微波陳化黃酒的工藝優化及其風味物質分析

劉雅靜，李 萍，于子越，陳怡靜，戴陽軍*

（1.浙江海洋大學 食品與藥學學院，浙江 舟山 316000；2.揚州大學 旅游烹飪學院，江蘇 揚州 225127；3.常熟理工學院 生物與食品工程學院，江蘇 常熟 215500）

黃酒是以稻米、黍米、小米、玉米等谷物和水為主要原料，經加曲、酶制劑、酵母等糖化發酵劑釀制成的發酵酒[1-2]，其酒體柔和、口感醇厚、醇香濃郁、營養豐富，是具有民族特色的酒精飲料[3]。黃酒素有“液體蛋糕”之稱[4]，因具有抗氧化、降血糖、降血脂、降血壓、提高免疫力、改善腸道健康等保健作用，深受老百姓的喜愛[5-6]。

黃酒的主要風味成分有揮發性物質、有機酸、礦物質、多酚、糖類、氨基酸等。原料、釀造過程、貯藏時間、糖化發酵劑等都是影響黃酒風味成分的主要因素[7]。新釀造出來的黃酒中含有硫醚、硫化氫等不良風味物質和大量游離的乙醇分子，使其具有辛辣酸澀的味道。根據“締合說”和“酯化說”原理，經過陳化后的黃酒，不良風味物質會轉化、揮發，游離的乙醇分子含量減少，酯類物質含量相對增加，可使黃酒酯香濃郁，酒體協調[9-10]。傳統的陳釀方式是用陶壇來貯存，基本需要半年到一年的時間，這不僅增加工廠的庫房貯存面積、升高企業成本，而且在陳釀貯存的過程中存在酒揮發的損失，這都不利于企業的大規模生產[11]。

因此，人們通過物理法、化學法、生物法等人工催熟技術，縮短黃酒熟化時間，提升黃酒的風味和營養價值[12]。微波陳化是一種加速黃酒陳化的新型技術，是指人為施加微波作用，從而加速酒體中各種成分相互轉化的方法，用來促進黃酒的老熟，縮短黃酒陳釀的時間[13]。對黃酒進行微波陳化時，會加速黃酒中分子運動，繼而產生大量熱量，促進黃酒中的酯化反應，同時加速了水分子和乙醇分子的締合，使黃酒的酯香更濃郁，口感更爽口醇厚[14]。

本試驗通過采取微波陳化的方法加速黃酒熟化，通過單因素試驗和正交試驗找出最佳的微波陳化溫度、時間、功率和循環次數。然后采用氣相色譜-質譜聯用檢測技術（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析黃酒陳化后的揮發性風味物質的變化[15-16]。以期可以促進黃酒相關產業的發展，同時作為對現階段人工催陳技術的補充，給白酒、葡萄酒、陳醋等其他發酵類產品予以借鑒[17]。

1 材料與方法

1.1 材料

黃酒：浙江紹興市售。

1.2 儀器與設備

CAR/PDMS萃取頭：杭州陸恒生物科技有限公司；Trace ISQ氣質聯用儀：PerkinElmer公司；LY-3000W真空微波設備：上海隆譽微波設備有限公司；20 mL頂空瓶：廣州市信洪貿易有限公司；BSA4202S電子天平：塞多利斯上海貿易有限公司；HH.S21-8恒溫水浴鍋：上海儀天科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 單因素試驗

在預試驗的基礎上，選取初始條件為微波陳化時間30 min、微波陳化溫度40 ℃、微波陳化功率0.6 kW及微波陳化循環次數3次。依次考察微波陳化時間（10 min、20 min、30 min、40 min、50 min），微波陳化溫度（20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃），微波陳化功率（0.2 kW、0.4 kW、0.6 kW、0.8 kW、1 kW）及微波陳化循環次數（1次、2次、3次、4次、5次）對黃酒感官的影響。

1.3.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，以黃酒微波陳化時間（A）、微波陳化溫度（B）、微波陳化功率（C）和微波陳化循環次數（D）為考察因素，設計4因素3水平L9（34）正交試驗[18]，正交試驗因素與水平見表1。

表1 黃酒微波陳化條件優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for microwave aging conditions optimization of Huangjiu

