黃精在釀造黃酒中的作用研究

李錦松,張 超,張懷山,唐永清,車經(jīng)緯,吳正云*

(1.瀘州老窖集團有限責任公司,四川 瀘州 646000;2.四川大學 輕紡與食品學院,四川 成都 610065)

黃精在釀造黃酒中的作用研究

李錦松1,張 超1,張懷山1,唐永清1,車經(jīng)緯1,吳正云2*

(1.瀘州老窖集團有限責任公司,四川 瀘州 646000;2.四川大學 輕紡與食品學院,四川 成都 610065)

以糯米和黃精為原料,采用半固態(tài)發(fā)酵工藝釀制黃精黃酒,分析添加不同量的黃精粉和黃精汁對黃酒品質(zhì)的影響。結(jié)果表明,添加糯米質(zhì)量分數(shù)2%、5%、10%的黃精粉和料液比為20∶1、10∶1、5∶1(g∶mL)的黃精汁均能提高產(chǎn)酒率、酵母的比生長速率、體外抗氧化能力,其中添加糯米質(zhì)量分數(shù)5%的黃精粉效果最佳,酵母比生長速率為0.043 5 h-1,DPPH自由基清除率為46.82%,總酚含量為74.56 μg/mL,總黃酮含量為14.90 μg/mL。

黃精;比生長速率;釀造工藝;黃酒

黃酒是一種主要以富含糖類、淀粉的果類、谷類等為主要原料,曲藥為酵種,經(jīng)糖化、發(fā)酵而產(chǎn)生的含低酒精度的飲料[1]。其營養(yǎng)豐富,酒性溫和,風味獨特,含有糊精、麥芽糖、葡萄糖、低聚糖,多種有機酸、多肽、氨基酸、維生素和礦物質(zhì)元素等。在黃酒生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上,加入一種或多種中藥材混合發(fā)酵或在壓榨分離的生清酒中添加適量的植物提取液經(jīng)勾兌和調(diào)味是釀制保健黃酒工藝的主要特點[2],但對中藥材在釀造黃酒中發(fā)揮何種作用未見詳盡的報道與總結(jié)。

黃精性平味甘,具有補氣養(yǎng)陰、健脾、潤肺、益腎的功效,屬于藥食同源的藥材。《本草綱目》中記載:黃精可“補中益氣、除風濕、安五臟,久服輕身延年不饑,補五勞七傷,助筋骨,耐寒暑,益脾胃,潤心肺,填精髓,食之駐顏斷谷”。本試驗以黃精為研究對象,在傳統(tǒng)黃酒的釀造工藝的基礎(chǔ)上,考察黃精在黃酒釀造過程中所表現(xiàn)的作用,以期為研究開發(fā)黃精保健酒提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

優(yōu)質(zhì)糯米:市售;黃精:購自成都某藥店;安琪釀酒曲:安琪活性干酵母股份有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH):美國Sigma公司;氫氧化鈉、葡萄糖、福林酚、亞硝酸鈉、硝酸鋁(均為分析純):國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

YXQ-LS-75SII立式壓力蒸汽滅菌鍋:上海博迅實業(yè)有限公司;HWS28型電熱恒溫水浴鍋:上海一恒科學儀器有限公司;101-1型電熱鼓風恒溫干燥箱:上海浦東榮豐科學儀器有限公司;UPH-I-10T優(yōu)普系列超純水器:成都超純科技有限公司;SpectraMAX-190酶標儀:上海美譜達儀器有限公司;LRHS-250B恒溫恒濕培養(yǎng)箱:上海齊欣科學儀器有限公司;FA2004電子天平:上海良平儀器儀表有限公司;CW240小型中藥粉碎機:山東臨清宏源制藥設(shè)備有限公司;SHXB-Z不銹鋼桶式壓濾器:長沙市湘智離心機儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黃精黃酒加工工藝流程

