含γ-氨基丁酸客家黃酒的工藝優化

錢　敏，劉嘉欣，莫依燦，朱　豪，趙文紅，白衛東

含γ-氨基丁酸客家黃酒的工藝優化

錢敏1，2，劉嘉欣1，莫依燦1，朱豪1，趙文紅1，2*，白衛東1，2

（1.仲愷農業工程學院 輕工食品學院，廣東 廣州 510225；2.廣東省嶺南特色食品工程中心，廣東 廣州 510225）

該試驗通過對廣東客家黃酒的釀造工藝進行優化，以提高黃酒中γ-氨基丁酸（GABA）含量。選取酒藥、麥曲、紅曲、加水量、裝瓶量和浸米時間6個因素進行單因素篩選，利用Design-Expert 8.05軟件設計分式析因實驗，得出裝瓶量和浸米時間為影響最大的兩個因素。通過響應面優化對兩個顯著因素進行研究，得出最佳釀酒工藝參數：酒藥0.5%、麥曲0.5%、紅曲5%、加水量5%（以原料糯米質量百分比計），裝瓶量200 g/L和浸米時間30 h，在此最佳參數下釀造的黃酒，GABA含量達295.79 mg/L，比傳統工藝黃酒中GABA含量提高了142.89 mg/L。

客家黃酒；γ-氨基丁酸；工藝優化

廣東客家黃酒又稱客家娘酒和“月子酒”，是我國黃酒的一個重要分支［1-2］，己有五千多年的歷史，是客家古文化和酒文化相結合的精華，是嶺南一帶客家民間傳統發酵型黃酒。其紅褐色晶瑩剔透，酒體甘醇，香氣濃郁，鮮甜爽口，余味綿長［3］。黃酒是最富營養的發酵酒。黃酒的含熱量是啤酒的3～6倍，葡萄酒的2.0～2.5倍，黃酒富含蛋白質、維生素和多種對人體有益的礦物元素，黃酒中氨基酸種類達18種之多，其中包括8種人體必需氨基酸［4-5］，它們在黃酒中含量是啤酒的9.8倍，紅葡萄酒的3.5倍，并且高于雞蛋等其他食品，故有“液體蛋糕”之美譽［6-9］。

γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid，GABA）是一種天然活性成分［10］，也是一種重要的抑制性神經遞質，它參與多種代謝活動，具有降血壓、促進肝功能、腎功能等功效［11-15］。

本實驗通過了解廣東客家黃酒內功能性物質γ-氨基丁酸（GABA）的作用，對黃酒的釀造工藝進行優化，提高黃酒內GABA的含量，改善其營養性質。在保留廣東客家黃酒原有風味口感的基礎上，優化黃酒品質，滿足現代人對身體健康的需求，推動廣東客家黃酒發展，更為GABA的深入研究打下基礎。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

糯米：市售；米酒（29度）：廣東石灣酒廠；紅曲、麥曲、酒藥：廣東河源紫金酒廠。

乙腈、甲醇：瑞典歐譜生公司；GABA標準品：上海晶純生化科技股份有限公司；鄰苯二甲醛（o-phthalaldehyde，OPA）衍生試劑：安捷倫科技有限公司；磷酸鹽緩沖液：廣州市東暉貿易有限公司；以上所有試劑均為色譜純。

1.2儀器與設備

LDZX-30KBS立式壓力蒸汽滅菌器：上海涉案醫療器械廠；Agilent 1100高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）儀：美國Agilent公司；85-2型恒溫磁力攪拌器：上海撕樂儀器有限公司；LRH-250F生化培養箱：上海悅豐儀器表有限公司；BS223S電子天平：北京賽多利斯儀器系統有限公司。

1.3方法

1.3.1客家黃酒的加工工藝流程及操作要點

操作要點：加水量超過米2～3 cm、浸米時間以2～3 d為宜；121℃蒸飯30 min；攤飯待米的溫度降到37℃左右即可拌曲（紅曲5%、麥曲0.7%、酒藥0.7%）；前發酵時間為下缸后5～7 d，溫度26～30℃；添加高度米酒（29度）用以調控發酵缸中微生物生長，防止酸敗等發生；后發酵溫度控制在26～30℃，時間20～30 d；滅菌溫度65℃、時間30 min；陳釀的溫度25℃、時間60 d。