1.3.3 測定方法

（1）感官評價

參考GB/T 13662—2018《黃酒》中感官評價標準，隨機選取受過食品感官評價培訓的專業人士共10位（其中5位女性和5位男性），根據色澤（滿分10分）、香氣（滿分25分）、風味（滿分50分）、風格（滿分15分）4個標準進行感官評分[19]。取10人的平均分，滿分為100分，感官評分標準如表2所示。

表2 黃酒感官評分標準Table 2 Sensory scoring standards of Huangjiu

（2）揮發性風味物質的測定

采用氣相色譜與質譜聯用技術方法對黃酒揮發性風味物質進行測定[20]。樣品前處理：精確稱取6 mL樣品置于20 mL頂空瓶內，將萃取頭于250 ℃老化30 min后，置于60 ℃水浴鍋吸附40 min后，將萃取頭插入進樣口解吸5 min，啟動儀器采集數據。氣相色譜條件：采用DB-WAX色譜柱（30m×0.25mm，0.25μm），載氣為氦氣（He），流速1.0mL/min，不分流，恒壓35 kPa，進樣溫度250 ℃，接口溫度250 ℃，起始溫度40 ℃，保持5.0 min，以5 ℃/min升溫至150 ℃，再以10 ℃/min升溫至230 ℃，保留10 min。質譜條件：電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量70 eV，四級桿溫度150 ℃，接口溫度230 ℃，質量掃描范圍30～550 u。

1.3.4 數據處理與統計分析

試驗數據采用Excel 2018進行繪圖和分析。黃酒風味物質定性定量分析方法：GC-MS試驗數據由TurboMass Ver 6.1.2軟件處理，通過色譜圖上各組峰保留時間對風味成分進行定性，在美國國家標準與技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）2017檢索庫中選取匹配度＞800的化合物。定量分析采用面積歸一化法。

2 結果與分析

2.1 黃酒微波陳化條件優化單因素試驗

2.1.1 微波陳化時間對黃酒品質的影響

由圖1可知，黃酒的感官評分隨微波陳化時間的增加呈先升高后降低的趨勢，在微波陳化時間30 min時，黃酒感官評分達到最高，為86分，此時黃酒色澤透明、風味醇厚、酒體協調；但超過30 min后，感官評分降低，黃酒出現雜味。可能是因為微波時間過長加速醛類、醇類物質的氧化[21]。因此，選取最適微波陳化時間為30 min。

圖1 微波陳化時間對黃酒品質的影響Fig.1 Effect of microwave aging time on the quality of Huangjiu

2.1.2 微波陳化溫度對黃酒品質的影響

由圖2可知，黃酒的感官評分隨著微波陳化溫度的升高呈先升高后降低的趨勢，當微波陳化溫度達到50 ℃時，黃酒感官評分達到最高，為86分；溫度高于50 ℃后，感官評分降低。可能是因為微波陳化溫度的升高有利于加速黃酒中各類物質的反應，促進陳化，但當微波陳化溫度進一步升高時，加速了黃酒中酸類物質的揮發，使酸類化合物含量降低，導致感官評分開始降低[22]。因此，選取最適微波陳化溫度為50 ℃。

圖2 微波陳化溫度對黃酒品質的影響Fig.2 Effect of microwave aging temperature on the quality of Huangjiu

2.1.3 微波陳化功率對黃酒品質的影響

由圖3可知，黃酒的感官評分隨著微波陳化功率的升高呈先升高后降低的趨勢，當微波陳化功率到達0.4 kW時，黃酒感官評分達到最高，為86分。功率超過0.4 kW后，黃酒感官評分降低，出現色澤逐漸渾濁、香氣變淡、風味單薄等問題。微波可以加速黃酒內部的酯化反應，但當微波陳化功率過高，使黃酒的溫度急速升高，破壞了黃酒中香味物質，總酯含量降低[23]。因此，選取最適微波陳化功率為0.4 kW。

圖3 微波陳化功率對黃酒品質的影響Fig.3 Effect of microwave aging power on the quality of Huangjiu

2.1.4 微波陳化循環次數對黃酒品質的影響

由圖4可知，黃酒的感官評分隨著微波陳化循環次數的增加呈先升高后降低的趨勢，微波陳化循環次數為2次時，黃酒感官評分達到最高，為84分；但隨著循環次數的增加，會導致酒體香味減弱，不具有黃酒應有的香氣。可能是因為微波陳化循環次數的增多促進了一些未知反應的發生，使黃酒產生了異味，同時過多的微波陳化循環次數，加速了黃酒中酯類化合物的揮發，降低了黃酒的感官評分[24]。因此，選取最適微波陳化循環次數為2次。