1.3.2 操作要點

(1)原料的處理:將糯米稱量后洗1～2次,加2～3倍體積的水浸泡1 h,瀝干、常壓蒸煮,以原料熟透、不黏手為準。

(2)黃精的預處理:將干燥后的黃精粉碎過18目篩,得到干燥黃精藥粉,干燥器內(nèi)保存?zhèn)溆?。黃精汁的制備參考文獻[3]的方法。

(3)拌曲發(fā)酵:以糯米計,將0.6%的活化安琪釀酒曲分別與糯米(干)質(zhì)量分數(shù)2%、5%、10%的黃精粉和料液比為20∶1、10∶1、5∶1(g∶mL)的黃精汁和其混合均勻、密封(依次進行編號1#、2#、3#、4#、5#、6#,不加黃精的為空白),在28 ℃的條件下發(fā)酵14 d。

(4)過濾、滅菌:用干凈濾布將發(fā)酵好的酒進行固液分離,為粗濾;然后采用不銹鋼桶式壓濾器進行真空壓濾,為精濾,最后進行巴氏滅菌于冰箱冷藏。

其中,黃精進行黃酒釀造的最佳添加時機參考鄭聯(lián)合等[4]研究黃精山蘭酒中所確定黃精添加的最佳時機為在沖缸時,黃酒釀造的加水量參考羅頌等[5]西洋參中藥曲釀造清酒的工藝中所確定最佳加水量為原料的2倍。

1.3.3 測定方法

感官品評價:按照參考文獻[6]的方法對發(fā)酵完成后的黃精黃酒進行感官評定。

理化指標:按照參考文獻[7-8]的方法測定酒精度、pH、總酸(以乳酸計)、氨基酸態(tài)氮、總糖(以葡萄糖計)、酵母數(shù)。

體外抗氧化指標:按照參考文獻[9]的方法測定DPPH清除率、總酚含量、總黃酮含量。

動態(tài)模擬:在黃酒發(fā)酵過程中,二氧化碳和乙醇是通過酵母的發(fā)酵作用將發(fā)酵底物中的碳水化合物轉(zhuǎn)化而成的,其產(chǎn)氣量可以間接反映發(fā)酵過程中酵母生長的情況,選用Logistic方程來模擬黃酒發(fā)酵過程中產(chǎn)氣量的變化[10]。計算公式如下:

式中:X為黃酒在發(fā)酵時間t(h)時的產(chǎn)氣量,g/g;Xm為黃酒發(fā)酵過程中的最大的產(chǎn)氣量,g/g;μm為酵母生長的最大比生長速率,h-1。

方程(1)被積分后可得方程(2):

式中:X0為黃酒發(fā)酵的初始產(chǎn)氣量,g/g;X(t)表示發(fā)酵時間t與產(chǎn)氣量X的函數(shù)表達式。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃精黃酒的感官評價

表1 不同黃精添加方式對黃酒的感官評價的影響Table 1 Effects of different addingPolygonatum sibiricummethods on sensory evaluation results of the Chinese rice wine

由表1可知[6],1#～6#酒樣均為合格黃酒。在色澤方面,1#～6#和空白組酒樣均呈明亮的橙黃色,酒體清亮透明,無沉淀,其中4#黃酒顏色較淡;在香氣方面,1#～6#酒樣清雅醇香,均具有藥香味,其中2#、3#、6#酒樣的藥香較濃;在口味方面,1#～6#和空白組酒樣入口清爽,其中2#、3#酒樣偏甜。

2.2 黃精黃酒的理化指標

表2 不同黃精添加方式對黃酒的理化指標的影響Table 2 Effects of different addingPolygonatum sibiricummethods on physicochemical indexes of the Chinese rice wine