1.3.2 GABA含量檢測方法

黃酒中GABA含量檢測采用高效液相色譜法。色譜條件：PhenomenexGeminiC18色譜柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；柱溫40℃；紫外檢測檢測器；檢測波長340 nm；流動相：A相為0.04 mol/L NaH2PO4（用6 mol/LNaOH調pH至7.8）；B相為乙腈∶甲醇∶水=45∶45∶10（V/V）。依次吸取0 μL H2O、5 μL磷酸鹽緩沖液、1 μL OPA衍生劑、0 μL H2O、10 μL酒樣、0 μL H2O，進樣量為1 μL；梯度洗脫程序見表1。

表1　梯度洗脫程序Table 1 Gradient elution program

1.3.3標準品溶液的配制及酒樣的處理

GABA標準品溶液的配制：準確稱取GABA標準品40 mg，以流動相A定容至100 mL。準確取10 mL酒樣，加入0.5 g活性碳，靜置1 h，用濾紙過濾，然后用0.45 μm微孔濾膜過濾，每個樣品平行做3個，進樣分析。

1.3.4 γ-氨基丁酸標準曲線繪制

按0.5 μL、1.0 μL、1.5 μL、2.0 μL、2.5 μL的進樣量進樣，以GABA的峰面積（y）為縱坐標，GABA的含量（x）為橫坐標作γ-氨基丁酸標準曲線，得到標準曲線回歸方程y= 592.148 3x+0.944 6，相關系數R為0.999 84。

1.3.5單因素試驗

單因素選取酒藥、麥曲、紅曲、加水量、浸米時間和裝瓶量6因素進行單因素篩選，以GABA含量（Y）為響應值，利用Design Expert 8.05軟件設計分式析因試驗6因素進行單因素篩選，析因試驗水平設計及編碼值見表2。

表2　單因素26IV-2析因水平設計及編碼值Table 2 Design and coding of single factor 26IV-2fractional factorial experiments

1.3.6響應面優化

對單因素試驗所篩選出的顯著因素，利用Design-Expert.8.05軟件設計中心組合試驗設計（central composite design，CCD），進一步優化工藝參數。

1.3.7黃酒感官評價

參考黃酒國標GB/T 13662—2008《黃酒》制定客家黃酒感官評分方法，各酒樣使用隨機編號，由10名具有經驗的人員對黃酒的色澤（A）、香氣（B）、滋味（C）和風格（D）4個方面進行評分，以很好、較好、一般、較差和差進行評價，按權重記錄結果，滿分100分。感官評分計算公式如下：

感官評分=A×10%+B×25%+C×50%+D×15%

式中：A、B、C、D分別表示色澤、香氣、滋味和風格。

2　結果與分析

2.1單因素篩選結果

按照表1.3.5設計進行分式析因單因素試驗，結果見表3。

表3　分式析26IV-2因試驗設計和結果Table 3 Design and results of 26-2fractional factorial experimentsIV

按照表3試驗結果輸入Design Expert 8.05軟件對其進行處理，因子及其交互作用效應估計結果見表4，學生化殘差檢驗法半正態圖結果見圖1。

表4　因子及其交互作用效應估計Table 4 Factors and interaction effect estimation

由各因素及其交互作用的效應估計（見表4）可知，E因素浸米時間和F因素裝瓶量是影響最大的兩個效應，E和F因素影響貢獻率分別為3.55%和91.97%。

圖1　學生化殘差檢驗法半正態圖Fig.1 Half normal plot of student residual test methods

由圖1可知，A、B、C、D因素不存在偏差，E和F是遠離直線的，當因素和交互作用各點在直線上說明其影響作用小，反之當點遠離直線則表明影響作用越大。因此E（浸米時間）和F（裝瓶量）兩因素為顯著因素，并選取E（浸米時間）和F（裝瓶量）進入下一步響應面優化試驗。

2.2響應面優化結果

根據上述單因素篩選得出E（浸米時間）和F（裝瓶量）為兩個影響最大的因素，利用Design Expert 8.05軟件進行中心組合試驗設計（CCD），其因素與水平設計見表5與表6。

表5　中心組合設計的因子水平（α=1.414）Table 5 Factors and levels of central composite design（α=1.414）

