米糠酒的發酵工藝優化研究

繆園欣，廖明星，孫愛紅

（1.荊楚理工學院 生物工程學院，湖北 荊門448000；2.湖北省荊門市畜牧獸醫局，湖北 荊門448000）

米糠是稻谷精加工過程中的副產物，主要由種皮、果皮、糊粉層、外胚乳和胚的混合物組成，約占稻谷質量的5%～6%[1-2]。我國米糠資源豐富，年產近1 200萬t，但綜合利用率低，僅為15%左右，主要用于飼料加工和生產米糠油[3-5]。米糠全身是寶，含有豐富的脂肪、蛋白質、膳食纖維等，對其活性成分進行研究，發現米糠含有米糠蛋白、米糠油、米糠多糖等多種活性成分[6-9]。米糠蛋白主要包括清蛋白、球蛋白、谷蛋白等營養價值可與雞蛋、牛乳相媲美的蛋白；且這些蛋白具有低過敏性，因此米糠蛋白適用于開發嬰幼兒及特殊人群的功能性食品[10-12]。米糠多糖是米糠的主要活性成分之一，主要由葡聚糖、阿拉伯木聚糖、鼠李糖等組成，具有抗腫瘤、降血糖、降膽固醇等功能[13]；將米糠多糖與氯化鐵反應能夠制備米糠多糖鐵，從而促進鐵的吸收、減少對胃腸黏膜的損害[14]。米糠油包括維生素E、角鯊烯、植物甾醇等活性物質，能夠改善氧化損傷、預防疾病發生等[15]。

目前，關于米糠的研究主要集中在功能性成分的提取工藝及其優化，我國米糠應用仍處于研究階段，深入開發研究米糠具有廣闊前景[16-17]。2017年《國務院辦公廳關于加快推進農業供給側結構性改革大力發展糧食產業經濟的意見》（國辦發〔2017〕78號）中明確提出要大力開展米糠、碎米、麥麩等副產物綜合利用，因此開發米糠可食化配料及其相關產品顯得尤為重要[18]。隨著生物技術的快速發展，通過發酵技術開發米糠資源已成為有效途徑[19]。

本試驗以膨化米糠為原料，以酒精度、可溶固形物和感官評分為評價依據，探索料水比、酵母菌接種量、發酵溫度、發酵時間對米糠發酵釀酒工藝的影響，在單因素試驗基礎上通過正交試驗，得到最佳發酵工藝參數，為米糠的開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

米糠：湖北金龍泉股份有限公司；釀酒高活性干酵母（黃酒專用）：湖北安琪酵母股份有限公司；殼聚糖：國藥集團化學試劑有限公司。其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

PH20恒溫培養箱：天津市泰斯儀器有限公司；LB10T手持式折光儀、3255酒精度測量儀：天津市吉星儀表廠；JY1002型電子天平：上海浦春計量儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 米糠酒釀造工藝流程

1.3.2 操作要點

浸漬、蒸煮、淋水：將膨化后的米糠[20-21]用清水浸漬24 h，常壓蒸煮25 min，蒸煮完畢后進行淋水降溫，使溫度降至30 ℃左右。

接種：待米糠冷卻后，接種活化后的活性干酵母，將瓶口用8層紗布扎緊，置于恒溫培養箱中發酵。

過濾、澄清、滅菌：用4層紗布過濾，再加0.1 g/L殼聚糖進行澄清處理，過濾后再于70 ℃恒溫10 min。

1.3.3 米糠酒發酵工藝優化單因素試驗

（1）料水比對米糠酒發酵的影響

取蒸煮好的米糠，分別按1∶1.0、1∶1.5、1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0（g∶mL）的料水比加水，接種0.3%的酵母菌，在32 ℃條件下發酵10 d。發酵結束后，測定酒精度和可溶固形物含量。

（2）酵母菌接種量對米糠酒發酵的影響

取蒸煮好的米糠，按1∶2.0（g∶mL）的比例加水，分別接種0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的酵母菌，在32 ℃條件下發酵10 d。發酵結束后，測定酒精度和可溶固形物含量。（3）發酵溫度對米糠酒發酵的影響

