孫 敏,高 鑫,李 博,梅 俊,2*

(1.上海城建職業(yè)學(xué)院 健康與社會(huì)關(guān)懷學(xué)院,上海 201415；2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306)

桑葚(Fructus mori)是?？粕僦参?在亞洲、歐洲、非洲、美洲等都有廣泛分布［1］。桑葚果營養(yǎng)成分豐富,富含葡萄糖、胡蘿卜素、蘋果酸、磷質(zhì)等,除此之外,桑葚果所含的花青素、蘆丁和白藜蘆醇具有很高的抗氧化活性,能夠止血消炎,有很高的藥用價(jià)值［2-3］。在中國,桑葚果是傳統(tǒng)中藥,可以保護(hù)腎臟和肝臟避免損傷、提高視力,并具有防輻射和抗衰老的作用［4-5］。黃酒起源于中國,是以糯米、粳米、黍米等為主要原料,經(jīng)加曲、酵母等糖化發(fā)酵劑釀制而成的發(fā)酵酒,與啤酒、葡萄酒并稱為世界三大古酒,享有“國酒”的美譽(yù)［6-7］。黃酒營養(yǎng)成分豐富,含有氨基酸、低聚糖、維生素及礦物質(zhì)元素等,具有降血壓、降膽固醇、抗氧化、抗衰老和提高免疫力等生理作用,是行家推崇的傳統(tǒng)保健養(yǎng)生佳品［8］。

在我國,桑葚果的成熟時(shí)間集中在4～6月,且桑葚果皮薄、肉軟多汁,常溫條件下保存時(shí)間不超過24 h,極易發(fā)生腐爛［9-11］。因此,成熟后的桑葚果需要在短時(shí)間內(nèi)應(yīng)用于食品生產(chǎn)中。本試驗(yàn)以桑葚汁和糯米為主要原料,通過發(fā)酵試驗(yàn)研制桑葚糯米黃酒,利用響應(yīng)面法優(yōu)化桑葚糯米黃酒的發(fā)酵工藝,以滿足消費(fèi)者對于發(fā)酵酒的口味及營養(yǎng)要求,為桑葚果的規(guī)模化使用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；桑葚：浙江省臨海市涌泉鎮(zhèn)某桑樹農(nóng)場；糯米：北大荒農(nóng)業(yè)股份有限公司；異抗壞血酸鈉、檸檬酸(均為分析純)：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；果膠酶(30 000 IU)：信得利生物工程有限公司；酒類專用活性炭：上海鑫匯活性炭有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SJYZ21D-200低速榨汁機(jī)：浙江蘇泊爾股份有限公司；自制糯米黃酒生產(chǎn)線一套：由上海城建職業(yè)學(xué)院黃酒生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)車間提供；DR101糖度計(jì)：上海力辰邦西儀器科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 桑葚糯米黃酒釀造工藝流程和操作要點(diǎn)［12-14］

桑葚汁制備：為防止酶促褐變,加入0.10%異抗壞血酸鈉和0.10%檸檬酸混合溶液浸泡桑葚果,進(jìn)行護(hù)色約10min,然后將桑葚清洗晾干后利用低速榨汁機(jī)進(jìn)行榨汁,榨汁后立即加熱滅酶殺菌(90℃,10 min),以鈍化多酚氧化酶的活性和殺死桑葚汁中的微生物,然后加入0.02%果膠酶,靜置12 h后過150目篩過濾,利用糖度計(jì)測定糖度后冷藏備用。

蒸飯：選擇米色潔白、顆粒飽滿、氣味良好的糯米,清洗干凈后放在不銹鋼罐槽中于25℃浸泡24 h,用紗布將水瀝干后轉(zhuǎn)移到鍋中進(jìn)行蒸煮約40 min,之后攤涼至30℃。

落缸發(fā)酵：在米飯中加入一定量的桑葚清汁,進(jìn)行攪拌混合后放入陶缸,然后加入甜酒曲,混勻后密封,進(jìn)入主發(fā)酵階段。發(fā)酵會(huì)產(chǎn)熱使發(fā)酵溫度上升,當(dāng)溫度上升至35℃時(shí)要進(jìn)行首次開耙,每隔5 h開耙一次,四次后改為每天早晚開耙一次。當(dāng)發(fā)酵進(jìn)入后期陳釀階段,降低發(fā)酵溫度至15℃左右,靜置,使得酒醪逐漸成熟。經(jīng)過25 d左右的陳釀,桑葚糯米黃酒已基本成熟。

