黑糯米甜酒釀發(fā)酵過程中風味、滋味及品質的變化

熊佳穎，向千慧，嚴心昱，吳進菊*

（湖北文理學院 食品科學技術學院，湖北 襄陽 441053）

甜酒釀，又稱醪糟、米酒，是由糯米經(jīng)過甜酒曲發(fā)酵后得到的一種含酒香卻又不醉人的低酒精度食品[1]，也屬我國的一種傳統(tǒng)發(fā)酵食品。酒釀的營養(yǎng)價值十分豐富而又具有獨特的風味，其含有的營養(yǎng)物質如蛋白質、礦物質、維生素等對人體有一定的益氣、生津、活血的功效，具有快速補充營養(yǎng)和恢復健康的作用[2]。除此之外，米酒還具有抗氧化性，其與多酚含量存在一定的相關性[3]，因此備受人們喜愛，作為一種小吃被廣泛食用。

黑糯米又名紫米、血米、烏米、是一種具有豐富的營養(yǎng)價值和藥用價值的功能性米[4]。其所含有的主要營養(yǎng)成分有蛋白質、脂肪、碳水化合物及豐富的鈣、磷、鐵、維生素等[5]。其食用后對一些慢性病人、妊娠期女性、兒童、體虛者都有一定的好處，是較好的一種滋補性食品[6]。黑色食品是現(xiàn)如今國內乃至國際上最流行的功能性食品之一，黑色食品因它所含有的各種營養(yǎng)物質與其所具有的藥用價值成為時下食品與醫(yī)藥行業(yè)的研究熱點之一[7]。

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展與人們對生活高質量的追求，人們對甜酒釀的要求不僅僅局限于它的滋補這一方面，還關注了甜酒釀的品質、風味及滋味等方面。人們希望在對自身有益的前提下能夠品嘗到更加美味的甜酒釀。滋味品質是評價甜酒釀品質的重要部分，甜酒釀的發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度等對其風味有著重要的作用。隨著時代的發(fā)展，電子舌在食品的源頭產(chǎn)地[8-9]、新鮮度檢測[10-11]、摻假檢驗[12-13]以及酒類的陳釀時間[14]、滋味特征的區(qū)分[15-16]上應用得越來越多；電子鼻也在檢測食品中的芳香物質以及其他氣味的檢測上廣泛應用[17]。

本研究以黑糯米為原料制備甜酒釀，采用常規(guī)方法對發(fā)酵過程中黑糯米甜酒釀的總酸、總糖、酒精度、色度等品質指標變化進行分析，通過電子舌、電子鼻模擬人的鼻、舌和牙齒“感受”目標物的氣味、滋味和質感，并將化學、物理信號轉換成數(shù)字信號，與其自身數(shù)據(jù)庫中的信息進行對比分析[18]，研究發(fā)酵過程中黑糯米甜酒釀風味、滋味和品質的變化，并對結果進行主成分分析（principal component analysis，PCA）。以期為黑糯米甜酒釀的制作、加工提供一定的參考價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑糯米：上海禾煜貿易有限公司；甜酒曲：隨州市雙龍酒曲廠；酚酞、氫氧化鈉、氯化鉀（均為分析純）：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

UltraScanPRO色度儀：上海信聯(lián)創(chuàng)作電子有限公司；SA402B電子舌：日本Insent公司；PEN3電子鼻：德國Airsense公司；HX-01N便攜式真空泵：武漢恒信世紀科技有限公司；DNP-9162-1型恒溫培養(yǎng)箱：金壇市榮華儀器制造有限公司；PH-281手持pH計：廣州市銘睿電子科技有限公司；酒精計：衡水市武強縣威爾儀表廠；TD50手持糖度計：廣州融測電子有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 黑糯米甜酒釀加工工藝流程及操作要點

