不同發酵時間米酒滋味品質變化的研究

于博，郭壯，湯尚文，蔡宏宇，楊成聰，潘振菲，劉倩

（湖北文理學院化學工程與食品科學學院鄂西北傳統發酵食品研究所，湖北襄陽441053）

不同發酵時間米酒滋味品質變化的研究

于博，郭壯，湯尚文，蔡宏宇，楊成聰，潘振菲，劉倩

（湖北文理學院化學工程與食品科學學院鄂西北傳統發酵食品研究所，湖北襄陽441053）

采用電子舌技術和多變量統計學方法相結合的手段，對不同發酵時間米酒的滋味品質進行了評價。發酵過程中米酒的酸味、苦味、澀味、鮮味和咸味均會發生顯著的變化，其中發酵12 h～24 h時其變化最為明顯。通過主成分分析、基于馬氏距離的聚類和多元方差分析發現，按照滋味整體結構相似性的大小可以將米酒的發酵過程劃分為0～12 h，12 h～36 h和36 h～84 h三個階段，其中發酵12小時后米酒的滋味才開始形成，而發酵12 h～36 h可能是米酒滋味品質形成的關鍵階段。

米酒；不同發酵時間；電子舌；品質評價

米酒是以糯米為主要原料，經酒曲等糖化發酵劑發酵而成的飲料酒的統稱［1］。米酒制作環境相對開放，制作工藝也比較簡單，只需將糯米浸泡、蒸熟、冷卻后接入酒曲室溫發酵2 d～3 d即可［2］。米酒的制作過程實質是一個由多種微生物共同參與的復雜發酵過程，微生物的代謝不僅使米酒具有了豐富營養成分和特殊食療功效，更是賦予了其獨特的風味和口感［3］。近些年來，國內外學者在米酒或米酒曲微生物群落結構［4-6］和揮發性風味物質［7-9］的構成方面做了大量卓有成效的研究。眾所周知，米酒的滋味品質直接決定了消費者對產品的接受性和喜好程度，然而令人遺憾的是，目前對米酒尤其是發酵過程中米酒滋味品質變化研究的報道尚少。

米酒滋味品質的評估多由專業的鑒評人員通過感官鑒評的方法進行評價，然而該方法不免帶有一定的主觀性和不可重復性［10］。隨著現代儀器分析技術的發展，電子舌被廣泛的應用于食品滋味品質的評價中，該人工味覺系統采用人工脂膜傳感器技術，實現了食品味覺感官指標的數字化評價［8］，具有結果客觀性和準確性高的特點，因而在食品的滋味品質評價方面得到了廣泛的應用［11-13］。本研究對不同發酵時間的米酒樣品進行了采集，使用電子舌技術和多元統計學方法相結合的方法，對米酒發酵過程中滋味品質的動態變化規律進行了揭示。

1材料、試劑與儀器

1.1材料

糯米：市售。鳳窩酒曲：市售。

1.2試劑

氯化鉀、氫氧化鉀、L（+）-酒石酸：購于國藥集團化學試劑有限公司；無水乙醇和濃鹽酸：購于西隴化工有限公司；以上試劑均為分析純。

1.3主要儀器

SA 402B味覺分析系統：日本Insent公司；LXJ-IIB低速大容量多管離心機：上海安亭科學儀器廠；SHZ-D水循環多用真空泵：鞏義市予華儀器有限責任公司。

2實驗方法

2.1樣品的制備及預處理

潔凈的糯米經浸泡、蒸煮、攤涼和淋冷等工藝環節后，按每千克糯米接入3 g米酒曲的比例將兩者拌勻，于儲釀器中28℃發酵，分別與0、6、12、18、24、30、36、42、54、60、72 h和84 h取樣。常溫下，將米酒樣品3 000 g離心10 min后使用快速濾紙對上清液進行過濾，濾液置4℃備用。

2.2準備溶液和樣品［14］

陰離子清洗液（Negatively solution）配置：將300 mL乙醇和8.3 mL濃鹽酸加水定容至1 L。

陽離子清洗液（Positively solution）配置：將7.46 g氯化鉀、300mL乙醇和0.56g氫氧化鉀加水定容至1L。

2.3電子舌測試方法［15］

傳感器首先在陰離子或陽離子溶液中清洗90 s，繼而在參比溶液1和2中分別洗滌120 s，在參比溶液3中歸零30 s達到平衡條件后，于樣品中進行基本味測試，測試時間為30 s；在參比溶液4和5中分別短暫清洗3 s后，于參比溶液6中測試回味，測試時間為30 s。每個樣品重復測定四次，為減少系統誤差去除第一次測量結果，取后三次平均數據作為測試結果。傳感器每次清洗、平衡和測試回味的溶液均分布在不同的樣品杯子中，且1-6號參比溶液成分完全相同。

