原料米和酒曲對米酒滋味品質影響的評價

王菲，鐘小丹，戴彩霞，胡雅璇，張振東，于博，郭壯，*

（1.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；2.湖北米婆婆生物科技股份有限公司，湖北孝感432003）

原料米和酒曲對米酒滋味品質影響的評價

王菲1，鐘小丹2，戴彩霞1，胡雅璇1，張振東1，于博1，郭壯1，*

（1.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；2.湖北米婆婆生物科技股份有限公司，湖北孝感432003）

分別采集了糯米、秈米和粳米樣品各5個，在同一發酵條件下分別與5個酒曲進行了組合發酵，并采用電子舌技術和多變量統計學方法相結合的手段，對制備的75個米酒樣品的滋味品質進行了評價分析。通過主成分分析、典范對應分析、置換多元方差分析、多元方差分析和聚類分析發現原料對米酒滋味品質的影響大于酒曲，以糯米和秈米為原料釀造的米酒其滋味品質較為相似，而兩者與以粳米為原料釀造的米酒滋味品質存在顯著差異（P＜0.05）。通過線性判別分析發現該差異是由于澀味、苦味和豐度（鮮的回味）3個指標造成的，且以糯米為原料釀造的米酒滋味品質最佳。

米酒；原料；酒曲；電子舌；多變量統計學

Abstract：Each of the five long-grain rice，japonica rice，and milled rice were collected，and the taste profile characterizations of 75 rice wine samples which fermented by the five rice wine koji under the same condition were studied by electronic tongue and multivariate statistics.Principal component analysis，canonical correspondence analysis，permutational multivariate analysis of variance，multivariate analysis of variance，and cluster analysis showed that the effect of raw materials on the taste profile of rice wine was greater than rice wine koji.Meanwhile，the taste profile of rice wine fermented by long-grain rice and japonica rice were similar，and these two samples indicated significant differences with the rice wine fermented by milled rice.It was worth mentioning that astringent，bitterness，and richness were identified by linear discriminant analysis as key variables significantly associated with the taste profile difference.Thus，it can conclude that the rice wine fermented by long-grain rice with best taste quality.

Key words：rice wine；raw materials；rice wine koji；electronic tongue；multivariate statistics

米酒釀造通常以糯米或秈米為主要原料，但由于粳米價格相對低廉，因而近年來部分廠家亦嘗試使用粳米[1]。酒曲是米酒制作過程中必不可少的原材料，酒曲中微生物的發酵特性直接影響了產品的滋味品質[2]。本研究團隊曾以原料[3]或酒曲[4]為單一變量，證實了兩者均會對米酒的滋味品質產生影響。然而米酒的制作過程，實質是經過米酒曲中微生物的作用，使加工原料發生系列生物化學及物理變化的過程[5]。由此可見，在前期研究的基礎上，設置原料和米酒曲兩個變量，同時探討上述兩個因素對米酒滋味品質的影響是極為必要的。

作為近幾年發展起來一種人工味覺識別系統，SA 402B電子舌系統由具有弱選擇性、非專一性、且對食品基質中不同組分具有高度交叉敏感特性的5組傳感器組成，實現了食品中酸、苦、澀、鮮和咸等5個基本味及苦、澀和鮮味等3個基本味回味的數字化評價，在數據產出的基礎上，通過使用適當的多元統計學方法對數據矩陣進行處理，可以使研究人員在一次試驗中全面、平行分析多個樣本的滋味品質特征[6]，目前已經廣泛的應用于水產品[7]、紅葡萄酒[8]、啤酒[9]、醋[10]、甜面醬[11]、米酒[12]和臘腸[13]等食品的滋味品質評價中。

為了探討原料和酒曲對米酒滋味品質的影響，本研究采集了5個米酒曲，分別與5個糯米、5個粳米和5個秈米樣品進行了組合發酵，共制備了75個米酒樣品。在使用SA 402B電子舌系統對米酒滋味進行測定的基礎上，結合多元統計學方法，評價了原料和酒曲對米酒滋味品質的影響，對導致不同原料釀造米酒滋味品質存在顯著差異的關鍵指標進行了甄別。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糯米、秈米和粳米、米酒曲：市售；米酒：湖北米婆婆生物科技股份有限公司；陽離子溶液、陰離子溶液、參比溶液、內部溶液和預處理溶液：日本Insent公司。

