糯米與糯玉米發酵酒品質的比較

蘇安祥，張傳偉，劉春利，葛曉鈺，薛 梅，姚 麗

（1.南京財經大學食品科學與工程學院，江蘇省現代糧食流通與安全協同創新中心，江蘇高校糧油質量安全控制及深加工重點實驗室，江蘇南京 210023；2.安丘農業技術推廣中心，山東安丘 262100；3.江蘇衛生健康職業學院，江蘇南京 211800）

米酒是我國傳統的低度發酵酒，其營養成分豐富，包括糖類和多種小分子營養物質如氨基酸、醇類、有機酸等。米酒通常以糯米為主要原料。糯米是我國常見的糧食之一，其本身含有多種營養成分，包括蛋白質、碳水化合物、脂質、礦物質和多種維生素，對脾胃虛弱、氣血虧虛的人群有著一定的食補功效。糯米中含大量的支鏈淀粉，分子排列較直鏈淀粉更疏松，吸水能力較強，在蒸煮糊化后含大量水分，有利于微生物迅速生長繁殖，微生物將糯米中的糖、蛋白質等大分子物質降解為小分子物質如低聚糖、氨基酸和有機酸等，使得糯米酒具有酸甜醇厚的風味。用糯米釀造的米酒出汁率高、酒精度低、口感柔和，且含有多種人體必需氨基酸、生物短肽和維生素，因此廣受消費者的喜愛。但是，目前市場上米酒為主的低度發酵酒存在產品同質化較重，風味單一等問題，需要開拓新的發酵酒產品。

近年來，科技工作者在發酵酒的新產品開發方面進行了大量的嘗試，開發了以大米、紅米、香米、黑米、紫米和糯玉米等為原料的發酵酒。糯玉米作為新型玉米品種，近年來發展較快，糯玉米籽粒中V、V、V的含量高于稻米，作為原料成本更低，開發糯玉米酒對于延長糯玉米產業鏈，豐富發酵酒產品具有重要意義。然而目前國內關于不同原料種類對發酵酒感官品質影響的研究較少。同時，有研究表明發酵酒原料中淀粉支直鏈之比越大，越可能釀造出較高品質的發酵酒。因此，本文選擇支直鏈淀粉比例較高的粳糯米、秈糯米和糯玉米為原料，研究其對發酵酒的發酵過程、感官品質等指標的影響，為發酵酒釀造原料選擇提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

秈糯米、粳糯米（產地安徽）、糯玉米（產地廣西南寧） 蘇果超市；甜酒曲 安琪酵母股份有限公司；氫氧化鈉、對硝基苯酚、乙酸鈉、無水乙酸鈉、乙酸均為分析純，上海國藥集團化學。

ASTREE 電子舌 法國 Alpha MOS 公司；-FOX3000 電子鼻 法國Alpha MOS 公司；250B 數顯生化培養箱 金壇市精達儀器制造有限公司；LHT32 可溶性固形物含量測定儀 杭州陸恒生物。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料成分分析

1.2.1.1 水分 水分的測定方法參考：GB 5009.3-2016直接干燥法。

1.2.1.2 蛋白質 蛋白質的測定方法參考：GB 5009.5-2016 分光光度法。

1.2.1.3 淀粉 淀粉的測定方法參考：GB 5009.9-2016 酶水解法。

1.2.1.4 灰分 灰分測定方法參考：GB 5009.4-2016食品中總灰分的測定。

1.2.1.5 脂肪 脂肪測定方法參考：GB 5009.6-2016索氏抽提法。

1.2.2 釀酒過程及參數測定

1.2.2.1 釀酒步驟 糯米（秈米、粳米）釀酒步驟參考研究文獻并略作修改：將米淘洗2～3 次至水不渾濁，水中浸泡約6 h，直至米粒無白心；蒸米約40 min，米粒透而不爛，淋2 遍涼白開后均勻攤開冷卻至30 ℃，均勻拌入0.5%（V/V）甜酒曲，反復攪拌，不可壓實，確保通氣，隨后，將米壓實在中間挖一凹坑，便于通氣。料水比1:0.8，28 ℃發酵4 d。

糯玉米釀酒步驟參考研究文獻并略作修改：糯玉米去雜后浸泡于體積分數5%的乳酸溶液中，48 至55 ℃下保持60 至72 h，用打漿機將浸泡的玉米粒打碎。水料比3:1，蒸煮30 min 后，攤開冷卻至30 ℃，拌入0.5%（V/V）甜酒曲，28 ℃發酵4 d。

