高興宇

（吉林工程職業(yè)學(xué)院，吉林四平136001）

烏米又叫高粱絲黑穗菌，也稱高粱絲軸黑粉菌，是由高粱絲黑穗病菌（Sphacelothecareiliana）引起的高粱絲黑穗病穗，屬于擔(dān)子菌亞門真菌[1-2]。早有研究證明食用高粱和玉米的烏米對人體的腸道有好處，能夠提高人體免疫力，因為高粱絲黑穗菌營養(yǎng)豐富，其中含有多種礦物質(zhì)，尤其含有鉀，鉀元素有利于維持機(jī)體酸堿平衡，同時能夠有預(yù)防腫瘤作用，對延緩衰老和維持身體健康也具有重要的生理作用。同時，高粱絲黑穗菌還含有許許多多的硒，它有助于預(yù)防和治療高血壓，對維持細(xì)胞內(nèi)滲透壓也有著重要的作用[3-4]。

目前，針對高粱烏米產(chǎn)品的開發(fā)主要集中在作為中藥入藥外，其它產(chǎn)品的開發(fā)研究甚少，用高粱烏米發(fā)酵來釀酒的研究在國內(nèi)鮮有出現(xiàn)[5-9]。本文主要用高粱烏米作為原材料，來研究高粱烏米發(fā)酵酒的發(fā)酵工藝，并對成品酒進(jìn)行調(diào)配。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

高粱烏米：由吉林農(nóng)大食品科學(xué)與工程學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程實驗室提供；酒精發(fā)酵酵母、釀酒用活性干酵母：廣州丹寶利酵母有限公司。

CPJ303型電子分析天平：杭州匯爾儀器有限公司；JJ-2B/DS-1電動高速組織搗碎機(jī)：金壇市金城碩華儀器廠；HWS-12型恒溫水浴鍋：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；YXQ-LS-50S立式高壓蒸汽滅菌器、SWCJ-2FD雙人單面垂直送風(fēng)超凈工作臺：上?？德穬x器設(shè)備有限公司；酒精計：河間市儀表廠。

1.2 方法

1.2.1 操作要點

1）烏米的預(yù)處理：選取飽滿完整的烏米，清洗，去除最外層苞葉，切段后經(jīng)組織搗碎機(jī)破碎。

2）蒸熟：將破碎好的烏米，加適量水，蒸熟，立即冷卻。

3）調(diào)整糖度：測定已經(jīng)蒸熟的烏米的含糖量，根據(jù)酒精發(fā)酵基本條件，適當(dāng)調(diào)整含糖量，使發(fā)酵順利進(jìn)行[10]。

4）酒精發(fā)酵：采用液態(tài)發(fā)酵法。取足量活性干酵母，經(jīng)活化，在無菌條件下按一定比例接種到（3）備好的發(fā)酵袋中，25℃進(jìn)行培養(yǎng)，當(dāng)酒精含量不再升高，殘?zhí)呛可儆?%，不再增加記為最終的發(fā)酵終點。期間每天定時用蒸餾法測發(fā)酵結(jié)果[11-15]。

1.2.2 單因素試驗

本研究首先選擇發(fā)酵溫度，酵母菌的接種量，發(fā)酵液的pH值進(jìn)行單因素試驗，確定對酒精度影響。

1.2.3 響應(yīng)面試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，設(shè)計三因素三水平試驗，見表1。

表1 試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of test

1.2.4 高粱烏米酒調(diào)配正交試驗

為了保證烏米酒達(dá)到最佳品質(zhì)效果，在調(diào)配單因素的基礎(chǔ)上，以發(fā)酵液、總酸、總糖為因素進(jìn)行正交試驗，最終以綜合感官品質(zhì)評分為檢驗指標(biāo)參考值，選出最佳調(diào)配比例。評分從色澤（30分）、香味（30分）、滋味（40分）3個方面考慮，共計100分，10人進(jìn)行品評及打分，最終取10人平均分為最終總分。高粱烏米的感官評定標(biāo)準(zhǔn)見表2。發(fā)酵酒調(diào)配的正交試驗因素水平表見表3[12-13]。

表3 高粱烏米酒調(diào)配的因素水平表Table 3 Factors and levels of sorghum wushi wine blending

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 pH值對酒精發(fā)酵過程中酒度的影響

在發(fā)酵溫度為26℃，接菌量為1%，糖濃度為12%條件下，按照 pH 值為 6.2、6.4、6.6、7.0、7.4、7.8 進(jìn)行酒精發(fā)酵，待酒精發(fā)酵結(jié)束后測定其酒度，分析不同pH值對酒精發(fā)酵的影響，結(jié)果見圖1[14-18]。

