起泡山楂黃酒釀造工藝優(yōu)化及品質(zhì)評(píng)價(jià)

潘志明，陳志杰，羅立川

（1.閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生態(tài)環(huán)境學(xué)院，福建 龍巖 364000；2.福建花丁酒業(yè)有限公司，福建 龍巖 364000）

黃酒又稱米酒，是世界上最古老的釀造酒之一，是以谷物為主要原料，利用酒藥、麥曲或米曲所含的多種微生物的共同作用釀造而成的發(fā)酵原酒[1-2]。黃酒性溫，刺激性小，主要營(yíng)養(yǎng)成分有糖、肽、氨基酸等低分子浸出物，還有B族維生素、礦物質(zhì)和微量元素等易被人體消化吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，賦予黃酒獨(dú)特的風(fēng)味[3-6]。近些年來，隨著人們健康意識(shí)的增強(qiáng)和低酒精度、營(yíng)養(yǎng)、保健的飲酒理念的形成，對(duì)功能性營(yíng)養(yǎng)型低度黃酒類產(chǎn)品的需求逐漸增加。功能性營(yíng)養(yǎng)型低度黃酒是在傳統(tǒng)黃酒生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上添加適合的功能性原料釀造的一種黃酒。目前，關(guān)于功能性營(yíng)養(yǎng)低度黃酒的研究逐漸增多，功能性營(yíng)養(yǎng)低度黃酒的生產(chǎn)工藝及原料均有別于傳統(tǒng)黃酒，根據(jù)添加原輔料的不同，此類黃酒大至可分為果蔬類、菌燕類、雜糧類和藥食同源類營(yíng)養(yǎng)低度黃酒。其中，藥食同源類營(yíng)養(yǎng)低度黃酒（如葛根黃酒、枸杞黃酒等），不僅可以賦予黃酒營(yíng)養(yǎng)及風(fēng)味，而且有助于豐富黃酒的種類，拓寬黃酒市場(chǎng)[7]。

山楂（Crataegus pinnatifida）果實(shí)富含氨基酸、蛋白質(zhì)、糖類、礦物質(zhì)、維生素，具備較高的營(yíng)養(yǎng)以及降低血糖、預(yù)防膽固醇、消食健胃、行氣散瘀、化濁降脂的功效[8-9]。山楂是衛(wèi)健委公布的按照傳統(tǒng)既是食品又是中藥材物質(zhì)，山楂作為傳統(tǒng)的中藥材，已被中、英、法等國(guó)家列為功能性食物[10]。其果實(shí)口感酸澀，不符合多數(shù)人的口感，鮮食量較小，對(duì)其進(jìn)行深加工，提高山楂的附加值，提升果酒品質(zhì)，推動(dòng)山楂產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義[11]。段元良[12]以山楂為原料，經(jīng)破碎及浸提等工藝處理后接種酵母菌，進(jìn)行無氧發(fā)酵，并采用理化降酸工藝得到了一種酒精飲品。李博藝[13]將山楂蒸煮后加入發(fā)酵，采用高酒度陳釀工藝，得到了總黃酮含量為63.97 mg/L的山楂黃酒。

起泡酒一般是指以水果為原料，經(jīng)酵母發(fā)酵或調(diào)配而成的二氧化碳?jí)毫Α?.05 MPa的水果酒[14]，多集中在以水果為原料進(jìn)行發(fā)酵釀造，目前，以葡萄為原料生產(chǎn)的起泡酒為主[15]。

本研究以山楂和糯米為主要原料，在閩西傳統(tǒng)甜型黃酒釀造工藝基礎(chǔ)上添加濃縮山楂汁釀制起泡山楂黃酒，并采用單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面試驗(yàn)對(duì)其釀造工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。以期促進(jìn)山楂的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為黃酒生產(chǎn)中原料的選擇及生產(chǎn)工藝的優(yōu)化提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

山楂汁濃縮原漿（100 g濃縮山楂汁含有果膠7～10 g、有機(jī)酸6～10 g、單寧0.8～1.6 g、碳水化合物35～40 g）：山東優(yōu)雅食品有限公司；甜酒曲（根霉菌、酵母菌、米粉）：江西壽長(zhǎng)微生物技術(shù)開發(fā)有限公司；糯米：龍巖嘉豐米業(yè)有限公司。