取蒸煮好的米糠，按1∶2.0（g∶mL）的比例加水，接種0.4%的酵母菌，分別在28 ℃、30 ℃、32 ℃、34 ℃、36 ℃條件下發酵10 d。發酵結束后，測定酒精度和可溶固形物含量。

（4）發酵時間對米糠酒發酵的影響

取蒸煮好的米糠，按1∶2.0（g∶mL）的比例加水，接種0.4%的酵母菌，在32 ℃條件下發酵6 d、8 d、10 d、12 d、14 d。發酵結束后，測定酒精度和可溶固形物含量。

1.3.4 米糠酒發酵工藝優化正交試驗

在單因素試驗的基礎上，對料水比（A）、酵母菌接種量（B）、發酵溫度（C）、發酵時間（D）4個因素在3個不同水平上進行優化試驗，以酒精度和感官評分為考察指標，對米糠酒發酵工藝條件進行L（934）正交試驗設計，正交試驗因素與水平見表1。

表1 米糠酒發酵工藝條件優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for rice bran wine fermentation conditions optimization

1.3.5 指標檢測方法

酒精度測定：蒸餾比重法[22]；可溶固形物測定：手持折光儀。米糠酒的風味、色澤等采用感官評定法分析。每次10位成員（5男5女）分別進行品評記分，按照設計的米糠酒感官評分標準（見表2）打分（滿分100分），取10位成員評分的平均值為最終得分。

表2 米糠酒感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of rice bran wine

2 結果與分析

2.1 米糠酒發酵工藝條件優化單因素試驗結果與分析

2.1.1 料水比對米糠酒發酵的影響

料水比對米糠酒發酵的影響見圖1。按照不同的料水比配制成米糠液后，對米糠液的可溶固形物含量進行測定，含量分別為12.4°Bé、11.9°Bé、11.1°Bé、10.7°Bé、9.8°Bé，隨著料水比逐漸減小，可溶固形物含量逐漸降低。由圖1可知，料水比在1∶1.0～1∶3.0（g∶mL）范圍內，由于加水量逐漸增加，米糠酒的可溶性固形物含量逐漸降低。料水比在1∶1.0～1∶2.0（g∶mL）范圍內，由于適量的水利于酵母發酵作用，米糠酒的酒精度增加；此后，繼續增加加水量，發酵液逐漸稀釋，酒精度降低，同時過量的水使酒液色澤寡淡、香味不足。因此，米糠酒的最佳料水比為1∶2.0（g∶mL），此時米糠酒色澤金黃透亮，兼具米糠和酒的香味。

圖1 料水比對米糠酒發酵的影響Fig. 1 Effect of solid-liquid ratio on rice bran wine fermentation

2.1.2 酵母菌接種量對米糠酒發酵的影響

酵母菌接種量對米糠酒發酵的影響見圖2。由圖2可知，酵母菌接種量在0.1%～0.4%范圍內，隨著酵母菌接種量的增加，米糠酒的酒精度逐漸增加，可溶性固形物含量逐漸降低；酵母菌接種量＜0.4%之前，酵母不足導致發酵效率低，產酒量不足；當酵母菌接種量＞0.4%時，酵母間相互競爭激烈，發酵液中營養物質不足，發酵代謝產物多，酒精度、可溶固形物無顯著變化，米糠酒口感酸澀。因此，酵母菌接種量選擇0.4%較為適宜，該條件下米糠酒發酵完全，金黃透明、酒香濃郁。

圖2 酵母菌接種量對米糠酒發酵的影響Fig. 2 Effect of inoculum on rice bran wine fermentation

2.1.3 發酵溫度對米糠酒發酵的影響

發酵溫度對米糠酒發酵的影響見圖3。由圖3可知，隨著發酵溫度的升高，米糠酒酒精度呈先升高后下降的趨勢，可溶固形物呈先降低后升高趨勢，32 ℃時酒精度最高，可溶固形物含量最低。發酵溫度較低時，菌種生長緩慢，發酵速度慢，發酵周期長，同時酵母菌自身生長耗糖量增加，使米糠酒酒精度偏低；發酵溫度過高時，菌種衰老加快，酒精轉化效率低，發酵不徹底，影響酒的品質[23]。因此，應選32 ℃為最佳發酵溫度。

