王 東，張春梅，齊 星，孫子羽，陳忠軍，滿都拉

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

甘蔗主要生長在我國南方熱帶和亞熱帶地區(qū)[1]，廣西是我國也是全球最適合甘蔗生長的地區(qū)之一[2]，擁有豐富的甘蔗資源且占全國甘蔗種植面積的60%以上[3]。甘蔗（Saccharum officinarum）又稱薯蔗、糖蔗，禾本科甘蔗屬，是一年或者多年生的熱帶經(jīng)濟(jì)作物。甘蔗中含有豐富的糖分、水分，還含有對(duì)人體新陳代謝非常有益的各種維生素、有機(jī)酸及鈣、鐵、鋅、錳、磷等元素[4]，具有良好的營養(yǎng)價(jià)值和保健價(jià)值。甘蔗主要用于制糖，表皮一般為紫色和綠色。不同品種甘蔗中糖類、蛋白質(zhì)、纖維素、果膠等物質(zhì)的含量也有很大的區(qū)別，新臺(tái)糖22號(hào)、桂糖29號(hào)的含糖量分別為15.11%[5]、15.27%[6]，而黑皮甘蔗的含糖量不足12%[7]。含糖量不同也是影響酵母菌發(fā)酵的主要原因之一，甘蔗汁中糖類物質(zhì)及其他營養(yǎng)物質(zhì)是酵母乙醇發(fā)酵的主要原料[8]。但其中也含有一些抑制酵母生長的不利因素，如果膠質(zhì)、焦糖、黑色素組成的膠體物質(zhì)，會(huì)吸附在酵母細(xì)胞上從而抑制細(xì)胞的生長，同時(shí)還會(huì)在乙醇發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生大量氣泡，影響發(fā)酵效率[9-10]。此外，帶渣發(fā)酵與不帶渣發(fā)酵對(duì)甘蔗蒸餾酒的風(fēng)味也有影響，因?yàn)楦收嵩奈暂^強(qiáng)，帶渣發(fā)酵時(shí)可以加大發(fā)酵液含氧量有利于酵母生長，而且由于蔗渣的多孔纖維結(jié)構(gòu)更利于發(fā)酵液的滲透，從而有利于在短時(shí)間內(nèi)細(xì)胞的快速增殖，且多孔組織也有利于增殖細(xì)胞的向外擴(kuò)散[11]，因此降糖速率快，糖利用率較高。所以以甘蔗為原料釀造生產(chǎn)的甘蔗酒，不僅是一種營養(yǎng)全面、易于吸收的優(yōu)質(zhì)保健酒，而且還可以大大提高甘蔗深加工的附加值，同時(shí)降低能源浪費(fèi)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

目前市場(chǎng)上的甘蔗產(chǎn)品主要有甘蔗朗姆酒[12]、甘蔗果酒[13-14]、甘蔗果醋[15-16]、蔗糖、飼料、酒精等。其中以甘蔗為原料生產(chǎn)的蒸餾酒——朗姆酒約占國際市場(chǎng)份額的15%，在我國的一線城市，其銷售速度以每年30%～60%的比例增長[17]。鄒毅等[18]通過比較研究甘蔗酒、卡沙薩酒、朗姆酒發(fā)現(xiàn)，中國的甘蔗酒在原料處理、生產(chǎn)方式以及品質(zhì)、口感上尚有不足。另外，李敏杰等[19-20]對(duì)甘蔗酒的發(fā)酵工藝條件進(jìn)行了研究，確定了以甘蔗為原料發(fā)酵制酒的最佳工藝參數(shù)，并取得了一定的成果。

在以甘蔗為原料釀造蒸餾酒時(shí)通常選擇含糖量高的甘蔗。但是，目前少有比較不同品種甘蔗和原料處理方式對(duì)甘蔗酒風(fēng)味影響的研究，因此，本研究通過比較不同品種及原料處理方式下甘蔗蒸餾酒的風(fēng)味，為進(jìn)一步開發(fā)甘蔗資源提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

不同品種甘蔗（黑皮、新臺(tái)糖22號(hào)、桂糖29號(hào)）：廣西市售；安琪酵母：安琪酵母股份有限公司；偏重亞硫酸鉀、無水乙醇（均為分析純）：國藥試劑化學(xué)試劑有限公司；白酒混合標(biāo)樣16組分：蘭州東立龍信息技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-7900型氣相色譜分析儀：上海天美科學(xué)儀器有限公司；白酒專用色譜柱LZP-930：山東瑞德化工儀器有限公司；FA2104N電子分析天平：上海菁海儀器有限公司；A-103多功能榨汁攪拌機(jī)：江門市尚亮電器制造有限公司；HWS-12型電熱恒溫水浴鍋：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；FL-1封閉電爐：北京中興偉業(yè)儀器有限公司；PHS-3C pH計(jì)：上海儀電科學(xué)儀器有限公司；BCD-249CF美菱冰箱：合肥美菱股份有限公司；帝伯仕20L201不銹鋼千斤頂壓榨機(jī)：煙臺(tái)帝伯仕自釀機(jī)有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 工藝操作要點(diǎn)