1.1.2 試劑

葡萄糖、鹽酸、硫酸銅、亞甲藍(lán)、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、亞鐵氰化鉀（均為分析純）：龍巖市凱成實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（純度98%）：北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TY-6調(diào)溫電爐：天津中環(huán)電爐股份有限公司；酒精計(jì)：滄州超越儀器儀表有限公司；MH-20起泡酒灌裝機(jī)：山東明輝包裝機(jī)械有限公司；DX-017不銹鋼發(fā)酵罐：曲阜鴻越機(jī)械設(shè)備制造有限公司；DC-150型板框壓濾機(jī)：海寧大成過濾設(shè)備有限公司；UV-5600分光光度計(jì)：西安禾普生物科技有限公司；PHS-3C酸度計(jì)：上海雷磁儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 起泡山楂黃酒生產(chǎn)工藝流程及操作要點(diǎn)[16]

操作要點(diǎn)：

糯米飯的制備：選取顆粒飽滿、色澤清白透亮的糯米，將糯米清洗、在室溫下用清水浸泡24～48 h至糯米能夠用手指碾碎，將糯米置于蒸盤蒸煮30～40 min，至糯米無粘連、無白心、軟硬適中[17]。

淋飯、冷卻：將蒸制好的原料，用冷水噴淋至30 ℃。

拌曲：糯米溫度降至30 ℃左右時(shí)按每10 kg糯米拌入200 g甜酒曲。

落缸、搭窩：拌曲均勻后，下酒缸，壓平料面，在物料中心挖一個(gè)倒喇叭型口，然后在表面撒上少許甜酒曲，用濕布蓋口，進(jìn)入糖化階段。

糖化：糖化至糯米表面有一層皮，而里面空心。

一次發(fā)酵：加入10%的濃縮山楂汁和1倍的水，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵至總糖含量130 g/L（通過監(jiān)測(cè)總糖含量確定二次發(fā)酵的初始糖度），酒精度3%vol左右，進(jìn)行壓榨過濾取酒液。

二次發(fā)酵、冷卻排渣：將壓榨過濾后的酒液添加皂土澄清劑（添加量為0.1 g/L）泵入DX-017不銹鋼發(fā)酵罐密封發(fā)酵，發(fā)酵溫度16 ℃，裝液量為90%（V/V）。發(fā)酵至壓力達(dá)到0.45 MPa，將酒液冷卻至2 ℃，打開發(fā)酵罐下方閥門放掉固體沉淀酒泥，得到起泡酒。

等壓灌裝：將起泡酒等壓（壓力0.45 MPa）灌裝于酒瓶，立即封口。

煎酒：將酒液進(jìn)行巴氏殺菌，于70 ℃加熱30 min，即得起泡山楂黃酒成品。

1.3.2 起泡山楂黃酒釀造工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)

依照前述操作要點(diǎn)的基本工藝參數(shù)，在其他條件不變的情況下，研究濃縮山楂汁添加量（6%、8%、10%、12%、14%）、二次發(fā)酵初始糖度（70g/L、90g/L、110g/L、130g/L、150g/L）、二次發(fā)酵溫度（14 ℃、16 ℃、18 ℃、20 ℃、22 ℃）3個(gè)因素對(duì)起泡山楂黃酒感官評(píng)分以及酒精度的影響。

1.3.3 起泡山楂黃酒釀造工藝條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以感官評(píng)分為響應(yīng)值（Y），以濃縮山楂汁添加量（A）、二次發(fā)酵初始糖度（B）、二次發(fā)酵溫度（C）為自變量，進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化起泡山楂黃酒釀造工藝條件，響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平見表1。

表1 起泡山楂黃酒釀造工藝條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface tests for brewing process conditions optimization of sparking hawthorn Huangjiu

1.3.4 起泡山楂黃酒的感官評(píng)價(jià)

參照姚萌萌等[18]的方法，選擇10位經(jīng)具備品評(píng)能力的人員（5男，5女）為評(píng)分員，分別從色澤和澄清度、氣味、口感、典型性4個(gè)方面對(duì)起泡山楂黃酒進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，滿分為100分，感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 起泡山楂黃酒感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of sparkling hawthorn Huangjiu

