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黃精黑糯米酒釀造工藝優(yōu)化及其品質(zhì)分析

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月20日 19:58

摘要：以黑糯米為主要原料，黃精提取液為輔料制備黃精黑糯米酒。以感官評分為評價指標，通過單因素試驗和正交試驗優(yōu)化液態(tài)法發(fā)酵黃精黑糯米酒釀造工藝條件，并對其理化指標及活性成分進行測定。結(jié)果表明，最佳釀造工藝條件為酒曲與酵母質(zhì)量比1∶1、發(fā)酵時間6 d、黃精提取液添加量28%、料液比（糯米與水）1.0∶7.0（g∶mL）。在此優(yōu)化條件下，黃精黑糯米酒的酒體澄清透亮、呈紫紅色、酒香醇厚、具有黃精風(fēng)味，感官評分為87分，酒精度達12.0%vol，總糖、還原糖、總酸、氨基酸態(tài)氮、花色苷和總黃酮含量分別為4.13 g/100 mL、3.74 g/100 mL、6.32 g/L、0.22 g/L、37.9 mg/L、0.023 g/100 mL。

黃精（Polygonatum sibiricum），是一種藥食同源的百合科黃精屬植物的根莖，又稱“雞頭參”、“老虎姜”、“白芨”，根據(jù)2015年版《中國藥典》中的收錄，黃精可分為多花黃精、滇黃精和黃精[1-2]。中醫(yī)認為，黃精具有健脾補腎、補氣養(yǎng)陰、潤肺等功效，可以預(yù)防治療腎虛頭暈、體倦乏力、糖尿病等多種疾病[3-6]。黃精中富含豐富的黃酮、甾體皂苷、黃精多糖等活性成分，其中黃精多糖是含量最豐富，具有抗疲勞、抗氧化、調(diào)節(jié)血糖等作用[7-9]。

黑糯米，別名為“藥米”[10]、“黑珍珠”[11]、“紫米”[12]，是一種藥食兩用的糯性大米，具有補中益氣、增強抵抗力、活血明目、固發(fā)抗衰、滋陰益腎、補胃暖肝等功效[13-16]。與白糯米相比，黑糯米的營養(yǎng)和藥用價值更加全面，且蛋白質(zhì)和維生素等均高于白糯米，其中，賴氨酸是普通白糯米的3.0～3.5倍，精氨酸比普通白糯米高1.15%[17-18]。黑糯米中的花色苷、黃酮類、植物甾醇和生物堿等活性物質(zhì)在調(diào)節(jié)人體機能和維持健康方面也發(fā)揮著重要作用[19]。糯米酒中含有醛類、酚類物質(zhì)、羰基化合物和高級醇類的特殊風(fēng)味物質(zhì)以及蛋白質(zhì)、糖類、鈣、多種維生素等基本營養(yǎng)成分[20-22]。目前對添加藥食同源輔料的保健米酒釀造研究日益增多，張陽陽等[23]通過正交試驗優(yōu)化得到桑葚米酒最佳工藝，預(yù)測其貨架期為15 d。楊麗華等[24]對黃芪米酒釀造工藝進行了優(yōu)化，得到最佳工藝條件為黃芪添加量5%，酒曲添加量0.6%，黃米與糯米質(zhì)量比1∶2，發(fā)酵時間72 h。李剛鳳等[25]以鮮天麻、糯米為原料研發(fā)了一款酒精度為9.5%vol的天麻糯米發(fā)酵酒。目前鮮見以黃精和黑糯米為原輔料進行米酒釀造的研究報道。

