超聲波輔助方式對紅曲黃酒品質變化影響的研究

葛東穎，何萌，雷敏，趙慧君

（湖北文理學院食品科學技術學院鄂西北傳統發酵食品研究所，湖北襄陽441053）

黃酒是世界上最古老的酒類之一，源自我國，也是我國特有的、歷史最為悠久的傳統酒種，與啤酒和葡萄酒并稱為世界三大古酒[1]，而且黃酒富含維生素、蛋白質、氨基酸以及對人體有益的礦物質等，又被稱為“液體蛋糕”[2]。但是新釀的黃酒不能稱之為成品酒，因為此時黃酒口感辛辣粗糙且香味不足，因此制備黃酒必不可少的一個步驟就是陳釀。在黃酒陳釀期間發生一系列緩慢的氧化、酯化反應，使得酒中的各成分不斷獲得新的平衡，各風味物質逐漸趨于協調，使得酒醇香濃郁、酒味柔和。黃酒陳釀是一個緩慢的過程，需要大量的倉庫、貯罐和流動資金，同時也延長了黃酒的生產周期[3]。因此，在保證黃酒質量的同時加快黃酒的陳釀過程是黃酒釀造工業中重要的研究內容。

超聲波作為一種物理催陳方法，可以有效地提高反應物分子活化能，促進分子間的有效碰撞，有利于各成分之間發生氧化、酯化、羰氨和縮合反應，從而縮短陳釀時間，同時，超聲波還有利于酒中乙醛、硫化氫、丙烯醛和氨基硫醇等具有低沸點且有不良風味物質的揮發，從而有利于酒類風味的改善。目前超聲波催陳技術在葡萄酒、米酒和黃酒中均有廣泛的應用。Nobuyoshi Masuzawa 等發現弱超生處理可以增加紅酒中酚類物質的含量[4]。P.Ferraretto 等對高能量超聲處理后紅酒中的多酚進行了研究，發現短時間的高能量超生處理可以促進酒中多酚類物質的聚合反應[5]。陳萍等對干紅葡萄酒進行超生處理，發現處理后酒中乙酸乙酯和乳酸乙酯的含量顯著高于對照組，說明超生處理可以顯著加速葡萄酒中的氧化和酯化反應[6]。莫瑞深在室溫下對黃酒進行超聲波處理，發現與對照相比黃酒酸度和總酯含量均有所增加，同時發現，超聲波30 min 后醇、酯及醛等與自然陳三年黃酒中的物質含量接近[7]。Chang 等研究了超聲波對不同原料釀造酒的催陳效果，發現米酒的超生處理效果顯著比玉米酒好[8]。

電子舌技術采用人工脂膜傳感器技術實現了食品基本味覺及其回味的數字化評價，具有信息量分度和結果準確的優點，目前在食品的滋味品質評價方面具有非常廣泛的應用，在酒類上的應用包括對不同類型酒味覺的辨識研究[9]、對市售啤酒滋味的品質評價[10]、黃酒酒齡鑒別[11]、米酒滋味品質評價[12]等。

本研究以不用超聲波處理的黃酒為對照，與不同發酵時期超聲波處理的黃酒在色度、滋味、有機酸、理化性質等方面進行比較，研究黃酒發酵過程中不同階段超聲波處理對其品質各方面的影響。此研究的目的是通過研究超聲波對黃酒品質的影響來優化黃酒陳化的條件，為縮短黃酒釀造周期提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

糯米：市售；力克酒曲：麗水力克生物科技有限公司；濃硫酸、鉬酸鈉、溴甲酚綠、甲基紅、硼酸、鹽酸、無水乙醇、氫氧化鈉、乙酸鋅、甲醛溶液、硫酸銅、鄰苯二甲酸氫鉀、葡萄糖、酚酞、亞甲基藍、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀、鹽酸、磷酸、冰醋酸、磷酸二氫鉀、草酸、醋酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、蘋果酸、乳酸：均為分析純，成都市科龍化工試劑廠；內部溶液、參比溶液、陰離子溶液、陽離子溶液：日本Insent 公司。

1.2 儀器與設備

JT-1027HTD 超聲波清洗儀：深圳市潔拓超生波清洗設備有限公司；SA 402B 電子舌：日本Insent 公司；UltraScan Pro 色度儀：美國 Hunterlab 公司；LC20-ADXR高效液相色譜儀：日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 黃酒釀制工藝

浸泡糯米2 d→撈出糯米后，蒸煮（1 300 W，30 min）→攤飯→加入力克酒曲和水（每700 g 糯米加17.5 g酒曲）置于發酵罐中發酵→28 ℃發酵7 d，18 ℃發酵14 d→ABCDE 組按照試驗設計進行超聲處理→壓榨離心→殺菌。