由圖1可知，不同pH值對發(fā)酵有一定的影響，在pH值6.2時，發(fā)酵過程較慢，酒精上升緩慢，生成速率也較低，從而使得酒精度也不高，酵母菌生長緩慢，之后pH值增大，酵母菌生長迅速，pH值達(dá)到為6.6時，發(fā)酵速率加快，酒精度較高；pH值過高時，環(huán)境不適宜酵母菌存活，同時隨著發(fā)酵的進(jìn)行，酵母菌消耗較大，所以，酒精開始呈下降趨勢。選擇pH值為6.6進(jìn)行下一步試驗。

2.1.2 不同發(fā)酵溫度對酒精發(fā)酵過程中酒度的影響

在接菌量為1%，pH值為6.6條件下，按照溫度為22、24、26、28、30 ℃進(jìn)行酒精的發(fā)酵，確定不同的溫度對酒精發(fā)酵的影響，結(jié)果見圖2[15-19]。

圖1 pH值對酒精度的影響Fig.1 Effect of pH value on alcoholic strength

圖2 發(fā)酵溫度對酒精度的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on alcoholic strength

由圖2可知，當(dāng)選擇22℃為發(fā)酵溫度時，酒精發(fā)酵緩慢，產(chǎn)酒速率也較低，使得酒精度也不理想，較低的溫度，酵母菌活性收到影響，影響了發(fā)酵的速度最終使得酒精度數(shù)不理想；接著溫度升高后，酵母生長快速，生成的酒度也比較理想，酒精度達(dá)到最大時的溫度為26℃；之后酒精度下降。因此，選擇溫度達(dá)為26℃進(jìn)行下一步試驗。

2.1.3 不同酵母菌接種量對酒精發(fā)酵過程中酒度的影響

在pH值6.6，溫度為26℃條件下，按照酵母菌接種量為0.1%、0.5%、1.0%、1.5%、2%進(jìn)行試驗，確定不同的接種量對酒精發(fā)酵的影響[20-22]結(jié)果見圖3。

由圖3可以看出，選擇0.1%為酵母菌的接種量時，酒精度不理想，是因為發(fā)酵的前期，菌種正處在個體增值的時期即遲滯期，并沒有達(dá)到對數(shù)生長期，因此菌量少，降低了生成代謝產(chǎn)物酒精的動力，酒精度含量偏低；之后酵母菌加入量逐漸的加大，酒精度也逐漸的升高，當(dāng)1.0%為酵母菌的使用量時，代謝產(chǎn)物酒精達(dá)到了最高量，同時，發(fā)酵液進(jìn)入了旺盛階段，發(fā)酵速度變快，使糖大量轉(zhuǎn)化成酒精，使酒精度較高；隨著發(fā)酵不斷的進(jìn)行，菌種進(jìn)入衰亡期，發(fā)酵幾乎不能進(jìn)行，代謝產(chǎn)物酒精不再升高，出現(xiàn)下滑趨勢，因此選擇接種量為1.0%進(jìn)行下一步試驗[23-24]。

圖3 酵母菌接種量對酒精度的影響Fig.3 Effect of inoculums amount on alcoholic strength

2.2 響應(yīng)面試驗的結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗

為了確定酒精度影響因素的情況，進(jìn)行了響應(yīng)面試驗[25]，結(jié)果見表4。建立二次回歸方程：

表4 試驗設(shè)計方案和結(jié)果Table 4 Design of response surface method and results

2.2.2 響應(yīng)面結(jié)果分析

方差分析結(jié)果見表5。由表5中可知，此模型具有顯著性。因素發(fā)酵溫度（B）極顯著，B2顯著，該模型回歸效果較好。此模型的誤差差異不大，各因素的關(guān)聯(lián)性效果好。根據(jù)下表可以看出各個分析對試驗結(jié)果的影響程度，按由高到低排列分別為發(fā)酵溫度、接種量、pH值。

2.2.3 各因素之間交互作用

選擇兩個因素恒定，對試驗結(jié)果進(jìn)行評估，并且對所建立模型進(jìn)行降維分析，所得到的結(jié)果響應(yīng)面見圖 4～圖 6。

表5 方差分析結(jié)果Table 5 The results of variance analysis

圖4 pH值、接種量之間的響應(yīng)面圖Fig.4 Response surface figure of pH value and inoculums amount on degree of alcohol

由圖4～圖6所示，pH值與發(fā)酵溫度是對發(fā)酵工藝中酒精度的影響最為明顯的。

經(jīng)響應(yīng)面優(yōu)化最理想的發(fā)酵方法為：pH值為6.444，發(fā)酵溫度為 26.56°C，接種量為 0.81%，以此為依據(jù)測得發(fā)酵工藝中酒精度為11.819 8%vol。最終工藝修訂為pH值為6.5，發(fā)酵溫度為27℃，接種量為0.8%。酒精度為11.8%vol，與理論數(shù)值較為接近。

圖5 發(fā)酵溫度、接種量之間的響應(yīng)面圖Fig.5 Response surface figure of fermented temperature and inoculums amount on degree of alcohol

圖6 pH值、發(fā)酵溫度之間的響應(yīng)面圖Fig.6 Response surface figure of pH value and fermented temperature on degree of alcohol

