段笑影，劉姝蔓，白佳美，高偉賢，陸思，王虹玲

（沈陽(yáng)工學(xué)院生命工程學(xué)院，遼寧撫順113122）

香蕉，芭蕉科，芭蕉屬植物，熱帶地區(qū)廣泛栽培食用，味道香甜，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、熱量低，含有磷元素、蛋白質(zhì)、糖類、鉀元素、VA、VC，以及豐富的膳食纖維，具有清熱、潤(rùn)腸、解毒、降脂、養(yǎng)陰潤(rùn)燥和生津止渴的功效[1-3]。糯米和香米是制作米酒常用的原料，米蒸熟后加入酒曲，酒曲中含有的酵母菌（還有少量的毛霉和根霉）可將糖轉(zhuǎn)化成酒精。同時(shí)，在發(fā)酵過(guò)程中，原料中的蛋白質(zhì)被分解為游離氨基酸和多肽類物質(zhì)，利于人體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的充分吸收，維生素和礦物質(zhì)結(jié)合狀態(tài)的變化也大大提高了原料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[4-5]。糯米和香米釀制的米酒不僅出汁率高、酒清香淡雅、醇而不烈、滋補(bǔ)脾胃、強(qiáng)身健體、生津止渴、開(kāi)胃提神去油膩[6-9]，還具有活氣養(yǎng)血、滋陰補(bǔ)腎、健脾和胃、補(bǔ)氣益中、舒筋活血的功效[10-13]。

目前，我國(guó)對(duì)香蕉產(chǎn)品研究主要集中在復(fù)合飲料方面，且較多種類均停留在實(shí)驗(yàn)室階段，市面上的香蕉飲料種類甚少[14]。郗恩光等[15]利用響應(yīng)面法優(yōu)化香蕉金針菇發(fā)酵飲料的工藝，并且在此工藝下飲料的感官評(píng)分為93 分。國(guó)外對(duì)香蕉研究主要集中在香蕉基因及其表達(dá)物在生活中的應(yīng)用。Aungkana Orsuwan 等[16]利用蜂蠟和蒙脫土加固香蕉粉生物復(fù)合膜，并對(duì)其防水性能和物理性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，蜂蠟和蒙脫土提高了生物復(fù)合膜的透明度和水阻隔性能。本試驗(yàn)旨在擴(kuò)大香蕉制品種類和酒的品種，為米酒和果酒的融合提供新的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香蕉：廣東省汕頭市；香米：泰國(guó)；糯米：山東省沂蒙山；甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；復(fù)合果膠酶（50 000 U/g）：廣州市天河區(qū)遠(yuǎn)天酶制劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

SW-CJ-2FD 超凈工作臺(tái)：博訊試驗(yàn)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；WYT-32 手持糖度儀：濟(jì)南新昕?jī)x器儀表有限公司；DHP9012 電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SKG1323 榨汁機(jī)：艾詩(shī)凱奇電器有限公司；PHS-3C 型數(shù)字精密pH 計(jì)：廣州市愛(ài)宕科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

香蕉的選取：選用的香蕉必須為完全成熟的香蕉，成熟完全的香蕉糖含量為16.5%～19.5%，淀粉含量為1%～3%，利于發(fā)酵，且出酒率高[17]。

香蕉預(yù)處理：香蕉剝皮后用100 ℃沸水熱燙處理5 min，以破壞氧化酶，防止因褐變影響酒的色澤度，還可減少VC的損失；此外，熱燙還有助于果肉的軟化，利于打漿。將熱燙后的香蕉果肉與水按照1∶2（kg/L）的比例打漿。

添加果膠酶：香蕉打漿后需要冷卻至漿液中心溫度低于50 ℃，加入0.5%的果膠酶，酶解3 h。

香米和糯米預(yù)處理：糯米和香米均在水中浸泡24 h，使米中淀粉吸水至手捏無(wú)硬心，蒸飯至米飯疏松不糊，熟而不爛。用無(wú)菌水淋飯，且越快越好。

拌曲和糖化：將蒸熟的糯米飯和香米飯按各組試驗(yàn)質(zhì)量配比混合后，攤涼至30 ℃～35 ℃拌曲，攪拌均勻后壓實(shí)，在中間挖大小適中的倒喇叭狀空洞以保證適當(dāng)?shù)娜苎趿俊?/p>

混合：待米飯?zhí)腔? h 后再加入不同比例的香蕉汁，混合后再加適量蔗糖攪拌均勻，糖度保持在6%～10%。

發(fā)酵：使用750 mL 玻璃罐發(fā)酵，將和混合液在28 ℃下密閉式發(fā)酵，每天攪拌一次。密封采用兩層紗布內(nèi)夾一層脫脂棉的方法，既防止直接接觸空氣，又可保持通氣。

