花椒酒固態(tài)發(fā)酵工藝研究

董思楊,袁永俊,張 琪,王艷麗,陳海風(fēng),豆劍偉,程小雪

(西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,四川成都 610039)

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花椒酒固態(tài)發(fā)酵工藝研究

董思楊,袁永俊*,張 琪,王艷麗,陳海風(fēng),豆劍偉,程小雪

(西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,四川成都 610039)

以檸檬烯含量、芳樟醇含量和感官評分為指標,對花椒酒的固態(tài)發(fā)酵工藝進行研究,采用正交實驗優(yōu)化了工藝條件,并利用氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)進一步對花椒酒的風(fēng)味成分進行分析鑒定。結(jié)果表明:紅花椒適于花椒酒釀制,最佳釀造工藝條件為花椒用量0.4%、花椒粉碎度60目、釀造時間9 d,所得花椒酒中檸檬烯和芳樟醇分別為45.4 mg/L和39.8 mg/L,感官評分90分。檸檬烯、芳樟醇、月桂烯、乙酸芳樟酯、(-)-4-萜品醇、桉葉油醇、α-松油醇等與乙醇、正丙醇、叔丁醇、乙酸乙酯、異丁醇、異戊醇、乙縮醛等共同構(gòu)成了花椒酒的典型風(fēng)味。

花椒酒,固態(tài)發(fā)酵,檸檬烯,芳樟醇,風(fēng)味成分

花椒(Zanthoxylumbungeanum)屬蕓香科花椒屬植物的果皮,在我國資源豐富,其種植面積和產(chǎn)量均居世界首位。花椒是食藥兩用原料,具有殺蟲抑菌、保肝健胃、除濕止痛、抗腫瘤、抗氧化、降壓等功效[1],同時也因其特殊而強烈的芳香味、持久的辛麻味而被人們作為常用的香辛調(diào)味料,享有“八大調(diào)味品”之一的美譽。研究發(fā)現(xiàn),花椒的化學(xué)成分主要包括揮發(fā)油、生物堿、酰胺類物質(zhì)、香豆素等[2],其中花椒的香味特點主要由揮發(fā)油的組成決定,麻味特征則主要由酰胺類物質(zhì)組成決定,揮發(fā)油和酰胺類化合物是反映花椒內(nèi)在品質(zhì)的主要指標[3]。

國內(nèi)外廣泛開展了花椒中風(fēng)味物質(zhì)的提取、分析、花椒功能等方面的研究[4-9],開發(fā)了花椒粉、花椒醬、花椒調(diào)味油、花椒復(fù)合調(diào)味料、花椒油樹脂等產(chǎn)品。我國民間有花椒酒的制作方法,是用白酒直接浸提花椒和側(cè)柏葉中的可溶性成分,屬露酒的加工方法,通過這種方法制備的花椒酒存在著風(fēng)味不協(xié)調(diào)、麻味過于突出的缺陷。而采用發(fā)酵的方法制備花椒白酒卻未見報道。由于檸檬烯和芳樟醇是花椒中含量最高的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),因此,本文以檸檬烯、芳樟醇和感官評分為指標,對花椒酒的釀造工藝進行了研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青花椒、紅花椒 四川漢源;高粱 市售;酒曲 彭州市華西酒曲廠;檸檬烯、芳樟醇標準品 成都西亞試劑公司。

QP2010-PLUS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司產(chǎn)品;GC-2010氣相色譜儀 日本島津公司產(chǎn)品;多功能粉碎機 上海市浦恒信息科技有限公司;SGSP-02電熱恒溫隔水式培養(yǎng)箱 黃石市恒豐醫(yī)療器械有限公司;烤酒裝置 實驗室自制。

1.2 實驗方法

1.2.1 花椒酒的釀造 參照文獻[10]的方法,稱取500 g的高粱原料,用80～90 ℃熱水浸泡(水位高于原料表面20 cm左右)10 h后,紗布過濾。初蒸(20 min)、悶水(10 min)、復(fù)蒸(80 min),待糧食開花率達90%左右時,攤涼(糧食溫度冷卻至40 ℃左右)后,加入0.3%酒曲粉,于30 ℃的恒溫培養(yǎng)24 h,加入花椒拌勻后于30 ℃固態(tài)密封發(fā)酵7 d,最后用實驗室自制烤酒裝置經(jīng)固態(tài)蒸餾,收集酒精度大于50o(v)的餾分,將酒精度標準化為52°(v),即得花椒白酒。

