復合發酵型黑糖紅茶甜米酒發酵工藝研究

王小明，沈圓圓，陳 碧，王文婷

（廣西科技師范學院 食品與生化工程學院，廣西 來賓 546199）

黑糖營養價值高，可以益氣、溫經散寒、緩解疼痛、補充鈣質和鐵質，尤其是黑糖中含有的多糖具有較強的抗氧化和抗衰老功效[1]。紅茶中含有類黃酮、茶多酚和脂多糖等多種活性成分，具有降低血脂、抑制動脈硬化、抗腫瘤、預防癌癥和防治神經性疾病等功能[2]。紅茶品性溫和、湯色紅艷、養胃護胃，非常適合女性飲用；紅茶文化及紅茶保健功能越來越受到人們關注，但我國女性飲茶比例遠低于男性，開發含紅茶又適合女性食用的飲品極有意義。羅惠波等[3]以紅茶和小曲酒為主要原料，研制出具有紅茶和小曲酒典型香氣且色澤艷麗、口感綿柔的紅茶酒。糯米甜酒營養物質豐富，含有多種氨基酸、有機酸、維生素、鈣、磷、鐵等。甜米酒因其酒精度較低，糖度較高，口感醇厚，營養成分更易于人體吸收，對孕產婦和身體虛弱的婦女具有補氣養血，滋陰補腎的功效，是一種非常適合女性飲用營養保健型飲料酒[4-8]。魯永強等[9]以糯米為原料，經糖化和發酵等工序，制成醇甜爽口、酸度適宜、風味和營養兼具的糯米甜酒釀。林巧[10]以苦蕎米、糯米和安琪甜酒曲為原料，采用傳統工藝釀制苦蕎糯米甜酒，感官評分為92.67分。隨著生活水平日益提高，人們對酒的品質追求越來越高，尤其是女性和老年消費者更傾向于飲用健康保健酒，所以具有較高營養價值和保健功效的酒越來越受歡迎。

本研究以糯米、黑糖和紅茶為主要原輔料，以甜酒曲和釀酒曲為發酵劑，通過單因素和正交試驗以及響應面分析法，研究復合發酵型黑糖紅茶甜米酒的最佳發酵工藝，確定黑糖紅茶湯制備、發酵劑添加量、發酵溫度和發酵時間等發酵工藝參數。研制甜米酒、黑糖和紅茶三者優點兼具的新產品—復合發酵型黑糖紅茶甜米酒，針對女性受眾，填補市場空白，具有廣闊市場前景。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

優質糯米、云南黑糖、紅茶葉、安琪甜酒曲、安琪釀酒曲：廣西來賓市沃爾瑪超市；酒石酸鉀鈉、硫酸銅、葡萄糖、亞鐵氰化鉀（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

FA2004B電子分析天平：上海越平科學儀器有限公司；CFXB130-A蒸飯鍋：廣東龍力電器有限公司；DHP-9082電熱恒溫培養箱：上海一恒科學儀器有限公司；HH-S6數顯恒溫水浴鍋：金壇市醫療儀器廠；C21-ST2125電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；H3-20KR臺式高速冷凍離心機：湖南可成儀器設備有限公司；雷磁PHS-3E pH計：上海儀電科學儀器股份有限公司；LH-J80酒精度測定儀：杭州陸恒生物科技有限公司；HSU-32手持糖度計：上海精密儀器儀表有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 復合發酵型黑糖紅茶甜米酒工藝流程及操作要點

操作要點：

黑糖紅茶湯制備：先將紅茶葉粉碎，可提高浸提效率，為防止浸提液渾濁，可將粉碎后的紅茶葉裝入濾袋。加入適量比例經滅菌后的飲用水，用超聲波輔助浸提適當時間后過濾得紅茶湯，過濾的茶渣還可二次浸提。將適量比例的黑糖溶解于紅茶湯中，即制備得黑糖紅茶湯。

糯米淘洗浸泡：糯米經過篩后除去石子等雜質和半粒米，用飲用水將糯米淘洗2～3次，然后把淘洗干凈的糯米在室溫條件下用水浸泡5 h左右，使之浸泡后完整而酥[11]，壓攆后可成粉狀。