2.4統計分析

本研究共采集不同發酵階段的米酒樣品12個，使用電子舌對其苦味、澀味、酸味、咸味和鮮味等5個基本味覺指標，苦的回味、澀的回味和豐富度等3個回味指標進行了測定，在構建12行*8列的數據矩陣的基礎上進而進行多元統計學分析。

使用方差分析對不同發酵時間米酒各滋味指標的差異性進行分析，使用主成分分析法和基于馬氏距離的聚類對不同發酵時間米酒滋味品質整體結構的差異性進行分析；使用person相關性分析對不同滋味指標之間的相關性進行分析。本研究所有分析均采用Matlab 2010b軟件（The MathWorks，Natick，MA，USA）。

3結果與討論

3.1發酵不同階段米酒各滋味指標的變化

發酵不同階段米酒各滋味指標的變化見表1。

表1　發酵不同階段米酒各滋味指標的差異性分析（n=12）Table 1The significance analysis of each taste index of rice wine in different fermentation time（n=12）

由表1可知，不同發酵時間的米酒其酸味、苦味、澀味、鮮味和咸味等5個基本味覺指標差異均非常顯著（P＜0.01），而后味A（澀味的回味）、后味B（苦味的回味）和豐度（鮮味的回味）等3個基本味的回味指標差異均不顯著（P＞0.05）。由總變異值的大小可知，米酒發酵過程中其酸味變化最大，其次為咸味、鮮味、苦味和澀味。使用電子舌對米酒的滋味品質進行評價時，只要兩個樣品在同一指標上的差值大于1，則其差異通過感官鑒評亦可以區分出來。由此可見，不同發酵時間的米酒盡管在苦味和澀味等缺陷指標上的差異較小，但是其差異通過感官鑒評亦可以區分出來。

發酵不同階段米酒各滋味指標豐度變化曲線如圖1所示。

圖1　發酵不同階段米酒各滋味指標豐度變化曲線Fig.1The change curve of richness of each taste index in different fermentation time

由圖1可知，隨著發酵時間的延長米酒樣品的酸味呈現出不斷增強的趨勢，其中12 h～24 h時其增強趨勢最為明顯；咸味在前60 h呈現出增強的趨勢，其中12 h～18 h時增強趨勢最為明顯，但是60 h以后其豐度逐漸下降；發酵前24 h米酒的苦味和鮮味呈現出明顯的下趨勢，其中12 h～24 h時其下降幅度較為明顯，而24 h后兩個滋味指標的豐度趨于穩定；米酒的澀味在發酵12 h以前呈現明顯的下降趨勢，而12 h～18 h其豐度明顯增強，18 h后趨于穩定。由此可見，發酵12 h～24 h時米酒的各滋味指標變化均較為明顯。

3.2發酵不同階段米酒滋味品質總體結構的變化

發酵不同階段米酒滋味品質總體結構的變化見圖2。

圖2　發酵不同階段米酒滋味品質的主成分1與主成分2因子載荷圖Fig.2Graphical representation of the principal component analysis of the taste profile characterization of rice wine in different fermentation time showing PC1 vs.PC2：Factor loading

因為電子舌獲得的食品滋味數據矩陣通常具有變量較多的特點，所以為了從這些數據中有效挖掘出足夠的信息，本研究采用主成分分析法（principal component analysis，PCA）和馬氏距離聚類（Mahalanobis distance clustering）對不同發酵時間米酒的滋味品質整體結構進行分析。

經主成分分析發現，不同發酵階段米酒樣品滋味品質的信息主要集中在前3個主成分，其累計方差貢獻率為88.27%。其中第一主成分貢獻率為54.74%，第二和第三主成分的貢獻率分別為22.56%和10.78%。根據計算樣本相關矩陣的特征向量可給出主成分的函數式為：Y1=0.463X1-0.389X2+0.268X3+0.343X4+ 0.173X5-0.461X6-0.137X7+0.429X8