該研究以黑糯米為主要原料，黃精提取液為輔料制備黃精黑糯米酒，以感官評分為考察指標，通過單因素試驗和正交試驗優(yōu)化液態(tài)法發(fā)酵黃精黑糯米酒工藝條件，并對其理化指標及活性成分進行測定，以期獲得營養(yǎng)健康的黃精黑糯米酒，為黃精產(chǎn)品的多樣化發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞頭黃精、酒曲：市售；黑糯米：哈爾濱鑫恒德食品有限公司；安琪酵母：安琪酵母股份有限公司；木瓜蛋白酶（酶活力≥100 000 U/g）：南寧龐博生物工程有限公司；纖維素酶（酶活力≥30 000 U/g）、α-淀粉酶（酶活力≥10 000 U/g）：山東科隆特酶制劑有限公司；糖化酶（酶活力≥150 000 U/g）：江蘇博立生物制品有限公司；苯酚、亞鐵氰化鉀、D-無水葡萄糖、鄰苯二甲酸氫鉀、氯化鉀、甲醛、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、酚酞、次甲基藍、硫酸銅、活性炭、甲醇、乙酸鈉、中性紅、乙酸、乙醇、硝酸鋁、亞硝酸鈉、濃鹽酸、濃硫酸、高氯酸（均為分析純）、蘆?。兌龋?8%）：斯坦福石油化工（天津）有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

ZHP-250型智能恒溫振蕩培養(yǎng)箱：上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司；800Y多功能粉碎機：鉑歐五金廠；SK8210LHC超聲清洗器：上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司；RE-52B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器設(shè)備有限公司；SHZ-DⅢ予華牌循環(huán)水真空泵：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；DHG-9076電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：江蘇省金壇市大地自動化儀器廠；BSA224S分析天平：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；PAL-1數(shù)顯測糖儀：廣州市愛宕科學(xué)儀器有限公司；V-5000可見分光光度儀：上海元析儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 黃精提取液制備工藝流程[26]

選擇無霉變、新鮮的黃精，用清水清洗表面污漬和泥垢，用切片器分成均勻的薄片（約1～2 mm）。將切片后的黃精均勻的鋪在蒸鍋，蒸至可被輕易戳破即可。然后平鋪于烘盤，放入烘箱烘至黃精片可被輕輕捏碎（65 ℃、11 h）。將烘干后的黃精粉碎至可通過80目篩過篩。按黃精粉及水的比例為1∶20（g∶mL）加入蒸餾水，添加黃精粉質(zhì)量的3%的纖維素酶和木瓜蛋白酶（纖維素酶∶木瓜蛋白酶=4∶6（g∶g）），調(diào)節(jié)pH=5.0時放入50 ℃、500 W超聲波提取器中提取40 min。將超聲提取后的黃精液于90 ℃處理5 min滅酶。用300目絹布趁熱過濾，得到黃精提取液，備用。

1.3.2 黃精黑糯米酒加工工藝流程及操作要點[27-28]

操作要點：

浸泡、打漿：選用無霉變、新鮮的黑糯米，用清水沖洗2～3次，加入適量的純凈水于70 ℃水浴鍋內(nèi)浸泡2 h，每30 min攪拌一次，浸泡后糯米按照料液比1∶6（g∶mL）加純凈水打漿。

液化：糯米打漿后加入20 U/g α-淀粉酶（以糯米質(zhì)量計），在70 ℃水浴鍋中酶解30 min。

糖化：將上述酶解液冷卻至60 ℃左右，加入200 U/g糖化酶（以糯米質(zhì)量計），在60 ℃水浴鍋糖化2.5 h，每30 min攪拌一次。

滅酶：將糯米糖化液放入水浴鍋中于90 ℃處理5 min滅酶。

發(fā)酵：將糯米糖化液倒入缸中，添加一定量的黃精提取液，接入2.0%酒曲與酵母混合發(fā)酵劑（1∶1）（g∶g），在30 ℃條件下發(fā)酵5 d，酒精度基本不變終止發(fā)酵。

過濾、滅菌：用4層紗布過濾發(fā)酵液，濾液裝罐，于100 ℃滅菌15 min即得黃精黑糯米酒成品。

1.3.3 黃精黑糯米酒發(fā)酵條件優(yōu)化

單因素試驗：在上述加工工藝流程條件下，以產(chǎn)品的感官評分、酒精度、可溶性固形物含量為考察指標，分別考察添加酒曲與酵母質(zhì)量比（0∶1、1∶3、1∶1、3∶1、1∶0）、發(fā)酵時間（4 d、5 d、6 d、7 d、8 d）、黃精提取液添加量（0、11%、22%、33%、44%）、料液比（1.0∶4.0、1.0∶5.0、1.0∶6.0、1.0∶7.0、1.0∶8.0（g∶mL））4個因素對黃精糯米酒品質(zhì)的影響。

