黃精黑糯米酒釀造工藝優化及其品質分析

劉日斌，鄒 卓，唐嘉輝，朱建華*

（1.韶關學院 食品學院，廣東 韶關 512005；2.廣東省粵北食藥資源利用與保護重點實驗室，廣東 韶關 512005）

黃精（Polygonatum sibiricum），是一種藥食同源的百合科黃精屬植物的根莖，又稱“雞頭參”、“老虎姜”、“白芨”，根據2015年版《中國藥典》中的收錄，黃精可分為多花黃精、滇黃精和黃精[1-2]。中醫認為，黃精具有健脾補腎、補氣養陰、潤肺等功效，可以預防治療腎虛頭暈、體倦乏力、糖尿病等多種疾病[3-6]。黃精中富含豐富的黃酮、甾體皂苷、黃精多糖等活性成分，其中黃精多糖是含量最豐富，具有抗疲勞、抗氧化、調節血糖等作用[7-9]。

黑糯米，別名為“藥米”[10]、“黑珍珠”[11]、“紫米”[12]，是一種藥食兩用的糯性大米，具有補中益氣、增強抵抗力、活血明目、固發抗衰、滋陰益腎、補胃暖肝等功效[13-16]。與白糯米相比，黑糯米的營養和藥用價值更加全面，且蛋白質和維生素等均高于白糯米，其中，賴氨酸是普通白糯米的3.0～3.5倍，精氨酸比普通白糯米高1.15%[17-18]。黑糯米中的花色苷、黃酮類、植物甾醇和生物堿等活性物質在調節人體機能和維持健康方面也發揮著重要作用[19]。糯米酒中含有醛類、酚類物質、羰基化合物和高級醇類的特殊風味物質以及蛋白質、糖類、鈣、多種維生素等基本營養成分[20-22]。目前對添加藥食同源輔料的保健米酒釀造研究日益增多，張陽陽等[23]通過正交試驗優化得到桑葚米酒最佳工藝，預測其貨架期為15 d。楊麗華等[24]對黃芪米酒釀造工藝進行了優化，得到最佳工藝條件為黃芪添加量5%，酒曲添加量0.6%，黃米與糯米質量比1∶2，發酵時間72 h。李剛鳳等[25]以鮮天麻、糯米為原料研發了一款酒精度為9.5%vol的天麻糯米發酵酒。目前鮮見以黃精和黑糯米為原輔料進行米酒釀造的研究報道。

該研究以黑糯米為主要原料，黃精提取液為輔料制備黃精黑糯米酒，以感官評分為考察指標，通過單因素試驗和正交試驗優化液態法發酵黃精黑糯米酒工藝條件，并對其理化指標及活性成分進行測定，以期獲得營養健康的黃精黑糯米酒，為黃精產品的多樣化發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞頭黃精、酒曲：市售；黑糯米：哈爾濱鑫恒德食品有限公司；安琪酵母：安琪酵母股份有限公司；木瓜蛋白酶（酶活力≥100 000 U/g）：南寧龐博生物工程有限公司；纖維素酶（酶活力≥30 000 U/g）、α-淀粉酶（酶活力≥10 000 U/g）：山東科隆特酶制劑有限公司；糖化酶（酶活力≥150 000 U/g）：江蘇博立生物制品有限公司；苯酚、亞鐵氰化鉀、D-無水葡萄糖、鄰苯二甲酸氫鉀、氯化鉀、甲醛、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、酚酞、次甲基藍、硫酸銅、活性炭、甲醇、乙酸鈉、中性紅、乙酸、乙醇、硝酸鋁、亞硝酸鈉、濃鹽酸、濃硫酸、高氯酸（均為分析純）、蘆丁（純度＞98%）：斯坦福石油化工（天津）有限公司。

