生料發(fā)酵制備羅平小黃姜糯米保健酒的工藝研究

趙叢叢，楊君艷，李澤田，陳繼珂，李虹琴，吳寧，翁明琴

（曲靖師范學(xué)院，云南曲靖 655011）

糯米中含有大量的具有生物活性的短肽和維生素[1]，其含有的糖類、有機(jī)酸[2]對(duì)于身體虛弱者可以起到一個(gè)補(bǔ)氣血的作用，常喝糯米酒可促進(jìn)胃液分泌，增加食欲、提高血液循環(huán)[3]。羅平小黃姜是云南省曲靖市注冊(cè)地理標(biāo)志證明商標(biāo)產(chǎn)品，姜含有揮發(fā)油、姜辣素和二苯基庚烷三大類，具有保護(hù)消化器官、止嘔、抗炎、抗菌等作用[4-6]。

生料發(fā)酵，是指原料無需先經(jīng)過蒸煮液化、糖化處理，直接加水拌料，糖化與發(fā)酵過程同時(shí)進(jìn)行[7]。有研究數(shù)據(jù)[8]表明生料發(fā)酵可降低電耗25%、煤耗25%～30%、水耗5%。本試驗(yàn)通過研究發(fā)酵時(shí)間、姜汁糯米比、淀粉酶添加量、糖化酶添加量等因素，對(duì)生料發(fā)酵制備羅平小黃姜糯米保健酒的發(fā)酵工藝進(jìn)行了優(yōu)化。

1 材料與方法

1.1 材料與主要儀器

CP114型分析天平：美國奧豪斯天平有限公司；TU-1810型紫外可見分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限公司；XMTD-600電子恒溫不銹鋼水浴鍋：上海宜昌儀器紗篩廠；UPH-IV-20T超純水機(jī)：成都超純科技有限公司；酒精計(jì)：國營武強(qiáng)儀表廠。

糯米：從超市選購，選擇圓糯米，無蟲害，白色不透明，無發(fā)黃發(fā)霉，無爆腰，氣味良好，以當(dāng)年生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)糯米為主要原料；小黃姜：選用色澤鮮美，辣味充足，根莖飽滿，無霉?fàn)€的羅平小黃姜；淀粉酶（固體，2000U/g）、糖化酶（固體，100 000 U/g）、甜酒曲：均由安琪酵母股份有限公司提供；氫氧化鈉、葡萄糖、DNS試劑：分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 原料的選擇

姜：選取正宗的，無異味、無霉變、無腐爛的羅平小黃姜。

糯米：選取顆粒飽滿、色澤亮白的，無霉變、無異味的優(yōu)質(zhì)糯米。

1.2.2.2 浸泡、研磨

將挑選好的優(yōu)質(zhì)糯米淘洗干凈后，將糯米放在潔凈的容器中用蒸餾水浸泡6 h～10 h，不得出現(xiàn)浸爛或白心（硬心）[9]。然后撈出沖洗，滴凈漿水，并將其研磨至小顆粒狀。

1.2.2.3 加入淀粉酶、糖化酶

將糯米與姜汁按一定比例混合，加水調(diào)配，加入淀粉酶、糖化酶，于一定溫度下進(jìn)行糖化，得糖化液。

1.2.2.4 主發(fā)酵

糖化液冷卻后，加入0.38 g/100 L甜酒曲，于33℃下發(fā)酵一段時(shí)間。

1.2.2.5 后發(fā)酵

主發(fā)酵結(jié)束，將酒液與酒渣分離，用雙層紗布過濾澄清的液體，放置在10℃溫度下后發(fā)酵7 d。

1.2.2.6 陳釀

后發(fā)酵結(jié)束后，將酒液置于低溫20℃下陳釀，促進(jìn)酒體的穩(wěn)定和澄清。陳釀結(jié)束后，添加0.75 g/L殼聚糖澄清處理，過濾后的酒液用孔徑為0.45 μm的微孔膜過濾得小黃姜糯米保健酒。

1.2.3 檢測方法

酒精度的測定：采用蒸餾法，按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

殘總糖、產(chǎn)酒率、淀粉利用率的測定參照文獻(xiàn)方法[7]。

1.2.4 發(fā)酵條件的優(yōu)化

1.2.4.1 單因素試驗(yàn)