正交試驗：根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以感官評分作為評價指標，以酒曲與酵母質(zhì)量比（A）、發(fā)酵時間（B）、黃精液提取液添加量（C）為影響因素，設(shè)計3因素3水平L9（34）正交試驗，其因素與水平見表1。

表1 釀造工藝優(yōu)化正交試驗因素與水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for brewing process optimization

水平 A 酒曲與酵母質(zhì)量比B 發(fā)酵時間/d C 黃精提取液添加量/%123 0∶1 1∶3 1∶1 567 16 22 28

1.3.4 總黃酮的測定

采用分光光度計法測定[29]，以蘆丁質(zhì)量濃度（X）為橫坐標，以吸光度值（Y）為縱坐標，繪制蘆丁標準曲線，得到標準曲線回歸方程Y=0.090 3X-0.011 2，相關(guān)系數(shù)R2=0.996，根據(jù)標準曲線回歸方程計算總黃酮含量。

1.3.5 花色苷的測定

參照T/NXFSA 022—2022《黑果枸杞提取物花色苷》中分光光度計法測定，用示差法計算出花色苷總量（以矢車菊素-3-O-葡萄糖苷計）。

1.3.6 感官評價

將樣品隨機給10名經(jīng)過感官培訓(xùn)的食品專業(yè)人士進行感官評價，根據(jù)黃精黑糯米酒的口感、色澤、氣味及組織狀態(tài)進行感官評分，滿分為100分，黃精黑糯米酒感官評價標準見表2。

表2 黃精黑糯米酒感官評價標準
Table 2 Sensory evaluation standards of Polygonatum sibiricum and black glutinous rice wine

評價項目評價標準感官評分/分20～25口感（25分）口感細膩，味道醇厚，有輕微苦味、澀味，帶有黃精風(fēng)味口感較細膩，味道較醇厚，有苦味、澀味，黃精味略輕或略重口感粗糙，味道刺激，明顯有苦味、澀味，黃精味重或輕10～19 0～9色澤（25分）顏色為紫紅色，且鮮明透亮，有光澤顏色為暗紅色，色澤較暗，光澤一般顏色為暗紅色，光澤差20～25 10～19 0～9 20～25氣味（25分）具有濃厚酒氣，有黃精風(fēng)味，無酸味，酒香濃郁協(xié)調(diào)具有濃厚酒氣，黃精氣味較淡或較重，有輕微酸味，酒香濃郁較協(xié)調(diào)具有濃厚酒氣，黃精氣味無或重，有明顯酸味，酒香濃郁不協(xié)調(diào)10～19 0～9組織狀態(tài)（25分）酒體澄清，無明顯沉淀酒體較澄清，有少許沉淀酒體渾濁，有明顯沉淀20～25 10～19 0～9

1.3.7 理化指標檢測

可溶性固形物含量的測定：手持糖度計法；酒精度的測定：手持酒精濃度測量儀；總糖和還原糖（以葡萄糖計）的測定：參照GB/T 13662—2018《黃酒》費林法；總酸（以乳酸計）的測定：參照GB/T 13662—2008《黃酒》酸堿滴定法；氨基態(tài)氮的測定：參照GB 5009.235—2016《食品中氨基態(tài)氮的測定》酸度計法。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理

每個試驗重復(fù)3次，結(jié)果以“平均值±標準差”表示；正交試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析采用Design-Expert 8.0和Excel 2019軟件進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 酒曲與酵母質(zhì)量比對黃精黑糯米酒品質(zhì)的影響