1.3.2 香蕉米酒制備的單因素試驗(yàn)

在香蕉米酒的釀造過(guò)程中，分別以香米與糯米的質(zhì)量比（1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5）、香蕉汁添加量（25%、50%、75%、100%、120%）、酒曲添加量（0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%）為主要因素，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究各因素對(duì)香蕉米酒品質(zhì)的影響。

1.3.3 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

從色澤、氣味、澄清度、口感4 個(gè)方面對(duì)制備的香蕉米酒進(jìn)行評(píng)分，按參照文獻(xiàn)[18]的感官要求，對(duì)香蕉米酒進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，得分取平均值。具體分值見(jiàn)表1。

表1 香蕉米酒感官測(cè)定Table 1 Sensory evaluation criteria of banana rice wine

1.3.4 響應(yīng)面分析

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，進(jìn)行香米與糯米質(zhì)量比（A）、香蕉汁添加量（B）、酒曲添加量（C）三因素三水平的Box-benhnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)[19-23]，以感官評(píng)價(jià)為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面分析，每組平行3 次，取平均值，優(yōu)化香蕉米酒的釀工藝。試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素和水平見(jiàn)表2。

表2 三因素三水平編碼設(shè)計(jì)Table 2 Three factors three levels coding design

1.3.5 理化指標(biāo)

酸度測(cè)定，按照GB 5009.239-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度測(cè)定》；酒精度測(cè)定，按照GB 5009.225-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測(cè)定》；微生物指標(biāo)檢測(cè)，按照GB 4789.18-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)乳和乳制品檢驗(yàn)》。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)及結(jié)果

2.1.1 香米與糯米配比對(duì)香蕉米酒的影響

香米與糯米配比對(duì)香蕉米酒的影響見(jiàn)圖1。

圖1 香米與糯米配比對(duì)香蕉米酒的影響Fig.1 Influence of fragrant rice and glutinous rice on banana rice wine

為研究香米與糯米配比對(duì)香蕉米酒的影響，將香米與糯米質(zhì)量比分為 1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5，5 個(gè)水平進(jìn)行分析。由圖1 可知，香米與糯米質(zhì)量比為1∶3時(shí)試驗(yàn)評(píng)分最高，但當(dāng)香米與糯米質(zhì)量配比低于或高于1∶3 時(shí)，香蕉米酒感官評(píng)分反而下降。當(dāng)?shù)陀谧钸m添加量時(shí)，糯米含量相對(duì)較低，酒曲中根霉菌和酵母菌活性不高，酒香味和甜度不足；當(dāng)高于最適添加量時(shí)，酒曲中根霉菌和酵母菌生長(zhǎng)旺盛，致使酒精度不足，酸度增加，即香米與糯米質(zhì)量配比為1∶3 時(shí)最為適宜。

2.1.2 香蕉汁添加量對(duì)香蕉米酒的影響

香蕉汁添加量對(duì)香蕉米酒的影響見(jiàn)圖2。

圖2 香蕉汁添加量對(duì)香蕉米酒的影響Fig.2 Influence of banana pulp addition on banana rice wine

從圖2 可以看出，當(dāng)香蕉汁添加量為50%時(shí)香蕉米酒的感官評(píng)分達(dá)到最大值為90.26 分，但是當(dāng)香蕉汁添加量低于或高于50%時(shí)，香蕉米酒感官評(píng)分反而下降，是因?yàn)楫?dāng)蕉漿添加量低于50%時(shí)，米酒風(fēng)味突出，米酒顏色較淺；添加量高于50 %時(shí)，香蕉汁促進(jìn)了酒曲的發(fā)酵，發(fā)酵周期縮短，米酒的口感不協(xié)調(diào)，風(fēng)味欠佳。因此香蕉米酒的香蕉汁添加量在50%左右適宜。

2.1.3 酒曲添加量對(duì)香蕉米酒的影響

不同的酒曲添加量對(duì)香蕉米酒的影響見(jiàn)圖3。

圖3 酒曲添加量對(duì)香蕉米酒的影響Fig.3 The influence of the amount of liquor added on the banana rice wine

由圖3 可知，酒曲添加量為0.8%時(shí)，香蕉米酒的感官評(píng)分為最大值，為91.06 分，當(dāng)酒曲添加量不足0.8%時(shí)，酒曲不能充分利用香米與糯米，致使酒香不足；添加量過(guò)高時(shí)，酒曲中的根霉菌與酵母菌大量繁殖，使發(fā)酵周期縮短，酒精量減少，酸度增加。因此初步確定香蕉米酒釀造適宜的酒曲添加量為0.8%。

