不同糠殼用量糟醅的質構特性與理化指標的相關性研究

唐賢華，張崇軍，隋 明，2，周 文，2

（1.四川工商職業技術學院 酒類與食品工程系，四川 都江堰 611830；2.四川大學 輕紡與食品學院，四川 成都 610065）

濃香型白酒生產工藝是以傳統發酵技藝為主流，糟醅的結構和性質對濃香型白酒的釀造起著至關重要的作用，直接影響著白酒的質量[1]。糟醅發酵是糠殼、淀粉、大曲、水分、溫度和酸度6個因素綜合作用的過程。糧粉、糠殼和大曲作為糟醅的組成部分直接參與發酵，它們所占的比重是否合理，對糟醅的發酵好壞有著極大的影響[2]。目前對糟醅優劣的評判標準還是依靠工人師傅的經驗，這種方式主觀性強，常會出現偏差，也難以保證酒的品質。研究一種能夠快速而準確地判斷出糟醅質量的方法，對白酒行業的發展有著重要的意義[3]。糠殼是濃香型白酒生產主要輔料，是大曲酒釀造過程的填充劑和蒸餾過程的疏松劑[4]。它既可以使糟醅具有適當的疏松度和含氧量，并增加界面作用，使蒸餾和發酵正常進行，有利于香味物質的提取和糟醅的正常升溫；又能利用其獨特的物理特性，調劑發酵中的淀粉濃度和糟醅酸度[5]。在濃香型的生產中，糠殼的使用量隨著季節和糟醅位置的不同而有所差異，一般為糧食用量的15%～25%，主要根據糟醅水分、酸度淀粉濃度大小來確定其用量[6]。

物性測試儀也稱質構儀，是一種專業用于檢測物品質構特性的儀器，廣泛應用于各類食品的感官品質的評價，具有快速、直觀、可靠的特點[7]。欒琳琳等[8]通過使用質構儀研究了薏仁米在儲藏過程中蒸煮品質及質構特性的變化。發現隨著儲藏時間的延長，薏仁米質構特性中的硬度、壓縮功、膠著性和咀嚼性變化明顯，均呈先升后降的趨勢，對其蒸煮品質有顯著影響。YEON J J等[9]對電加熱的方式煮面條的能量效率進行了檢測，并分析面條的質構特性，結果發現這種加熱方式可以快速烹飪出質地優良、節能的方便食品。在白酒領域研究方面，李玉彤等[10]采用質構儀對比分析了智能化配料與手工配料對糟醅理化和質構特性的穩定性，發現智能化配料的糟醅在酸度、淀粉、硬度和回復性等指標穩定性較高。

本研究將含有不同比例糠殼的糟醅進行窖外模擬發酵，利用物性測試儀測定發酵期間糟醅的硬度（hardness）[11]、彈性（springiness）[12]、內聚性（cohesiveness）[13]、黏著性（adhesiveness）[14]、回復性（resilience）[15]等質構參數的變化情況，并檢測不同發酵期糟醅的理化性質，研究不同糠殼用量對糟醅理化性質和質構特性的影響，以及兩者之間的相關性，為揭示糟醅在發酵期間內部結構的變化提供了新的思路，為濃香型白酒發酵控制提供新的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

母糟：取自川南某酒廠技術研究中心生產試驗組窖池（取得的糟醅立即裝入無菌袋中密封保存）。

1.1.2 試劑

3,5-二硝基水楊酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）（化學純）：莊信萬豐集團；無水葡萄糖、酚酞、氫氧化鈉（均為分析純）：成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

10 L不銹鋼發酵罐、LRH-250生化培養箱：上海一恒科技有限公司；YCS-30電子臺秤、PL602-L電子天平：梅特勒-托利多儀器有限公司；TA.XTplus物性測試儀：英國Stable Micro System公司；754型紫外可見分光光度儀：上海長方儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 窖外模擬發酵試驗