在確定姜汁與糯米質(zhì)量比為1∶40、淀粉酶添加量為25 U/g、糖化酶添加量為350 U/g以及甜酒曲添加量為0.38 g/100 L的條件下，選擇發(fā)酵時(shí)間為24、32、48、60、72 h進(jìn)行試驗(yàn)，考察其對(duì)發(fā)酵的影響；在確定發(fā)酵時(shí)間為48 h、淀粉酶添加量25 U/g、糖化酶添加量為350 U/g以及甜酒曲添加量為0.38 g/100 L的條件下，選擇姜汁與糯米質(zhì)量比為 1 ∶10、1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40、1∶50進(jìn)行試驗(yàn)，考察其對(duì)發(fā)酵的影響；在確定發(fā)酵時(shí)間為48 h、姜汁與糯米的質(zhì)量比為1∶40、糖化酶添加量為350 U/g、甜酒曲添加量為0.38 g/100 L的條件下，選擇淀粉酶添加量為 15、20、25、30、35 U/g 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考察其對(duì)發(fā)酵的影響；在確定發(fā)酵時(shí)間為48 h、姜汁與糯米質(zhì)量比為1∶40、淀粉酶添加量為25 U/g、甜酒曲添加量為0.38 g/100 L的條件下，分別選擇糖化酶添加量為 250、300、350、400、450 U/g 進(jìn)行試驗(yàn)，考察其對(duì)發(fā)酵的影響。

1.2.4.2 正交試驗(yàn)

選用姜汁糯米比、淀粉酶添加量、糖化酶添加量、發(fā)酵時(shí)間四因素三水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)選出最優(yōu)組合。

1.3 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[10-11]

感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation index

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵時(shí)間的確定

在確定姜汁與糯米質(zhì)量比為1∶40、淀粉酶添加量為25 U/g、糖化酶添加量為350 U/g以及甜酒曲添加量為0.38 g/100 L的條件下，研究發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖1和圖2。

圖1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of fermentation time on sensory quality

圖2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵工藝的影響Fig.2 Effect of fermentation time on fermentation process

由圖1、圖2可知，發(fā)酵的最佳時(shí)間段應(yīng)是32 h～60 h，尤其以48 h為最佳。在適宜的發(fā)酵溫度及相關(guān)條件下，隨著時(shí)間的增長，酒中菌種的活性也隨之增大能夠產(chǎn)出更多的乙醇及芳香類物質(zhì)，使小黃姜酒具有獨(dú)特的香氣及風(fēng)味[12]。但是，發(fā)酵時(shí)間一旦過長，則會(huì)出現(xiàn)酸敗現(xiàn)象，從而使得糯米酒發(fā)澀、發(fā)酸、發(fā)苦。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在發(fā)酵時(shí)間為48 h時(shí)，小黃姜酒的整體感官品質(zhì)為優(yōu)等，口感圓潤、純正、細(xì)膩、風(fēng)格明確[13]，酒中的殘總糖含量最低，淀粉的利用率最高，發(fā)酵產(chǎn)物的酒精度最高，產(chǎn)酒量也最多。

2.2 姜汁糯米質(zhì)量比確定

在確定發(fā)酵時(shí)間為48 h、淀粉酶添加量25 U/g、糖化酶添加量為350 U/g以及甜酒曲添加量為0.38 g/100 L的條件下，研究姜汁與糯米質(zhì)量比對(duì)發(fā)酵的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖3和圖4。

姜汁與糯米質(zhì)量比是影響發(fā)酵的重要因素之一，若姜汁添加過多，姜味太過濃烈辛辣，不僅會(huì)影響酒的風(fēng)味口感，還會(huì)抑制酒中的活性物質(zhì)，降低產(chǎn)酒量；而姜汁添加過少，則會(huì)使得姜味偏淡，發(fā)酵后的酒中無法品嘗出獨(dú)特口感。如圖3、圖4所示，姜汁與糯米質(zhì)量比在1∶30～1∶50之間為最佳，尤其以1∶40最為明顯。在姜汁與糯米比例為1∶40時(shí)，發(fā)酵后的酒中不僅有糯的醇香，還有獨(dú)特的小黃姜的清香，口感也較為醇厚甘甜，爽口，和諧純正，無異味。且殘總糖含量較低，酒精度及產(chǎn)酒率較高。

