徐達(dá)，蘇加坤*，倪悅，張曉旭，田耀偉，羅娟敏，羅凌超，蔡繼寶

（江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)研發(fā)中心，江西南昌330096）

混合發(fā)酵法制備煙用米酒香料的研究

徐達(dá)，蘇加坤*，倪悅，張曉旭，田耀偉，羅娟敏，羅凌超，蔡繼寶

（江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)研發(fā)中心，江西南昌330096）

以糯米、紅棗、無(wú)花果為主要原料，采用混合發(fā)酵法制備煙用米酒香料，以卷煙感官評(píng)價(jià)為考察指標(biāo)進(jìn)行工藝優(yōu)化。通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化得到最佳制備工藝條件為糯米∶紅棗∶無(wú)花果質(zhì)量比5∶1∶1，接種量1%，糖化溫度30℃，糖化時(shí)間48 h，后發(fā)酵時(shí)間72 h。對(duì)比米酒香料KB，添加了混合發(fā)酵米酒香料的卷煙香氣、吃味品質(zhì)均明顯提升，評(píng)吸得分為90.3分。在最優(yōu)工藝條件下，對(duì)混合發(fā)酵米酒和米酒KB的理化指標(biāo)及致香物質(zhì)進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，混合發(fā)酵米酒中的總糖、總酸含量均高于米酒KB，而酒精度差別不大；混合發(fā)酵米酒香料中致香物質(zhì)種類(lèi)可達(dá)26種，多于米酒香料KB（11種），其中苯甲醇、苯乙醇、4-羥基-3-甲氧基苯乙醇含量均達(dá)到了20mg/L，提高該米酒香料的香氣質(zhì)量。

煙用香料；混合發(fā)酵法；米酒；正交試驗(yàn)

糯米富含維生素、淀粉、纖維素等[1]，以糯米為原料發(fā)酵制備的米酒是我國(guó)傳統(tǒng)的特色飲品，口味醇厚甜潤(rùn)，清涼去火，健脾養(yǎng)胃，除了提供特征香氣的短鏈醇、酯類(lèi)外，還含有大量的糖分、有機(jī)酸、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[2-4]。目前，有研究者通過(guò)在糯米發(fā)酵過(guò)程加入桂花、枸杞、黃精等多種天然產(chǎn)物進(jìn)行混合發(fā)酵制備米酒型風(fēng)味飲品或保健品，提高了其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和感官品質(zhì)[5-10]，具備一定的市場(chǎng)認(rèn)同度。

米酒混合發(fā)酵工藝研究注重米酒香氣和酸甜吃味，多見(jiàn)于食品領(lǐng)域[11-14]，鮮見(jiàn)于卷煙香精香料領(lǐng)域。在煙草行業(yè)，無(wú)花果發(fā)酵煙用香料、葡萄發(fā)酵煙用香料、槐花發(fā)酵煙用香料等一系列天然發(fā)酵型香料由于增香保潤(rùn)功效明顯，近年來(lái)逐漸受到煙草研究者青睞，基于米酒類(lèi)發(fā)酵產(chǎn)物“甜”、“潤(rùn)”、“釀香”等特點(diǎn)，將其應(yīng)用于煙草加工的煙絲加料工序中，可用于提高卷煙感官品質(zhì)和香氣質(zhì)量。本研究通過(guò)選用紅棗、無(wú)花果這類(lèi)在卷煙中應(yīng)用廣泛的天然產(chǎn)物與糯米進(jìn)行混合發(fā)酵，提升發(fā)酵產(chǎn)物“甜”、“潤(rùn)”吃味，從卷煙單體香料感官評(píng)價(jià)的角度對(duì)其進(jìn)行篩選和釀造工藝優(yōu)化，并分析其酒精度、總糖、總酸等理化指標(biāo)、揮發(fā)性致香物質(zhì)組成，以期為煙用天然產(chǎn)物香精香料的開(kāi)發(fā)提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糯米（產(chǎn)地湖北）、紅棗、無(wú)花果（產(chǎn)地新疆）：市售；果膠酶Rapidase C 80MAX（酶活≥168 000 U/g）：帝斯曼生物技術(shù)有限公司；安琪甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；α-淀粉酶（酶活≥2 000U/g）、多種氨基酸、葡萄糖、無(wú)水硫酸鈉、丙二醇、氨水、二氯甲烷等（均為分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7890-5973C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gaschromatographymassspectrometer，GC-MS）儀：安捷倫科技有限公司；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠；DH5000BII培養(yǎng)箱：天津泰斯特儀器有限公司；CP2245電子天平：德國(guó)Sartorius公司；LDZM-80KCS立式壓力滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠。