黑糯米→清洗→泡米→蒸煮→冷卻→接種酒曲→裝罐搭窩→糖化發(fā)酵→黑糯米甜酒釀成品

操作要點：

黑糯米去雜、清洗：精選優(yōu)質黑糯米，除去雜質和異物，用水淘洗3次。

泡米：將清洗好的黑糯米放在干凈的容器中加水浸泡至用手可碾碎即可。由于黑糯米外層麩質較厚，需常溫浸泡34 h。

蒸煮：將浸泡后的黑糯米瀝干水分，攤放于有紗布的不銹鋼蒸鍋內的屜上，蒸飯時間約60 min，使黑糯米“熟而不爛、內無生心”。

冷卻：將蒸熟的黑糯米隔著紗布用水沖淋降溫，使其降溫至30 ℃以下，同時將飯粒打散。

接曲、入缸搭窩：按照一定的比例加入甜酒曲，翻拌均勻后置于玻璃罐中，并在中間搭窩。

恒溫發(fā)酵：在32 ℃條件下進行恒溫發(fā)酵，當罐內出現(xiàn)酒液后，每天進行翻拌，發(fā)酵3～11 d，得到黑糯米甜酒釀成品。

1.3.2 黑糯米甜酒釀發(fā)酵過程中的感官評價

稱取4 kg黑糯米，蒸米并接種酒曲后平均分成三份裝入罐中，分別在32 ℃條件下發(fā)酵3 d、5 d、7 d、9 d、11 d，準確稱取黑糯米甜酒釀各150 g進行感官評定。感官評價小組由年齡在22～23歲的4名女性和2名男性組成，品評員身體健康，無吸煙、酗酒等不良嗜好，對各方面的感官有較強的分辨力和靈敏度，且24 h內沒有食用辛辣等刺激性食物[19]。品評員均需按照ISO 4121—2003《感官分析-定量反應尺度使用指南》進行規(guī)范評價。黑糯米甜酒釀感官評分標準見表1。

表1 黑糯米甜酒釀感官評定標準Table 1 Sensory evaluation standards of black glutinous rice sweet wine

1.3.3 電子舌測定發(fā)酵過程中黑糯米甜酒釀的滋味

電子舌檢測樣品前處理：分別取32 ℃條件下發(fā)酵3 d、5 d、7 d、9 d、11 d的甜酒釀各100 g，在5 000 r/min的高速離心機中離心15 min，取上清液進行抽濾，取濾液樣品進行電子舌測定。

電子舌測定：先進行傳感器的清洗，再傳感器平衡30 s，然后進行測樣。將甜酒釀樣品倒入樣品杯中，進行數(shù)據(jù)采集，每個樣品進行4次循環(huán)，舍棄第1次測量數(shù)據(jù)，取后3次的測量數(shù)據(jù)進行分析。用電子舌對米酒的酸味、苦味、澀味、咸味、鮮味五個基本味覺指標，及苦的回味、澀的回味和豐度三個回味指標進行檢測[20]。

1.3.4 電子鼻測定黑糯米甜酒釀發(fā)酵過程中的氣味

電子鼻檢測樣品前處理：準確稱取在32 ℃條件下發(fā)酵3 d、5 d、7 d、9 d、11 d甜酒釀固液混合物10 g，置于頂空瓶中，密封后50 ℃水浴加熱35 min，待測。

電子鼻測定：采樣時間間隔1 s，沖洗時間120 s，調零時間10 s，預采樣時間5 s，檢測時間120 s，載氣流速300 mL/min，進樣流速300 mL/min。檢測時傳感器于50 s后趨于穩(wěn)定，因此選取49 s、50 s與51 s時的響應值，計算其平均值[21-22]。

1.3.5 品質指標分析檢測

總糖含量：采用手持糖度計測定；pH值：采用手持式pH計測定；酒精度：采用酒精計測定；總酸含量（以乳酸計）的測定：參照國標GB/T 13662—2018《黃酒》中的方法[20]，其計算公式如下：

式中：X為總酸含量，g/L；c為氫氧化鈉標準溶液濃度，mol/L；V1為滴定試液時消耗氫氧化鈉標準溶液的體積，mL；M為乳酸的摩爾質量，g/mol；V2為空白試驗時消耗氫氧化鈉標準溶液的體積，mL；V3為試液的體積，mL。

1.3.6 顏色參數(shù)的測定

采用色度儀測定樣品的顏色參數(shù)。L*值表示明亮度0～100變化，數(shù)值越大則越白，數(shù)值越小則越黑；a*值表示紅綠色，數(shù)值越大則越紅，數(shù)值越小則越綠；b*值表示黃藍色，數(shù)值越大則越黃，數(shù)值越小則越藍?？偵睿╠E*）由L*值、a*值、b*值計算而來，其計算公式如下：