Y2=-0.161X1+0.391X2+0.393X3+0.317X4+0.590X5+ 0.163X6-0.406X7-0.163X8

Y3=-0.038X1-0.028X2-0.270X3+0.454X4+0.418X5+ 0.095X6+0.731X7-0.012X8

由函數式看出，在第一主成分中X1、X6和X8的系數絕對值最大；在第二主成分中X2、X3和X5的系數絕對值最大；而在第三主成分中X4和X7的系數絕對值最大。由此可見，上述8個指標可以劃分為3個大類，即第一主成分由酸味、咸味和鮮味等三個滋味指標構成；第二主成分由苦味、澀味和后味A（澀的回味）等三個米酒產品品質的缺陷型指標構成；而第三主成分由后味B（苦的回味）和豐度（鮮的回味）等兩個回味指標構成。發酵不同階段米酒滋味品質的主成分1與主成分2因子載荷圖如圖2所示。同時由因子載荷圖（圖2）可知，第一主成分中的酸味和咸味與鮮味均呈負相關，而第二主成分中的三個指標均呈正相關，然其相關性是否具有統計學意義還需采用person相關分析進行進一步的驗證。

發酵不同階段米酒滋味品質的主成分1與主成分2因子得分圖如圖3所示。

圖3　發酵不同階段米酒滋味品質的主成分1與主成分2因子得分圖Fig.3Graphical representation of the principal component analysis of the taste profile characterization of rice wine in different fermentation time showing PC1 vs.PC2：Factor scores

由圖3可知，不同發酵階段的米酒樣品在因子得分圖中的分布呈現出明顯的聚類趨勢，其中未發酵和發酵6 h的米酒樣品位于第二象限；發酵12 h和18 h的米酒樣品位于第三象限；發酵24、30、36、42 h和54 h的米酒樣品位于第四象限；而隨著發酵時間的延長，發酵60、72 h和84 h的米酒樣品則位于第一象限。由此可見，隨著發酵時間的延長米酒樣品在因子得分圖上的分布整體上往X軸的正方向偏移，結合圖2和圖3我們可定性的認為，發酵過程中米酒的酸味和咸味越來越濃郁，而鮮味呈現出減弱的趨勢。由圖3我們亦可知，不同發酵時間的樣品在Y軸上的分布前18 h呈現出下降的趨勢而18 h后整體呈現出上升趨勢，結合圖2和圖3我們亦可定性的認為發酵初期米酒的苦味和澀味會逐漸下降，而發酵18 h后其會呈現出增強的趨勢。

為了進一步驗證PCA分析的結果，我們采用馬氏距離聚類對不同發酵階段米酒的滋味整體結構進行了分析。基于馬氏距離不同發酵時間米酒滋味品質的聚類分析如圖4所示。

圖4　基于馬氏距離不同發酵時間米酒滋味品質的聚類分析Fig.4The cluster analysis of the taste profile characterization of rice wine in different fermentation time based on mahalanobis distance

由圖4可知，當距離取1000的時候，12米酒樣品可以分成三個聚類，其中未發酵和發酵6 h及12 h的米酒樣品可以形成第一個聚類，發酵18、24、30h和36h的米酒樣品可以形成第二個聚類，而發酵42、54、60、72 h和84 h的米酒樣品可以形成第三個聚類。本研究進一步采用多元方差分析（MANOVA）對不同發酵時間米酒滋味品質的差異性進行了分析，結果發現未發酵和發酵6 h及12 h的米酒樣品其滋味差異不顯著（p＞0.05），而發酵18 h的米酒樣品其滋味與12 h時差異極顯著（p=1.71E-66），由此可見發酵12 h～18h時米酒的滋味品質開始形成；而發酵12 h～30 h時米酒的滋味品質差異不顯著（p＞0.05），發酵36 h時米酒的滋味品質與30 h和42 h時差異均顯著（p＜0.05）。綜上所述，發酵12 h～36 h可能是米酒滋味品質形成的關鍵階段。值得一提的是，發酵60、72 h和84 h時米酒的滋味品質差異極顯著（p＜0.001）。

3.3米酒各滋味指標相關性分析

米酒各滋味指標的相關性分析如表2所示。

表2　米酒各滋味指標的相關性分析Table 2Correlation analysis on each taste index of rice wine

由表2可知，米酒的不同滋味指標之間呈現出一定的相關性，其中酸味與苦味（R=-0.924，p＜0.001）和鮮味（R=-0.995，p＜0.001）均呈極顯著負相關，而與咸味呈現極顯著正相關（R=0.877，p＜0.001）；苦味與鮮味呈極顯著正相關（R=0.908，p＜0.001），而與咸味呈現非常顯著負相關（R=-0.775，p＜0.01）；鮮味與咸味呈極顯著負相關（R=-0.875，p＜0.001）。值得一提的是，苦味的回味與澀味的回味呈顯著正相關（R=0.700，p＜0.05）。