1.2.2 單因素實驗 采用1.2.1的條件釀造花椒酒,固定釀造條件為花椒用量0.6%,整粒添加,發(fā)酵7 d,考察不同花椒種類(紅花椒和青花椒)對花椒酒酒質(zhì)的影響;固定反應(yīng)條件為添加整粒紅花椒,發(fā)酵7 d,考察不同花椒用量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)對花椒酒酒質(zhì)的影響;固定釀造條件為添加紅花椒,添加量0.4%,發(fā)酵7 d,考察不同花椒粉碎度(20、40、60、80、100目)對花椒酒酒質(zhì)的影響;固定釀造條件為添加紅花椒,添加量0.4%,粉碎度40目,考察不同釀造時間(7、9、11、13、15 d)對花椒酒酒質(zhì)的影響。

1.2.3 正交實驗 在單因素實驗的基礎(chǔ)上,以感官評分為評價指標,選用L9(34)正交表對花椒用量、花椒粉碎度、釀造時間進行優(yōu)化。正交實驗的因素水平設(shè)置如表1所示。

表1 花椒酒釀造的正交實驗因素與水平

1.2.4 分析方法

1.2.4.1 檸檬烯、芳樟醇定量檢測 采用氣相色譜法[11]。色譜柱:Rtx-1石英毛細管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);升溫程序:60 ℃,保持1 min,以4 ℃/min升溫至120 ℃,保持5 min,然后以5 ℃/min升溫至160 ℃,保持2 min;載氣(N2)流速1 mL/min,分流比為5∶1,進樣口溫度為230 ℃,檢測器:FID檢測器,250 ℃;氫氣流速:30 mL/min,空氣流速:400 mL/min;直接進樣,進樣量1 μL。

1.2.4.2 花椒酒成分分析 采用氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)[12-14],色譜柱:Rtx-5MS石英毛細管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);程序升溫,柱溫60 ℃,保持1 min,以8 ℃/min升至180 ℃,保持2 min,再以8 ℃/min升至230 ℃,保持10 min;載氣(He),柱流量1.00 mL/min,進樣口溫度250 ℃,分流比15∶1,接口溫度280 ℃,溶劑延遲時間5 min;用固相微萃取自動進樣器萃取樣品后直接進樣。

質(zhì)譜條件:EI電子源,電子能量70 eV,離子源溫度230 ℃,掃描范圍35～450 m/z。

定性及定量分析:獲取的質(zhì)譜數(shù)據(jù)是經(jīng)標準圖庫NIST08和NIST05檢索,同時結(jié)合相關(guān)文獻采取人工譜圖解析,確定花椒酒的各個化學(xué)成分,采用峰面積歸一化法進行定量分析,分別求得各化學(xué)成分在花椒酒中的相對百分含量。

1.2.5 感官評定 參照文獻[15],根據(jù)花椒酒的特點,感官評定指標設(shè)定如表2所示。感官評定由10名具有品評經(jīng)驗的人員組成,各自獨立按照色、香、味、格分別評分,最后取加權(quán)平均,得樣品的最終感官評分。

表2 花椒酒感官評價標準

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)均為三次實驗數(shù)據(jù)的平均值,采用Origin 8.5軟件作圖,SPSS 19.0軟件作方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 花椒品種對花椒酒質(zhì)量的影響

由表3可知,雖然紅花椒與青花椒的關(guān)鍵風(fēng)味化合物種類相同,但各自的含量不同而致紅花椒、青花椒呈現(xiàn)不同的風(fēng)味特點,例如青花椒中月桂烯、檜烯含量較高[16-17]。由表3可知,紅花椒酒中檸檬烯、芳樟醇含量均高于青花椒酒,其感官評分高于青花椒酒,因此,選擇用紅花椒來釀造花椒酒。