1.3 方法

1.3.1 混合發(fā)酵米酒香料的制備工藝流程

操作要點(diǎn)：

淘洗：除去砂石等雜質(zhì)，糯米應(yīng)洗至無(wú)白濁，以保證釀出的米酒色澤澄清，無(wú)異味。

浸泡：糯米在去雜洗凈后放入清水中，保持水面高出約2 cm左右。浸泡糯米的過(guò)程要注意換水2～3次，以防止發(fā)酸。浸米的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是以米粒浸透無(wú)白心，手碾即碎為適度。

混合蒸煮：將浸好的米濾去白漿后，與天然發(fā)酵底物混合后置于蒸鍋內(nèi)蒸煮，待冒蒸汽后，每隔5min向米層中撒入適量的溫開(kāi)水以防止米粒粘在一起，再蒸20～30m in即可。

淋飯：以溫開(kāi)水迅速?zèng)_淋米飯，溫度降至28～32℃，淋飯要求均勻徹底。

拌曲入缸：將淋飯后的米飯放在攤晾板上，加入安琪甜酒曲，同時(shí)加入一定量的溫開(kāi)水，攪拌均勻，裝入缸內(nèi)，中間挖一個(gè)小孔，然后放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

糖化發(fā)酵：將缸放在28～32℃恒溫培養(yǎng)36 h后，將小孔中的部分糖化液均勻的灑在酒醪的表面，從而使得表面充分發(fā)酵，以至酒醪全部漂浮在糖化液的表面。

后發(fā)酵：糖化發(fā)酵結(jié)束后，加入發(fā)酵底物質(zhì)量的20%的冷開(kāi)水沖缸，將糖化醪放于18～22℃條件下保溫24～72h，后發(fā)酵結(jié)束。

成品（卷煙應(yīng)用）：滅菌后，向米酒中添加2‰的山梨酸鉀和10%的1,2-丙二醇，即得米酒香料。米酒香料是以加料的形式應(yīng)用在卷煙中，即通過(guò)噴霧器將其噴灑到某款卷煙葉組上，噴霧量為煙絲質(zhì)量的2‰，烘絲、打煙，將煙支在25℃、相對(duì)濕度60%的環(huán)境中平衡48 h后，首先參照單體香料在卷煙中作用評(píng)價(jià)方法對(duì)其香氣特征、口感特征、煙氣特征三個(gè)方面進(jìn)行描述[15-16]，然后參照GB 5606.4—2005《卷煙第4部分：感官技術(shù)要求》對(duì)其光澤、香氣、諧調(diào)、雜氣、刺激性和余味六個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)和計(jì)分，滿分為100分[17]。

1.3.2 糯米復(fù)配物的篩選

以米酒香料KB（以糯米為單一底物發(fā)酵制備的米酒）為對(duì)照，選擇4種發(fā)酵底物模型，模型及配比見(jiàn)表1。發(fā)酵工藝參照1.3.1節(jié)，依據(jù)預(yù)試驗(yàn)和文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，選擇糖化發(fā)酵溫度為30℃，糖化時(shí)間為36 h，糖化發(fā)酵結(jié)束后，按照后發(fā)酵溫度為20℃，發(fā)酵時(shí)間為48 h。將發(fā)酵完成后的米酒香料進(jìn)行卷煙感官評(píng)價(jià)和篩選，根據(jù)香氣特征、口感特征、煙氣特征3個(gè)方面進(jìn)行描述。

表1 4種發(fā)酵底物模型及配比Table 1 Models and proportions of 4 kinds o f fermentation substrates

1.3.3 制備工藝優(yōu)化

單因素試驗(yàn)：考察酒曲接種量（0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1.0%）、糖化溫度（25℃、28℃、30℃、32℃、35℃）、糖化時(shí)間（12 h、24 h、36 h、48 h、60 h）、后發(fā)酵時(shí)間（12 h、24 h、48 h、60 h、72 h）4個(gè)因素對(duì)混合發(fā)酵米酒香料在卷煙中應(yīng)用效果的影響。

正交試驗(yàn)：在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以參照GB 5606.4—2005《卷煙第4部分：感官技術(shù)要求》得到的評(píng)吸分?jǐn)?shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，選擇酒曲接種量（A）、糖化溫度（B）、糖化時(shí)間（C）、后發(fā)酵時(shí)間（D）4個(gè)因素進(jìn)行L9（34）正交優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表2。

表2 制備工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)水平與因素Table 2 Factors and levels of orthogonalexperim ents for p reparation techno logy op tim ization