將從車間取來的發酵好的糟醅作為母糟，準備5個大小相同的不銹鋼發酵罐，四周及底部貼有厚約1cm的窖泥，分別稱取5 kg母糟裝于容器內，加入1 kg由高粱、玉米、大米、小麥、糯米5種糧食粉碎后按比例混合的糧粉并拌勻；再按糧粉量的10%、15%、20%、25%、30%添加糠殼混合均勻并做標記；待蒸糧結束后打入適量涼水，等糟樣完全冷卻后，加入糧食用量20%（約為0.2 kg）的曲粉混合均勻，取出一定的糟樣進行理化性質和質構特性檢測，剩余的糟醅用封窖泥封住頂部，放入生化培養箱中進行密封發酵，控制發酵溫度為22℃。發酵15d后，用自制取樣器插入發酵罐中取出部分糟醅（約0.4 kg）進行理化性質和質構特性的檢測，發酵結束后再次檢測。

黃水的處理：發酵30 d后，先取出上半部分糟醅直接進行質構特性、理化性質檢測和蒸餾，下半部分糟醅將黃水舀盡后再進行相關操作。

1.3.2 糟醅質構特性的測定

按照參考文獻[16]中糟醅質構參數的選擇和質構特性的測定方法進行。

1.3.3 發酵參數的測定

水分：采用常壓105℃烘箱干燥法[17]；酸度：采用酸堿滴定法[18]；淀粉：采用3,5-二硝基水楊酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）-分光光度計法[19]。

1.3.4數據處理與分析

每個指標重復測定3次，使用SPSS19.0軟件對相同發酵期不同糠殼用量糟醅的質構特性和理化性質進行顯著性分析，并對兩者進行相關性分析，以最小顯著差異法（least significant difference，LSD）檢驗對數據進行組間兩兩比較，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 不同比例糠殼發酵糟醅質構特性分析

2.1.1 不同糠殼含量對糟醅硬度、內聚性和回復性的影響

圖1 糠殼比例對糟醅硬度的影響Fig.1 Effect of bran shell proportion on hardness of fermented grains

圖2 糠殼比例對糟醅內聚性的影響Fig.2 Effect of bran shell proportion on cohesiveness of fermented grains

圖3 糠殼比例對糟醅回復性的影響Fig.3 Effect of bran shell proportion on resilience of fermented grains

由圖1～圖3可以看出，糟醅的硬度、內聚性和回復性發酵期內變化趨勢基本相同，均顯著增大（P＜0.05），添加不同比例糠殼的糟醅在發酵期間的硬度、內聚性和回復性差異顯著（P＜0.05）。在發酵前，其中添加10%糠殼的硬度、內聚性和回復性數值最大；當發酵15d后顯著增大（P＜0.05），其中添加15%、20%和25%糖殼的糟醅最為明顯，而30%糠殼糟醅小幅增大；當發酵進行到后期（30 d）時，糟醅的硬度、內聚性和回復性值繼續增大。

分析原因是發酵前糟醅由于其結構較為疏松，骨力較小，所以硬度、內聚性和回復性均較小，隨著發酵的進行由于微生物的作用將酒醅中的淀粉轉化，大量生成酒精、水等物質，使糟醅的內部結構發生變化而導致抗壓能力增大，骨力增強，糟醅變得緊實；發酵中后期，由于大曲酶系及微生物的發酵作用還未完全結束，糟醅的硬度、內聚性和回復性仍大幅提高；30%糠殼糟醅硬度在發酵期內變化不大的原因可能一是糟醅過于疏松導致發酵不正常，二是在配料的均勻性較差，影響了糟醅的正常發酵使硬度緩慢增大。

2.2.2 不同糠殼含量對糟醅黏著性的影響

圖4 糠殼比例對糟醅黏著性的影響Fig.4 Effect of bran shell proportion on adhesiveness of fermented grains

由圖4可知，發酵糟醅的黏著性呈較為明顯的減小趨勢，且不同糠殼比例糟醅在發酵期間的彈性呈顯差異（P＜0.05），表明糠殼的含量對糟醅的黏著性有較大影響。發酵初期添加25%和30%糠殼的糟醅黏著性高于20%糠殼糟醅；到發酵中后期，糟醅的黏著性不斷下降，其中30%糠殼糟醅黏著性最低。