由圖1可知，酒曲與酵母質(zhì)量比的改變對米酒的酒精度基本無影響，說明兩種發(fā)酵劑的發(fā)酵能力基本相似。當(dāng)酒曲與酵母質(zhì)量比為1∶3時，感官評分和可溶性固形物含量最高，分別為73分和4.6%，酒精度為12%vol，其原因可能是酒曲與酵母協(xié)同發(fā)酵，不僅可以保留酒曲的獨特發(fā)酵風(fēng)味，還可以豐富米酒的風(fēng)味物質(zhì)[30-31]。綜合考慮，最佳酒曲與酵母的質(zhì)量比為1∶3。

圖1 酒曲與酵母質(zhì)量比對黃精黑糯米酒品質(zhì)的影響
Fig. 1 Effect of Jiuqu and yeast ratio on the quality of Polygonatum sibiricum and black glutinous rice wine

2.1.2 發(fā)酵時間對黃精黑糯米酒品質(zhì)的影響

由圖2可知，發(fā)酵時間對米酒的可溶性固形物含量基本無影響。當(dāng)發(fā)酵時間為4～6 d時，酒精度及感官評分均呈升高趨勢；當(dāng)發(fā)酵時間為6 d時，感官評分及酒精度均達到最大值，分別為77分和12.2%vol，此時，可溶性固形物含量為4.5%；當(dāng)發(fā)酵時間＞6 d時，酒精度及感官評分均呈下降趨勢。當(dāng)發(fā)酵時長太短時，微生物作用時間短，未降解完酒中的糖類等營養(yǎng)成分，發(fā)酵不夠徹底，導(dǎo)致糯米酒風(fēng)味不足，不斷延長發(fā)酵時間，糖類等物質(zhì)被酵母等利用產(chǎn)生乙醇和酚類物質(zhì)，米酒的酒精度及可溶性固形物含量增加。隨著發(fā)酵的繼續(xù)進行，糖類物質(zhì)被酵母菌等微生物消耗殆盡，部分乙醇和酚類物質(zhì)被氧化，使得酒體出現(xiàn)明顯酸味、苦澀味，感官品質(zhì)下降[30]。綜合考慮，最佳發(fā)酵時間為6 d。

圖2 發(fā)酵時間對黃精黑糯米酒品質(zhì)的影響
Fig. 2 Effect of fermentation time on the quality of Polygonatum sibiricum and black glutinous rice wine

2.1.3 黃精提取液添加量對黃精黑糯米酒品質(zhì)的影響

由圖3可知，當(dāng)黃精提取液添加量在0～44%時，酒精度和可溶性固形物含量隨之增加。當(dāng)黃精提取液添加量為0～22%時，感官評分隨之升高；當(dāng)黃精提取液添加量為22%時，感官評分最高（77分），可溶性固形物含量和酒精度分別為4.3%、11.8%vol；當(dāng)黃精提取液添加量＞22%時，感官評分有所下降。這是因為黃精提取液中含有黃精多糖和還原糖等成分，可為酵母菌發(fā)酵提供營養(yǎng)物質(zhì)，但是黃精提取液較多時，黃精風(fēng)味會掩蓋米酒風(fēng)味，沉淀物增加，口感也隨之變差。綜合考慮，最佳黃精提取液添加量為22%。

圖3 黃精提取液添加量對黃精黑糯米酒品質(zhì)的影響
Fig. 3 Effect of Polygonatum sibiricum extract addition on the quality of P. sibiricum and black glutinous rice wine

2.1.4 料液比對黃精黑糯米酒品質(zhì)的影響

由圖4可知，隨著料液比在1.0∶4.0～1.0∶8.0（g∶mL）范圍內(nèi)的不斷增加，酒精度和可溶性固形物含量呈不斷下降的趨勢。當(dāng)料液比為1.0∶4.0～1.0∶7.0（g∶mL）時，感官評分隨之增加；當(dāng)料液比為1.0∶7.0（g∶mL）時，感官評分最高（78分），此時，可溶性固形物含量和酒精度分別為4.4%和11.5%vol；當(dāng)料液比為1.0∶7.0～1.0∶8.0（g∶mL）時，感官評分逐漸下降。其原因可能是，當(dāng)發(fā)酵用水比例較低時，糖化液中葡萄糖等濃度高，可能導(dǎo)致發(fā)酵不均勻，酒精度和糖度高，形成了高糖滲透環(huán)境影響了酵母的發(fā)酵功能，使得風(fēng)味成分產(chǎn)生少，口感不佳，感官評分較低[32]。當(dāng)發(fā)酵用水比例較高時，導(dǎo)致酒體風(fēng)味不足，口感不協(xié)調(diào)[31]。因此，最佳料液比為1.0∶7.0（g∶mL）。