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)酵試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.2.1 回歸模型的建立及方差分析

中心組合設(shè)計(jì)方案及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 Box-Behnken 設(shè)計(jì)方案與質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果Table 3 Box-Behnken design scheme and quality evaluation results

續(xù)表3 Box-Behnken 設(shè)計(jì)方案與質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果Continue table 3 Box-Behnken design scheme and quality evaluation results

對(duì)表3 中的響應(yīng)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確立如下回歸方程：

對(duì)回歸方程方差分析的結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 回歸方程方差分析Table 4 Analysis of variance of regression equation

由表4 可以看出回歸模型極顯著（P＜0.01），失擬項(xiàng)不顯著（P＞0.05）；方程相關(guān)系數(shù)R2adj=0.991 9，R2=0.972 9，表明該模型擬合程度較好。一次項(xiàng)香蕉汁添加量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響最大，在所取的各因素水平范圍內(nèi)，影響香蕉米酒感官評(píng)分的因素主次順序?yàn)椋合憬吨砑恿浚揪魄砑恿浚鞠忝着c糯米配比。

2.2.2 響應(yīng)面分析

通過(guò)Design Expert 8.0.6 軟件，繪制了響應(yīng)面分析圖見(jiàn)圖4。

圖4 各因素交互效應(yīng)對(duì)香蕉米酒酒精度影響的曲面圖Fig.4 Surface diagram of the influence of each factor interaction effect on the alcohol consumption of banana rice wine

由圖4a 可以看出當(dāng)香米與糯米配比不變時(shí)，香蕉米酒的感官評(píng)分隨酒曲添加量的提高呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)；當(dāng)酒曲添加量不變時(shí)，香蕉米酒的感官評(píng)分隨酒曲添加量的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。

圖4b 表示香蕉汁添加量和香米與糯米配比交互作用對(duì)香蕉米酒的影響。當(dāng)香米與糯米配比不變時(shí)，香蕉米酒的感官評(píng)分隨香蕉汁添加量的提高呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)；當(dāng)香蕉汁添加量不變時(shí)，香蕉米酒的感官評(píng)分隨香米與糯米配比的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，與表4 回歸方程方差分析的結(jié)果符合。

圖4c 表示酒曲添加量和香蕉汁添加量對(duì)香蕉米酒感官評(píng)分的影響，從圖中可知二者對(duì)香蕉米酒的感官評(píng)價(jià)有顯著影響，且二者交互作用明顯。當(dāng)酒曲添加量不變時(shí)，感官評(píng)價(jià)隨香蕉汁添加量升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)；當(dāng)香蕉添加量不變時(shí)，感官評(píng)價(jià)隨酒曲添加量的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。

2.2.3 最佳培養(yǎng)條件的預(yù)測(cè)和試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)Design Expert 8.0.6 建立的數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化分析，得出香蕉米酒的優(yōu)化條件為香米與糯米配比為0.25、香蕉汁添加量為27.45%、酒曲添加量為0.39%，感官評(píng)價(jià)為94.17。根據(jù)上述優(yōu)化條件對(duì)香蕉米酒進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，將試驗(yàn)條件調(diào)整為香米與糯米質(zhì)量比為1∶4，香蕉汁添加量為28.00%，酒曲添加量為0.40%，重復(fù)3 次平行試驗(yàn)，測(cè)得香蕉米酒感官評(píng)分的實(shí)際平均值為93.98 分，酒精度為4.60%vol。

此外，優(yōu)化的香蕉米酒的酒精度（4.60%vol）、總酸（4.30 g/L，以乳酸計(jì)）和糖度（8.00 %）均達(dá)到GB2758-2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵酒及其配制酒》的要求，微生物檢驗(yàn)結(jié)果，未檢出大腸桿菌群和致病菌，符合GB 12696-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵酒及其配制酒生產(chǎn)衛(wèi)生規(guī)范》的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

本研究以香蕉、糯米和香米為原料制備香蕉米酒，以香米與糯米配比、香蕉汁添加量、酒曲添加量為考察因素，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。通過(guò)響應(yīng)面回歸方程確定香蕉米酒優(yōu)化發(fā)酵的最優(yōu)條件為：香米與糯米配比為1∶4、香蕉汁添加量為28.00%、酒曲添加量為0.40%。按照此優(yōu)化條件測(cè)得香蕉米酒感官評(píng)分最高，為93.98 分，酒精度為4.60%vol，總酸、可溶性糖等理化指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)酵所得香蕉米酒酒香濃郁并伴有香蕉的果香。本研究為米酒資源的深度開(kāi)發(fā)提供了理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)。