1.2 儀器與設備

SA 402B 電子舌 （配備 CA0、C00、AE1、CT0 和AAE 5個傳感器）：日本Insent公司；SHZ-D水循環多用真空泵：鞏義市予華儀器有限責任公司；4盤電汽蒸飯柜：山東上美廚房設備廠；250B數顯生化培養箱：金壇市榮華儀器制造有限公司；TGL-16gR高速臺式冷凍離心機：上海安亭科學儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 不同種類原料的采集

為了使試驗更具代表性，本研究分別從全國不同產糧區域采集糯米、粳米和秈米樣品各5個，其中粳米樣品分別采集于黑龍江省五常市、遼寧省盤錦市、江蘇省泰州市、寧夏回族自治區吳忠市和湖北省襄陽市，糯米樣品分別采集于黑龍江省牡丹江市、湖北省襄陽市、湖北省孝感市、江蘇省泰州市和福建龍巖市；秈米樣品分別采集于黑龍江省五常市、廣西壯族自治區桂林市、四川省成都市、江蘇省泰州市和福建省龍巖市。

本研究所使用的5個米酒曲分別采集自湖北省宜昌市、隨州市、孝感市、十堰市和四川省瀘州市。

1.3.2 米酒樣品的制備

取500 g糯米或秈米25℃加水浸泡6 h，蒸煮、攤涼和淋冷后，添加2.5 g酒曲和250 g去離子水，置于儲釀器中搭窩，于28℃發酵48 h備用。粳米除不浸泡外，其他操作同糯米和秈米。

5個米酒曲，分別與5個糯米、5個粳米和5個秈米樣品進行組合發酵，共制備75個米酒樣品。

1.3.3 米酒樣品的預處理

取250 g米酒樣品加入100 mL去離子水攪拌均勻后，室溫下4 000 r/min離心10 min，取上清液抽濾后，濾液備用。

1.3.4 米酒基本味及回味的測定

使用SA 402B電子舌系統對米酒的滋味品質進行評價，CA0、C00、AE1、CT0 和 AAE 5 個傳感器分別對應測定樣品的酸、苦、澀、咸和鮮味的強度，具體測試方法參照文獻[4]進行，即：1）5個傳感器在陽離子或陰離子溶液中浸沒90 s；2）5個傳感器在參比溶液I和II中分別洗滌120 s；3）5個傳感器在參比溶液III中浸泡30 s，得到參比溶液電勢Vr；4）5個傳感器在待測樣品中浸泡30 s得到樣品溶液電勢Vs，通過Vs-Vr的電勢差值即可對米酒樣品酸、苦、澀、咸和鮮味的強度值進行測定；5）C00、AE1和AAE傳感器在參比溶液IV和V中分別洗滌3 s；6）C00、AE1和AAE傳感器在參比溶液VI中浸泡30 s，檢測到電勢Vr’，通過Vr’-Vr的電勢差即可對米酒樣品后味A（澀的回味）、后味B（苦的回味）和豐度（鮮的回味）的強度值進行測定。

其中參比溶液I～VI的配方相同。

因SA 402B電子舌每次僅可對10個樣品進行測定，為減小系統誤差，每次測定時均將市售米酒作為內參樣品，故納入本研究的75個樣品共分9批次完成測定。每個樣品重復測定4次，取后3次測定值作為試驗的原始數據。數據處理時，為使不同批次樣品測試的數據具有可比性，故將每批次內參樣品各滋味指標的數值均設置為0，因而各樣品測得的各滋味指標的強度值均為相對強度值。

1.3.5 統計分析

使用主成分分析（principal component analysis，PCA）、典范對應分析（canonical correspondence analysis，CCA）、置換多元方差分析（permutational multivariate analysis of variance，PERMANOVA）、多元方差分析（multivariate analysis of variance，MANOVA） 和聚類分析（cluster analysis，CA）對不同原料或酒曲釀造米酒滋味品質整體結構的差異性進行分析；使用線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）對可能導致不同原料釀造米酒滋味品質存在顯著差異的關鍵指標進行了甄別。采用Matlab軟件（v2010b）和R軟件（v3.3.2）進行數據分析，使用Origin軟件（v8.5）對分析后的數據進行可視化處理作圖。

2 結果與分析

2.1 不同原料和酒曲釀造米酒滋味品質整體結構的差異性分析

本研究在對75個米酒樣品酸、苦、澀、咸、鮮、后味A（澀的回味）、后味B（苦的回味）和豐度（鮮的回味）8個滋味指標進行評價的基礎上，首先采用PCA、CCA、PERMANOVA、MANOVA和CA從定性分析和定量分析兩個維度，評價了原料和酒曲對米酒滋味品質的影響。基于PCA米酒整體滋味品質的PC1與PC2因子得分圖如圖1所示。

