天麻米酒發(fā)酵工藝優(yōu)化

李剛鳳，劉健，楊娟，朱苗，李麗

（銅仁學院材料與化學工程學院，貴州銅仁554300）

天麻的主要成分為天麻素，還含有對羥基苯甲醇、多糖、維生素A 等功能性成分[1]，具有鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜催眠、抗焦慮等功效[2-3]。糯米甜酒含有豐富的微量元素及維生素，適量飲用有助于血液循環(huán)，提高免疫力，并有補血養(yǎng)顏，舒筋活血，延年益壽之功效[4]。國內(nèi)外已對糯米甜酒和其他發(fā)酵酒類促進人體健康的機理進行了研究，研究表明具保健功能成分最強的4 種物質(zhì)為乙醇、低聚糖、氨基酸和多肽[5]。人們不再局限于傳統(tǒng)的釀酒技術，現(xiàn)階段，部分研究學者研制了許多風味獨特又富營養(yǎng)的發(fā)酵酒[6]。王懷能等[7]用新鮮天麻發(fā)酵的天麻發(fā)酵酒，超聲波催陳后得到酒精度在8%vol～18%vol 之間的天麻發(fā)酵酒。王準生等[8]研究天麻、刺梨、蜂蜜復合發(fā)酵酒。段生東等[9]采用新鮮天麻制得一種天麻保健酒。本試驗以天麻、糯米為主要原料研究低度發(fā)酵型天麻米酒，充分利用糯米淀粉，將米中營養(yǎng)成分轉(zhuǎn)化到酒中，并在發(fā)酵過程中形成了新營養(yǎng)物質(zhì)，對人類身體健康十分有利。同時利用微生物的菌種進行發(fā)酵，盡量保存天麻多糖、天麻素等有效成分，以期為天麻的開發(fā)與利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設備

天麻：德江；糯米：花垣縣吉順米業(yè)有限責任公司；酵母：安琪酵母股份有限公司；α-淀粉酶（3 700 u/g）、糖化酶（10 000 u/g）：北京奧博星生物技術有限公司；桶裝水、白砂糖、檸檬酸：市售。

MAX-A3003 電子天平：深圳市無限量衡器有限公司；HH-6 電熱恒溫水浴鍋：常州智博瑞儀器制造有限公司；PAL-3 糖度計：杭州大吉光電有限公司；0～50%vol 酒精計、溫度計：武強縣奧博儀表廠。

1.2 試驗方法

1.2.1 天麻米酒發(fā)酵工藝路線

1.2.2 主要操作要點

1）原料預處理：篩選剔除霉變，腐爛，病蟲害的天麻，水清洗干凈表面的泥垢和其他雜質(zhì)。將清洗后的天麻用蒸煮5 min，冷卻后切成2 mm～3 mm 長。

2）糯米浸泡：挑選顆粒飽滿、整齊、不含其它大米和雜質(zhì)的糯米，用水淘洗糯米，直到陶米水不渾濁為止。用去離子水浸泡糯米，浸泡程度用手輕輕捏碎即可（水溫 20 ℃～25 ℃，時間 24 h～48 h）。

3）糯米蒸煮：將糯米瀝干，蒸煮時間40 min～60 min，蒸煮后的糯米需內(nèi)無白心疏松不糊，均勻一致。

4）活性干酵母的復水活化：根據(jù)姚榮清等[10]方法略改進，在35 ℃～42℃5%糖水中加入5%活性干酵母，混勻，每 10 min 攪拌一次，活化 20 min～30 min，直至出現(xiàn)大量小氣泡終止活化。

5）調(diào) pH 值：5%檸檬酸，調(diào)節(jié) pH3.5～4.0 更有利于天麻米酒的發(fā)酵。

6）液化：將天麻與糯米按一定比例混合后添加0.06%淀粉酶，在 85 ℃，pH4 的條件下液化 4 h[11]。

7）糖化：將天麻與糯米按一定比例混合后添加0.4%糖化酶，在85 ℃，pH5 的條件下糖化4 h。

8）主發(fā)酵：將天麻、糯米和酵母按比例配制好，充分搖勻，以保鮮膜密封，再用塑料袋密封，用橡皮圈扎緊，置于隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵6 d。

9）過濾：將已發(fā)酵好的米酒用過濾紗布將糯米殘渣和酒體分離開來，即得到成品米酒。

10）殺菌：采用巴氏滅菌法，在65 ℃下滅菌30 min后，裝瓶。

11）陳釀：置于冰箱4 ℃存放2 d，主要目的除去發(fā)酵中產(chǎn)生的異味。

1.2.3 天麻米酒發(fā)酵單因素試驗

保持其他條件不變，分別考察料液比[1 ∶1、1 ∶1.5、1 ∶2、1 ∶2.5、1 ∶3（g/mL）]，天麻添加量（5%、10%、15%、20%、25%），酵母添加量為（0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%），發(fā)酵溫度（28、29、30、31、32 ℃），發(fā)酵時間（3、4、5、6、7 d），白砂糖添加量（2%、4%、6%、8%、10%），以感官評分和酒精度為評價指標。