表3 花椒品種對花椒酒酒質(zhì)的影響

2.2 花椒酒發(fā)酵條件篩選

2.2.1 花椒用量對花椒酒質(zhì)量的影響 由圖1可知,隨著花椒用量的增加,花椒酒中的檸檬烯和芳樟醇含量逐漸增加,花椒酒的感官評分也逐漸增加,當花椒用量0.4%時花椒酒的感官評分最高,此時酒中檸檬烯和芳樟醇的含量分別為42.3 mg/L和31.7 mg/L,之后盡管檸檬烯和芳樟醇含量繼續(xù)增加,但感官評分逐漸降低,這是由于當花椒用量大于0.4%時,花椒酒中過多的檸檬烯和芳樟醇等掩蓋了白酒香味,使得白酒的香味協(xié)調(diào)性變差,同時由于較多的麻味物質(zhì)進入花椒酒中導(dǎo)致花椒酒的麻味過重。因此,確定適宜的花椒用量為0.4%。

圖1 花椒用量對花椒酒酒質(zhì)的影響Fig.1 Effects of dosage on quality of Z. bungeanum liquor

2.2.2 花椒粉碎度對花椒酒質(zhì)量的影響 隨著粉碎度的增加,接觸表面積增加,有利于花椒中檸檬烯、芳樟醇等有益揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的溶出而賦予花椒酒的典型風(fēng)格,另一方面在花椒中有益揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)溶出的同時,花椒的麻味物質(zhì)也會較多溶出而影響花椒酒質(zhì)量,同時溶出的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)如檸檬烯和芳樟醇等在發(fā)酵過程中被降解[18-19]也會弱化花椒酒的風(fēng)格。由圖2可知,隨著花椒粉碎度的增加,花椒酒中的檸檬烯、芳樟醇含量和感官評分均呈先增加后降低的變化,粉碎度40目時所得花椒酒的感官評分最高,此時酒中檸檬烯和芳樟醇含量分別為45.3 mg/L和38.3 mg/L,之后感官評分、檸檬烯含量和芳樟醇含量均隨粉碎度增加而逐漸降低,因此確定花椒適宜的粒度為40目。

圖2 花椒粉碎度對花椒酒酒質(zhì)的影響Fig.2 Effects of granularity on quality of Z. bungeanum liquor

圖3 釀造時間對花椒酒酒質(zhì)的影響Fig.3 Effects of brewing time on quality of Z. bungeanum liquor

2.2.3 釀造時間對花椒酒質(zhì)量的影響 由圖3可知,隨著釀造時間的增加,花椒酒的感官評分和其中的檸檬烯、芳樟醇含量均呈先增后降的變化趨勢,釀造時間為9 d時,感官評分最高,此時花椒酒中檸檬烯和芳樟醇含量分別為44.8 mg/L和36.6 mg/L,之后感官評分、檸檬烯含量、芳樟醇含量則均隨時間逐漸下降,因此確定適宜的發(fā)酵時間為9 d。

2.3 花椒酒釀造的正交實驗

正交實驗結(jié)果與方差分析如表4、表5所示。

表4 花椒酒釀造正交實驗結(jié)果與分析

表5 方差分析結(jié)果

注:F0.05(2,6)=5.14,F0.01(2,6)=10.92,**表示影響高度顯著。

表6 花椒酒的GC-MS結(jié)果

由表4、表5可知,影響花椒酒釀造的因素主次順序為:花椒用量>釀造時間>花椒粉碎度,其中花椒用量對花椒酒感官評價有顯著影響,最佳工藝條件為A2B3C2,即花椒用量為0.4%、花椒粉碎度為60目、釀造時間為9 d。此條件下所得花椒酒的感官評分為90分,高于正交實驗中評分最高的組合,此時花椒酒中檸檬烯和芳樟醇的含量分別為45.4 mg/L和39.8 mg/L。

對比圖1、圖2、圖3和正交實驗的實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),盡管檸檬烯、芳樟醇含量與花椒酒質(zhì)量有密切關(guān)系,但在一定濃度范圍內(nèi)其對花椒酒質(zhì)量的影響是有限的,因此花椒中還有其它風(fēng)味物質(zhì)在賦予花椒酒特有風(fēng)格。