蒸飯：將浸泡好的糯米瀝干水，在蒸屜中鋪上紗布，將糯米均勻鋪在紗布上，厚度要適度，用蒸柜蒸煮30 min左右，確保糯米熟透且米粒軟硬適度。

淋飯：將滅菌后冷卻的黑糖紅茶湯淋在蒸好的糯米飯上，有助于快速冷卻，米飯在降溫的同時也增加其含水量，有利于進行拌曲。

接種（拌曲）：糯米飯晾涼至35 ℃以下時，將甜酒曲和活化后的釀酒酵母均勻撒在米飯上，將米飯反復多次翻拌，但注意保持米粒形態完好，使甜酒曲和釀酒酵母均勻分布在米飯中，達到拌曲均勻。

搭窩糖化：酒曲拌勻后，將米飯轉移到發酵罐中，邊放邊用手掌輕輕將米飯壓實，做成平頂的圓錐型，并用手掌或工具將米飯表面抹一抹，使表面光滑，然后在米飯上部中間掏挖一個凹陷窩（又稱搭窩），其目的是為了增加米飯和空氣的接觸面積，有利于好氣性糖化菌生長繁殖，又便于觀察，用紗布進行封口，于30 ℃恒溫箱中糖化2 d左右[12]。

密封發酵：糖化后按生米質量約1∶1加入滅菌后的飲用水，密封恒溫發酵。主發酵后再經緩慢后發酵，殘留的淀粉和糖分繼續糖化發酵，然后轉化為酒精，酒精度逐漸增加，伴隨著各類酯類物質的生成，發酵成熟后，酒的香氣物質不斷增加，使酒體更趨于醇厚豐滿，且香氣濃郁。

過濾：依次采用3 mm、2 mm、1 mm、0.5 mm、0.25 mm五級篩網進行過濾。

離心澄清：采用轉速3 000 r/min以上，離心5 min左右，取上清液灌裝。

罐裝滅菌：用金屬蓋的玻璃瓶灌裝，采用高溫滅菌。

陳釀：糖化和發酵過程中形成的各種酯類香氣物質、乙醇和糖類物質等相互融合，使甜米酒進一步成熟，使酒鹵芳香、甜醇粘郁。

成品：制成罐裝黑糖紅茶甜米酒成品，在低溫條件貯藏。

1.3.2 感官評定方法

由10名經過培訓的人員組成感官品評小組，參考NY/T 1885—2017《綠色食品米酒》感官要求[13]，根據黑糖紅茶湯和復合發酵型黑糖紅茶甜米酒的形態、色澤、氣味、滋味、雜質等進行評分。感官評分滿分為12分，分別參照表1、表2請10位評價員對樣品按評分檢驗法進行感官評分[14]，10人對每個樣品評分的平均值記為該樣品最終得分，以平均得分為評判標準。

表1 黑糖紅茶湯感官評定標準Table 1 Sensory evaluation standards of brown sugar and black tea soup

表2 復合發酵型黑糖紅茶甜米酒品質感官評定標準Table 2 Sensory evaluation standards of compound fermented brown sugar and black tea sweet rice wine quality

1.3.3 主要理化與衛生指標檢測方法

酒精度采用蒸餾比重法進行測定[4]；還原糖、總酸、大腸菌群、致病菌參照NY/T 1885—2017《綠色食品米酒》中推薦的方法檢測。

1.3.4 黑糖紅茶湯制備工藝優化

（1）單因素試驗

分別選取黑糖添加量為8%、10%、12%、14%、16%，紅茶添加量為6.0%、6.5%、7.0%、7.5%、8.0%，超聲波功率為120 W、150 W、180 W、210 W、240 W，浸提溫度為80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃、100 ℃，浸提時間為3 min、6 min、9 min、12 min、15 min，設計單因素試驗。

（2）正交試驗

根據單因素試驗結果，以感官評分為考察指標，選取黑糖添加量（A）、紅茶添加量（B）、超聲波功率（C）、浸提溫度（D）、浸提時間（E）5個因素的3個水平，采用L18（35）設計正交試驗。正交試驗因素與水平見表3。

表3 黑糖紅茶湯制備工藝優化正交試驗因素與水平Table 3 Factors and levels of orthogonal tests for preparation technology optimization of brown sugar and black tea soup