1.2.4 天麻米酒發(fā)酵的正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，以料液比、天麻添加量、酵母添加量、發(fā)酵溫度為主要考察因素，以感官評分和酒精度為評價指標，設計L9（34）進行正交試驗，天麻米酒發(fā)酵的正交試驗因素水平表見表1。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.2.5 酒精度的測量

采用比重法且參照GB 5009.225-2016《食品安全國家標準酒中乙醇濃度的測定》[12]測量酒精度，根據(jù)測得的液體溫度和修正后的酒精計示值查《酒精計溫度、酒精度換算表》[13]。

1.2.6 感官評定

天麻米酒的感官評分指標由色澤、外觀、香氣、口感、澄清度等[14]7 部分組成。由10 名食品科學與工程專業(yè)同學組成的評價小組對天麻米酒進行了感官評價，天麻米酒的感官評價標準見表2。

表2 天麻米酒感官評分標準表Table 2 Gastrodia elata rice wine sensory evaluation criteria

續(xù)表2 天麻米酒感官評分標準表Continue table 2 Gastrodia elata rice wine sensory evaluation criteria

1.2.7 數(shù)據(jù)處理

用Spss17.0和Excel2010 分析數(shù)據(jù)，origin8.5 作圖。

2 結果與分析

2.1 料液比對天麻米酒感官品質(zhì)的影響

糯米酒發(fā)酵過程中，不添加水最終也會產(chǎn)出酒，但糯米酒的甜度過高而總酸度過低，使糯米酒的風味和口感不佳[15]。因此，本試驗選擇料液比分別為 1 ∶1（g/mL）～1 ∶3（g/mL）條件下，探討不同料液比對天麻米酒感官品質(zhì)及酒精度的影響，結果見圖1。

圖1 料液比對天麻米酒酒精度和感官評分的影響Fig.1 The effect of ratio of water on the alcohol and sensory score of Gastrodia elata rice wine

由圖1 可知，當料液比為 1 ∶2（g/mL）時，天麻米酒的感官評分和酒精度達到最高，酒精度8%vol，感官評分達到87 分，制得天麻米酒口感飽和、風味清香、醇香濃郁。當料液比大于1 ∶2（g/mL），經(jīng)發(fā)酵后的天麻米酒酒液的酒精體積分數(shù)降低，口感較差，醇香味較淡，導致感官評分與酒精度隨料液比的增加而減少。綜合考慮，確定最佳料液比為1 ∶2（g/mL）。

2.2 天麻添加量對天麻米酒感官品質(zhì)的影響

本試驗選擇天麻添加量為5%～25%條件下，探討天麻添加量對天麻米酒品質(zhì)的影響，結果見圖2。

圖2 天麻添加量對天麻米酒酒精度和感官評分的影響Fig.2 The effect of Gastrodia elata content on the alcohol and sensory score of Gastrodia elata rice wine

由圖2 可知，當天麻添加量在5 %～10 %時，天麻米酒酒精度與感官評分隨之增加，當天麻添加量為10%時，天麻米酒的酒精度為7.9%vol，感官評分為86 分，制得天麻米酒口感飽和、風味清香、醇香濃郁。當天麻添加量大于10%時，天麻米酒酒精度與感官評分隨之降低。原因可能是，天麻經(jīng)發(fā)酵后產(chǎn)生的香氣覆蓋天麻米酒的獨特香氣，使得天麻米酒香味濃厚，醇香味單一。綜合考慮，確定天麻添加量為10%。

2.3 酵母添加量對天麻米酒品質(zhì)的影響

本試驗選擇酵母添加量為0.1%～0.9%條件下，探討酵母添加量對天麻米酒品質(zhì)的影響，結果見圖3。

圖3 酵母添加量對天麻米酒酒精度和感官評分的影響Fig.3 The effect of yeast content on the alcohol and sensory score of Gastrodia elata rice wine

由圖3 可知，當酵母添加量在0.1%～0.7%時，天麻米酒的酒精度最高達到8.5%vol 感官評分最高達到84 分。當酵母添加量大于0.7%時，天麻米酒感官評分及酒精度隨之降低。添加酵母有利于天麻米酒品質(zhì)的形成，當酵母添加量過低，淀粉的糖化效率降低，發(fā)酵進程減慢，導致天麻米酒酒精度較低且風味淡有異味，添加量過高，天麻米酒發(fā)酵速度過快，不利于風味的形成。綜合考慮，確定酵母添加量為0.7%。

2.4 發(fā)酵溫度對天麻米酒品質(zhì)的影響

本試驗選擇發(fā)酵溫度為28 ℃～32 ℃條件下，探討不同發(fā)酵溫度對天麻米酒品質(zhì)的影響，結果見圖4。

圖4 發(fā)酵溫度對天麻米酒酒精度和感官評分的影響Fig.4 The effect of fermentation temperature on the alcohol and sensory score of Gastrodia elata rice wine