4結論

發酵過程中米酒的酸味、苦味、澀味、鮮味和咸味均會發生顯著的變化，其中發酵12 h～24 h時米酒的各滋味指標變化均較為明顯。按照米酒滋味整體結構相似性的大小，可以將米酒的發酵過程劃分為0～12 h，12 h～36 h和36 h～84 h三個階段，其中發酵12小時后米酒的滋味開始形成，而發酵12 h～36 h可能是米酒滋味品質形成的關鍵階段。

［1］胡欣潔，劉云.苦蕎米酒發酵工藝條件的優化［J］.食品研究與開發，2013，34（3）：43-47

［2］利勤.香米米酒加工工藝研究及品質分析［D］.西華大學，2013：1-3

［3］陳欲云，邊名鴻，楊躍寰.米酒對小鼠免疫功能的影響［J］.中國釀造，2013，32（7）：53-55

［4］蔡麗，易響，陳福生，等.傳統米酒酒曲的評價及根霉的分類鑒定［J］.中國釀造，2010，29（12）：30-33

［5］Kim S Y，Yoo K S，Kim J E，et al.Diversity analysis of lactic acid bacteria in Korean rice wines by culture-independent method using PCR-denaturing gradient gel electrophoresis［J］.Food Science and Biotechnology，2010，19（3）：749-755

［6］王小紅，王瑩，趙山，等.孝感鳳窩酒曲中根霉的分離及特性研究［J］.中國釀造，2008，27（13）：21-24

［7］Yong H，Lee T，Kim J，et al.Flavor characteristics of rice-grape wine with starch-hydrolyzing enzymes［J］.Food Science and Biotechnology，2013，22（4）：937-943

［8］Lee D G，Kim K，Lee S.Taste profile characterization of white ginseng by electronic tongue analysis［J］.African Journal of Biotechnology，2012，11（38）：9280-9287

［9］Jung H，Lee S J，Lim J H，et al.Chemical and sensory profiles of makgeolli，Korean commercial rice wine，from descriptive，chemical，and volatile compound analyses［J］.Food Chemistry，2014，152（6）：624-632

［10］韓北忠，童華榮.食品感官評價［M］.北京：中國林業出版社，2009

［11］吳瑞梅，趙杰文，陳全勝，等.基于電子舌技術的綠茶滋味品質評價［J］.農業工程學報，2011，27（11）：378-381

［12］王俊，姚聰.基于電子舌技術的葡萄酒分類識別研究［J］.傳感技術學報，2009，22（8）：1088-1093

［13］Doi M.Evaluation of kokumi taste of Japanese soup stock materials using taste sensor［J］.Sensors and Materials，2011，23（8）：493-499

［14］Oohira K，Toko K，Akiyama H，et al.Electric characteristics of hybrid polymer membranes composed of two lipid species［J］.Journal of the Physical Society of Japan，1995，64（9）：3554

［15］Kobayashi Y，Habara M，Ikezazki H，et al.Advanced taste sensors based on artificial lipids with global selectivity to basic taste qualities and high correlation to sensory scores［J］.Sensors，2010，10（4）：3411-3443

A Comparative Study on the Taste Profile Characterization of Rice Wine in Different Fermentation Time

YU Bo，GUO Zhuang，TANG Shang-wen，CAI Hong-yu，YANG Cheng-cong，PAN Zhen-fei，LIU Qian
（Northwest Hubei Research Institute of Traditional Fermented Food，College of Chemical Engineering and Food Science，Hu Bei University of Arts and Science，Xiangyang 441053，Hubei，China）

In this paper，the taste profile characterizations of rice wine in different fermentation time were studied by electronic tongue and multivariate statistics.There were significant differences of sourness，bitterness，astringency，umami and saltiness of rice wine in different fermentation time，and especially have the most changes during 12 h-24 h.Principal component analysis（PCA），cluster analysis based on mahalanobis distance analysis and MANOVA analysis all showed that the fermentation process of rice wine could divided into three stages based on the taste profile similarity，namely 0-12 h，12 h-36 h and 36 h-84 h.We also found the tasta of rice wine has begun to form after fermented 12 h fermentation，and the fermentation from 12 h to 36 h was probably a key state for of tasta profile formation.

rice wine；different fermentation time；electronic tongue；quality evaluation

?（

olution）配置：將2.236 5 g氯化鉀和0.045 g酒石酸溶解于蒸餾水后定容至1 L。

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.10.005

2014-12-15

湖北省教育廳青年基金（Q20132602）

于博（1981—），男（回），講師，博士，主要從事農產品深加工及綜合利用研究。