1.3.2 分組處理

A 組：正常發酵，不超聲波處理；B 組：28 ℃發酵7 d 期間，超聲處理，其他發酵時間段不超聲處理；C組：18 ℃發酵14 d 期間，超聲處理，其他發酵時間段不超聲處理；D 組：整個發酵過程中每天進行超聲處理；E 組：正常發酵，不超聲波處理，發酵結束后，壓榨離心、超聲波處理、殺菌。處理時間為每天上午8：30，超聲時間為30 min。

1.3.3 黃酒色度評價

方法同文獻[13]：將黃酒樣品裝入50 mm×10 mm石英比色皿后，采用色度儀對其色度進行測定，測試模式為透射，讀數以CIE1976 色度空間值L*、a*和b*表示，其中L*為明亮度，a*為紅綠度，b*為黃藍度。

1.3.4 黃酒有機酸的測定

高效液相色譜對黃酒樣品中的有機酸測定參照文獻[14]中的方法。樣品處理：取2 mL 黃酒樣品使用超純水定容到10 mL，然后取5 mL 溶液過0.45 μm 濾頭，隨后裝于樣品瓶中待測。先配置草酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、蘋果酸、乳酸、乙酸和乳酸這些食品中常見有機酸制作標準曲線，然后按照以下色譜條件進行有機酸的測定[1]：ZORBAX SB-AQ（4.6×250 mm，5 μm）；流動相：0.01 mol/L 的磷酸二氫鉀溶液（使用正磷酸調節pH 值至 2.9），柱溫為 30 ℃，流速為 1 mL/min，進樣體積為 20 μL。

1.3.5 不同方式超聲波處理后黃酒的滋味品質評價

參照參考文獻[15]中的方法進行測定，經陽離子或陰離子溶液洗滌后的 CA0、CT0、C00、AE1、AAE 和GL1 等6 個傳感器分別置于參比溶液和待測黃酒樣品中浸泡30 s，兩者的電勢差即為酸味、咸味、苦味、澀味、鮮味和甜味的強度值；經洗滌30 s 后，傳感器C00、AE1 和AAE 于參比溶液中浸泡30 s，測得的電勢與其在樣品溶液中的電勢值之差即為苦、澀和鮮等3 個基本味的回味強度值。為減小系統誤差，每次測定時均添加同一樣品作為對照，并將其各滋味指標相對強度值定義為0，因而納入本研究數據分析的各滋味指標的強度均為相對強度值。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。

1.3.6 理化性質測定

總糖、非糖固形物、pH 值、總酸、氨基酸態氮和還原糖的測定：采用GB/T 13662-2018《黃酒》中相關方法進行測定，其中總糖測定采用亞鐵氰化鉀法；酒精度：旋轉蒸發儀蒸餾水后，使用酒精計進行測量。可溶性固形物：使用糖度儀進行測定。總醛、雜醇油和總酯的測定參見文獻[16]。

1.3.7 統計分析

除方法中已經標準試驗次數外，其余數據均為重復3 次。使用方差分析對不同超聲波方式處理的紅曲黃酒色度、總糖、非糖固形物、pH 值、總酸、氨基酸態氮和還原糖的差異性進行分析，使用雷達圖對各滋味指標進行分析，使用主成分分析法（principal component analysis，PCA）對不同超聲波方式對紅曲米酒滋味的影響進行分析。使用SPSS17.0 進行數據分析，使用Excel 進行作圖。

2 結果與分析

2.1 超聲波輔助方式對紅曲黃酒色度的影響

用色度儀對不同超聲波輔助方式釀造的紅曲黃酒進行了色度研究，結果見表1。

表1 不同超聲波處理方式對紅曲黃酒色度的影響Table 1 Effect on different ultrasound treatment on chromaticity of monascus rice wine

從表1 中可以看出，不同的超聲輔助方式均降低了黃酒的亮度，增加了黃酒的紅色和黃色，其中處理方式D 造成的色度變化最大，由此可以看出，超聲波處理時間越長，黃酒亮度降低越多，紅色和黃色增加越多。

2.2 超聲波輔助方式對紅曲黃酒滋味品質的影響

用電子舌對不同超聲波輔助方式發酵的紅曲黃酒進行了滋味品質的測定。在測定時，把未超聲波處理的A 作為對照，并將其各滋味指標相對強度值定義為0，因此納入本研究數據分析的各滋味指標的強度均為相對強度值，超聲波輔助方式對紅曲黃酒滋味品質影響的雷達圖見圖1。

圖1 超聲波輔助方式對紅曲黃酒滋味品質影響的雷達圖Fig.1 Radar map of the effect of ultrasound assisted method on the taste quality of monascus rice wine