澄清、過濾：利用200目和400目絹布進(jìn)行分級壓榨過濾,然后采用濾膜孔徑為50 000 kDa的聚醚砜膜進(jìn)行超濾,超濾壓力為0.25 MPa,溫度為30℃,時(shí)間為15 min。以除去發(fā)酵后陶缸中的沉降酵母和蛋白質(zhì)等析出的凝集沉淀,使得酒液澄清。然后添加0.3%酒類專用活性炭JT-450在35℃條件下吸附脫色10 h。對過濾脫色后的酒液進(jìn)行高溫消毒(80℃,20 min)以除去酒液中的微生物,即得到成品。

1.3.2 影響桑葚糯米黃酒發(fā)酵效果的單因素試驗(yàn)

考察酒曲用量(0.3 g/100 g、0.4 g/100 g、0.5 g/100 g、0.6g/100 g、0.7 g/100 g、0.8 g/100g)、發(fā)酵溫度(20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃)、發(fā)酵時(shí)間(7 d、8 d、9 d、10d、11 d、12d)和桑葚汁用量(5g/100g、10g/100g、15g/100g、20g/100g、25 g/100 g、30 g/100 g)對桑葚糯米黃酒發(fā)酵效果的影響。1.3.3響應(yīng)面法優(yōu)化桑葚糯米黃酒發(fā)酵工藝條件

表1 桑葚糯米黃酒發(fā)酵條件優(yōu)化Box-Behnken設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of Box-Behnken design experiments for fermentation conditions optimization of mulberry Chinese glutinous rice wine

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)Box-Behnken的設(shè)計(jì)原理,選擇酒曲用量(A)、發(fā)酵時(shí)間(B)、發(fā)酵溫度(C)和桑葚汁用量(D)為考察變量,以產(chǎn)品的酒精度(Y)為響應(yīng)值,采用響應(yīng)面法對發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化,Box-Behnken設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素與水平見表1。

1.3.4 檢測方法

酒精度的測定：參考國標(biāo)GB/T 13662—2008《黃酒》中規(guī)定的方法。

感官評價(jià)：參考GB/T13662—2008《黃酒》中所列的檢測項(xiàng)目。由經(jīng)過培訓(xùn)的10位感官品評人員對桑葚糯米黃酒的外觀、香氣、口味進(jìn)行評定,滿分為10分,感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 桑葚糯米黃酒感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of mulberry Chinese glutinous rice wine

1.3.5 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用SPSS19.0軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 酒曲用量對桑葚糯米黃酒發(fā)酵的影響

圖1 酒曲用量對感官評分和酒精度的影響Fig.1 Effect of distiller's yeast addition on sensory score and alcohol content

由圖1可知,當(dāng)酒曲用量為0.3～0.6 g/100 g時(shí),桑葚糯米黃酒的酒精度和感官評分隨著酒曲用量增大而增加；當(dāng)酒曲用量為0.6 g/100 g時(shí),酒精度和感官評分均達(dá)到最大值；當(dāng)酒曲用量＞0.6 g/100 g時(shí),酒精度和感官評分均呈現(xiàn)下降趨勢。原因可能是前期酒曲微生物中的微生物由于營養(yǎng)充足而快速生長繁殖,到后期發(fā)酵體系營養(yǎng)供應(yīng)不足,酵母菌無氧呼吸作用被抑制導(dǎo)致乙醇產(chǎn)生減少。同時(shí),發(fā)酵過程中一部分乙醇被代謝生成乙酸參與乙酯類風(fēng)味化合物的形成,導(dǎo)致乙醇含量降低。當(dāng)酒曲用量較大時(shí),酒曲中酸性蛋白酶和酸性羧(基)肽酶數(shù)量較多,主發(fā)酵時(shí)生成氨基酸、高級醇數(shù)量多,且各種霉菌孢子后期自溶,產(chǎn)生強(qiáng)烈苦味物質(zhì),給黃酒帶來較重苦味［15］。因此,選擇酒曲用量0.6 g/100 g為宜。