續(xù)表

1.3.5 分析檢測(cè)

pH值及氨基酸態(tài)氮、非糖固形物、總糖、總酸含量：按GB/T 13662—2018《黃酒》進(jìn)行測(cè)定[19]；酒精度：按GB 5009.225—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測(cè)定》中第二法酒精計(jì)法進(jìn)行測(cè)定[20]；總黃酮：按SN/T 4592—2016《出口食品中總黃酮的測(cè)定》[21]進(jìn)行測(cè)定。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

以上每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果取平均值，以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。采用Graphpad Prism 9.0軟件進(jìn)行制圖，應(yīng)用SPSS 20.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，利用Design Expert 10.0.8軟件進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)及結(jié)果分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 起泡山楂黃酒釀造工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 濃縮山楂汁添加量的確定

濃縮山楂汁添加量對(duì)起泡山楂黃酒酒精度及感官評(píng)分的影響見圖1。由圖1可知，隨著濃縮山楂汁添加量在6%～10%范圍內(nèi)的增加，起泡山楂黃酒的感官評(píng)分逐漸升高；當(dāng)濃縮山楂汁添加量為10%時(shí)，感官評(píng)分最高，為（92.2±0.7）分，當(dāng)濃縮山楂汁添加量＞10%時(shí)，感官評(píng)分逐漸下降。酒精度則隨著濃縮山楂汁添加量增加呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，其原因是濃縮山楂汁的碳水化合物含量低于糯米，其比例越高則相應(yīng)碳水化合物含量越低，此外，濃縮山楂汁對(duì)酵母的繁殖產(chǎn)生綜合影響[22-23]。

圖1 濃縮山楂汁添加量對(duì)起泡山楂黃酒發(fā)酵效果的影響Fig.1 Effect of concentrated hawthorn juice percentage on fermentation of sparkling hawthorn Huangjiu

當(dāng)濃縮山楂汁添加量為10%時(shí)，起泡山楂黃酒糖酸比適宜，口感良好，無澀味，顏色鮮艷，酒精度為（6.4±0.3）%vol。因此，選擇濃縮山楂汁添加量8%、10%、12%3個(gè)水平作為后續(xù)試驗(yàn)參數(shù)。

2.1.2 二次發(fā)酵初始糖度的確定

糖是酵母生長(zhǎng)繁殖所需要的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，酵母菌的無氧發(fā)酵是起泡山楂黃酒酒精以及二氧化碳的來源[22]，其決定了起泡山楂黃酒的酒精度、二氧化碳含量以及甜度。本研究設(shè)定了發(fā)酵終點(diǎn)產(chǎn)氣量為0.45 MPa，即二次發(fā)酵消耗的糖量一定，二次發(fā)酵產(chǎn)酒精量一定，終產(chǎn)品酒精度主要由一次發(fā)酵程度決定。

二次發(fā)酵初始糖度對(duì)起泡山楂黃酒酒精度與感官評(píng)分的影響見圖2。由圖2可知，隨著二次發(fā)酵初始糖度在70～150 g/L的增加，酒精度逐漸下降，其原因可能是，一次發(fā)酵程度較高，導(dǎo)致二次發(fā)酵初始糖度較低，酒精度較高；一次發(fā)酵程度較低，導(dǎo)致二次發(fā)酵初始糖度較高，酒精度較低。隨著二次發(fā)酵初始糖度在70～110 g/L的增加，起泡山楂黃酒感官評(píng)分逐漸增加；當(dāng)二次發(fā)酵初始糖度為110 g/L時(shí)，感官評(píng)分最高，為（92.5±3.8）分；當(dāng)二次發(fā)酵初始糖度＞110 g/L時(shí)，感官評(píng)分呈下降的趨勢(shì)。當(dāng)二次發(fā)酵初始糖度為110 g/L時(shí)，起泡山楂黃酒殺口感適中，酸甜柔和，氣泡細(xì)膩持久，酒精度為（6.2±0.6）%vol。因此，選擇二次發(fā)酵初始糖度90 g/L、110 g/L、130 g/L 3個(gè)水平作為后續(xù)試驗(yàn)參數(shù)。

圖2 二次發(fā)酵初始糖度對(duì)起泡山楂黃酒發(fā)酵效果的影響Fig.2 Effect of initial sugar content of secondary fermentation on fermentation of sparkling hawthorn Huangjiu