圖3 姜汁糯米質(zhì)量比對(duì)感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of glutinous rice ratio of ginger juice on sensory quality

圖4 姜汁糯米質(zhì)量比對(duì)發(fā)酵工藝的影響Fig.4 Effect of glutinous rice ratio of ginger juice on fermentation process

2.3 淀粉酶添加量的確定

在確定發(fā)酵時(shí)間為48 h、姜汁與糯米的質(zhì)量比為1∶40、糖化酶添加量為350 U/g、甜酒曲添加量為0.38 g/100 L的條件下，研究淀粉酶添加量對(duì)發(fā)酵的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖5和圖6。

淀粉酶添加量主要是對(duì)發(fā)酵的內(nèi)部活動(dòng)產(chǎn)生影響，淀粉酶的主要作用是將糯米中的淀粉水解成糊精、三糖、葡萄糖等，以便于后續(xù)的糖化[14]。當(dāng)?shù)矸勖柑砑恿繛?5 U/g時(shí)，糯米中的淀粉被利用的最多，發(fā)酵產(chǎn)物中的酒精度也最高。雖說在淀粉酶添加量為35 U/g時(shí)，各項(xiàng)發(fā)酵指標(biāo)也較高，但此時(shí)糯米小黃姜保健酒酒味較淡，略帶澀味，感官品質(zhì)較低。可能是由于淀粉酶含量較高，水解出大量葡萄糖，但未被完全糖化利用，使得發(fā)酵液中殘總糖變高且酒味過淡。

圖5 淀粉酶添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of amylase on sensory quality

2.4 糖化酶添加量的確定

在確定發(fā)酵時(shí)間為48 h、姜汁與糯米質(zhì)量比為1∶40、淀粉酶添加量為25 U/g、甜酒曲添加量為0.38 g/100 L的條件下，研究糖化酶添加量對(duì)發(fā)酵的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖7和圖8。

圖7 糖化酶添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響Fig.7 Effect of glucoamylase on sensory quality

圖8 糖化酶添加量對(duì)發(fā)酵工藝的影響Fig.8 Effect of glucoamylase on fermentation process

試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)糖化酶添加量為350 U/g時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到最高，整體感官品質(zhì)也較好。雖然糖化酶添加量在300 U/g時(shí)，發(fā)酵液中殘總糖含量最低，但產(chǎn)物的酒精度、產(chǎn)酒量及淀粉利用率都比較低。因此，糖化酶添加量為350 U/g是最佳的因素水平。

2.5 正交試驗(yàn)

通過單因素試驗(yàn)分析以后，按L9（34）正交表進(jìn)行試驗(yàn)。

表2 正交水平設(shè)計(jì)Table 2 Orthogonal Level Design

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Orthogonal experimental results

續(xù)表3 正交試驗(yàn)結(jié)果Continue table 3 Orthogonal experimental results

極差R值反映的是各個(gè)單因素水平對(duì)正交試驗(yàn)的影響大小，由上表R值數(shù)據(jù)可知，因素影響主次順序?yàn)锳（發(fā)酵時(shí)間）＞B（姜汁與糯米比例）＞C（淀粉酶添加量）=D（糖化酶添加量）；根據(jù)上表k值可以得出，正交試驗(yàn)的優(yōu)組合是發(fā)酵時(shí)間為48 h，姜汁糯米質(zhì)量比為1∶40、淀粉酶添加量30 U/g、糖化酶添加量350 U/g，且該組合的小黃姜糯米保健酒整體感官評(píng)分較高，色澤呈黃色，有糯米酒特有的醇香以及小黃姜的清香，香氣濃郁，口感醇厚甘甜，和諧純正，無異味，且無肉眼可見的雜質(zhì)，為優(yōu)等品。

3 結(jié)論

通過研究，得到生料發(fā)酵制備羅平小黃姜糯米保健酒的最佳條件為：發(fā)酵時(shí)間為48 h，姜汁糯米比1∶40、淀粉酶添加量30 U/g、糖化酶添加量350 U/g。主發(fā)酵結(jié)束后，經(jīng)后發(fā)酵及陳釀過程，所得的羅平小黃姜糯米色澤呈黃色，有糯米酒特有的醇香以及小黃姜的清香，香氣濃郁，口感醇厚甘甜，和諧純正，無異味，且無肉眼可見的雜質(zhì)，為優(yōu)等品。