2.1.2 發(fā)酵溫度對桑葚糯米黃酒發(fā)酵的影響

圖2 發(fā)酵溫度對感官評分和酒精度的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on sensory score and alcohol content

由圖2可知,隨著發(fā)酵溫度的增長,桑葚糯米黃酒的酒精度呈先增加后趨于平穩(wěn)的趨勢,當(dāng)發(fā)酵溫度＞22℃時(shí),感官評分迅速增加,較低發(fā)酵溫度不利于酵母菌發(fā)酵,酒母中糖原得不到迅速降解,感官評分較低［16］。隨著發(fā)酵溫度的升高,有利于酵母菌生長繁殖和發(fā)酵作用,可以在代謝中產(chǎn)生更多的酒精。當(dāng)發(fā)酵溫度為26℃時(shí),感官評分達(dá)到最大值；當(dāng)發(fā)酵溫度＞26℃時(shí),酵母菌酶活升高代謝加快,造成后發(fā)酵力下降,酒精度略有降低。同時(shí),對于桑葚糯米黃酒的風(fēng)味化合物的形成和積累產(chǎn)生不利影響,最終導(dǎo)致感官下降。因此,選擇發(fā)酵溫度為26℃比較合適。2.1.3發(fā)酵時(shí)間對桑葚糯米黃酒發(fā)酵的影響

圖3 發(fā)酵時(shí)間對感官評分和酒精度的影響Fig.3 Effect of fermentation time on sensory score and alcohol content

由圖3可知,發(fā)酵時(shí)間的延長有利于桑葚糯米黃酒的酒精生成,感官評分則呈先增加后降低的趨勢。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為10 d時(shí),感官評分達(dá)到最大值,酒精度也達(dá)到較大值,繼續(xù)增加發(fā)酵時(shí)間,感官評分開始下降,酒精度也略有下降?？赡苁怯捎谠诎l(fā)酵過程中發(fā)酵時(shí)間過長引起發(fā)酵過度,菌體自溶,部分酒精被酒曲中的細(xì)菌轉(zhuǎn)化成小分子有機(jī)酸,會(huì)使黃酒在感官上顯得味酸、刺舌、粗糙等,引起感官評分較低［17］。因此,選擇發(fā)酵時(shí)間10 d為宜。

2.1.4 桑葚汁用量對桑葚糯米黃酒發(fā)酵的影響

圖4 桑葚汁用量對感官評分和酒精度的影響Fig.4 Effect of mulberry juice addition on sensory score and alcohol content

由圖4可知,隨著桑葚汁用量的增加,酒精度和感官評分均呈先增加后下降的趨勢。當(dāng)桑葚汁用量為15%時(shí),酒精度達(dá)到最大值,之后桑葚汁用量的增加酒精度開始出現(xiàn)明顯的下降,這可能是桑葚汁的添加稀釋了發(fā)酵液,固形物含量不足,導(dǎo)致發(fā)酵后酒精度過低。當(dāng)桑葚汁少量添加桑升值會(huì)提高桑葚糯米黃酒的感官品質(zhì),當(dāng)桑葚汁用量繼續(xù)增大時(shí),桑葚汁香味過重,掩蓋了酒中的酒精和其他揮發(fā)性風(fēng)味化合物所帶來的香氣和口感,口感變差。因此,選用桑葚汁用量20%為宜。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果與分析

為獲得桑葚糯米黃酒的最佳發(fā)酵條件,在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,按照Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,采用響應(yīng)面試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化,試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表3,采用Design Expert軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表4。

用Design Expert統(tǒng)計(jì)軟件對表4中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次回歸分析,得到多元二次回歸方程為：