圖4 微波陳化循環次數對黃酒品質的影響Fig.4 Effect of cycle numbers of microwave aging on the quality of Huangjiu

2.2 微波陳化黃酒條件優化正交試驗

由表3可知，影響微波陳化黃酒感官評分的因素主次順序為A（微波陳化時間）＞B（微波陳化溫度）＞D（微波陳化循環次數）＞C（微波陳化功率），即對黃酒微波陳化影響最大的因素是微波陳化時間。由K值的大小可知黃酒微波陳化的最佳工藝條件為A2B2C2D2，即微波陳化時間30 min、微波陳化溫度50 ℃、微波陳化功率0.4 kW和微波陳化循環次數2次。

表3 黃酒微波陳化條件優化正交試驗結果及分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for microwave aging conditions optimization of Huangjiu

2.3 黃酒的揮發性物質定性定量分析

利用GC-MS技術對黃酒微波陳化前后兩個樣品中的風味物質進行了定性定量分析，結果見表4。

表4 GC-MS分析黃酒微波陳化前后揮發性風味物質成分和含量Table 4 Components and contents of volatile flavor substances of Huangjiu before and after microwave aging analyzed by GC-MS

續表

由表4可知，在黃酒微波陳化前后共篩選出77種揮發性風味物質，其中酯類化合物有24種、醇類化合物有15種、醛類化合物有6種、酮類化合物有4種和呋喃類化合物2種。黃酒微波陳化前的黃酒化合物類型按相對含量由高到低排列依次為醇類（52.83%）、酮類（25.88%）和酯類（20.03%），黃酒微波陳化后的黃酒的化合物類型按相對含量由高到低排列依次為醇類（46.61%）、酯類（28.36%）和酮類（19.20%）。其中，經過微波陳化作用后，酯類化合物的相對含量從20.03%增加至28.36%，而黃酒中的醇類化合物相對含量從52.83%減少到46.61%，酮類化合物相對含量從25.88%減少到19.20%。莫新良等[25]對不同品牌、不同陳釀期的黃酒中主要風味物質進行定量鑒定，得到和上述一樣的分析結果。

酯類物質賦予黃酒花香味、果香味，且在黃酒總揮發性物質有較大比例，對黃酒的風味品質有顯著性影響[26]。從表中可以看出酯類化合物在黃酒微波陳化前后中的變化較大，其中乙酯類化合物在黃酒風味物質的相對含量從17.7%增加至24.28%，可能是因為經過微波陳化后，促進脂肪酸和乙醇發生酯化等反應，使乙酯類化合物含量的增加，而醇類化合物和酮類化合物含量相對減少[27]。微波能量可以促進新酒中醇、醛類化合物轉化為有機酸，酸的增加有利于促進了黃酒的酯化反應，其中酯類物質中的乳酸乙酯、乙酸乙酯等化合物賦予了黃酒濃郁酒香[28]。

3 結論

本研究通過單因素試驗分析和正交試驗優化黃酒微波陳化工藝，以黃酒的感官評價為參考值，得出在微波陳化時間30 min、微波陳化溫度50 ℃、微波陳化功率0.4 kW、微波陳化循環次數2次的條件下，黃酒的酒香濃郁，口感醇厚，感官評分最佳，為91.7分。在最佳工藝的基礎上，使用GC-MS技術對原漿和微波陳化后的黃酒的香氣成分進行鑒定分析，共篩選出微波陳化前后的黃酒的揮發性風味物質成分77種，其中酯類化合物有24種、醇類化合物有15種、醛類化合物有6種、酮類化合物有4種和呋喃類化合物2種。經過微波陳化后，酮類化合物和醇類化合物相對減少，酯類化合物的相對含量增加，說明酯類化合物是黃酒中主要的香氣風味物質，賦予黃酒濃郁的酯香。

本研究對黃酒中微波陳化前后風味化合物的變化進行定性定量分析，為黃酒揮發性風味物質的進一步研究奠定了基礎。可以看出，脂肪酸和醇類化合物的酯化反應對黃酒的風味有顯著性影響，在今后的研究方向，可以對脂肪酸和醇類化合物對黃酒風味的促進作用進一步探討。