1.2 儀器與設備

ZHP-250型智能恒溫振蕩培養箱：上海三發科學儀器有限公司；800Y多功能粉碎機：鉑歐五金廠；SK8210LHC超聲清洗器：上海科導超聲儀器有限公司；RE-52B旋轉蒸發器：上海亞榮生化儀器設備有限公司；SHZ-DⅢ予華牌循環水真空泵：鞏義市予華儀器有限責任公司；DHG-9076電熱恒溫鼓風干燥箱：江蘇省金壇市大地自動化儀器廠；BSA224S分析天平：賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；PAL-1數顯測糖儀：廣州市愛宕科學儀器有限公司；V-5000可見分光光度儀：上海元析儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 黃精提取液制備工藝流程[26]

選擇無霉變、新鮮的黃精，用清水清洗表面污漬和泥垢，用切片器分成均勻的薄片（約1～2 mm）。將切片后的黃精均勻的鋪在蒸鍋，蒸至可被輕易戳破即可。然后平鋪于烘盤，放入烘箱烘至黃精片可被輕輕捏碎（65 ℃、11 h）。將烘干后的黃精粉碎至可通過80目篩過篩。按黃精粉及水的比例為1∶20（g∶mL）加入蒸餾水，添加黃精粉質量的3%的纖維素酶和木瓜蛋白酶（纖維素酶∶木瓜蛋白酶=4∶6（g∶g）），調節pH=5.0時放入50 ℃、500 W超聲波提取器中提取40 min。將超聲提取后的黃精液于90 ℃處理5 min滅酶。用300目絹布趁熱過濾，得到黃精提取液，備用。

1.3.2 黃精黑糯米酒加工工藝流程及操作要點[27-28]

操作要點：

浸泡、打漿：選用無霉變、新鮮的黑糯米，用清水沖洗2～3次，加入適量的純凈水于70 ℃水浴鍋內浸泡2 h，每30 min攪拌一次，浸泡后糯米按照料液比1∶6（g∶mL）加純凈水打漿。

液化：糯米打漿后加入20 U/gα-淀粉酶（以糯米質量計），在70 ℃水浴鍋中酶解30 min。

糖化：將上述酶解液冷卻至60 ℃左右，加入200 U/g糖化酶（以糯米質量計），在60 ℃水浴鍋糖化2.5 h，每30 min攪拌一次。

滅酶：將糯米糖化液放入水浴鍋中于90 ℃處理5 min滅酶。

發酵：將糯米糖化液倒入缸中，添加一定量的黃精提取液，接入2.0%酒曲與酵母混合發酵劑（1∶1）（g∶g），在30 ℃條件下發酵5 d，酒精度基本不變終止發酵。

過濾、滅菌：用4層紗布過濾發酵液，濾液裝罐，于100 ℃滅菌15 min即得黃精黑糯米酒成品。

1.3.3 黃精黑糯米酒發酵條件優化

單因素試驗：在上述加工工藝流程條件下，以產品的感官評分、酒精度、可溶性固形物含量為考察指標，分別考察添加酒曲與酵母質量比（0∶1、1∶3、1∶1、3∶1、1∶0）、發酵時間（4 d、5 d、6 d、7 d、8 d）、黃精提取液添加量（0、11%、22%、33%、44%）、料液比（1.0∶4.0、1.0∶5.0、1.0∶6.0、1.0∶7.0、1.0∶8.0（g∶mL））4個因素對黃精糯米酒品質的影響。

正交試驗：根據單因素試驗結果，以感官評分作為評價指標，以酒曲與酵母質量比（A）、發酵時間（B）、黃精液提取液添加量（C）為影響因素，設計3因素3水平L9（34）正交試驗，其因素與水平見表1。

表1 釀造工藝優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for brewing process optimization

1.3.4 總黃酮的測定

采用分光光度計法測定[29]，以蘆丁質量濃度（X）為橫坐標，以吸光度值（Y）為縱坐標，繪制蘆丁標準曲線，得到標準曲線回歸方程Y=0.090 3X-0.011 2，相關系數R2=0.996，根據標準曲線回歸方程計算總黃酮含量。