圖4 料液比對黃精黑糯米酒品質(zhì)的影響
Fig. 4 Effect of material and liquid ratio on the quality of Polygonatum sibiricum and black glutinous rice wine

2.2 正交試驗結(jié)果

根據(jù)單因素試驗的結(jié)果，以感官評分作為評價指標，以酒曲與酵母質(zhì)量比（A）、發(fā)酵時間（B）、黃精液提取液添加量（C）、空列（D）為4個影響因素優(yōu)化黃精黑糯米酒工藝條件，正交試驗結(jié)果與分析見表3。方差分析結(jié)果見表4。

表3 發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析
Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation conditions optimization

試驗號 A B C D（空列）感官評分/分123456789k1 111222333 123123123 123231312 123312231 75 76 75 80 84 83 84 84 82 k2 k3極差75.333 82.333 83.333 8.000 79.667 81.333 80.000 1.666 80.667 79.333 81.000 1.667 80.333 81.000 79.667 1.333

表4 回歸模型方差分析結(jié)果
Table 4 Results of variance analysis of regression model

注：“*”表示對結(jié)果影響顯著（P＜0.05）。

因素偏差平方和自由度均方 F 值顯著性ABCD誤差114.000 4.667 4.667 2.667 2.667 22222 57.000 2.333 2.333 1.333 1.333 42.745 1.750 1.750 1.000*

由表3可知，影響黃精黑糯米酒感官品質(zhì)的各因素的順序是A＞C＞B，即酒曲與酵母質(zhì)量比＞黃精液提取液添加量＞發(fā)酵時間。發(fā)酵條件最優(yōu)的組合方案為A3B2C3，即酒曲與酵母質(zhì)量比1∶1、發(fā)酵時間6 d、黃精提取液添加量28%。根據(jù)正交試驗最優(yōu)組合A3B2C3進行3次平行驗證試驗，得到黃精黑糯米酒的酒精度為12.0%vol，感官評分為87分，黃精黑糯米酒澄清透亮、呈紫紅色、香氣醇厚具有黃精風(fēng)味。由表4可知，酒曲與酵母質(zhì)量比對黃精黑糯米酒感官品質(zhì)影響顯著（P＜0.05）。

2.3 理化指標與活性成分測定結(jié)果

對黃精黑糯米酒的理化指標和活性成分進行測定，測得其總糖含量為4.13 g/100 mL、還原糖含量為3.74 g/100 mL、總酸含量為6.32 g/L、氨基酸態(tài)氮含量為0.22 g/L、花色苷含量為37.9 mg/L、總黃酮含量為0.023 g/100 mL。

3 結(jié)論

以黑糯米和黃精為原料制備黃精黑糯米酒，經(jīng)過單因素與正交試驗得出最佳工藝條件為：酒曲與酵母質(zhì)量比1∶1、發(fā)酵時間6 d、黃精提取液添加量28%、料液比（糯米與水）1.0∶7.0（g∶mL），在此優(yōu)化工藝條件下，黃精黑糯米酒的酒體澄清透亮、呈紫紅色、酒香醇厚、具有黃精風(fēng)味，感官評分為87分，酒精度達12.0%vol，總糖含量為4.13 g/100 mL、還原糖含量為3.74 g/100 mL、總酸含量為6.32 g/L、氨基酸態(tài)氮含量為0.22 g/L，花色苷含量為37.9 mg/L、總黃酮含量為0.023 g/100 mL，本研究豐富了黃精產(chǎn)品的多樣性，也滿足了消費者的對健康和口感的需求，具有較好的市場前景。

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