圖1 基于主成分分析的米酒整體滋味品質評價Fig.1 Graphical representation of the principal component analysis of taste profile characterization in rice wine

由圖1A可知，以糯米和秈米為原料釀造的米酒樣品主要分布在第一、第三和第四象限，而以粳米為原料釀造的米酒主要分布在第二和第三象限。由此可見，以糯米和秈米為原料釀造的樣品其空間排布較為相似，且與以粳米釀造的樣品呈現出明顯的分離。由圖1B圖可知，當以酒曲編號對75個樣品進行標記時，雖然多數樣品呈現出無規則的交疊現象，但部分樣品亦有微弱的聚類趨勢，例如4號和5號酒曲釀造的樣品主要分布在第二三四象限，而其他酒曲釀造的樣品在各個象限均有分布。因此，我們可以定性的認為原料種類對米酒滋味品質具有顯著的影響，且以糯米和秈米為原料釀造的米酒滋味品質較為相似，酒曲可能對米酒滋味品質亦存在影響，但其影響程度遠小于原料。

作為是一種無監督的空間排布方法，PCA按照各樣本的相似性在空間上將所有樣品分割或合并成一群集[14]，其未考慮樣本的分組信息。本研究進一步使用了CCA這一有監督的空間排布方法，在考慮樣品分組信息的基礎上，對所有75個樣品進行了空間排布，其結果如圖2所示。

圖2 基于典范對應分析的米酒整體滋味品質評價Fig.2 Graphical representation of the canonical correspondence analysis of taste profile characterization in rice wine

由圖2A可知，不同原料釀造的米酒樣品呈現出明顯的聚類趨勢，其中以糯米和秈米為原料釀造的米酒其空間排布較為接近。由圖2B可知，雖然米酒樣品在空間排布上呈現出連續性，但不同分組的樣品之間亦呈現出明顯的分離趨勢，例如由5號酒曲釀造的米酒樣品完全分布在第二和第三象限，而1號酒曲相關的樣品則分布在第一和第四象限。由此可見，我們可以定性的認為，原料和酒曲對米酒的滋味品質均具有影響，且原料種類的影響更大，這與PCA的結果一致。為了對上述定性分析結果進行驗證，本研究進一步使用了基于Meta-Storm距離的PERMANOVA對酒曲和原料對米酒滋味品質的影響進行了定量分析，其結果如圖3所示。

圖3 不同因素對米酒滋味品質影響的評價Fig.3 Contributions of different factors on taste profile characterization of rice wine

由圖3可知，由糯米、秈米和粳米釀造的米酒樣品滋味品質存在顯著差異（P=0.001），不同酒曲釀造的米酒滋味品質亦差異顯著（P=0.004），值得一提的是，原料對米酒滋味品質影響的F值要大于酒曲，由此可見，原料和酒曲對米酒的滋味品質均具有顯著影響，且原料對米酒滋味品質的影響大于酒曲，這與PCA和CCA等定性分析的結果一致。

由上述分析可知，原料和酒曲對米酒滋味品質均具有顯著影響，那么究竟哪兩類原料或酒曲釀造的米酒滋味品質更為相似，是尚待解決的問題。不同地區和廠家所使用的米酒曲其微生物多樣性可能存在較大的差異，因而若進一步評價納入本研究的5個酒曲對米酒滋味品質的影響，則其對實際生產指導的意義可能不大，因而本研究后續分析中僅對原料種類對米酒滋味品質的影響進行了評價。基于馬氏距離聚類不同原料釀造米酒整體滋味品質的分析如圖4所示。

由圖4可知，以糯米和秈米為原料釀造的米酒樣品形成了一個聚類，而粳米釀造的米酒樣品單獨形成一個聚類，同時本研究進一步使用MANOVA，對兩類糯米釀造米酒整體滋味品質的差異性進行了分析，結果發現其差異極顯著（P＜0.001），而兩者均與粳米釀造的米酒差異極顯著（P＜0.001）。由此可見，以糯米和秈米為原料釀造的米酒滋味品質較為相似，這亦進一步驗證了PCA和CCA的結果。