1.3.4 理化指標(biāo)分析及其致香物質(zhì)檢測(cè)

米酒香料的理化指標(biāo)按照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 145—2012《煙用香精》進(jìn)行測(cè)定。致香物質(zhì)分析采用GC-MS對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行分析檢測(cè)。預(yù)處理：稱(chēng)取約1m L樣品，加4m L二氯甲烷萃取，振蕩混勻，靜置分層后取下層有機(jī)相，萃取三次，合并萃取液，加入50μL十一酸甲酯內(nèi)標(biāo)（質(zhì)量濃度為400μg/m L），減壓濃縮至1.5m L待測(cè)。

GC-MS條件：色譜柱為HP-INNOWaxPolyethyleneGlycol（30m×250μm×0.25μm）；電離方式：電子電離（electron ionization，EI）源，離子源溫度250℃，檢測(cè)器為四級(jí)桿質(zhì)譜儀，載氣為氦氣（純度99.9995%），進(jìn)樣溫度為250℃；分流比1∶20；流速1m L/m in；程序升溫：40℃保持1m in，以4℃/m in升溫至250℃，保持15m in；傳輸線溫度250℃；電子能量70 eV；掃描范圍30～400 amu。

定性定量分析：使用Wiley和M inilab譜庫(kù)進(jìn)行檢索定性；采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量，定量計(jì)算公式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 糯米復(fù)配物的篩選結(jié)果

采用紅棗和無(wú)花果與糯米進(jìn)行不同比例復(fù)配，進(jìn)行米酒發(fā)酵制備并從香氣特征、口感特征、煙氣特征三個(gè)方面感官評(píng)吸，評(píng)吸結(jié)果如表3所示。由表4可知，4種復(fù)配樣品在卷煙中的應(yīng)用效果均優(yōu)于空白樣（KB），3#樣品（糯米∶紅棗∶無(wú)花果=5∶1∶1）應(yīng)用效果最好，2#、4#樣品的應(yīng)用效果次之。根據(jù)KB、2#、3#之間的比較發(fā)現(xiàn)，紅棗在混合發(fā)酵物中主要起到提升煙氣厚實(shí)度的作用，無(wú)花果則主要是起到提升煙氣甜潤(rùn)感的作用，且紅棗的添加量不宜過(guò)大，否則會(huì)出現(xiàn)壓香、煙氣粗糙的問(wèn)題。故選擇3#組合進(jìn)行后續(xù)的混合發(fā)酵工藝條件優(yōu)化。

表3 不同配比制備得到的混合發(fā)酵物感官評(píng)吸結(jié)果Table 3 Results of sensory evaluation ofm ixed fermentation p roducts prepared by different proportions

2.2 米酒香料制備工藝條件的單因素試驗(yàn)結(jié)果

按3#組合進(jìn)行混合發(fā)酵工藝的單因素試驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示。由圖1（a）可知，隨著接種量的增加，米酒香料的評(píng)吸分?jǐn)?shù)逐漸增加，這說(shuō)明當(dāng)接種量＜1%時(shí)，增加接種量提升菌種的生長(zhǎng)繁殖的速度，有利于無(wú)花果、紅棗等底物的發(fā)酵產(chǎn)香，當(dāng)接種量為0.7%時(shí)，評(píng)吸得分已接近較大值，因此選擇最佳接種量0.7%為宜。由圖1（b）可知，當(dāng)糖化溫度為30℃時(shí)，評(píng)吸得分達(dá)到最大值，這可能是因?yàn)檩^低的糖化溫度容易導(dǎo)致發(fā)酵不徹底產(chǎn)生酸澀，而當(dāng)糖化溫度達(dá)到30℃后，繼續(xù)升高將不利于菌種生長(zhǎng)和糖化。因此選擇最佳糖化溫度30℃為宜。由圖1（c）可知，隨著糖化時(shí)間的增加，米酒香料的評(píng)吸得分逐漸增加到最大值。當(dāng)糖化時(shí)間＞48 h時(shí)，評(píng)吸得分開(kāi)始下降，隨著糖化時(shí)間延長(zhǎng)，發(fā)酵體系中產(chǎn)生了一些不需要的代謝產(chǎn)物，影響了該米酒香料在卷煙應(yīng)用中的增香效果。由圖1（d）可知，隨著后發(fā)酵時(shí)間的增加，米酒香料的評(píng)吸得分逐漸增加到最大值，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為48 h時(shí)，評(píng)吸得分已接近最大值，因此選擇后發(fā)酵時(shí)間48 h為宜。