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

每個實驗重復3次，取平均值。采用SPSS 23.0分析軟件進行多元統(tǒng)計學分析，采用Excel 2019軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 甜酒釀發(fā)酵過程中感官品質的變化

黑糯米甜酒釀發(fā)酵過程中感官品質的變化見圖1。由圖1可知，從黑糯米接種酒曲進行發(fā)酵，直至發(fā)酵11 d為止，在整個發(fā)酵的過程中，通過對其感官分析發(fā)現(xiàn)：在32 ℃條件下恒溫發(fā)酵3 d時黑糯米甜酒釀的綜合品質最佳，感官評分為85.9分。在整個發(fā)酵的過程中，隨著發(fā)酵時間的延長，甜酒釀的酒香味呈現(xiàn)先增強后減弱的趨勢，在發(fā)酵后期，酒香味逐漸被酸味取代，發(fā)酵11 d時感官評分僅60.3分。

圖1 甜酒釀發(fā)酵過程中感官品質的變化Fig.1 Changes of sensory quality of sweet rice wine during fermentation process

黑糯米甜酒釀汁液的色澤隨著發(fā)酵時間的增加，顏色逐漸加深，最后趨于穩(wěn)定。從剛開始的淡紅色到淺紅色，光澤感也越來越好；黑糯米因其外面有一層較有韌性的殼，所以在整個發(fā)酵的過程中黑糯米的形態(tài)沒有發(fā)生明顯的軟爛現(xiàn)象，但是隨著時間的延長，黑糯米也逐漸的變軟。

在發(fā)酵進行至3 d時，甜酒釀已經(jīng)具備了較為濃郁的香氣，擁有了較為完善的感官特征。隨著發(fā)酵時間的延長，含酸量不斷提高，米粒逐漸干癟，風味逐漸變差。

2.2 甜酒釀發(fā)酵過程中糖度的變化

甜酒釀的一個重要口感便是它的甜味，糯米在糖化發(fā)酵過程中，大部分淀粉轉化成了糖，淀粉在淀粉酶等糖化酶的作用下轉化為糊精和葡萄糖等可發(fā)酵性糖，賦予發(fā)酵液一定的甜味和黏稠度[23]。甜味過度或甜味不足對于甜酒釀的口感影響很大，它是可直接作為判斷甜酒釀是否釀造成功的依據(jù)。甜酒釀發(fā)酵過程中糖度的變化見圖2。由圖2可知，甜酒釀在發(fā)酵3 d時糖度達到最大，為34.1%，隨著發(fā)酵時間的增加，糖度呈現(xiàn)減少的趨勢，發(fā)酵后期趨勢逐漸平緩，在發(fā)酵9 d和11 d時分別為21.0%和20.6%。這是由于隨著發(fā)酵的進行，酒曲中所含有的霉菌產(chǎn)生糖化酶，糖化酶對黑糯米中所含有的糖類進行了發(fā)酵，進而產(chǎn)生了酒精，使得甜酒釀中的糖度減少。

圖2 甜酒釀發(fā)酵過程中糖度的變化Fig.2 Changes of sugar contents of sweet rice wine during fermentation process

2.3 甜酒釀發(fā)酵過程中pH值的變化

甜酒釀發(fā)酵過程中pH值變化見圖3。由圖3可知，在發(fā)酵時間為3～7 d范圍內，甜酒釀的pH值由3.99緩慢升高至4.15，然后隨著發(fā)酵時間的進一步延長，又逐漸下降至4.06（發(fā)酵11d）。從甜酒釀發(fā)酵的整個過程來看，甜酒釀的pH值整體變化不大，區(qū)別較小，比較穩(wěn)定，說明發(fā)酵時間對黑糯米甜酒釀的pH值影響不大。

圖3 甜酒釀發(fā)酵過程中pH值的變化Fig.3 Changes of pH value of sweet rice wine during fermentation process