1.3.5 復合發酵型黑糖紅茶甜米酒的發酵工藝優化

（1）單因素試驗

糯米與黑糖紅茶湯料液比為1∶1（g∶mL），以感官評分為評判標準，分別研究各單因素對復合發酵型黑糖紅茶甜米酒的影響。初始條件分別取：甜酒曲添加量0.4%、釀酒曲添加量0.25%、發酵溫度30 ℃、發酵時間3 d。選取各因素變量分別為甜酒曲添加量（0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%）、釀酒曲添加量（0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%）、發酵溫度（28 ℃、29 ℃、30 ℃、31 ℃、32 ℃）、發酵時間（1 d、2 d、3 d、4 d、5 d），進行單因素試驗。

（2）響應面法優化試驗[15-16]

在單因素試驗基礎上，選擇以甜酒曲添加量（X1）、釀酒曲添加量（X2）、發酵溫度（X3）和發酵時間（X4）為自變量，復合發酵型黑糖紅茶甜米酒感官評分（Y）為響應值，采用Design-Expert V8.0.6進行Box-Behnken設計，Box-Behnken試驗因素與水平編碼見表4。

表4 Box-Behnken試驗設計因素與水平Table 4 Factors and levels of Box-Behnken tests design

2 結果與分析

2.1 黑糖紅茶湯制備工藝優化正交試驗

在單因素試驗基礎上，選取黑糖添加量（A）、紅茶添加量（B）、超聲波功率（C）、浸提溫度（D）、浸提時間（E）5個因素，以感官評分為考察指標，采用L18（35）設計正交試驗。正交試驗結果與分析見表5。

表5 黑糖紅茶湯制備工藝優化正交試驗結果與分析Table 5 Results and analysis of orthogonal tests for preparation technology optimization of brown sugar and black tea soup

續表

由表5可知，各因素對黑糖紅茶湯質量影響的主次順序為B＞A＞C＞E＞D，紅茶添加量和黑糖添加量是主要影響因素，其次是超聲波功率和浸提時間，浸提溫度影響最小。正交試驗所得黑糖紅茶湯制備最優工藝條件為A2B2C2D2E2，即黑糖添加量為14%，紅茶添加量6.5%，超聲波功率180 W，浸提溫度85 ℃，浸提時間12 min，在此最佳制作工藝條件下進行3次平行驗證試驗，黑糖紅茶湯感官評分為11.3分。

2.2 黑糖紅茶甜米酒發酵工藝優化

2.2.1 單因素試驗結果與分析

圖1 各單因素對黑糖紅茶甜米酒感官品質的影響Fig.1 Effect of each single factor on the sensory quality of brown sugar and black tea sweet rice wine

由圖1可知，在甜酒曲添加量為0.2%～0.6%范圍時，黑糖紅茶甜米酒感官評分隨著甜酒曲添加量的增加先增大后減少，當甜酒曲添加量為0.4%時，黑糖紅茶甜米酒的感官評分最高，為11.0分，其后隨著甜酒曲添加量的增加，黑糖紅茶甜米酒的評分呈現緩慢下降，因此確定最佳甜酒曲添加量為0.4%。在釀酒曲添加量為0.15%～0.35%范圍時，隨著釀酒曲添加量的增加，黑糖紅茶甜米酒感官評分呈先增加后降低的趨勢，當釀酒曲添加量為0.25%時，黑糖紅茶甜米酒的感官評分最高，為9.9分；釀酒曲中含有大量酵母，酵母生長繁殖會產生淀粉酶、糖化酶等，可降解淀粉成葡萄糖，并分解蛋白質成氨基酸；當釀酒曲添加量過少時，糖化速度較慢，發酵周期延長，易導致雜菌污染；當釀酒曲添加量過多時，發酵反應過快，酒精度快速升高，從而過早抑制發酵菌活性；因此確定最佳釀酒曲添加量為0.25%。在發酵溫度為28～32 ℃范圍時，黑糖紅茶甜米酒感官評分隨著發酵溫度的上升先增高后降低，在發酵溫度30 ℃時，感官評分最高，為10.2分，發酵溫度＞30 ℃后感官評分下降，主要原因是溫度過高不利于酵母生長繁殖，造成發酵后期發酵力下降，糖分殘留過多，酒精度偏低[17]，也不利于風味物質的形成和積累，導致酒的口感滋味不佳，因此確定最佳發酵溫度為30 ℃。在發酵時間為1～5 d范圍時，發酵時間＜3 d時，感官評分隨發酵時間延長而明顯增高，在發酵時間為3 d時，感官評分最高，為10.9分，隨著發酵時間繼續延長，感官評分呈現緩慢下降，原因可能為過度發酵導致菌體自溶，細菌將部分酒精轉化為有機酸，酸度增加導致酒口感滋味下降，因此確定最佳發酵時間為3 d。