2.3 烏米酒調(diào)配的正交試驗

烏米酒調(diào)配的正交試驗見表6。

表6 正交試驗結(jié)果Table 6 Result of orthogonal test

從表6中試驗結(jié)果分析知3個考察因素中，主次順序如下：B（總酸）A（發(fā)酵液）＞C（總糖），得出最優(yōu)方案為A3B2C1，即發(fā)酵液為50%、總酸0.15%、總糖9%。

3 結(jié)論

高粱烏米酒發(fā)酵工藝中最佳發(fā)酵條件為：pH值為6.5，發(fā)酵溫度為27℃，接種量為0.8%。確定出最佳調(diào)配工的藝參數(shù)為：發(fā)酵液50%、總糖含量9%、總酸含量0.15%，以此工藝為基礎(chǔ)，生產(chǎn)出的高粱烏米酒口味獨特，營養(yǎng)價值高，清香醇厚。

參考文獻(xiàn)：

[1]石太淵,于淼,高雅,等.高粱黑粉菌深層發(fā)酵技術(shù)研究[J].食品科技,2011(4)：22-25

[2]董良利,趙威軍.高粱絲黑穗病研究綜述[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,34(2)：82-85

[3]田代興.玉米絲黑穗病的發(fā)生與防治[J].云南農(nóng)業(yè),2016(3)：88-89

[4]劉麗云,周顯忠,白鷗.高粱烏米高產(chǎn)綜合技術(shù)[J].農(nóng)民致富之友,2016(20)：105-105

[5]魯永強(qiáng),王文磊.甜酒釀的制作與發(fā)酵控制[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2007(6)：61-64

[6]蔡定域.釀酒工業(yè)分析手冊[M].北京：航空工業(yè)出版社,1988

[7]何國慶.食品發(fā)酵與釀造工藝學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2001

[8]VANEGAS P E,VALVERDE M E PAREDES-LOPEZ O.Production of the edible fungus huitlacoche (Ustilago maydis)：effect of maize genotype on chemical composition[J].Journal of Fermentation and Bioengineering,1995,80(1)：104-106

[9]劉殿鋒,李明澤,吳春昊.綠豆米酒釀造工藝研究[J].中國釀造,2010(3)：175-176

[10]王曉玲.保健米酒釀造及利用米酒糟培養(yǎng)泰山赤芝的研究[D].無錫：江南大學(xué),2009

[11]王志輝,李良玉,張麗萍.玉米烏米總多糖的提取工藝優(yōu)化研究[J].中國食品添加劑,2017(5)：107-111

[12]于淼,孫大為,石太淵.高粱烏米面包的研制[J].食品研究與開發(fā),2014(12)：33-35

[13]展學(xué)孔,黃師賢,周海妹.海南富硒紫薯發(fā)酵酒的研發(fā)[J].醫(yī)藥衛(wèi)生,2016(9)：6-7

[14]胡小露,劉卉,魯寧.HPLC法同時測定藍(lán)莓汁及其發(fā)酵酒中9種有機(jī)酸[J].食品科學(xué),2012(16)：229-232

[15]王家利,楊曉清.紅樹莓果與發(fā)酵酒香氣成分變化[J].中國釀造,2013(3)：61-66

[16]張靖媛,王成榮,楊紹蘭.響應(yīng)面分析法優(yōu)化南瓜酒發(fā)酵工藝條件[J].食品科學(xué),2012(5)：213-217

[17]隋秀芳,張建煬,熊建軍.藍(lán)莓發(fā)酵酒澄清劑的篩選[J].中國釀造,2014(2)：97-100

[18]Mespilus germanica L,Rosaceae.Characterization of polyphenoloxidase frommedlar fruits[J].Food Chemistry,2002,77：1-7

[19]尹旭敏,曾志紅,敬廷.桃黃花梨果酒發(fā)酵工藝試驗初報[J].南方農(nóng)業(yè),2017(22)：92-95

[20]王磊,劉長姣,陳宇飛.糯玉米發(fā)酵酒糖化工藝的研究[J].食品研究與開發(fā),2017(2)：149-152

[21]鄒東恢.郭宏文枸杞猴頭菇發(fā)酵酒的工藝研究[J].釀酒,2012(3)：83-85

[22]沈楠,謝夢煥,徐帥.石榴發(fā)酵酒工藝研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工(下),2017(8)：26-27

[23]涂行浩,張弘,鄭華.瑪咖發(fā)酵酒工藝優(yōu)化[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2015(1)：156-161

[24]唐小俊,張名位,池建偉,等.灰樹花多糖提取工藝優(yōu)化及多糖沖劑的研制[J].食用菌,2006(6)：58-60

[25]崔鳳杰,許泓瑜,舒暢,等.響應(yīng)曲面法優(yōu)化灰樹花水溶性多糖提取工藝的研究[J].食品科學(xué),2006,27(4)：142-147