糯米蓮藕黃酒的發(fā)酵工藝研究

王元軍，于清華

（濟寧學(xué)院生命科學(xué)與工程系，山東濟寧273100）

藕是多年生草本植物蓮（Nelumbo nucifera Gaertn）肥嫩根狀莖，營養(yǎng)豐富，屬藥食同源的保健品，具有消食止瀉、開胃清熱、健脾益氣、養(yǎng)血生肌等滋補保健功效。利用發(fā)酵工藝開發(fā)具有獨特風(fēng)味的蓮藕酒是提高蓮藕資源經(jīng)濟附加值的有效途徑。關(guān)于蓮藕酒的研究，劉毅等[1]以蓮藕和蓮花為原料采用根霉、黑曲霉和酵母混菌發(fā)酵生產(chǎn)藕花發(fā)酵酒；時偉[2]以八湖蓮藕為原料，通過制備蓮藕清汁、發(fā)酵生產(chǎn)蓮藕酒；李敬龍等[3]通過先酶解糖化再發(fā)酵的工藝獲得了具有濃郁蓮藕和發(fā)酵酒香蓮藕酒。濟寧微山湖是淮河以北地區(qū)面積最大的淡水湖，該地區(qū)蓮藕種植領(lǐng)域廣、產(chǎn)量高、價格便宜、產(chǎn)品資源豐富，是北方重要的蓮藕主產(chǎn)區(qū)之一。充分發(fā)揮湖區(qū)蓮藕資源用以釀酒是培育地方特色商品的有益嘗試，宋文霞等[4]利用微山湖水產(chǎn)品蓮藕蓮子釀造米酒，為微山湖資源的合理開發(fā)提供了借鑒。

黃酒是世界三大釀造酒之一，其口感風(fēng)味獨特，并在發(fā)酵過程中產(chǎn)生多種保健功能成分，如γ-氨基丁酸、多酚類物質(zhì)、生物活性肽、功能性低聚糖和黃酮類等[5]，具有抗氧化、降血壓、增強免疫力、保護心臟、調(diào)節(jié)腸道微生物等多種保健功效[6-7]。隨生活質(zhì)量的提高和健康理念的普及，黃酒也越來越受關(guān)注。黃酒主要以糯米、黍米等為原料經(jīng)雙邊發(fā)酵而成，目前傳統(tǒng)黃酒的品種相對較少，具有鮮明時代特色黃酒品種相對更少。以藕為原料開發(fā)糯米蓮藕黃酒是豐富黃酒品種的有益嘗試，但目前還未見報道。盡管蓮藕含有豐富的淀粉化合物，但支鏈淀粉含量低，需要對蓮藕黃酒的釀造工藝進(jìn)行深入研究。因此，本文旨在保持傳統(tǒng)黃酒獨特風(fēng)味的基礎(chǔ)上，開發(fā)以蓮藕為輔料的釀造黃酒，這既有利于發(fā)揮地方資源優(yōu)勢，也符合市場消費趨勢，具有良好的發(fā)展前景。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

微山湖蓮藕、優(yōu)質(zhì)圓糯米：貴和生活超市；熟麥曲：大橋酒曲；黃酒釀酒高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

葡萄糖、亞甲基藍(lán)、甲基紅：天津市大茂化學(xué)試劑廠；硫酸銅、酒石酸鉀鈉、酚酞：天津市鼎盛鑫化工有限公司；氫氧化鈉：天津市廣成化學(xué)試劑有限公司；95%乙醇：天津市富宇精細(xì)化工有限公司；亞鐵氰化鉀：上海廣諾化學(xué)科技有限公司。

HYG-A 恒溫培養(yǎng)箱：太倉市實驗設(shè)備廠；JA1-2002電子天平：上海越平科學(xué)儀器有限公司；SHZ-D 真空泵：天津賽得利斯實驗分析儀器制造廠；HH-8 恒溫水浴鍋：金壇市城東新瑞儀器廠；26 cm 復(fù)底單層多用蒸鍋：潮安縣偉納斯不銹鋼制品有限公司；KDM 電熱套：龍口市電爐制造廠；BCD-206TM 海爾冰箱：海爾集團公司。