1.3.5 花色苷的測定

參照T/NXFSA 022—2022《黑果枸杞提取物花色苷》中分光光度計法測定，用示差法計算出花色苷總量（以矢車菊素-3-O-葡萄糖苷計）。

1.3.6 感官評價

將樣品隨機給10名經過感官培訓的食品專業人士進行感官評價，根據黃精黑糯米酒的口感、色澤、氣味及組織狀態進行感官評分，滿分為100分，黃精黑糯米酒感官評價標準見表2。

表2 黃精黑糯米酒感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standards of Polygonatum sibiricum and black glutinous rice wine

1.3.7 理化指標檢測

可溶性固形物含量的測定：手持糖度計法；酒精度的測定：手持酒精濃度測量儀；總糖和還原糖（以葡萄糖計）的測定：參照GB/T 13662—2018《黃酒》費林法；總酸（以乳酸計）的測定：參照GB/T 13662—2008《黃酒》酸堿滴定法；氨基態氮的測定：參照GB 5009.235—2016《食品中氨基態氮的測定》酸度計法。

1.3.8 數據處理

每個試驗重復3次，結果以“平均值±標準差”表示；正交試驗設計與數據分析采用Design-Expert 8.0和Excel 2019軟件進行處理。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 酒曲與酵母質量比對黃精黑糯米酒品質的影響

由圖1可知，酒曲與酵母質量比的改變對米酒的酒精度基本無影響，說明兩種發酵劑的發酵能力基本相似。當酒曲與酵母質量比為1∶3時，感官評分和可溶性固形物含量最高，分別為73分和4.6%，酒精度為12%vol，其原因可能是酒曲與酵母協同發酵，不僅可以保留酒曲的獨特發酵風味，還可以豐富米酒的風味物質[30-31]。綜合考慮，最佳酒曲與酵母的質量比為1∶3。

圖1 酒曲與酵母質量比對黃精黑糯米酒品質的影響Fig. 1 Effect of Jiuqu and yeast ratio on the quality of Polygonatum sibiricum and black glutinous rice wine

2.1.2 發酵時間對黃精黑糯米酒品質的影響

由圖2可知，發酵時間對米酒的可溶性固形物含量基本無影響。當發酵時間為4～6 d時，酒精度及感官評分均呈升高趨勢；當發酵時間為6 d時，感官評分及酒精度均達到最大值，分別為77分和12.2%vol，此時，可溶性固形物含量為4.5%；當發酵時間＞6 d時，酒精度及感官評分均呈下降趨勢。當發酵時長太短時，微生物作用時間短，未降解完酒中的糖類等營養成分，發酵不夠徹底，導致糯米酒風味不足，不斷延長發酵時間，糖類等物質被酵母等利用產生乙醇和酚類物質，米酒的酒精度及可溶性固形物含量增加。隨著發酵的繼續進行，糖類物質被酵母菌等微生物消耗殆盡，部分乙醇和酚類物質被氧化，使得酒體出現明顯酸味、苦澀味，感官品質下降[30]。綜合考慮，最佳發酵時間為6 d。

圖2 發酵時間對黃精黑糯米酒品質的影響Fig. 2 Effect of fermentation time on the quality of Polygonatum sibiricum and black glutinous rice wine

2.1.3 黃精提取液添加量對黃精黑糯米酒品質的影響

由圖3可知，當黃精提取液添加量在0～44%時，酒精度和可溶性固形物含量隨之增加。當黃精提取液添加量為0～22%時，感官評分隨之升高；當黃精提取液添加量為22%時，感官評分最高（77分），可溶性固形物含量和酒精度分別為4.3%、11.8%vol；當黃精提取液添加量＞22%時，感官評分有所下降。這是因為黃精提取液中含有黃精多糖和還原糖等成分，可為酵母菌發酵提供營養物質，但是黃精提取液較多時，黃精風味會掩蓋米酒風味，沉淀物增加，口感也隨之變差。綜合考慮，最佳黃精提取液添加量為22%。