由表2可知,參照GB/T 13662—2008《黃酒》的分類標準,1#～6#和空白組酒樣均屬于清爽型干黃酒,且各項指標均達到了清爽型干黃酒二級標準。

2.3 黃精黃酒的產(chǎn)氣量的變化及其動態(tài)模擬

由圖1可知,在發(fā)酵前5 d,添加黃精粉釀制的黃酒產(chǎn)氣量變化比添加黃精汁的黃酒快,之后呈現(xiàn)緩慢的增長;發(fā)酵8 d后,基本上不再產(chǎn)氣。分析其原因為黃精粉中同時含有水溶性成分及醇溶性成分,黃精經(jīng)熬煮后得到黃精液里主要含有水溶性成分。直接添加的黃精粉進行發(fā)酵,微生物不僅利用了黃精中的淀粉物質(zhì),也使黃精中的多糖、皂苷等有益物質(zhì)充分溶解在發(fā)酵酒液里。

圖1 不同黃精添加方式對黃酒產(chǎn)氣量的影響Fig.1 Effects of different addingPolygonatum sibiricummethods on gas production of the Chinese rice wine

從產(chǎn)氣量來看,3#黃精酒的產(chǎn)氣量最大,達到91.64 g,略高于2#(產(chǎn)氣量為90.70 g),同時也高于其他黃精酒的產(chǎn)氣量,產(chǎn)量最低的為6#,僅為86.45 g,略高于空白組。

產(chǎn)氣量的大小可以大致反映發(fā)酵樣品的產(chǎn)酒情況。綜合比較原料的投入量、產(chǎn)酒量,確定2#黃精酒發(fā)酵樣品的發(fā)酵速度快,產(chǎn)酒能力較強,這與王曉玲[11]的結(jié)果一致。

表3 不同黃精添加方式黃酒的Logistic方程擬合參數(shù)值Table 3 Logistic equation fitting parameter values of the Chinese rice wine with different addingPolygonatum sibiricummethods

由表3可知,黃酒發(fā)酵過程中,添加了黃精的酵母生長比生長速率比空白對照高,其中添加黃精粉的比生長速率比添加黃精汁高,且2#的比生長速率最高,較空白組提高了13.87%。在培養(yǎng)過程中,添加黃精的黃酒發(fā)酵過程中積累的產(chǎn)氣量高于空白組,顯示出添加黃精后對于酵母的生長有一定的促進作用。說明,黃精在黃酒發(fā)酵過程中所體現(xiàn)的優(yōu)勢在于提高了酵母生長的比生長速率。

2.4 黃精黃酒中酵母生長變化趨勢

由圖2可知,黃精酒發(fā)酵過程中酵母數(shù)的變化總體呈現(xiàn)出現(xiàn)增加后下降的趨勢。這與元紅酒釀造過程中酵母數(shù)的變化趨勢一致[12]。黃酒發(fā)酵過程中,酵母生長分為四個階段:一是遲緩期,糖化作用開始,酵母適應環(huán)境,未增殖;二是對數(shù)期,酵母開始快速增殖;三是穩(wěn)定期,酵母濃度變化不大,發(fā)酵作用強烈;四是衰減期,由于營養(yǎng)物質(zhì)減少,酒精大量生成,環(huán)境條件變差,酵母數(shù)開始逐漸減少,其中最關(guān)鍵階段的是對數(shù)期,因為在這個階段充足的糖分使得酵母占主要優(yōu)勢來遏制雜菌的生長。在對數(shù)期,酵母迅速繁殖、生長、發(fā)酵產(chǎn)酒精,其中以2#的酵母數(shù)最高且明顯高于其空白組,5#和6#的酵母數(shù)低于其空白組。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的可能是由于添加的黃精粉吸水后體積變大,使發(fā)酵底物疏松,在攪拌過程中有利于融入空氣,但空氣的融入量也不能太大,因為黃酒釀造前發(fā)酵屬于厭氧發(fā)酵;另一方面添加的黃精汁使得發(fā)酵底物更緊實,在攪拌過程中不利于空氣的融入,酵母是兼性厭氧菌,在生長代謝過程中需要融入一定量的空氣。