2.1.3 二次發(fā)酵溫度的確定

二次發(fā)酵溫度對(duì)起泡山楂黃酒酒精度及感官評(píng)分的影響見圖3。由圖3可知，隨著二次發(fā)酵溫度在14～22 ℃范圍內(nèi)的升高，酒精度變化不明顯。隨著酒精度在14～16 ℃的升高，起泡山楂黃酒感官評(píng)分逐漸升高；當(dāng)發(fā)酵溫度在16 ℃時(shí)，感官評(píng)分最高，為（93.4±0.7）分；當(dāng)二次發(fā)酵溫度高于16 ℃，感官評(píng)分逐漸降低。當(dāng)二次發(fā)酵溫度為16 ℃時(shí)酒體醇香、柔和，殺口感較強(qiáng)，酒精度為（6.5±0.4）%vol。因此，選擇二次發(fā)酵溫度14 ℃、16 ℃、18 ℃3個(gè)水平作為后續(xù)試驗(yàn)參數(shù)。

圖3 二次發(fā)酵溫度對(duì)起泡山楂黃酒發(fā)酵效果的影響Fig.3 Effect of secondary fermentation temperature on fermentation of sparkling hawthorn Huangjiu

二次發(fā)酵溫度則必須較低，氣泡才會(huì)細(xì)致[15]。發(fā)酵完成之后，死酵母會(huì)逐漸沉淀。隨著發(fā)酵溫度的升高，發(fā)酵速度加快，產(chǎn)生二氧化碳的速度較快，但是不容易溶解在酒體中，低溫發(fā)酵有利于酒體飽和二氧化碳?xì)怏w，使得氣體均勻分布于酒中，但是過低的溫度不利于酵母的起酵[24]。

2.2 起泡山楂黃酒釀造工藝條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及方差分析

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以濃縮山楂汁添加量（A）、二次發(fā)酵初始糖度（B）、二次發(fā)酵溫度（C）3個(gè)因素為自變量，以感官評(píng)分（Y）為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化，Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表3，方差分析見表4。

表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Design and results of Box-Behnken experiments

表4 回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model

利用Design Expert10.0.8對(duì)表3的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合，獲得起泡山楂黃酒的感官評(píng)分對(duì)濃縮山楂汁添加量（A）、二次發(fā)酵初始糖度（B）、二次發(fā)酵溫度（C）的二次多項(xiàng)回歸方程為：

由表4可知，回歸模型極顯著（P＜0.000 1），而失擬項(xiàng)不顯著（P=0.399 4＞0.05），表明該模型擬合程度良好。該回歸模型決定系數(shù)R2=0.995 8，調(diào)整決定系數(shù)R2Adj=0.990 3，表明回歸方程可信度高，擬合度好。綜上所述，該回歸方程可用于優(yōu)化起泡山楂黃酒釀造工藝條件。由P值可知，一次項(xiàng)A、B，二次項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)感官評(píng)分影響極顯著（P＜0.01），交互項(xiàng)BC對(duì)感官評(píng)分影響顯著（P＜0.05），而其他項(xiàng)影響不顯著（P＞0.05）。由F值可知，影響起泡山楂黃酒感官評(píng)分的主次次序?yàn)闈饪s山楂汁添加量（A）＞二次發(fā)酵初始糖度（B）＞二次發(fā)酵溫度（C）。

2.2.2 響應(yīng)面交互作用分析

濃縮山楂汁添加量、二次發(fā)酵初始糖度、二次發(fā)酵溫度交互作用對(duì)起泡山楂黃酒感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面和等高線見圖4。

通過響應(yīng)面曲面的陡峭情況和等高線的形狀及稀疏程度可反映各因素交互作用對(duì)感官評(píng)分的影響，響應(yīng)面越陡峭、等高線越密集，對(duì)結(jié)果影響越顯著。由圖4可知，二次發(fā)酵初始糖度（B）及二次發(fā)酵溫度（C）交互作用的響應(yīng)曲面陡峭，等高線為橢圓形，對(duì)感官評(píng)分有極顯著的影響，濃縮山楂汁添加量（A）及二次發(fā)酵初始糖度（B）、濃縮山楂汁添加量（A）及二次發(fā)酵溫度（C）具有一定的交互作用，但是交互作用不顯著，這與方差分析結(jié)果一致。

圖4 各因素間交互作用對(duì)起泡山楂黃酒感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面及等高線Fig.4 Response surface plots and counter lines of effects of interaction between various factors on sensory score of sparkling hawthorn Huangjiu