在發酵前期，好氧微生物使糟醅中的淀粉迅速降解，隨著發酵黃水的增加從而使糟醅的黏著性迅速降低，發酵中后期，由于淀粉含量還未降解完全，使酒精發酵持續時間長，酸度和水分含量持續增大，使糟醅的黏著性發生較大變化，發酵結束后，糟醅的黏著性隨著糠殼含量的提高而呈現減小的趨勢，主要原因是糟醅糠殼含量會影響殘淀濃度，糠殼含量過低導致糟醅發酵不完全。25%和30%糠殼糟醅黏著性高于20%比例糟醅的原因可能是樣品的混合后不均勻，采用稱質量的測定方法存在一定的誤差。

2.2.3 不同糠殼含量對糟醅彈性的影響

圖5 糠殼比例對糟醅彈性的影響Fig.5 Effect of bran shell proportion on springiness of fermented grains

由圖5可知，發酵前和發酵15 d后，10%和30%糠殼糟醅的彈性差異不顯著（P＞0.05），發酵后期15%和20%糠殼糟醅彈性差異不顯著（P＞0.05），其余均為差異顯著（P＜0.05）。入窖前20%糠殼糟醅的彈性最高，25%糠殼糟醅的彈性最低，發酵中期（15 d）時，糟醅的彈性整體上呈降低的趨勢，只有25%糠殼糟醅是上升的趨勢；進入發酵后期，糟醅的彈性繼續下降，其中25%糠殼糟醅硬度是上升的趨勢。

分析原因可能是在發酵初期好氧微生物的大量繁殖使糟醅中的淀粉降解加快，從而使糟醅的物質結構發生變化，疏松度降低從而使彈性降低，在發酵中后期主要是生酸和產酯的過程，發酵作用減弱，前期積累的水分（主要是黃水）使糟醅的疏松度持續減小（如窖冒的下降），導致糟醅的彈性減小。25%糠殼糟醅彈性的變化趨勢的原因可能是在取樣過程中采用稱重的方式，測定前糟醅的質地結構差異較大，存在一定的誤差。

2.2 不同比例糠殼糟醅發酵期間的理化參數變化趨勢

由表1可知，隨著發酵時間的延長，糟醅的水分和酸度呈不斷增大的趨勢，而淀粉由于不斷被降解而濃度降低，與陸其剛等[20]對濃香型白酒酒醅發酵體系參數變化的研究結論基本一致，符合其發酵規律。發酵前15%糠殼的糟醅水分含量最高，而糠殼含量較高的糟醅水分含量較低，其中10%和20%糠殼、25%和30%糠殼糟醅的水分差異不顯著（P＞0.05）；酸度方面，10%糠殼的糟醅酸度最大，15%糠殼糟醅次之，其中15%和20%糠殼、25%和30%糠殼糟醅的酸度差異不顯著（P＞0.05）；淀粉濃度方面，糠殼含量越高，淀粉濃度越小，其中15%和20%糠殼、20%和25%糠殼糟醅的淀粉濃度差異不顯著（P＞0.05）；發酵15 d后，糟醅的水分、酸度都有所增大（P＜0.05），淀粉含量降低，特別是糠殼含量高的糟醅，酸度顯著增大，但是水分的增長幅度比較緩慢，其中15%和25%糠殼、20%和25%糠殼糟醅水分差異顯著（P＜0.05）；發酵30d后，水分、酸度急劇增大，淀粉含量急劇下降，其中以15%糠殼糟醅的含水量最高，20%糠殼糟醅的酸度最大，10%和25%糠殼水分和淀粉含量差異顯著（P＜0.05），10%和15%糠殼酸度差異顯著（P＜0.05），30%糠殼糟醅殘淀含量達到了12.63%，說明糠殼含量過高會導致糟醅發酵不充分。

表1 不同比例糠殼發酵糟醅理化參數測定結果Table 1 Determination of physicochemical parameters of fermented grains with different proportions of fermented grains