圖1 接種量(a)、糖化溫度(b)、糖化時(shí)間(c)和后發(fā)酵時(shí)間(d)對(duì)混合發(fā)酵米酒香料在卷煙中應(yīng)用效果的影響Fig.1 Effects of inoculum(a),saccharification tem perature(b), saccharification tim e(c)and post-fermentation tim e(d)on m ixed fermentation rice w ine spice in cigarette app lication

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇酒曲接種量（A）、糖化溫度（B）、糖化時(shí)間（C）、后發(fā)酵時(shí)間（D）4個(gè)因素，通過(guò)卷煙感官評(píng)吸得分進(jìn)行制備工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果如表4所示。

表4 混合發(fā)酵米酒制備工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonalexperiments for m ixed fermentation conditions optim ization

由表4可知，極差分析結(jié)果表明，對(duì)米酒香料在卷煙中應(yīng)用效果的影響大小依次為酒曲接種量＞糖化時(shí)間＞后發(fā)酵時(shí)間＞糖化溫度；最優(yōu)工藝條件組合為A3B2C3D3，即酒曲接種量1%，糖化溫度30℃，糖化時(shí)間48 h，后發(fā)酵時(shí)間72 h。在此最優(yōu)工藝條件下制備混合發(fā)酵型米酒香料，并添加到卷煙中進(jìn)行品評(píng)，評(píng)吸得分為90.3分?？梢?jiàn)，在最優(yōu)化工藝條件下，該米酒香料應(yīng)用在卷煙加料中能明顯改善卷煙吸味品質(zhì)，起到增加甜潤(rùn)感的效果。

2.4 混合發(fā)酵法制備的米酒香料理化指標(biāo)分析

在最優(yōu)工藝下制備得到的混合發(fā)酵米酒香料（3號(hào)發(fā)酵底物）和米酒香料（KB）的理化指標(biāo)的分析結(jié)果如表5所示。

表5 混合發(fā)酵米酒產(chǎn)物的理化指標(biāo)分析結(jié)果Table 5 Analysis results of physicochem ical indexes ofm ixed fermentation rice wine products

由表5可知，在香氣方面，混合發(fā)酵米酒香料中除了發(fā)酵帶來(lái)的酒香、甜香外，還有令人愉快的成熟果香，且甜香更突出；在外觀、相對(duì)密度、折光指數(shù)和酸價(jià)方面，兩種米酒產(chǎn)物無(wú)明顯差別；在揮發(fā)性成分總量方面，混合發(fā)酵米酒香料略高于米酒香料KB，這是由于混合發(fā)酵中引入的大棗、無(wú)花果中含有大量香氣物質(zhì)并通過(guò)發(fā)酵生香，導(dǎo)致其揮發(fā)性成分總量增加。

將最優(yōu)工藝下制備得到的混合發(fā)酵米酒與米酒KB進(jìn)行酒精度、總酸、總糖含量對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，在酒精度方面，混合發(fā)酵米酒香料和米酒香料（KB）較接近，分別為4.7%vol、4.3%vol；在總糖含量方面，混合發(fā)酵米酒香料（206 g/L）高于米酒香料KB（124 g/L），這是由于混合發(fā)酵米酒香料中引入了紅棗和無(wú)花果中大量糖類(lèi)物質(zhì)，經(jīng)糖化、后發(fā)酵過(guò)程，還原糖用于合成醛、酮、醇及非還原糖類(lèi)，從而為該米酒煙用香料提供了特征性香氣；在總酸含量方面，混合發(fā)酵米酒（4.2 g/L）高于米酒KB（2.3 g/L），由于米酒中大部分有機(jī)酸是由根霉發(fā)酵大米淀粉產(chǎn)生，混合發(fā)酵法引入的有機(jī)酸是導(dǎo)致混合發(fā)酵米酒有機(jī)酸升高的主要因素[2]，而有機(jī)酸在卷煙中具有降低煙氣pH值，降低刺激的作用，故混合發(fā)酵米酒香料中較高的有機(jī)酸含量使得其在卷煙中應(yīng)用效果優(yōu)于米酒香料KB[18]。

圖2 混合發(fā)酵米酒酒精度、總糖、總酸含量分析結(jié)果Fig.2 Analysis results of alcohol content,totalsugar and totalacid content ofm ixed fermentation rice wine