由圖4 可知，當發(fā)酵溫度為30 ℃時，天麻米酒的酒精度為8.8%vol，感官評分達到85 分。當發(fā)酵溫度小于30 ℃，天麻米酒的酒精度及感官評分隨著的發(fā)酵溫度繼續(xù)增大而增大，酵母菌代謝活動較弱，發(fā)酵速率較低，導致天麻米酒口感不飽和、風味淡；當發(fā)酵溫度大于30 ℃，天麻米酒的酒精度及感官評分隨著的發(fā)酵溫度繼續(xù)增大而減小。發(fā)酵溫度過高，酵母生長加快，生成較多的代謝產(chǎn)物，導致天麻米酒口感欠佳。綜合考慮，確定發(fā)酵溫度為30 ℃。

2.5 發(fā)酵時間對天麻米酒品質(zhì)的影響

本試驗選擇發(fā)酵時間為3 d～7 d 條件下，探討不同發(fā)酵時間對天麻米酒品質(zhì)的影響，結果見圖5。

由圖5 可知，當發(fā)酵時間6 d 時，天麻米酒的酒精度為8.65%vol，感官評分達到86 分。當發(fā)酵時間小于6 d 時，隨著發(fā)酵時間的繼續(xù)增加天麻米酒感官評分及酒精度隨之增加，發(fā)酵時間過短，天麻米酒中糖度較高，并且岀汁量少，酒香味不明顯。當發(fā)酵時間大于6 d時，隨著發(fā)酵時間的繼續(xù)增加天麻米酒感官評分及酒精度隨之降低，隨著發(fā)酵時間延長，酵母發(fā)酵產(chǎn)生代謝物、導致天麻米酒口感欠佳。綜合考慮，確定發(fā)酵時間為6 d。

圖5 發(fā)酵時間對天麻米酒的酒精度和感官評分的影響Fig.5 The effect of fermentation time on the alcohol and sensory score of Gastrodia elata rice wine

2.6 白砂糖添加量對天麻米酒酒精度的影響

本試驗選擇白砂糖添加量為2%～10%條件下，探討不同白砂糖添加量對天麻米酒品質(zhì)的影響，結果見圖6。

圖6 糖添加量對天麻米酒酒精度和感官評分的影響Fig.6 The effect of white sugar content on the alcohol and sensory score of Gastrodia elata rice wine

由圖6 可知，當白砂糖添加量為8%時，天麻米酒的酒精度為8.65%vol，感官評分達到89 分。當白砂糖添加量小于8%時，天麻米酒感官評分及酒精度隨白砂糖添加量增加而增加，當白砂糖添加量大于8%時，天麻米酒感官評分及酒精度隨白砂糖添加量增加而減少。糖分高，發(fā)酵激烈，隨著白砂糖添加量增大微生物較長時間處于高溫和高滲透壓環(huán)境，容易衰老，影響出酒率。綜合考慮，確定白砂糖添加量為8%。

2.7 天麻米酒發(fā)酵正交試驗優(yōu)化結果分析

天麻米酒發(fā)酵正交試驗優(yōu)化結果分析，見表3。

由表3 可知，4 個單因素對天麻米酒發(fā)酵的影響順序為A>B>D>C；即料液比影響最大，其次是酵母添加量和天麻添加量，影響最小的是發(fā)酵溫度；正交試驗的最優(yōu)組合是A2B2C1D2，在該條件下經(jīng)5 組重復驗證試驗，測得天麻米酒酒精度為測得天麻米酒酒精度為9.5%vol，與正交試驗第5 組結果相同，但發(fā)酵溫度選擇較低的30 ℃更加經(jīng)濟，因此確定最終組合為A2B2C1D2，即料液比 1 ∶2（g/mL），酵母添加量 0.7%，天麻添加量10%，發(fā)酵溫度為30 ℃，此條件下制得的天麻米酒口感飽和、風味醇香、米香濃郁芬芳，色澤透亮，兼具天麻獨特風味。

表3 正交試驗結果分析Table 3 The result and analysis of orthogonal test

3 結論

本試驗以天麻、糯米為原料開發(fā)研制發(fā)酵型天麻米酒，經(jīng)單因素和正交試驗探討了天麻米酒的發(fā)酵工藝條件。在前期處理糯米的工藝中，糯米的含水量至關重要。蒸熟的糯米無白芯（約40 min～60 min）。液化酶水解淀粉，加快糖化型淀粉酶完成整個淀粉的分解。酵母添加量過多消耗營養(yǎng)過多，生成的底酒少。酵母添加量少發(fā)酵時間長且酒體淡薄，酒精度低。研究表明：天麻米酒發(fā)酵的最佳工藝條件為：料液比1 ∶2（g/mL），酵母添加量0.7%，天麻添加量10%，發(fā)酵溫度30 ℃，在該最佳工藝條件下天麻米酒的酒精度9.5%vol。因此，該方法具有工藝簡便、提取時間較短、節(jié)約能源等優(yōu)點，為天麻米酒的發(fā)酵工藝提供了一定的理論依據(jù)。