1.2 工藝流程及要點

主要操作要點如下：

1）浸米、切藕：糯米清洗后，清水浸泡24 h 左右，以達(dá)到米顆粒完整、手指能碾碎、無白色硬芯為標(biāo)準(zhǔn)；選取微山湖優(yōu)質(zhì)蓮藕，洗凈去皮，切成與米粒大小的藕粒，與浸泡好的米混合均勻。

2）蒸飯：將米藕混合物上蒸鍋，均勻攤開，待水沸上蒸汽開始計時30 min，要求米透而不爛、松軟不粘連、均勻一致。

3）活化麥曲、干酵母：麥曲粉碎均勻，與干酵母分別放于燒杯，加入2%的糖水，恒溫培養(yǎng)箱中30 ℃培養(yǎng)30 min。

4）攤飯、落缸：將蒸熟的米藕混合物取出攤涼40 ℃左右，放入大燒杯，加入活化后的麥曲、干酵母、水混合均勻，調(diào)pH 4.0。

5）糖化發(fā)酵、開耙：燒杯保鮮膜適度封口放入恒溫培養(yǎng)箱恒溫發(fā)酵。12 h 后開耙，每4 h 開一次耙，共4 次。

6）后發(fā)酵及成品：主發(fā)酵3 d 后燒杯密封入15 ℃恒溫培養(yǎng)箱繼續(xù)后發(fā)酵45 d；濾布壓榨、抽濾、8 ℃熱水煎酒20 min 后得成品。

1.3 糯米蓮藕黃酒試驗設(shè)計

1.3.1 糯米蓮藕黃酒的單因素試驗設(shè)計

控制原料總量200 g，10%麥曲、0.6%干酵母、90%加水量，設(shè)置藕粒比例5 %、15 %、25 %、35 %、45 %、55%6 個水平，26 ℃糖化發(fā)酵，成品測總酸、總糖和酒精度及感官評價。

150 g 糯米、50 g 藕粒、10%麥曲、0.6%干酵母，設(shè)置加水量 45%、60 %、75 %、90 %、105 %、120 % 6 個水平，26 ℃糖化發(fā)酵，成品測總酸、總糖和酒精度及感官評價。

150 g 糯米、50 g 藕粒、10 %麥曲、0.6 %干酵母、90%用水量，設(shè)置 24、26、28、30、32、34 ℃ 6 個水平，成品測總酸、總糖和酒精度及感官評價。

150 g 糯米、50 g 藕粒、0.6%干酵母、90%用水量，設(shè)置麥曲 4%、7%、10%、13%、16%、19%6 個水平，26 ℃糖化發(fā)酵，成品測總酸、總糖和酒精度及感官評價。

150 g 糯米、50 g 藕粒、10%麥曲、90%用水量，設(shè)置干酵母0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2% 6 個水平，26 ℃糖化發(fā)酵，成品測總酸、總糖和酒精度及感官評價。

1.3.2 糯米蓮藕黃酒的正交試驗設(shè)計

150 g 糯米，50 g 藕粒，選取干酵母量、麥曲量、用水量、主發(fā)酵溫度4 個因素，每個因素3 個水平，選用L（934）設(shè)計正交試驗（表1）以確定糯米蓮藕黃酒的最佳發(fā)酵工藝。

1.3.3 測量指標(biāo)

總糖測定采用亞鐵氰化鉀滴定法；總酸測定采用酸堿中和滴定法；酒精度測定采用蒸餾法。感官評價采用定性評價，主要評價澄清度、色澤、香氣、口感。以酒液澄清，色澤金黃，香氣協(xié)調(diào)，口感清爽為佳[8]。

表1 正交試驗水平設(shè)計表Table 1 Horizontal design for orthogonal test

1.4 數(shù)據(jù)處理

正交分析、方差分析均由統(tǒng)計軟件spss 19.0 完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果與分析

2.1.1 蓮藕比例對糯米蓮藕黃酒的影響

蓮藕比例對糯米蓮藕黃酒精度的影響見圖1。

圖1 蓮藕比例對糯米蓮藕黃酒精度的影響Fig.1 Effect of lotus root ratio on alcohol degree of lotus root glutinous rice wine