2.4 花椒酒化學(xué)成分分析

將優(yōu)化條件下所得的花椒酒通過GC-MS進行分析,實驗結(jié)果如圖4和表6所示。由表6可知,從花椒酒中共鑒定出21種化合物,占總量的84.56%,其中相對含量大于1%的化合物17種,占總量的83.02%;相對含量小于1%的化合物4種,占總量的1.54%。21種化合物中,由高粱原料經(jīng)微生物發(fā)酵而得的化合物有乙醇、正丙醇、叔丁醇、乙酸乙酯、異丁醇、異丙醇、異戊醇、乙縮醛共8種,來源于花椒原料的化合物共有檸檬烯、芳樟醇、月桂烯、乙酸芳樟酯、萜品醇、桉葉油醇、α-松油醇等13種,少于文獻[16]報道的化合物種類,具體原因還有待深入研究。從花椒酒中鑒定出21種化合物的結(jié)果可表明，構(gòu)成花椒酒特有的香、味、格是由來源于花椒原料的檸檬烯、芳樟醇、月桂烯、乙酸芳樟酯、(-)-4-萜品醇、桉葉油醇、α-松油醇等，與來源于高粱原料經(jīng)微生物發(fā)酵而得的乙醇、正丙醇、叔丁醇、乙酸乙酯、異丁醇、異丙醇、異戊醇、乙縮醛等共同構(gòu)成。

圖4 花椒酒的總離子流圖Fig.4 Total icon current chart of Z. bungeanum liquor

3 結(jié)論

紅花椒適于花椒酒釀造,釀造過程中各因素對花椒酒品質(zhì)影響的主次關(guān)系為:花椒用量>釀造時間>花椒粉碎度,花椒用量對花椒酒質(zhì)量具有顯著影響,最佳工藝參數(shù)為:花椒用量0.4%、花椒粉碎度60目、釀造時間9 d。此條件下所得花椒酒中的感官評分為90分,其中檸檬烯和芳樟醇的含量分別為45.4 mg/L和39.8 mg/L。

從花椒酒中定性了21種風(fēng)味成分,來源于花椒原料的檸檬烯、芳樟醇、月桂烯、乙酸芳樟酯、(-)-4-萜品醇、桉葉油醇、α-松油醇等與來源于高粱原料經(jīng)微生物發(fā)酵所得的乙醇、正丙醇、叔丁醇、乙酸乙酯、異丁醇、異戊醇、乙縮醛等共同賦予了花椒酒特有的香味、口感和風(fēng)格。

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Research of solid fermentation technology ofZanthoxylumbungeanumliquor

DONG Si-yang,YUAN Yong-jun*,ZHANG Qi,WANG Yan-li, CHEN Hai-feng,DOU Jian-wei,CHENG Xiao-xue

(School of Food and Bioengineering of Xihua University,Chengdu 610039,China)

The content of limonene and linalool,sensory evaluation as indexes,the brew technology ofZanthoxylumbungeanumliquor by solid fermentation was researched and the orthogonal test was designed to optimize the brew technology. The flavor compounds ofZ.bungeanumliquor were further analyzed by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS). The results indicated that redZ.bungeanumwas suitable for brewingZ.bungeanumliquor,the optimum process conditions wereZ.bungeanumcontent 0.4%,particle size 60-mesh,brewage time 9 days. Under the optimum condition,limonene was 45.4 mg/L,linalool was 39.8 mg/L in theZ.bungeanumliquor,sensory evaluation was 90.Zanthoxylumbungeanumcontributed to limonene,linalool,linalyl acetate,(-)-4-terpineol,cineole,etc and ethanol,1-propanol,tert-butanol,ethyl acetate,2-methyl-1-propanol,acetal,etc were fermented by microorganism. These compounds constituted typical flavor ofZ.bungeanumliquor.

Zanthoxylumbungeanumliquor;solid fermentation;limonene;linalool;flavor compounds

2016-04-11

董思楊(1989-)，男，碩士研究生，研究方向：食品發(fā)酵理論及技術(shù)，E-mail：nickdxg@163.com。

*通訊作者:袁永俊(1967-)，男，教授，主要從事食品生物技術(shù)及發(fā)酵工程方面的研究，E-mail：yyja9791@sina.com。

西華大學(xué)研究生創(chuàng)新基金(ycjj2015144)。

TS261.4

A

1002-0306(2016)22-0240-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.22.038