通過Design Expert10.0.8軟件得出起泡山楂黃酒的最優(yōu)釀造工藝條件為：濃縮山楂汁添加量10.16%、二次發(fā)酵初始糖度112.27 g/L、二次發(fā)酵溫度（C）16.09 ℃，在該條件下，起泡山楂黃酒感官評(píng)分預(yù)測(cè)值可達(dá)到93.4分。考慮試驗(yàn)的可操作性，將優(yōu)化釀造工藝條件修正為：濃縮山楂汁添加量10%、二次發(fā)酵初始糖度110 g/L、二次發(fā)酵溫度16 ℃。按照修正后的釀造工藝條件進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到起泡山楂黃酒的感官評(píng)分實(shí)際值為93.5分，與預(yù)測(cè)值接近。說明基于響應(yīng)面分析法優(yōu)化起泡山楂黃酒釀造工藝條件是可靠的。

2.3 起泡山楂黃酒的品質(zhì)指標(biāo)

2.3.1 理化指標(biāo)

根據(jù)本研究產(chǎn)品的特征并參照GB 2758—2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵酒及其配制酒》[25]制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/FJHD 0002S—2021《米酒》[26]作為執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)龍巖市衛(wèi)生健康委審核備案，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了米酒的產(chǎn)品分類、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)簽、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存要求。起泡山楂黃酒理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見表5。

表5 起泡山楂黃酒的理化指標(biāo)Table 5 Physical and chemical indexes of sparkling hawthorn Huangjiu

由表5可知，起泡山楂黃酒的酒精度為6.5%vol，氨基酸態(tài)氮含量為0.26 g/L，非糖固形物含量為16.8 g/L；總黃酮含量為16.64 mg/L，根據(jù)羅鋁鏗等[27]的研究，不同品牌的客家黃酒的總黃酮含量分別為珍珠紅娘酒0.89 mg/L；梅州娘酒1.86 mg/L、月子酒1.61 mg/L，本研究的起泡山楂黃酒的總黃酮含量明顯高于普通黃酒，其原因可能是山楂營(yíng)養(yǎng)豐富，特別是有機(jī)酸、黃酮的含量較高。總酸（以乳酸計(jì)）含量及pH值分別為2.8、16.51%，其原因可能是山楂本身富含各種不飽和脂肪酸以及其他酸類物質(zhì)[28]，其中游離酸和結(jié)合態(tài)酸均能導(dǎo)致總酸增大，而游離酸會(huì)降低pH。此外，起泡酒溶有大量的CO2也會(huì)增加酒的酸度。為保持氣泡酒所特有的清爽感[29]，起泡酒要求的含酸量相對(duì)高一些。本標(biāo)準(zhǔn)的制定為企業(yè)提供了起泡山楂黃酒組織生產(chǎn)及產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，本研究生產(chǎn)的起泡山楂黃酒按上述企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行了產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足。

2.3.2 感官指標(biāo)

起泡山楂黃酒酒體協(xié)調(diào)，具有米酒和起泡酒的典型風(fēng)格，鮮甜柔和、清爽、殺口感適中，有山楂香氣及酒香，香味協(xié)調(diào)，無明顯可見固形物的紫色透明液體。

2.3.3 衛(wèi)生指標(biāo)

起泡山楂黃酒鉛含量（以Pb計(jì)）為0.06 mg/kg，致病菌（沙門氏菌、金黃色葡萄球菌）均未檢出。符合制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/FJHD 0002S—2021《米酒》[26]要求。

3 結(jié)論

本研究在閩西傳統(tǒng)甜型黃酒釀造工藝基礎(chǔ)上，添加濃縮山楂汁釀制起泡山楂黃酒。通過單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面試驗(yàn)確定其最佳釀造工藝條件為：濃縮山楂汁添加量10%、二次發(fā)酵初始糖度110 g/L、二次發(fā)酵溫度16 ℃。在此優(yōu)化工藝下，得到的起泡山楂黃酒酒精度為6.5%vol，感官評(píng)分為93.5分，起泡山楂黃酒酒體協(xié)調(diào)，具有米酒和起泡酒的典型風(fēng)格，鮮甜柔和、清爽、殺口感適中，有山楂香氣及酒香，香味協(xié)調(diào)，無明顯可見固形物的紫色透明液體，衛(wèi)生指標(biāo)符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。