由圖1 可見，酒精度隨蓮藕用量增加呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。下降的拐點為蓮藕用量比例25%，特別是用量比例35%～55%時，酒精度低于8%。這是由于蓮藕可發(fā)酵淀粉含量低，酒精度的降低應(yīng)與可發(fā)酵性糖供給不足有關(guān)，需結(jié)合總酸和總糖的變化規(guī)律進(jìn)一步分析。不過，蓮藕用量從35%增加到55%，并沒有引起酒精度的進(jìn)一步降低，其中的原因值得研究，不單單與發(fā)酵糖的不足有關(guān)，還可能與蓮藕對酵母代謝的直接影響有關(guān)。蓮藕比例對糯米蓮藕黃酒總糖和總酸的影響見圖2。

圖2 蓮藕比例對糯米蓮藕黃酒總糖和總酸的影響Fig.2 Effect of lotus root ratio on total sugar and total acid of lotus glutinous root rice wine

由圖2 可見，成品中總糖隨蓮藕比例的增加總體呈降低的趨勢，總酸則呈現(xiàn)先持平后升高的趨勢。5%～15 %處理總糖含量較高，5 %～25 %處理總酸十分理想，不超過4 g/L；而蓮藕比例大于25%時，總糖含量較低。但隨蓮藕用量的增加，總酸迅速升高，當(dāng)蓮藕比例大于45%時，酸度超過7.5 g/L 為中度超酸。所以，藕作為黃酒釀造的輔料，增加其用量可能影響酒精的生成量，特別是用量超過25%時，明顯的酒精度降低、酸度升高。其中的原因，一方面可能與藕的可發(fā)酵淀粉含量較低有關(guān)。糯米的淀粉含量是蓮藕的4 倍[9]，當(dāng)蓮藕比例增加時，總的可發(fā)酵淀粉含量降低，發(fā)酵性糖不足導(dǎo)致酒精發(fā)酵不旺盛，酒精的產(chǎn)量自然低。另一方面，酒精發(fā)酵不旺盛導(dǎo)致產(chǎn)酸菌較活躍，部分淀粉被雜菌所利用，反而造成了總糖低、酸度高；而且，隨藕的用量增加產(chǎn)酸增加明顯。

感官評價上蓮藕比例在5%～15%時釀得的黃酒酒液澄清，色澤金黃，香氣弱，口感偏辛辣；蓮藕比例在25%時釀得的黃酒色澤金黃，香味協(xié)調(diào)，口感清爽；蓮藕比例在35%～55%時釀得的黃酒色澤金黃，酒液較渾濁，口感偏酸，酒味淡。綜合以上分析，后續(xù)試驗均選擇蓮藕用量比例為25%。

2.1.2 用水量對糯米蓮藕黃酒的影響

黃酒釀造落缸時加水量直接影響起始酵母濃度和糖度，進(jìn)而影響酒精發(fā)酵和成品酒品質(zhì)。用水量對糯米蓮藕黃酒質(zhì)量指標(biāo)的影響見表2。

表2 用水量對糯米蓮藕黃酒質(zhì)量指標(biāo)的影響Table 2 Effect of water consumption on quality index of lotus root glutinous rice wine

由表2 可見，酒精度隨用水量增加呈現(xiàn)先緩慢上升后緩慢下降趨勢，但變化幅度不大。用水量75%～105%發(fā)酵過程中糖濃度適宜，利于酵母酒精發(fā)酵，酒精度含量高。用水量45%可能發(fā)酵過程中糖濃度高抑制酵母酒精發(fā)酵，而用水量120%時發(fā)酵過程中糖濃度低影響酒精發(fā)酵。