2.4 甜酒釀發(fā)酵過程中酒精度的變化

酒精度是甜酒釀發(fā)酵過程中的一個重要指標，能直接反映出甜酒釀是否可口。甜酒釀發(fā)酵過程中酒精度變化見圖4。由圖4可知，在發(fā)酵前期，黑糯米甜酒釀中的糖逐漸轉變?yōu)榫凭?，酒精度? d時的6.01%vol升高到5 d時的6.24%vol，而后期由于微生物的進一步發(fā)酵，將部分酒精轉化為乙酸，從而導致后期酒精含量逐漸降低，到發(fā)酵11 d時酒精度降至4.28%vol。

圖4 甜酒釀發(fā)酵過程中酒精度的變化Fig.4 Changes of alcohol contents of sweet rice wine during fermentation process

2.5 甜酒釀發(fā)酵過程中總酸含量的變化

在甜酒釀發(fā)酵的過程中，甜酒釀的酸味通常由一系列有機酸引起，主要包括：蘋果酸、乳酸、乙酸、檸檬酸和琥珀酸[24]。其中乳酸是一種天然有機酸，在甜酒釀發(fā)酵過程中存在一定濃度的乳酸對發(fā)酵過程中的糖化、酵母發(fā)酵有好處，從而提高產(chǎn)品的質量與風味[25]。酸度會隨著時間的變化而發(fā)生改變，而酸度的變化會影響甜酒釀的口感。黑糯米甜酒釀在發(fā)酵過程中總酸含量的變化見圖5。

圖5 甜酒釀發(fā)酵過程中總酸含量的變化Fig.5 Changes of total acid contents of sweet rice wine during fermentation process

由圖5可知，在發(fā)酵開始直至11 d的這個過程中，黑糯米甜酒釀的總酸含量呈現(xiàn)遞增趨勢，并在11 d時總酸含量達到最大，為8.50 g/L。這是由于在發(fā)酵的過程中，甜酒釀中產(chǎn)生的酒精在氧氣的作用下被進一步氧化為有機酸。由此可見，在甜酒釀發(fā)酵的過程中，隨著時間的推移，總酸含量不斷地上升，這也直接導致了甜酒釀感官上的明顯差異。

2.6 甜酒釀發(fā)酵過程中顏色參數(shù)的變化

黑糯米甜酒釀區(qū)別于普通的甜酒釀而言，在顏色上有較大的不同，總體呈現(xiàn)紫紅色，色澤誘人，也是甜酒釀感官中一個重要的評價標準。發(fā)酵過程中甜酒釀顏色參數(shù)的變化見表2。由表2可知，發(fā)酵3 d時甜酒釀的明亮度最高，L*值為59.31；隨著發(fā)酵的進行，紅綠色最高為發(fā)酵7 d（a*值為16.14），其次為發(fā)酵3 d（a*值為15.58）；發(fā)酵11 d時的黃藍色最高，b*值為11.24，而發(fā)酵前期的黃色度較低；隨著發(fā)酵時間的不同，發(fā)酵3 d時總色差最小，dE*值為44.85，而發(fā)酵5 d時總色差達到了最大，dE*值為51.01，此后總色差逐漸下降。由以上分析可得，發(fā)酵甜酒釀在發(fā)酵3 d時的色澤達到最佳。隨著發(fā)酵的進行，黑糯米中的色素溶出逐漸增多，但天然色素一般對光、熱、酸、堿等條件敏感，容易發(fā)生褪色。另外，黑糯米甜酒釀顏色的變化不僅和色素的絕對含量有關，還與所處的食品體系、甜酒釀的酸度等有關，從而使黑糯米甜酒釀色度在發(fā)酵過程中發(fā)生不規(guī)則的變化。

表2 甜酒釀發(fā)酵過程中顏色參數(shù)的變化Table 2 Changes of color parameters of sweet rice wine during fermentation process

2.7 基于電子鼻分析甜酒釀的風味

采用電子鼻分析黑糯米甜酒釀發(fā)酵過程中風味響應值的變化，結果見表3。由表3可知，在經(jīng)過不同的發(fā)酵時間后，甜酒釀的風味受到了顯著性的影響，其中芳香性物質差異顯著。發(fā)酵9 d時W1C響應值達到最高，為0.062，其后依次為發(fā)酵11d、3d、5 d和7 d；另外，發(fā)酵9 d時的W3C、W5C、W3S響應值也分別達到了最高。而發(fā)酵7 d時W5S、W6S、W1S、W1W、W2S、W2W響應值分別達到最高。因此，黑糯米甜酒釀在發(fā)酵7～9 d時，風味最濃郁。