圖3 黃精提取液添加量對黃精黑糯米酒品質的影響Fig. 3 Effect of Polygonatum sibiricum extract addition on the quality of P. sibiricum and black glutinous rice wine

2.1.4 料液比對黃精黑糯米酒品質的影響

由圖4可知，隨著料液比在1.0∶4.0～1.0∶8.0（g∶mL）范圍內的不斷增加，酒精度和可溶性固形物含量呈不斷下降的趨勢。當料液比為1.0∶4.0～1.0∶7.0（g∶mL）時，感官評分隨之增加；當料液比為1.0∶7.0（g∶mL）時，感官評分最高（78分），此時，可溶性固形物含量和酒精度分別為4.4%和11.5%vol；當料液比為1.0∶7.0～1.0∶8.0（g∶mL）時，感官評分逐漸下降。其原因可能是，當發酵用水比例較低時，糖化液中葡萄糖等濃度高，可能導致發酵不均勻，酒精度和糖度高，形成了高糖滲透環境影響了酵母的發酵功能，使得風味成分產生少，口感不佳，感官評分較低[32]。當發酵用水比例較高時，導致酒體風味不足，口感不協調[31]。因此，最佳料液比為1.0∶7.0（g∶mL）。

圖4 料液比對黃精黑糯米酒品質的影響Fig. 4 Effect of material and liquid ratio on the quality of Polygonatum sibiricum and black glutinous rice wine

2.2 正交試驗結果

根據單因素試驗的結果，以感官評分作為評價指標，以酒曲與酵母質量比（A）、發酵時間（B）、黃精液提取液添加量（C）、空列（D）為4個影響因素優化黃精黑糯米酒工藝條件，正交試驗結果與分析見表3。方差分析結果見表4。

表3 發酵條件優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation conditions optimization

表4 回歸模型方差分析結果Table 4 Results of variance analysis of regression model

由表3可知，影響黃精黑糯米酒感官品質的各因素的順序是A＞C＞B，即酒曲與酵母質量比＞黃精液提取液添加量＞發酵時間。發酵條件最優的組合方案為A3B2C3，即酒曲與酵母質量比1∶1、發酵時間6 d、黃精提取液添加量28%。根據正交試驗最優組合A3B2C3進行3次平行驗證試驗，得到黃精黑糯米酒的酒精度為12.0%vol，感官評分為87分，黃精黑糯米酒澄清透亮、呈紫紅色、香氣醇厚具有黃精風味。由表4可知，酒曲與酵母質量比對黃精黑糯米酒感官品質影響顯著（P＜0.05）。

2.3 理化指標與活性成分測定結果

對黃精黑糯米酒的理化指標和活性成分進行測定，測得其總糖含量為4.13 g/100 mL、還原糖含量為3.74 g/100 mL、總酸含量為6.32 g/L、氨基酸態氮含量為0.22 g/L、花色苷含量為37.9 mg/L、總黃酮含量為0.023 g/100 mL。

3 結論

以黑糯米和黃精為原料制備黃精黑糯米酒，經過單因素與正交試驗得出最佳工藝條件為：酒曲與酵母質量比1∶1、發酵時間6 d、黃精提取液添加量28%、料液比（糯米與水）1.0∶7.0（g∶mL），在此優化工藝條件下，黃精黑糯米酒的酒體澄清透亮、呈紫紅色、酒香醇厚、具有黃精風味，感官評分為87分，酒精度達12.0%vol，總糖含量為4.13 g/100 mL、還原糖含量為3.74 g/100 mL、總酸含量為6.32 g/L、氨基酸態氮含量為0.22 g/L，花色苷含量為37.9 mg/L、總黃酮含量為0.023 g/100 mL，本研究豐富了黃精產品的多樣性，也滿足了消費者的對健康和口感的需求，具有較好的市場前景。