成品酒中總糖隨用水量增加呈現(xiàn)逐漸降低趨勢，最高糖度5.5 g/L。結(jié)合酒精度分析可見，總體各處理發(fā)酵均較為徹底。45%～60%處理用水量較少，糖濃度相對較高，酵母菌增殖和酒精發(fā)酵不徹底導(dǎo)致總糖略高。用水量75%～120%，糖濃度更利于雙邊發(fā)酵，轉(zhuǎn)化比較徹底，成品中總糖低。從總酸上看，隨用水量增加呈波動性變化，45%用水量由于糖度較高利于生酸菌增殖導(dǎo)致總酸略高；用水量大于60%時，雙邊發(fā)酵比較正常，總體酸度雖出現(xiàn)波動，但均比較低。感官評價上，用水量75%～105%黃酒金黃澄清，易過濾，香味協(xié)調(diào)，口味清爽。綜上所述，用水量75%～105%適宜糯米蓮藕黃酒的發(fā)酵，以90%處理最佳。

2.1.3 主發(fā)酵溫度對糯米蓮藕黃酒的影響

主發(fā)酵溫度對糯米蓮藕黃酒質(zhì)量指標(biāo)的影響見表3。

表3 主發(fā)酵溫度對糯米蓮藕黃酒質(zhì)量指標(biāo)的影響Table 3 Effect of main fermentation temperature on quality index of lotus root glutinous rice wine

由表3 可見，糯米蓮藕黃酒酒精度隨主發(fā)酵溫度升高呈現(xiàn)先升高再持平后降低趨勢。24 ℃時溫度低、酵母增殖遲緩、數(shù)量少，發(fā)酵過程不旺盛，酒精度較低；主發(fā)酵溫26 ℃～30 ℃，酵母增殖快，發(fā)酵旺盛，酒精度高；主發(fā)酵溫度大于30 ℃時，隨溫度升高，酵母菌早衰導(dǎo)致產(chǎn)酒精作用弱，酒精度降低。

總糖、總酸變化規(guī)律基本一致。主發(fā)酵溫度在26 ℃～30 ℃時，溫度適宜，雙邊發(fā)酵較徹底，殘留總糖低、總酸含量較低、酒精度高。主發(fā)酵溫度24 ℃時，酵母增殖速度慢，總糖和總酸均較高；而大于30 ℃之后，主發(fā)酵溫度過高，酵母早衰導(dǎo)致糖發(fā)酵轉(zhuǎn)化低、殘留量高、酒精度低，而生酸菌加強造成總酸明顯增加，甚而達(dá)到輕度超酸。感官評價主發(fā)酵溫度26 ℃～30 ℃釀得的黃酒色澤金黃澄清、香味協(xié)調(diào)、口感清爽；32 ℃～34 ℃釀得的黃酒顏色深，較澄清，聞之略有酸味，香味淡、口感偏苦、口味淡薄。因此，主發(fā)酵溫度26 ℃～30 ℃較為適宜，以28 ℃處理最佳。

2.1.4 麥曲量對糯米蓮藕黃酒的影響

麥曲用量影響黃酒發(fā)酵中糖的釋放速度，并影響酒的風(fēng)味。麥曲量對糯米蓮藕黃酒質(zhì)量指標(biāo)的影響見表4。

表4 麥曲量對糯米蓮藕黃酒質(zhì)量指標(biāo)的影響Table 4 Effect of ripe wheat qu dosage on quality index of lotus root glutinous rice wine

表4 可見，麥曲量4%～10%時，隨麥曲量增加酒精度增加，這是由于麥曲的糖化作用增強，酵母發(fā)酵原料充足，產(chǎn)酒精增多；當(dāng)麥曲量超過10%時，糖化作用過強、滲透壓加大，開始抑制酵母菌酒精發(fā)酵，酒精度逐漸降低，尤其19%處理抑制作用強，酒精度最低?？偺请S麥曲量增加呈現(xiàn)波動上升的趨勢。用量4%時，糖化作用弱導(dǎo)致提供的發(fā)酵糖不足，影響酵母酒精發(fā)酵，殘?zhí)且驳停挥昧?%～16%糖化作用適度，酵母發(fā)酵原料充足，雙邊發(fā)酵旺盛，轉(zhuǎn)化徹底，因而酒精度高、殘?zhí)且草^低；用量19%時麥曲的量過大，糖化作用過強導(dǎo)致糖濃度高、滲透壓大，抑制酵母增殖，因而發(fā)酵后期酒精發(fā)酵作用不強，酒精度低、總糖偏高。