表3 甜酒釀發(fā)酵過程中風味響應值的變化Table 3 Changes of flavor response value of sweet rice wine during fermentation process

2.8 基于電子舌分析甜酒釀的滋味

采用電子舌分析黑糯米甜酒釀發(fā)酵過程中滋味響應值變化，結果見表4。由表4可知，在發(fā)酵過程中，甜酒釀澀味、咸味、鮮味和后味A響應值差異顯著，而酸味、苦味、后味B和豐度差異不顯著，這直接導致了在發(fā)酵過程中甜酒釀的整體滋味發(fā)生了較大的變化。在發(fā)酵3 d時，甜酒釀的各個味覺指標比較均衡，而發(fā)酵5 d、7 d、9 d、11 d時的各個味覺指標都明顯的偏向于鮮味與咸味。黑糯米甜酒釀的氨基酸含量是體現(xiàn)其鮮味的重要指標，微生物在發(fā)酵過程中代謝產(chǎn)生相應的氨基酸和鮮味化合物[26]，從而賦予黑糯米甜酒釀較重的鮮味與咸味。

表4 甜酒釀發(fā)酵過程中滋味響應值的變化Table 4 Changes of taste response value of sweet rice wine during fermentation process

2.9 主成分分析

基于甜酒釀的滋味和風味指標，構建15行×18列的數(shù)據(jù)矩陣，對甜酒釀發(fā)酵過程中滋味和風味進行主成分分析（principal component analysis，PCA）。前三個主成分PC1、PC2、PC3方差貢獻率分別為49.74%、25.18%、16.80%，累計方差貢獻率達到91.71%＞85%，說明PC1、PC2和PC3可以反映樣品的整體信息，可將18個指標降為3個不相關變量，從而達到降維目的。PC1主要包含了樣品除W3S之外的9種氣味信息，其中正影響指標為W5S、W6S、W1S、W1W、W2S、W2W，載荷量最高的影響指標為W1W，載荷量為0.973，載荷量最高的負影響指標為W5C，載荷量為0.977。PC2主要包含了樣品澀味、咸味、鮮味、后味A和W3S信息，而PC3主要包含了樣品酸味、苦味、后味B和豐度信息。

以兩個權重最高的PC1和PC2作圖，得主成分分析結果見圖6。由圖6可知，不同發(fā)酵時間的甜酒釀之間沒有互相干擾，存在較大的差異，說明基于電子鼻和電子舌分析可以對發(fā)酵過程的甜酒釀樣品進行有效的區(qū)分。其中發(fā)酵9 d和11 d的樣品呈現(xiàn)明顯的聚類趨勢，發(fā)酵5 d和7 d的樣品呈現(xiàn)明顯的聚類趨勢，它們與發(fā)酵3 d的樣品距離較遠。

圖6 基于甜酒釀發(fā)酵過程風味和滋味指標的主成分分析結果Fig.6 Principal component analysis results based on flavor and taste indicators of sweet rice wine during fermentation process

3 結論

本實驗以黑糯米為原料制備甜酒釀，采用電子鼻、電子舌及常規(guī)檢測方法，研究黑糯米甜酒釀發(fā)酵過程中的風味、滋味及品質變化。結果表明，隨著甜酒釀發(fā)酵時間的增加，甜酒釀的總酸含量隨之增大，酒精度在發(fā)酵5 d時增大到峰值6.24%vol，隨后逐漸下降；pH值變化不大，在發(fā)酵中期稍有上升，數(shù)據(jù)變化趨勢較小，總體趨于平穩(wěn)；色澤方面，發(fā)酵3 d時甜酒釀的明亮度最高，而發(fā)酵11 d時的黃藍色最高，發(fā)酵3 d時總色差（dE*值）最小，為44.85。對甜酒釀的8個滋味和10個風味指標進行主成分分析結果表明，發(fā)酵9 d和11 d、發(fā)酵5 d和7 d的樣品呈現(xiàn)明顯的聚類趨勢，它們與發(fā)酵3 d的樣品距離較遠。表明基于電子鼻和電子舌分析可以對發(fā)酵過程的甜酒釀樣品進行有效區(qū)分。