Y=14.36+0.062 5A+0.10B+0.58C-0.04D+0.0125AB+0.025AC-0.05AD-0.05BC+0.05BD-0.025CD-0.28A2-0.22B2-0.46C2-0.05D2

由表4可知,多元二次回歸方程模型P＜0.000 1,表明該模型極顯著(P＜0.01),說明方程的擬合度較好,試驗(yàn)誤差小,因此該模型可以真實(shí)地?cái)M合和推測實(shí)際情況；模型的決定系數(shù)R2=0.947 5,該模型是比較合適的。失擬項(xiàng)不顯著(P=0.381 1＞0.05),說明試驗(yàn)所得二次回歸方程預(yù)測模型能很好地對響應(yīng)值進(jìn)行預(yù)測。4個(gè)因素對酒精度的影響大小依次為C(發(fā)酵溫度)＞B(發(fā)酵時(shí)間)＞A(酒曲用量)＞D(桑葚汁用量)。一次項(xiàng)C、二次項(xiàng)A2、B2、C2對響應(yīng)值的影響極顯著(P＜0.01)；一次項(xiàng)B影響顯著(0.01＜P＜0.05)；其他因素影響不顯著(P＞0.05)。

表3 桑葚糯米黃酒發(fā)酵條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Design and results of response surface experiments for fermentation conditions optimization of mulberry Chinese glutinous rice wine

表4 回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model

續(xù)表

2.3 響應(yīng)面及等高線分析結(jié)果

圖5 酒曲用量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間交互作用對桑葚糯米黃酒酒精度影響的響應(yīng)曲面及等高線Fig.5 Response surface plots and contour line of the effects of interaction between distiller's yeast addition,fermentation temperature and time on alcohol content of mulberry Chinese glutinous rice wine

對二次回歸方程優(yōu)化的響應(yīng)面曲面圖見圖5,曲面圖的形狀可反應(yīng)出單因素對酒精度的影響,曲面越陡峭,影響越顯著,擬合的響應(yīng)面比較直觀地反映了各因素間的交互作用。由圖5A可知,隨著酒曲用量的增加和發(fā)酵時(shí)間的延長酒精度呈先上升后下降趨勢,曲面圖較走峭,說明酒曲用量和發(fā)酵時(shí)間對于酒精度的影響較為明顯。圖5B和圖5C表明,酒精度隨著發(fā)酵溫度升高呈現(xiàn)上升趨勢,隨著酒曲用量和發(fā)酵時(shí)間先增加后減少,兩因素之間有明顯的交互作用,且發(fā)酵溫度對酒精度的影響大于酒曲用量因素。

根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型利用Design Expert軟件對參數(shù)進(jìn)行分析,得到桑葚糯米黃酒最優(yōu)發(fā)酵條件為：酒曲用量0.62 g/100 g、發(fā)酵溫度25.3℃、發(fā)酵時(shí)間10.08 d、桑葚汁用量16.7 g/100 g,酒精度為14.57%vol。為檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果的可靠性,考慮到實(shí)際操作的便利,將工藝參數(shù)修正為酒曲用量0.60 g/100 g、發(fā)酵溫度25℃、發(fā)酵時(shí)間10 d、桑葚汁用量17.0 g/100 g。經(jīng)過3次平行試驗(yàn),得到桑葚糯米黃酒的酒精度14.46%vol,與預(yù)測值的相對誤差為0.78%,與預(yù)測結(jié)果相符。因此,采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到的桑葚糯米黃酒主發(fā)酵工藝最優(yōu)條件符合實(shí)際。經(jīng)過濾、殺菌后所得到的桑葚糯米黃酒感官評分9.05分,呈紫黃色、清亮透明；口味醇和、爽口,具有少量的桑葚味；有濃郁醇香,無異味；酒體協(xié)調(diào)。3結(jié)論

本研究采用響應(yīng)面法對桑葚糯米黃酒發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果表明,發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間對桑葚糯米黃酒的酒精度有顯著影響。桑葚糯米黃酒的最佳發(fā)酵工藝條件為酒曲用量0.60 g/100 g、發(fā)酵溫度25℃、發(fā)酵時(shí)間10 d、桑葚汁用量17.0g/100g,所得桑葚糯米黃酒的酒精度為14.46%vol,感官評分9.05分,呈紫黃色、清亮透明；口味醇和、爽口,具有少量的桑葚味；有濃郁醇香,無異味；酒體協(xié)調(diào)。以桑葚、糯米為主要原料釀制黃酒為桑葚的深度開發(fā)提供了新方法,而且豐富了黃酒的花色品種,滿足了消費(fèi)者對黃酒多樣性和養(yǎng)生功能的需求。

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