圖3 發酵溫度對米糠酒發酵的影響Fig. 3 Effect of fermentation temperature on rice bran wine fermentation

2.1.4 發酵時間對米糠酒發酵的影響

發酵時間對米糠酒發酵的影響見圖4。由圖4可知，隨著發酵時間的延長，酒精度呈先增加后平穩的趨勢，可溶固形物呈先降低后平穩的趨勢。感官評定發現，發酵時間長短會影響米糠酒的風味。發酵12 d時米糠酒酒精度達到9.3%vol，具有米糠香氣，口感醇厚，酒體協調；發酵14 d時米糠酒酒精度變化不顯著，口感較醇厚，略有澀味。發酵時間較短，米糠酒發酵不充分，酒精度較低，影響風味；發酵時間過長，代謝產物積累，抑制菌種生長，同時對米糠酒風味產生影響。因此，選擇12 d為最佳發酵時間。

圖4 發酵時間對米糠酒發酵的影響Fig. 4 Effect of fermentation time on rice bran wine fermentation

2.2 米糠酒發酵工藝優化正交試驗

為確定最佳發酵條件，在單因素試驗的基礎上，研究料水比、酵母菌接種量、發酵溫度、發酵時間對米糠酒發酵的影響，以酒精度和感官評分為評價指標，進行L9（34）正交試驗。正交試驗結果見表3，方差分析結果見表4、表5。

表3 米糠酒發酵工藝條件優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for rice bran fermentation conditions optimization

表4 以酒精度為評價指標的正交試驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results using alcohol content as evaluation index

表5 以感官評分為評價指標的正交試驗結果方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal experiments results using sensory score as evaluation index

通過表3中酒精度和感官評分的極差分析結果可知，影響酒精度和感官評分的各因素主次順序為發酵時間＞料水比＞發酵溫度＞酵母菌接種量。從k值得出使米糠酒精度最佳的工藝條件為A2B2C3D3，在此條件下發酵得到的米糠酒酒精度為10.3%vol，可溶固形物含量為1.8°Bé，感官評分為92分；從k值得出使米糠酒感官評分最佳的工藝條件為A2B1C3D3，在此條件下發酵得到的米糠酒酒精度為9.8%vol，可溶固形物為2.0°Bé，感官評分為91分。綜合分析得出最佳的工藝條件為A2B2C3D3，即料水比1∶2.0（g∶mL），酵母菌接種量0.4%，發酵溫度34 ℃，發酵時間12 d，在此優化條件下，發酵得到的米糠酒酒精度為10.3%vol，可溶固形物含量為1.8°Bé，酒體清澈透亮有光澤，具有米糠和酒的香味，口感醇香濃郁，感官評分最佳。由表4、表5方差分析結果可知，因素A、C、D對米糠酒酒精度均有極顯著影響（P＜0.01），因素A、B、C、D對米糠酒感官評分均有極顯著影響（P＜0.01），影響發酵因素的主次順序為D＞A＞C＞B，即發酵時間＞料水比＞發酵溫度＞酵母菌接種量，與直觀分析結果一致。

3 結論

本研究以米糠為原料發酵釀制米糠酒，結果表明，影響米糠酒發酵的各因素的主次順序為：發酵時間＞料水比＞發酵溫度＞酵母菌接種量。通過單因素試驗及正交試驗確定米糠酒發酵最佳工藝條件：料水比1∶2.0（g∶mL），酵母菌接種量0.4%，發酵溫度34 ℃，發酵時間12 d。在此優化條件下，米糠酒酒精度為10.3%vol，可溶固形物含量為1.8°Bé，米糠酒酒體清澈透亮有光澤，具有米糠和酒的香味，口感醇香濃郁。這為米糠的深入研究及新產品開發利用提供理論依據。