)量比例(5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1),料水比(1∶1.5、1∶2、1∶2.5、1∶3、1∶3.5 g/mL),酵母添加量(1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%),30 ℃條件下發(fā)酵84 h。在以上條件下考察純薏米發(fā)酵組料水比、酵母添加量、發(fā)酵時間,以及薏米與糯米混合發(fā)酵組薏米和糯米添加比例、料水比、酵母添加量對發(fā)酵酒液中的酒精度、多糖含量、感官評價的影響。

1.4.2 響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)酵工藝 根據(jù)Box-Behnken中心組合實驗設(shè)計原理,結(jié)合單因素試驗分析,薏米發(fā)酵組以料水比、酵母添加量、發(fā)酵時間為試驗因素,薏米與糯米發(fā)酵組以薏米和糯米添加比例、料水比、酵母添加量為試驗因素,同時以酒精度、感官得分、多糖含量為響應(yīng)值,設(shè)計三因素三水平響應(yīng)面分析試驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 純薏米發(fā)酵組單因素試驗

由表2可知,隨著料水比的增加,酒精度整體上呈減小趨勢,料水比對酒精度有顯著影響,而多糖含量及感官得分是衡量其發(fā)酵效果的重要指標(biāo),料水比1∶2.5時,多糖含量和酒精度分別為31.07 g/L、11%vol,均較高,因此較佳料水比為1∶2.5;隨著酵母添加量的增加,酒精度整體上呈增大趨勢,但增大趨勢不明顯。酵母添加量對酒樣口感有較大影響,隨著酵母添加量的增大,酒樣酵母氣味越發(fā)明顯,酒樣感官得分減少,接種量1.5%的酒中多糖含量及感官得分分別為35.25 g/L、77.4分,均較高,因此較佳酵母添加量為1.5%;隨著發(fā)酵時間的增加,多糖整體上呈增大趨勢,發(fā)酵時間為84 h的酒中多糖含量及感官得分分別為42.3 g/L、85.2,均為最高,較佳發(fā)酵時間為84 h。

表2 純薏米發(fā)酵組單因素試驗Table 2 Single factor experimental data of pure job's tears fermentation group

2.2 薏米與糯米混合發(fā)酵組單因素試驗

由表3可知,薏米與糯米比例為9∶1時,發(fā)酵酒樣口感偏酸,說明發(fā)酵并沒有進行完全,發(fā)酵原料成分沒有充分利用;當(dāng)比例為7∶3時,酒精度、感官得分均為最高,多糖含量也為較優(yōu),分別為11.9%vol、72.4分、32.08 g/L,因此較佳薏米與糯米比例為7∶3。料水比對發(fā)酵效果的影響：料水比過大,酒精體積分?jǐn)?shù)低,風(fēng)味較差,料水比為1∶2時,其酒精度、感官得分,多糖含量均為最高,分別為12.8%vol、75.8分、39.5 g/L,因此較佳料水比為1∶2。酵母添加量對發(fā)酵效果的影響：酵母添加量為3.0%時,多糖含量為最高,但酒精度最低,感官得分不高,因為在糖源一定量的情況下,過量酵母會對發(fā)酵產(chǎn)乙醇及酒口感產(chǎn)生不利影響。酵母添加量為2.0%時,多糖含量及酒精度適中,感官得分最高,分別為34.6 g/L、8.8%vol、83.1分,因此較佳酵母添加量為2.0%。

表3 薏米與糯米混合發(fā)酵組單因素試驗Table 3 Single factor experimental data of job's tears and glutinous rice mixed fermentation group

2.3 響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)酵工藝

本研究將各指標(biāo)均標(biāo)準(zhǔn)化為0～1的歸一值。采用Hassan方法,分別進行轉(zhuǎn)換,求得其歸一值。公式如下：Dmax=(di-dmin)/(dmax-dmin)。由單因素結(jié)果可知各組酒精度差距較小,以對酒整體風(fēng)格影響較大的感官得分和多糖含量作為權(quán)重重點,得酒精度、感官得分和多糖含量的權(quán)重值分別為0.15、0.4、0.45,計算得到該樣品綜合值(Y),公式如下：綜合值(Y)=酒精度歸一值×0.15+感官得分歸一值×0.4+多糖含量歸一值×0.45,結(jié)果如表4所示。

使用Design Expetr11.0軟件對表4進行數(shù)據(jù)處理,得到有關(guān)響應(yīng)面試驗的數(shù)據(jù)分析結(jié)果(表5～6),并得到薏米發(fā)酵組二次多元回歸模型為綜合值：Y=-3.351+4.202 42A+3.661 75B-0.097 715C-0.44AB-0.006 958AC-0.021 125BC-0.641 333A2-0.227 333B2+0.000 895C2;薏米加糯米發(fā)酵組二次多元回歸模型為綜合值：Y=-3.323 04+0.090 708A+0.240 917B+0.336 417C+0.025 4AB+0.002 7AC+0.235BC-0.001 005A2-0.631 167B2-0.251 167C2。

表5 純薏米發(fā)酵組響應(yīng)面試驗數(shù)據(jù)分析Table 5 Analysis of response surface experimental data of pure job's tears fermentation group