總酸隨麥曲量增加呈現(xiàn)緩慢升高趨勢。用量4%～10%時，麥曲添加量適宜，雙邊發(fā)酵正常，總酸不超過4 g/L，較為理想。麥曲量超過10%時，總酸迅速升高，麥曲量19%時，黃酒酸度為7.2 g/L，中度超酸。這主要是麥曲量增加，糖化和發(fā)酵不平衡，過高的糖度抑制了酵母發(fā)酵，導(dǎo)致產(chǎn)酸雜菌增殖；也可能包括麥曲中霉菌繁殖產(chǎn)生大量乳酸有關(guān)[10]。感官評價，麥曲用量7%～13%時，釀得黃酒澄清、色澤金黃、香味協(xié)調(diào)、口感清爽。綜合以上分析，麥曲量7%～13%較為適宜，以10%處理最佳。

2.1.5 干酵母量對糯米蓮藕黃酒的影響

干酵母量對糯米蓮藕黃酒質(zhì)量指標(biāo)的影響見表5。

干酵母為發(fā)酵劑。由表5 可見，糯米蓮藕黃酒的酒精度隨干酵母量增加先升高后降低。干酵母用量0.2%～0.8%時，隨用量增加酵母菌數(shù)量增多，酒精發(fā)酵作用增強，酒精度逐漸升高，更多的糖轉(zhuǎn)化成酒精，總糖逐漸下降，0.8 %處理總糖達(dá)最低。用量大于0.8 %，由于可發(fā)酵性糖供給不及時導(dǎo)致酵母早衰，酒精發(fā)酵持續(xù)時間短，酒精生成量少，酒精度降低；同時由于酵母的早衰，后期麥曲釋放的糖不能被消耗，殘留總糖反而升高。

表5 干酵母量對糯米蓮藕黃酒質(zhì)量指標(biāo)的影響Table 5 Effect of dry yeast amount on quality index of lotus root glutinous rice wine

進(jìn)一步分析總酸的變化，干酵母量0.2%～0.6%時，隨用量增加，總酸略有下降，0.6%處理最好，總酸為3.6 g/L，雙邊發(fā)酵最和諧。當(dāng)干酵母量大于0.6%時，由于可發(fā)酵性糖供給不足導(dǎo)致酵母早衰，雜菌繁殖，總酸逐漸升高。其中0.8%處理，雖酒精度最高、總糖最低，但總酸略高，達(dá)5 g/L，可能存在發(fā)酵中生酸的問題，從感官評價上也偏酸，甜味不明顯，酒味重，略辛辣。干酵母量在0.2%～0.6%時釀得黃酒酒液澄清、色澤金黃、口感清爽、香味協(xié)調(diào)。綜合分析干酵母量0.2%～0.6%較為適宜，以0.6%處理最佳。

2.2 正交試驗結(jié)果及分析

在單因素試驗基礎(chǔ)上，選用L9（34）正交試驗優(yōu)化糯米蓮藕黃酒發(fā)酵工藝，結(jié)果如表6。

表6 糯米蓮藕黃酒發(fā)酵工藝正交試驗結(jié)果Table 6 Orthogonal test results of fermentation process of lotus root glutinous rice wine

續(xù)表6 糯米蓮藕黃酒發(fā)酵工藝正交試驗結(jié)果Continue table 6 Orthogonal test results of fermentation process of lotus root glutinous rice wine

由極差R1可得，4 個因素對糯米蓮藕黃酒酒精度的影響為D>B>A>C，根據(jù)平均值k 得出最優(yōu)工藝組合為A2B2C2D1。由正交試驗極差R2可得，4 個因素對糯米蓮藕黃酒總糖的影響為A>D>B>C，成品酒中總糖低表明發(fā)酵轉(zhuǎn)化徹底，因此根據(jù)平均值k 得出最優(yōu)工藝組合為A3B2C2D1。由正交試驗極差R3可得，4 個因素對糯米蓮藕黃酒總酸的影響為B>D=A>C，以成品酒中總酸低為佳，根據(jù)平均值k 得出最優(yōu)工藝組合為A2B1C1D1或A2B1C2D1。