表6　中心組合試驗設計Table 6 Design of central composite experiment

按照表6設計進行CCD響應面優化試驗，其試驗結果見表7。

表7　CCD響應面優化結果Table 7 Results of CCD response surface optimization

將表7試驗結果輸入Design Expert 8.05軟件對其進行方差分析，得出結果見表8。

表8　模型預測結果Table 8 Prediction results of the model

由表8可知，在線性模型、2FI模型、二次方模型和三次方模型中，其中二次方模型的P值最小＜0.000 1，而其失擬項P值為0.373 7＞0.100，說明二次方模型失擬度小且比其他模型更適合，從不同模型的矯正擬合度和預測擬合度分析，其調整決定系數R2adj和預測決定系數R2分別為0.990 8和0.976 7，各擬合度值最接近1。因此，選擇二次方模型對中心復合試驗設計響應面優化建模。即回歸方程Y=355.529 79-0.102 08E-0.001E2-0.013 774F2可以用于該設計區域的響應面優化分析。裝瓶量與浸米時間對GABA含量影響的響應面分析結果見圖2。

圖2　裝瓶量與浸米時間交互作用對GABA含量影響的響應面和等高線Fig.2 Response surface plots and contour line of effect of interaction between bottling capacity and immersion time on GABA contents

由圖2可知，在試驗設計區域沒有最優值，其理論上最優值是裝瓶量為0和浸米時間30 h，GABA最高含量為355.53 mg/L。對此根據工廠生產實際情況，選擇裝瓶量在200～400 g/L以及浸米時間在20～40 h的區域內選擇其最佳生成工藝，并利用Design Expert 8.05軟件對工藝優化，選取GABA含量在期望值280～320 mg/L內的工藝參數。

利用DesignExpert8.05軟件中的優化模塊在設定閾值區間選取最優工藝參數，將優化模塊中裝瓶量、浸米時間優化后所得方案為裝瓶量200.00g/L，浸米時間30h。在此最佳方案條件下，其他工藝參數按照傳統工藝進行釀酒驗證試驗，重復3次，GABA含量檢測結果平均值為295.79 mg/L。結果表明，該模型預測值301.33 mg/L和驗證試驗平均值295.79 mg/L基本符合。

2.4客家黃酒感官品質評價

表9　不同客家黃酒感官評價Table 9 Sensory evaluation of different Hakka rice wine

由表9可知，工藝優化客家黃酒的評分為89.1分，與市售客家黃酒評分接近。總體來說工藝優化后的客家黃酒澄清、透亮、顏色紅潤，香味濃郁協調，口感醇厚甘順、清醇柔和爽口，達到優等客家黃酒標準。

3　結論

在單因素篩選時，從Design Expert 8.05設計的分式析因試驗可知，酒藥、麥曲、紅曲和加水量均為非顯著影響因素，浸米時間和裝瓶量兩因素是對客家黃酒中GABA影響最大的兩個因素。

通過CCD響應面優化得到模型回歸方程Y=355.529 79-0.102 08E-0.001×E2-0.013 774×F2，其中E為浸米時間，F為裝瓶量，其優化后所得最佳工藝參數：酒藥0.5%、麥曲0.5%、紅曲5%、加水量5%（以原料糯米含量百分比計）、裝瓶量200 g/L和浸米時間30 h，最終釀制的客家黃酒中GABA含量為295.79 mg/L，比傳統工藝黃酒中GABA含量提高了142.89 mg/L。

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Process optimization of Guangdong Hakka rice wine containing GABA

QIAN Min1，2，LIU Jiaxin1，MO Yican1，ZHU Hao1，ZHAO Wenhong1，2*，BAI Weidong1，2
（1.College of Light Industry and Food Science，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou 510225，China；2.Guangdong Engineering Center for Lingnan Specialty Food，Guangzhou 510225，China）

The brewing technology of Guangdong Hakka rice wine was optimized，to improve the gamma-aminobutyric acid（GABA）content in Hakka rice wine.The factors of Chinese yeast，wheat koji，Monascus，water addition，bottling capacity and immersion time were screened by single factor experiment，fractional factorial experiment was optimized by Design-Expert 8.05 software.The results were most affected by bottle capacity and immersion time.Through the response surface optimization experiment on the two significant factors，results showed that the optimal brewing technology was as follows：Chinese yeast 0.5%，wheat koji 0.5%，Monasus5%，water addition 5%（in raw material quality glutinous rice percentage），bottling capacity 200 g/L and immersion time 30 h.Under the conditions，the GABA content in the Hakka rice wine was 295.79 mg/L，increased 142.89 mg/L compared with the rice wine with traditional technology.

Hakka rice wine；GABA；process optimization

TS262.4

0254-5071（2016）07-0123-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.07.026

2016-03-28

食用檳榔品質提升與檳榔文化研究（1017DS0400）

蔣晨鳳（1991-），女，碩士研究生，研究方向為植物食品加工。

楊大偉（1967-），男，副教授，博士，研究方向為食品工程與農產品綜合利用與開發。