根據(jù)表5可知,模型F為5.50,P小于0.050 0,表示模型項顯著,因此A、C、A2、B2、C2為重要的模型項。P大于0.100 0,表示模型對于提取率影響效果較低。其中,因素A(液料比,P=0.014 8)對純薏米發(fā)酵酒的影響比較大,二項BC(P=0.046 6)對純薏米發(fā)酵酒也有較大影響,A2(P=0.024 1)二次項對純薏米發(fā)酵酒也有較大影響。由方差分析可知,R2=0.908 3,大于0.9,說明模型相關(guān)性好;表5中模型失擬項的P=0.133 9,大于0.05,模型的失擬項不顯著,說明模型選擇合適,試驗誤差小,用此模型對純薏米發(fā)酵組的三因素進行優(yōu)化是可行的。利用響應(yīng)面模型進行分析與預(yù)測,在料水比為1∶2.2、酵母添加量為2.0%、發(fā)酵時間為72 h的條件下,預(yù)測出綜合值最大為0.725的結(jié)果最優(yōu)。

由表6可知,模型F為5.12,P小于0.050 0,表示模型項顯著,因此A、C、A2、B2、C2為重要的模型項。P大于0.100 0,表示模型對于提取率影響效果較低。其中,因素A(薏米添加量,P=0.060 9)在三因素里對薏米加糯米發(fā)酵酒的影響比較大,在二項三因素里AB(P=0.016 9)對薏米與糯米混合發(fā)酵酒也有較大影響,A2(P=0.044 0),B2(P=0.008 5)二次項對薏米加糯米發(fā)酵酒也有較大影響。由方差分析可知,R2=0.902 2,大于0.9,說明模型相關(guān)性好;其中模型失擬項P=0.229 1,大于0.05,表示模型的失擬項不顯著,說明模型選擇合適,試驗誤差小,用此模型對薏米與糯米混合發(fā)酵組的三因素進行優(yōu)化是可行的。利用響應(yīng)面模型進行分析與預(yù)測,在薏米與糯米比例為7.4∶2.6(薏米添加量為74 g)、料水比為1∶2.1 g/mL、酵母添加量為2.0%的條件下,預(yù)測出綜合值最大為0.610的結(jié)果最優(yōu)。

表6 薏米與糯米混合發(fā)酵組響應(yīng)面試驗數(shù)據(jù)分析Table 6 Response surface experimental data analysis of job's tears and glutinous rice mixed fermentation group

圖1 純薏米發(fā)酵組綜合值的響應(yīng)面圖Fig.1 Response surface diagram of comprehensive value of pure job's tears fermentation group

圖2 薏米與糯米混合發(fā)酵組綜合值的響應(yīng)面圖Fig.2 Response surface diagram of comprehensive value of job's tears and glutinous rice mixed fermentation group

2.4 響應(yīng)面驗證性試驗及玉竹薏米酒基酒篩選

按照響應(yīng)面優(yōu)化的條件進行驗證性試驗,平行3次,得純薏米發(fā)酵組平均多糖含量、感官評價、酒精度分別為33.3 g/L、84.0分、9.7%vol;薏米與糯米混合發(fā)酵組平均多糖含量、感評價分、酒精度分別為36.6 g/L、89.2分、10.9%vol,預(yù)測值基本接近,說明所建模型擬合良好且可靠。由于糯米的加入會增加其糖度,致使發(fā)酵酒精度提高,而糯米在釀酒過程中還有增香的功效,改善酒體口感,影響感官得分。綜上,選取發(fā)酵結(jié)果較好的薏米和糯米混合發(fā)酵酒作為玉竹薏米酒成品酒的基酒。

2.5 玉竹薏米酒成品酒的調(diào)配

把玉竹多糖提取物通過冷凍干燥后磨成粉狀加入薏米酒中。由預(yù)試驗確定玉竹多糖的添加比例分別為1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%,調(diào)配基酒為薏米糯米發(fā)酵酒,以感官評價、多糖含量選定最終玉竹多糖添加比例,調(diào)配玉竹薏米酒成品酒,結(jié)果如表7所示。

表7 玉竹薏米酒理化指標(biāo)數(shù)據(jù)Table 7 physical and chemical index data of Yuzhu job's tears wine

玉竹多糖添加量為3.0%時,感官評價為85.5分,多糖含量為42.2 g/L,均為最高,確定玉竹多糖最佳添加量為3.0%。

2.6 玉竹薏米酒功效評價

由表7可知,玉竹薏米酒中多糖含量為42.2 g/L,根據(jù)中國綠色食品配制酒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定多糖含量≤200 g/L,符合功效要求。

3 結(jié)論

本試驗對玉竹薏米酒的釀造工藝進行研究,以超聲波提取法對玉竹多糖進行提取,通過單因素和響應(yīng)面試驗得到玉竹薏米酒最優(yōu)的發(fā)酵工藝條件為：薏米與糯米比例為7.4∶2.6、料水比為1∶2.1 (m/V)、酵母菌接種量為2.0%、玉竹多糖的添加比例為3.0%。在此條件下玉竹薏米酒感官評價、多糖含量和酒精體積分?jǐn)?shù)分別為85.5分、42.2 g/L、10.9 %vol,玉竹薏米酒改善了傳統(tǒng)黃酒的口感,又有玉竹的淡雅清香,為女性低度消費酒的開發(fā)提供了理論依據(jù),符合當(dāng)前女性低度消費酒的發(fā)展趨勢,具有良好的開發(fā)前景。