因3 個指標(biāo)單獨分析得到的優(yōu)化條件不同，所以要根據(jù)對指標(biāo)影響的大小綜合考慮，得出最佳工藝組合。因素A 對總糖的影響最大，對酒精度和總酸的影響較小，因此選A3。因素B 對總酸的影響最大，對酒精度的影響次之，對總糖的影響較小，可以選B1或B2。由于各處理總酸均在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，酒精度指標(biāo)對質(zhì)量則更為有意義，而且感官評價中麥曲用量為B2的黃酒比用量為B1的黃酒風(fēng)味更好，酒精度雖高但是并未有辛辣感，綜合考慮選B2。因素C 對于酒精度、總糖和總酸的影響都是最小的，取平均值C2。因素D 對酒精度的影響最大，對總糖和總酸的影響次之，因此選D1。由極差分析可得，釀造糯米蓮藕黃酒的最佳工藝組合為A3B2C2D1，因極差不包含系統(tǒng)誤差，因此將對以上得到的結(jié)果進(jìn)行方差分析來驗證結(jié)果的正確性。

方差分析可得，因素D（F=10.5>F0.01=8.649）對酒精度的影響極顯著，因素B（F=5.5>F0.05=4.459）對酒精度的影響顯著，因素A 對酒精度的影響不顯著，選D1；因素A（F=9>F0.01=8.649）對總糖的影響極顯著，因素D（F=6>F0.05=4.459）對總糖的影響顯著，因素B 對總糖的影響不顯著，選 A3；因素 B（F=10>F0.01=8.649）對總酸的影響極顯著，因素A 和因素D 對總酸的影響不顯著，選B2；因素C 對各指標(biāo)影響均最小，因此取平均值C2。由方差分析可得釀造糯米蓮藕黃酒的最佳組合為A3B2C2D1。

綜上所述，方差分析與極差分析所得結(jié)果一致，糯米蓮藕黃酒發(fā)酵的最佳組合為A3B2C2D1。經(jīng)3 次驗證試驗證實所獲黃酒平均酒精度15.8%、總糖3.4 g/L、總酸4.2 g/L，感官評價酒體澄清、色澤金黃、口感清爽、香味協(xié)調(diào)，具蓮藕清香。即當(dāng)干酵母量0.6%、麥曲量10%、用水量90%、主發(fā)酵溫度26 ℃為糯米蓮藕黃酒發(fā)酵的最佳工藝條件。

3 討論

傳統(tǒng)黃酒是以酒藥和生麥曲為糖化發(fā)酵劑，具有“酸甜辛鮮咸”五味平衡的風(fēng)格特點，而新工藝黃酒則是以活性干酵母、熟麥曲等為糖化發(fā)酵劑，所獲黃酒較為辛辣、清爽，品質(zhì)不及傳統(tǒng)黃酒。本文研究中采用新工藝黃酒的生產(chǎn)工藝，在糯米原料的基礎(chǔ)上添加藕粒，旨在豐富新工藝黃酒的香氣和口感，同時增強其對脾胃的保健功效。在原料配比中，提高藕粒比例有利于增強蓮藕的清香、黃酒的風(fēng)味和保健價值。然而，本次研究表明過多的添加藕粒會降低黃酒的酒精度，增加總酸含量，甚至導(dǎo)致超酸，故本次研究采用了藕粒的添加量為總原料的25%。宋文霞等[4]以根霉和酵母釀造蓮藕蓮子米酒，應(yīng)類似于以黃酒的酒藥生產(chǎn)米酒；其研究中采用糯米和藕的質(zhì)量比為1 ∶1，其所獲米酒總酸在6.5 g/L～7.5 g/L，明顯超酸，也證實了本次研究結(jié)論。因此，如何解決蓮藕使用量與酒超酸的問題還要深入研究，如考慮篩選合適的糖化發(fā)酵菌、采取適當(dāng)?shù)目厮岽胧┑取?/p>