發酵過程中每隔24 h 測定一次還原糖、可溶性固形物、酒精度和總酸。

1.2.2.2 還原糖測定 還原糖測定方法參考：GB 5009.7-2016 直接滴定法。

1.2.2.3 可溶性固形物含量測定 使用可溶性固形物含量測定儀測定。

1.2.2.4 酒精度測定 酒精度測定方法參考：GB 5009.225-2016 酒精計法。

1.2.2.5 總酸測定 總酸測定方法參考：GB/T 12456-2008 酸堿滴定法。

1.2.3 發酵酒的品質分析

1.2.3.1 感官評價 由10 人組成的評定小組，按照文獻報道的感官評定標準，對成品發酵酒的感官質量進行評價，得分為總評分的平均值。感官得分≥60分為可接受。感官評定標準見表1。

表1 發酵酒感官評定標準Table 1 Sensory standard of fermented wine

1.2.3.2 電子舌 電子舌對三種試樣溶液各采樣120 s，樣品間用超純水清洗10 s，各傳感器性能見表2。

表2 電子舌傳感陣列性能Table 2 Performance of electronic tongue sensor arrays

1.2.3.3 電子鼻 稱取2 g 發酵酒放入20 mL 的樣品瓶中，用具有12 根不同類型傳感器的電子鼻分析發酵酒的風味（表3）。分析條件：載氣：潔凈干燥空氣；流速150 mL·min；頂空產生參數：產生時間60 s；產生溫度60 °C；頂空注射參數：注射體積2500 μL；注射速率2500 μL·s；獲得參數：獲得時間360 s；延滯時間120 s。

表3 電子鼻傳感器陣列性能Table 3 Performance of electronic nose sensor arrays

1.3 數據處理

每個樣品重復6 次，數據結果以平均值±標準差表示，采用SPSS 軟件對試驗數據進行統計分析，以The one-way analysis of variance（ANOVA）進行顯著性分析，＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 糯米和糯玉米主要化學成分的對比

3 種原料的主要化學成分見表4，可以看出，三種原料的主要化學成分存在明顯差異，糯玉米的水分（54.78%）、灰分（1.79 g/100 g）和脂肪（1.54 g/100 g）含量均顯著高于粳糯米和秈糯米（＜0.05），而蛋白質（4.87 g/100 g）和淀粉（25.26 g/100 g）含量顯著低于粳糯米和秈糯米（＜0.05）。粳糯米的水分和淀粉含量明顯高于秈糯米，而蛋白質、灰分和脂肪含量低于秈糯米。三種原料中，糯玉米的水分、灰分和脂肪的含量最高，粳糯米的淀粉含量最高，秈糯米的蛋白質含量最高。

表4 三種原料的主要化學成分Table 4 The main chemical components of the three raw materials

原料中的水分、淀粉和蛋白質占比較大。有文獻報道，原料中水分的含量影響淀粉顆粒結構，在加熱過程中，淀粉通過吸水膨脹進而產生糊化反應，在一定范圍內該反應的充分程度與原料水分含量成正比。淀粉包括直鏈淀粉和支鏈淀粉，由于支鏈淀粉結構更為疏松，所以吸水性更強，更容易糊化。蛋白質在微生物酶的作用下降解成小分子的肽和氨基酸，為微生物發酵提供養分，經微生物利用后轉化成高級醇和對應酯類，高級醇含量過高會產生異味，且成品酒中蛋白質剩余量過多也會使酒容易變質，影響酒的儲存。因此原料蛋白質含量過高會破壞發酵酒的品質，縮短貯藏時間。此外，脂肪含量也對發酵酒品質有影響，適量的飽和脂肪酸有利于發酵酒產生香氣，含量過高則會破壞風味。由于3 種原料的化學成分有較大差異，且這些成分也對最終的發酵酒品質有決定性作用，因此推斷這三種原料的發酵特性也有較大差別。

2.2 糯米和糯玉米發酵酒發酵過程中主要理化指標的變化

2.2.1 還原糖含量的變化 在發酵過程中的糖化階段，微生物分泌出糖化酶，原料中的淀粉經糖化酶的催化分解成還原糖，為酵母提供生長繁殖所需的養分。發酵階段3 種原料發酵酒中還原糖含量的變化見圖1。可以看出，還原糖含量在發酵過程中逐漸減少且呈現出先快（0～72 h）后慢（72～96 h）的下降趨勢，以糯玉米發酵為例，前72 h 還原糖含量降低了6.25 g/100 g，后24 h 降低了0.27 g/100 g。這是因為在早期酵母迅速生長繁殖，能迅速地把糖化階段產生的還原糖大量發酵成酒精、二氧化碳和有機酸，而到了發酵后期，酒精和有機酸的含量增加，抑制了酵母菌的生長繁殖，導致酵母活性降低，降低了還原糖分解的速度。