2.2.2 響應面法試驗結果與分析

在單因素試驗基礎上，選擇以甜酒曲添加量（X1）、釀酒曲添加量（X2）、發酵溫度（X3）和發酵時間（X4）為自變量，復合發酵型黑糖紅茶甜米酒感官評分（Y）為響應值，采用Design-Expert V8.0.6進行Box-Behnken設計，Box-Behnken試驗結果見表6，方差分析結果見表7。

表6 Box-Behnken試驗設計及結果Table 6 Design and results of Box-Behnken tests

表7 回歸方程方差分析Table 7 Variance analysis of regression equation

采用Design-Expert 8.0.6軟件對表6的試驗數據進行二次多項式回歸擬合，得到甜酒曲添加量、釀酒曲添加量、發酵溫度、發酵時間的二次多項式回歸方程為[18]：

由表7可知，試驗模型F值為46.07，P＜0.000 1，說明模型高度顯著。根據F值大小判斷各因素對試驗結果影響的主次順序依次為：X4＞X3＞X2＞X1，即發酵時間＞發酵溫度＞釀酒曲添加量＞甜酒曲添加量。一次項X1、X2對黑糖紅茶甜米酒感官評分影響不顯著（P＞0.05），X3、X4對黑糖紅茶甜米酒感官評分影響分別為極顯著（P＜0.01）和高度顯著（P＜0.000 1）；交互項X3X4和二次項X12、X22、X32、X42對黑糖紅茶甜米酒感官評分的影響分別為顯著（P＜0.05）和高度顯著、極顯著性、極顯著性、高度顯著，其他單因素和兩兩因素交互作用對響應值（感官評分）影響均不顯著。表明4個試驗因素對響應值的影響并非僅呈現出一次函數線性關系，還表現出二次函數關系[19-21]。

此模型相關系數R2=0.978 8，而且失擬項P值=0.071 9＞0.05，表明回歸方程擬合程度好，預測值與真實值之間具有高度相關性，該模型可以應用于理論預測。經軟件分析預測，甜酒曲添加量0.4%、釀酒曲添加量0.25%、發酵溫度29.7 ℃、發酵時間3.15 d，此發酵工藝條件下感官評分預測值為11.18分。在此工藝條件下進行3次驗證試驗，制得的黑糖紅茶甜米酒感官評分實際值為11.10分，與預測值相差不大，表明經響應面法分析建立的回歸方程模型可行。結合表6試驗結果并方便實際操作，將最佳發酵工藝條件確定為甜酒曲添加量0.4%、釀酒曲添加量0.25%、發酵溫度30 ℃、發酵時間3 d。

圖2 各因素交互作用對黑糖紅茶甜米酒感官評分影響的響應面及等高線Fig.2 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between each factors on sensory score of brown sugar and black tea sweet rice wine

2.3 黑糖紅茶甜米酒品質分析

黑糖紅茶甜米酒感官評分為11.1分；酒精度10.7%vol；還原糖（以葡萄糖計）8.1 g/100 g；總酸（以乳酸計）0.5 g/100 g。大腸菌群：未檢出；致病菌：未檢出。

3 結論

在單因素試驗的基礎上，經正交試驗優化及驗證，黑糖紅茶湯制備最優工藝條件為：黑糖添加量為14%，紅茶添加量6.5%，超聲波功率180 W，浸提溫度85 ℃，浸提時間12 min。在單因素試驗的基礎上，經響應面法優化及驗證，黑糖紅茶甜米酒最佳發酵工藝條件為：甜酒曲添加量0.4%、釀酒曲添加量0.25%、發酵溫度30 ℃、發酵時間3.0 d。該產品生產工藝簡單，酒精度較傳統糯米甜酒高，黑糖和紅茶風味與香氣較突出，具有一定特色和創新性。