2.5 混合發(fā)酵法制備的米酒主要揮發(fā)性致香成分分析

對(duì)米酒香料中主要揮發(fā)性致香成分分析結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，米酒香料KB中共檢出11種致香物質(zhì)，而混合發(fā)酵米酒香料中共檢出26種致香物質(zhì)，有15種新物質(zhì)生成。且混合發(fā)酵米酒中致香物質(zhì)種類(lèi)多于米酒KB，特別是雜環(huán)酮類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)及有機(jī)酸類(lèi)物質(zhì)，包括2,3-二氫-3,5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、5-羥甲基糠醛、2-羥基-5-甲基苯乙酮等與卷煙香氣正相關(guān)的化學(xué)成分[19]。其中，混合發(fā)酵米酒中的苯甲醇、苯乙醇、4-羥基-3-甲氧基苯乙醇含量均達(dá)到了20mg/L，而這幾種對(duì)卷煙香氣貢獻(xiàn)作用明顯的物質(zhì)在米酒香料KB中未檢出[20]。由于酮類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)等致香成分閾值較低，這類(lèi)香氣物質(zhì)對(duì)提高米酒香料香氣質(zhì)量、“津”、“甜”吃味的作用明顯。

表6 混合發(fā)酵米酒主要揮發(fā)性致香成分分析結(jié)果Table 6 Analysis results ofmain volatile aroma com ponents in m ixed ferm entation rice w ine

3 結(jié)論

本研究采用糯米、紅棗、無(wú)花果作為主要的發(fā)酵底物，通過(guò)制備工藝優(yōu)化獲得了一種能提升卷煙香氣和吃味品質(zhì)的混合發(fā)酵米酒煙用香料。實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)生產(chǎn)工藝為：糯米∶紅棗∶無(wú)花果質(zhì)量比5∶1∶1，酒曲接種量1%，糖化溫度30℃，糖化時(shí)間48 h，后發(fā)酵時(shí)間72 h，在此工藝條件下，制備得到的煙用米酒香料能夠有效增加卷煙“津”、“甜”吃味，同時(shí)對(duì)刺激性及雜氣具有良好的抑制和掩蓋作用，評(píng)吸得分可達(dá)90.3分。

經(jīng)理化分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該混合米酒香料中總糖含量為206 g/L，總酸含量為4.2 g/L，揮發(fā)性成分總量69.8%，均大于米酒香料KB。采用GC-MS對(duì)煙用米酒香料進(jìn)行了定量分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，混合發(fā)酵米酒香料中致香物質(zhì)種類(lèi)可達(dá)26種，明顯多于米酒香料KB，包括雜環(huán)酮類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)及有機(jī)酸類(lèi)，特別是混合發(fā)酵米酒中的苯甲醇、苯乙醇、4-羥基-3-甲氧基苯乙醇含量均達(dá)到了20mg/L，起到了提高米酒香料香氣質(zhì)量的作用。

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Preparation of ricew ine spice bym ixed fermentation for cigarette application

XU Da,SU Jiakun*,NIYue,ZHANG Xiaoxu,TIAN Yaowei,LUO Juanm in,LUO Lingchao,CAIJibao
(Technology Research and DevelopmentCenter,China Tobacco Jiangxi IndustrialCo.,Ltd.,Nanchang 330096,China)

Using glutinous rice,red date and fig as themain raw materials,ricew ine spice for cigarette application was prepared bymixed fermentationw ith smoke sensory evaluation as indexes,the preparation technology wasoptim ized by orthogonalexperiments.Theoptimum preparation technology conditionswere determined as follows:glutinous rice∶red date∶fig 5∶1∶1,inoculum 1%,saccharification temperature 30℃,time 48 h and post-fermentation time72 h.Compared to the ricew ine spice KB,the tobacco aromaand smokequality of cigarettewith addition ofm ixed fermentation ricew ine spicewere improved significantly,and the smoking scorewas90.3.Under theoptimum technology conditions,the physicochemical indexes and aroma components ofm ixed fermentation ricew ine and ricew ine KB were analyzed.The results showed that the contents of total sugar and total acids inm ixed fermentation ricew inewere higher than thatof ricewine KB,but the difference in alcohol contentwasnotobvious.There were26 kindsofaromatic substances inm ixed fermentation ricew ine spice,whichwasmore than thatof ricew ine spice KB(11 kinds),the contentsof phenylcarbinol,phenethylalcoholand4-hydroxy-3-methoxyphenylethanolallreached20mg/L,and thearomaqualityof thericew inespicewasimproved.

cigarette spice;mixed fermentation;ricewine;orthogonalexperiments

TS262.7

0254-5071（2017）08-0153-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.08.033

2017-03-21

江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（贛煙工科計(jì)2014-5）

徐達(dá)（1987-），男，工程師，碩士，主要從事煙用香料、煙草生物技術(shù)方面的研究。

*通訊作者：蘇加坤（1981-），男，工程師，博士，主要從事煙草化學(xué)方面的研究。