圖1 發酵階段發酵酒中還原糖含量的變化Fig.1 Changes of reducing sugar content in fermented wine during fermentation

整個發酵階段，糯玉米發酵酒中還原糖含量下降趨勢更明顯，且含量明顯低于粳糯米和秈糯米，一方面是由于糯玉米的淀粉含量低于粳糯米和秈糯米（表4），可產生還原糖的底物較少，另一方面是由于糯玉米的質地相較于糯米堅硬，不利于微生物對營養成分的攝取和利用，同時，試驗所使用的甜酒曲是以糯米為基質進行篩選和培育的根霉菌，玉米和糯米中直鏈和支鏈淀粉的比例差異，以及蛋白質、脂肪等含量的差異會影響微生物的生長，傳統甜酒曲更適應于糯米為原料的生長壞境，導致糯玉米發酵過程中還原糖產生較少，而產生的還原糖被轉化利用的效率與糯米發酵過程相同，最終表現為還原糖下降較快。

2.2.2 可溶性固形物含量的變化 可溶性固形物是發酵酒發酵階段的重要指標之一，與含有滋味、風味物質多少直接相關，對發酵酒的風味品質具有重要影響。發酵階段3 種原料發酵酒的可溶性固形物含量變化見圖2。由圖可以看出，可溶性固形物的含量在發酵過程中逐漸減少且呈現出先快（24～48 h）后慢（48～96 h）的下降趨勢，以糯玉米發酵為例，前48 h可溶性固形物含量降低了4.35%，后48 h 降低了1.08%。這是因為在早期酵母迅速生長繁殖，利用發酵酒中的可溶性固形物，將其轉化成酒精、有機酸和其他風味物質。可溶性固形物大部分為還原糖、糊精和低聚糖。此外，研究顯示，發酵酒中可溶性固形物的含量與原料蛋白質含量有關。糯玉米的蛋白質含量明顯低于兩種糯米，這也是糯玉米發酵酒中可溶性固形物的含量更低的原因之一。

圖2 發酵階段發酵酒中可溶性固形物含量的變化Fig.2 Changes of soluble solids content in fermented wine during fermentation

2.2.3 酒精度的變化 發酵酒中的酒精來源于酵母的無氧呼吸作用。酵母在各種酶的共同催化下，經無氧呼吸將還原糖分解成酒精和二氧化碳。發酵階段3 種發酵酒中酒精度的變化見圖3。

圖3 發酵階段發酵酒中酒精度的變化Fig.3 Changes of alcohol content in fermented wine during fermentation

由圖可見，發酵酒中酒精度在發酵過程中逐漸上升且呈現出先快（0～48 h）后慢（48～96 h）的上升趨勢，以糯玉米發酵為例，前48 h 酒精含量上升了1.2%，后48 h 上升了0.5%。這是因為在48 h 內酵母處于對數生長期，大量的酵母將發酵酒中的還原糖經無氧呼吸分解成酒精，所以48 h 內發酵酒的酒精度快速上升；48 h 以后酵母進入平衡期和衰老死亡期，且發酵產生的酒精、二氧化碳和有機酸抑制了酵母的生長繁殖，導致酵母分解速度下降，所以48 h 以后酒精度上升緩慢。

2.2.4 總酸含量的變化 發酵酒中的總酸主要來自乳酸球菌、酵母菌等將糖類、蛋白質、脂質等轉化生成的有機酸（如乳酸、琥珀酸等），原料和酒曲中也含有少量有機酸，這些酸類物質對發酵酒的風味有著重要影響。三種發酵酒在發酵階段總酸含量的變化見圖4?？梢钥闯霭l酵酒中總酸含量在發酵過程中逐漸上升且呈現出先快后慢的上升趨勢。主要因為前48 h 發酵酒中還原糖含量相對較高，且酵母處于生長對數期，數量多，代謝快，因此產生了大量有機酸；48 h 后酵母生長趨于平緩甚至衰亡，代謝減少，因此總酸含量緩慢上升。發酵階段秈糯米和粳糯米總酸含量大于糯玉米，可能因為秈糯米和粳糯米的蛋白質含量高于糯玉米，經酶催化水解產生的氨基酸較多。另外，還原糖在發酵酒成分中占比較大，雖然3 種原料中糯玉米的脂肪含量最高，但由于其還原糖含量明顯低于其他兩種糯米，所以總酸含量也在3 種原料中較低。

圖4 發酵階段發酵酒中總酸含量的變化Fig.4 Changes of total acid content in fermented wine during fermentation