從圖1 的雷達圖可以看出，與對照A 相比，所有超聲波輔助發酵的紅曲黃酒的澀味和后味A（澀味的回味）均沒有變化。與對照相比，處理B 的豐度和咸味沒變化，但是咸味、酸味、苦味和后味B（苦味的回味）均較少；處理C 中除澀味和后味A 外，與對照相比，所有的滋味強度均有增加，且苦味和后味B 增加最多；處理D 與對照相比，咸味、豐度和鮮味增加最多，其次是苦味和后味B，僅次于處理C；處理E 與對照相比，苦味和后味B 大大減少，酸味、咸味和豐度均有所增加。綜上所述，超聲波輔助方式處理對黃酒的影響主要體現在苦味、酸味、咸味、豐度、鮮味和后味B 上。

2.3 不同超聲波輔助方式發酵黃酒滋味品質的主成分分析

滋味是食品中多種水溶性物質相互作用刺激味蕾產生的綜合感覺，因此只對某一滋味指標進行評價是不足的，因此進行了主成分分析（principal component analysis，PCA），從而了解不同超聲波輔助方式對紅曲黃酒滋味品質整體結構的影響，結果見圖2。

從碎石圖（圖2）可以看出，不同超聲波輔助方式的紅曲黃酒整體滋味品質的信息主要集中在前3 個成分，其累計方差貢獻率達到99.24%。第一主成分主要由有澀味、咸味、后味B 和鮮味等指標構成，第二主成分主要由豐度、后味A 和苦味構成，第三主成分主要由酸味構成，具體見表2。

圖2 碎石圖Fig.2 Gravel map

每一個主成分從不同角度反映了不同超聲波輔助方式對紅曲黃酒的影響，但是不能反應黃酒的綜合品質，因此根據公式：主成分 1=FAC1_1×SQR（λ1），主成分 2=FAC2_1×SQR（λ2）計算主成分得分；根據公式：綜合得分=主成分1×λ1+主成分2×λ2計算綜合得分，其中 λ1、λ2、λ3分別為各成分對主成分的貢獻率。計算后，對不同超聲波輔助方式黃酒的綜合滋味品質進行排名，結果見表3。從表中可以看出，C 處理味道最好，E處理的味道最差。

表2 各滋味指標主成分載荷矩圖Table 2 Component matrix（a）of rice taste

2.4 超聲波輔助方式對紅曲黃酒中有機酸含量的影響

紅曲黃酒樣品中有機酸含量見圖3。

黃酒中的有機酸可以降低黃酒的甜度，增加黃酒的濃厚感。由圖3 可以看出，超聲波輔助方式處理的樣品中草酸、琥珀酸、乳酸和乙酸的含量均有增加，特別是處理C、處理D 和處理E。但是處理C 和處理E中蘋果酸含量降低，這與陳釀黃酒中隨著時間延長蘋果酸含量降低的趨勢是一致的[17]。

圖3 紅曲黃酒樣品中有機酸含量Fig.3 Content of organic acids in monascus rice wine

2.5 超聲波輔助方式對紅曲黃酒理化性質的影響

超聲波輔助方式對紅曲黃酒理化性質的影響見表4。

表4 超聲波輔助方式對紅曲黃酒理化性質的影響Table 4 Effect of ultrasound assisted method on physicochemical properties of monascus rice wine

從表4 可以看出，與對照相比，超聲波輔助方式對黃酒中的還原糖含量和pH 值影響不大，總糖、總酸和氨基酸態氮含量上升，非糖固形物含量下降。與對照相比，處理B 的可溶性固形物含量減少，其余處理與對照沒有顯著差異，可能是超聲波處理使得可溶性固形物降解；酒精度中除處理B 外，其余的與對照差異達到顯著水平；處理C 和E 雜醇油的含量顯著降，且處理C 的含量最低，原因可能為超聲波處理增加了雜醇油揮發；處理E 顯著增加了總酯的含量，原因可能為超聲波處理加速了黃酒的酯化過程，從而加速了黃酒的老化。

3 結論

通過對超聲波輔助方式對黃酒品質影響的研究發現，超聲波減弱黃酒的亮度，增加了黃酒的紅度和黃度，不同發酵時期的超聲波處理對黃酒滋味品質的影響是不一樣的，通過PCA 分析發現，處理C，即18 ℃發酵的14 d 時超聲波處理黃酒的滋味品質最優。對有機酸含量和理化性質的研究發現處理C 與對照和其他處理相比，可溶性固形物、非糖固形物、總糖、總酸、氨基酸態度、酒精度、pH 值和總酯含量均為中等，有機酸和雜醇油含量最低，這也可能是處理C 滋味品質最優的原因。綜上所述，處理C，即18 ℃發酵的14 d 時超聲波處理黃酒品質最優，具有潛在用于黃酒加速陳釀的價值。