圖4 基于馬氏距離聚類不同原料釀造米酒整體滋味品質的分析Fig.4 The evaluation of the taste profile characterization of rice wine fermented by different raw materials based on the Mahalanobis distance analysis

2.2 米酒各滋味指標相對強度的分析

通過上述分析可知，原料種類對米酒滋味品質具有顯著的影響，且由糯米、秈米和粳米為原料釀造的米酒樣品間滋味品質存在顯著差異，然而到底是由于哪些滋味指標的不同導致了上述現象的發生，是本研究需要進一步解決的問題。不同滋味指標的LDA得分圖如圖5所示。

圖5 不同滋味指標的LDA得分圖Fig.5 LDA scores of the taste index

由圖5可知，導致糯米、秈米和粳米為原料釀造的米酒樣品間滋味品質存在顯著差異的關鍵指標為后味B（苦的回味）、后味A（澀的回味）、澀味、苦味和豐度（鮮的回味），其中后味B（苦的回味）和后味A（澀的回味）在秈米釀造的米酒中含量顯著偏高（P＜0.05），澀味和苦味在粳米釀造的米酒中含量顯著偏高（P＜0.05），而豐度（鮮的回味）在糯米釀造米酒中含量顯著偏高（P＜0.05）。

在使用SA 402B電子舌對食品滋味品質進行評價時，若兩個樣品在某一個滋味指標上的相對強度值之差小于1，則其差異使用感官鑒評的方法是無法予以區分的[15]。由此可見，通過電子舌系統雖然甄別出5個滋味指標可能是導致不同原料釀造的米酒樣品間滋味品質存在顯著差異的關鍵指標，但若75個米酒樣品在其中某一指標上的相對強度極差值小于1，則米酒在該指標上的區別消費者是無法識別，因而將該滋味指標甄別為關鍵指標也是無意義的。米酒樣品各滋味指標相對強度值的箱形圖如圖6所示。

圖6 米酒樣品各滋味指標相對強度值的箱形圖（n=75）Fig.6 The box plot of relative intensity of each taste index in rice wine samples（n=75）

由圖6可知，納入本研究的75個米酒樣品在苦味、澀味和豐度（鮮的回味）3個指標上的差異較大，其極差值分別為6.22、5.89和3.14，而在后味A（澀的后味）和后味B（苦的回味）指標上的差異性較小，極差值僅為0.86和0.87。由此可見，雖然糯米釀造的米酒樣品其后味A（澀的后味）和后味B（苦的回味）兩個缺陷指標的相對強度可能高于其他兩類米酒，但由于其在不同樣品間的差異較小消費者無法對其進行區分，因而在評價米酒滋味品質時可以予以忽略。

綜上所述，導致糯米、秈米和粳米為原料釀造的米酒樣品間滋味品質存在顯著差異的關鍵指標為澀味、苦味和豐度（鮮的回味），由于澀味和苦味為米酒的缺陷型指標，而豐度（鮮的回味）為特征性指標，由此我們可以推斷，以糯米為原料釀造的米酒滋味品質最佳，其次為秈米，粳米釀造的米酒滋味品質較差。

3 結論

原料和酒曲對米酒的滋味品質均具有顯著影響，且原料對米酒滋味品質的影響大于酒曲，澀味、苦味和豐度（鮮的回味）是導致糯米、秈米和粳米為原料釀造的米酒樣品間滋味品質存在顯著差異的關鍵指標，以糯米和秈米為原料釀造的米酒滋味品質較為相似，且以糯米為原料釀造的米酒滋味品質最佳，其次為秈米，而粳米釀造的米酒滋味品質較差。

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A Comparative Study on the Taste Profile Characterization of Rice Wine Fermented by Different Kinds of Rice and Rice Wine Koji

WANG Fei1，ZHONG Xiao-dan2，DAI Cai-xia1，HU Ya-xuan1，ZHANG Zhen-dong1，YU Bo1，GUO Zhuang1，*
（1.Northwest Hubei Research Institute of Traditional Fermented Food，College of Chemical Engineering and Food Science，Hubei University of Arts and Science，Xiangyang 441053，Hubei，China；2.Granny Mi Biotechnology Hubei CO.，LTD.，Xiaogan 432003，Hubei，China）

2017-03-29

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.20.016

湖北省高等學校優秀中青年科技創新團隊計劃項目（T201616）；湖北文理學院大學生創新創業訓練計劃項目（2017）

王菲（1996—），女（漢），本科在讀，主要從事食品生物技術研究。

*通信作者