2.3 糟醅質構特性與理化參數的相關性分析

表2 糟醅質構特性與發酵參數的皮爾遜相關系數Table 2 Pearson correlation coefficient between texture properties and physicochemical parameters of fermented grains

從表2可知，糟醅的水分、酸度與糟醅的硬度、內聚性和回復性呈顯著正相關性（P＜0.01），而與黏著性呈顯著負相關性（P＜0.01），與彈性無顯著的相關性（P＞0.05）；糟醅的淀粉濃度與硬度、內聚性和回復性呈顯著負相關性（P＜0.01），與黏著性呈顯著正相關性（P＜0.01），與彈性無顯著相關性（P＞0.05）。由相關性分析可知，糟醅在發酵過程中的理化性質指標和質構特性具有良好的對應性，均能較好地反映隨著發酵時間的延長，糟醅理化性質的變化情況，因此，可用糟醅質構特性和理化指標糟醅的發酵情況進行評價。通過分析得出決定糟醅理化參數的主要質構指標是硬度、內聚性、黏著性和回復性。有學者[21]在之前研究中分析了糟醅質構特性的相關性發現，濃香型白酒窖池各個位置糟醅的硬度與內聚性、回復性均呈高度的正相關性，回復性與內聚性也呈高度正相關，而糟醅的黏著性與硬度、內聚性和回復性呈顯著的負相關性，與該分析結果基本一致。

綜合以上分析結果，可以初步得到入窖糟最佳質構范圍：硬度為2 000～2 200 g，內聚性為22%～23%，黏著性為50%～55%，回復性為6%～7%，這樣的入窖糟的水分含量為54%左右，酸度1.9～2.0 mmol/10 g，淀粉含量為18%～20%，滿足這些條件的入窖糟醅在發酵過程中理化性質變化較正常，可以通過提高或者降低糠殼的用量來對質構參數進行調節，從而調控糟醅的發酵。

3 結論

發酵參數在很大程度上可以反映出發酵的好壞，同時在發酵過程中糟醅的內部結構也會發生很大的變化，可以通過測定糟醅的質構參數來進行量化和分析，本研究將添加不同比例糠殼的糟醅進行窖外模擬發酵試驗，并測定不同發酵期糟醅的質構特性和發酵參數以及兩者的相關性，結果發現，入窖前糠殼含量對糟醅的質構特性具有顯著影響，隨著發酵時間的延長，糟醅的硬度、內聚性和回復性呈明顯的增大的趨勢，而黏著性呈減小的趨勢；理化參數方面，發酵期間糟醅的水分和酸度均增大，淀粉濃度降低；糠殼的含量越高，糟醅的酸度、水分和淀粉含量越低。通過相關性分析可知發酵糟醅的理化參數和質構特性相關性極為顯著，其中糟醅的水分和酸度與硬度、內聚性、回復性呈顯著正相關（P＜0.01），與黏著性呈顯著負相關（P＜0.01），而糟醅的淀粉濃度與硬度、回復性和內聚性呈顯著負相關（P＜0.01），與黏著性呈顯著正相關（P＜0.01），與彈性無明顯相關性（P＞0.05），通過分析可以影響糟醅理化參數的主要質構指標是硬度、內聚性、黏著性和回復性，并且能通過質構參數的數值大小來反映糟醅的理化性質，從而判斷糟醅發酵的好壞。入窖糟最佳質構范圍是硬度為2 000～2 200 g，內聚性為22%～23%，黏著性為50%～55%，回復性在6%～7%，這樣的入窖糟的水分含量在54%左右，酸度1.9～2.0 mmol/10 g，淀粉含量為18%～20%。

在試驗過程中發現，從模擬發酵條件的控制，以及在質構參數的測定中樣品的一致性方法都存在一定的誤差，導致試驗結果不夠準確。在后期的研究中，在研究取樣測量方法的同時，將進一步結合窖內實際生產過程來研究糟醅的質構特性變化，并結合糟醅的感官質量、酒質、風味成分以及微生物變化情況等進行綜合分析，以期能建立不同窖池糟醅的質構參數標準來取代傳統的分析檢驗方法，從而達到調控酒質的目的。