2.3 糯米和糯玉米發酵酒成品的品質分析

2.3.1 感官分析 對3 種發酵酒產品進行感官評價，結果見表5?？梢钥闯鼍疵赘泄僭u分最高（82.10分），糯玉米感官評分最低（60.30 分）。糯玉米酒感官評分低的原因主要包括顏色較深，香氣不夠濃郁，透明度較差。結合還原糖、可溶性固形物、酒精度、酸度等指標綜合分析，3 種發酵酒中粳糯米酒的還原糖、可溶性固形物含量均最高；秈糯米酒的酒精度和總酸含量最高，導致酒味和酸味較重；糯玉米酒的還原糖、可溶性固形物、酒精度和總酸含量明顯低于兩種糯米酒，導致各項風味不足。

表5 三種發酵酒的感官評分Table 5 The sensory scores of three fermented wines

2.3.2 電子舌分析 從圖5 中可以看出，三種發酵酒在AHS 和SCS 傳感器上的響應值基本相近，說明三種發酵酒在酸度和苦味上無明顯差異；在ANS 傳感器上，糯玉米的響應值略低于秈糯米，說明糯玉米酒的甜度略低于秈糯米酒；在CTS 和NMS 傳感器上，糯玉米酒的響應值明顯低于秈糯米酒和粳糯米酒，說明糯玉米酒的咸度、鮮度明顯低于兩種糯米酒；粳糯米酒和秈糯米酒的各個滋味響應值有重疊現象，說明兩種糯米酒的各個滋味指標無明顯差異。

圖5 三種發酵酒的電子舌雷達圖Fig.5 Radar diagram of electronic tongue of three fermented wines

由圖6 可看出，粳糯米酒和秈糯米酒的點分布在二、三象限，且有聚集現象，糯玉米酒的點分布在一、四象限，與兩種糯米酒的距離較遠，說明糯玉米酒和兩種糯米酒的滋味品質有較大差異；兩種糯米酒的點在第三象限的分布更密集，與電子舌的甜味傳感器距離更近，說明它們的滋味品質和甜味的相關性較大；糯玉米酒的點分布在酸味傳感器周圍，說明糯玉米酒的滋味品質與酸度的相關性較大。

圖6 三種發酵酒的主成分圖和載荷圖Fig.6 Plot of principal components and load diagram of three fermented wines

2.3.3 電子鼻分析 由圖7 可看出，粳糯米酒和秈糯米酒對各傳感器的風味響應值幾乎相同，說明這兩者的揮發性成分濃度無明顯差異；兩種糯米酒對傳感器P10/1、P10/2、P40/1、T70/2 的風味響應值明顯高于糯玉米酒，說明這兩種糯米酒的烴類、甲烷、氟和芳香類化合物相對含量高于糯玉米酒，因此香氣更加濃郁；糯玉米酒對傳感器LY2/gCT 的風味響應值明顯大于兩種糯米酒，說明糯玉米酒的丙烷、丁烷類物質相對含量較高。

圖7 三種發酵酒的電子鼻雷達圖Fig.7 Radar diagram of electronic nose of three fermented wines

由圖8 可知，第1 主成分的貢獻率為98.69%，第2 主成分的貢獻率為0.99%，總貢獻率為99.68%＞85%，說明該結果可以準確反映樣品風味的整體信息。第1 主成分的貢獻率遠大于第2 主成分的貢獻率，說明樣品的橫坐標間距越大，樣品相對差異也越大；第2 主成分的貢獻率相對更小，說明樣品縱坐標的相對距離與樣品相對差異無顯著關系。糯玉米酒與粳糯米酒、秈糯米酒的橫坐標間距較大，說明糯玉米酒的氣味與后兩者存在一定差別；粳糯米酒和秈糯米酒的橫坐標間距較小，說明兩種糯米酒的氣味無較大差異。

圖8 三種發酵酒的電子鼻PCA 分析圖Fig.8 PCA analysis diagram of electronic nose of three fermented wines

3 結論

本實驗選擇粳糯米、秈糯米和糯玉米三種原料，采用甜酒曲作為發酵劑制作發酵酒，比較不同原料發酵過程中理化指標、感官、滋味、風味差異，研究不同原料對發酵酒品質的影響。不同原料的化學成分組成不同，影響微生物對營養物質的利用，導致發酵速度不同，其中糯玉米發酵較慢，發酵終點糯玉米酒的還原糖、可溶性固形物、酒精度和總酸含量分別為12.69 g/100 g、12.89%、2.0%、13.06 g/L，而粳糯米發酵酒的各項對應值分別為16.02 g/100 g、23.68%、2.3%、14.76 g/L。最終導致不同原料對發酵酒的滋味和氣味差異，但尚在可接受范圍，玉米酒具有獨特的玉米香氣，提示糯玉米作為原料釀造發酵酒具有可行性，后期需在發酵劑的針對性選育和發酵條件優化方面進一步研究，以提高發酵效率，改善發酵酒品質。