圖2 不同黃精添加方式黃酒樣酵母生長曲線Fig.2 Growth curves of yeast of the Chinese rice wine with different addingPolygonatum sibiricum methods

2.5 黃精黃酒的體外抗氧化指標

表4 不同黃精添加方式黃酒的體外抗氧化指標(n=3)Table 4 In vitro antioxidant indexes of the Chinese rice wine with different addingPolygonatum sibiricummethods(n=3)

由表4可知,添加黃精粉釀造的黃酒體外抗氧化能力比添加黃精汁的黃酒高,均高于空白組,并且黃精酒的DPPH清除率、總酚和總黃酮含量都隨著黃精添加量的增加而增加。其中3#黃精酒的DPPH清除率為61.67%,總酚含量為94.82μg/mL,總黃酮含量為26.89μg/mL。2#黃精酒的DPPH清除率為46.82%,總酚含量為74.56 μg/mL,總黃酮含量為14.90 μg/mL。

采用SAS軟件對總酚、總黃酮與DPPH清除率三者之間進行相關(guān)分析,結(jié)果表明兩兩之間的相關(guān)系數(shù)均＞0.961(P＜0.01),說明黃酒中酚類和黃酮類物質(zhì)含量越高其DPPH清除率越高,這與闕斐等[13]研究結(jié)果表明在酚類物質(zhì)含量與黃酒的抗氧化能力呈正相關(guān)一致。黃丹丹等[14]的研究結(jié)果表明,黃酒中起抗氧化作用的主要成分為氨基酸、糖類物質(zhì)和酚類物質(zhì)。黃精中含有多糖、皂苷和維生素等成分[15],彭金龍等[16]的結(jié)果表明,多糖具有一定的抗氧化能力且多糖濃度與清除率在一定的濃度范圍內(nèi)呈量效關(guān)系。ZHA X Q等[17]報道多糖結(jié)構(gòu)的不同也會影響釀造酒的清除率。章宇等[18]探討了黃酮對釀造酒的抗氧化能力影響,結(jié)果表明,加入經(jīng)強化后的黃酮對釀造酒具有更強的清除自由基的能力和抗氧化活性。

綜上考慮,2#樣品即添加糯米質(zhì)量分數(shù)5%黃精粉的酒樣感官品質(zhì)和理化指標均達到標準要求,且體外抗氧化能力較強。

3 結(jié)論

本試驗主要完成了黃精黃酒的工藝試驗,采用“邊糖化邊發(fā)酵、一次投料”方式進行黃精黃酒的發(fā)酵,結(jié)果證明,添加糯米質(zhì)量2%、5%、10%的黃精粉和料液比為20∶1、10∶1、5∶1(g∶mL)的黃精汁均能提高產(chǎn)酒率、酵母的比生長速率、體外抗氧化能力,其中添加糯米質(zhì)量5%的黃精粉效果最佳,酵母比生長速率為0.0435h-1,較空白組提高了13.87%。DPPH清除率為46.82%,總酚含量為74.56 μg/mL,總黃酮含量為14.90 μg/mL。

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LI Jinsong1,ZHANG Chao1,ZHANG Huaishan1,TANG Yongqing1,CHE Jingwei1,WU Zhengyun2*
(1.Luzhou Laojiao Group Co.,Ltd.,Luzhou 646000,China;2.College of Light Industry,Textile&Food Science,Sichuan University,Chengdu 610065,China)

TS262.91

0254-5071(2017)11-0064-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.11.014

2017-07-18

四川省科技支撐計劃項目(2016GZ0359);瀘州市科技計劃項目(2016-G-1)

李錦松(1972-),男,高級工程師,碩士,研究方向為智能釀造。

*通訊作者:吳正云(1977-),男,副教授,博士,研究方向為食品生物技術(shù)。