（1）甘蔗分選：選擇新鮮、表面光潔、且無病蟲害和霉變的甘蔗。

（2）破碎：分割成小塊狀的甘蔗用榨汁機(jī)破碎成細(xì)碎狀同時(shí)用保鮮膜對(duì)破碎好的甘蔗進(jìn)行密封以防止水分流失。

（3）壓榨取汁：分批把破碎好的甘蔗放入濾袋中并用壓榨機(jī)進(jìn)行取汁，其中帶渣發(fā)酵需要加入10%的壓榨后的甘蔗渣進(jìn)行發(fā)酵。

（4）成分調(diào)配：為防止甘蔗汁氧化以及達(dá)到殺菌消毒的目的需加入100 mg/kg的偏重亞硫酸鉀。

（5）菌種活化：酵母使用時(shí)提前在35 ℃左右的溫水中活化，活化后在30 min內(nèi)拌入原料中。

（6）接種酵母：酵母按使用說明來添加酵母和原料的比例約為1∶200，具體添加量按1∶190進(jìn)行添加。

（7）入罐發(fā)酵：把接種好安琪酵母的甘蔗汁或甘蔗汁渣[21-22]混合物倒入發(fā)酵罐中，并裝上單向閥在室溫中進(jìn)行為期15 d的厭氧發(fā)酵，同時(shí)用電子分析天平監(jiān)測(cè)發(fā)酵過程中的質(zhì)量變化，當(dāng)質(zhì)量平衡時(shí)結(jié)束發(fā)酵。

（8）蒸餾：發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液采用一次蒸餾法，餾液掐頭去尾。

（9）感官品評(píng)：參考朗姆酒感官要求和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[23]，制定符合本文甘蔗酒的感官品評(píng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。取18個(gè)品評(píng)杯并做好標(biāo)記。邀請(qǐng)品評(píng)員共10名進(jìn)行感官品評(píng)，并按照相關(guān)感官品評(píng)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分（滿分100分），取3次品評(píng)結(jié)果的平均值作為最終品評(píng)分值。

（10）樣品準(zhǔn)備：蒸餾后的甘蔗酒用2 mL的離心管做好標(biāo)記分類留樣2 mL，每個(gè)樣品做3組平行，放入冰箱冷藏待使用。

1.3.3 理化指標(biāo)測(cè)定

（1）糖度測(cè)定：用手持糖度計(jì)測(cè)定。

（2）pH值測(cè)定：用pH計(jì)直接測(cè)定。

（3）失重測(cè)定：開始發(fā)酵至終止發(fā)酵期間，每天測(cè)定發(fā)酵罐的質(zhì)量，計(jì)算質(zhì)量損失。

（4）酒精度測(cè)定：依據(jù)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用試驗(yàn)方法》[24]來測(cè)定發(fā)酵液蒸餾后餾出液的酒精度。

（5）甘蔗酒揮發(fā)性香氣成分測(cè)定

利用氣相色譜法（gas chromatography，GC）分析3種品種不帶渣與帶渣發(fā)酵甘蔗酒中的香氣成分。氣相色譜分析實(shí)驗(yàn)條件如下：色譜柱LZP-930（30 m×0.32 mm，1.0 μm）；柱溫：以50 ℃保持6 min，再以8 ℃/min升溫至170 ℃，保持8 min；汽化溫度：220 ℃；檢測(cè)器：火焰離子化檢測(cè)器（flame ionization detector，F(xiàn)ID）；檢測(cè)器溫度：230 ℃；載氣：氮?dú)猓∟2）；進(jìn)樣量為1 μL；內(nèi)標(biāo)物：乙酸正丁酯。

樣品處理：用移液槍準(zhǔn)確吸取1 mL樣品，加入體積分?jǐn)?shù)為2%乙酸正丁酯內(nèi)標(biāo)樣10 μL混合搖勻后進(jìn)樣1 μL。

1.3.4 感官評(píng)定

選請(qǐng)了10位有經(jīng)驗(yàn)學(xué)者進(jìn)行感官評(píng)定并取平均值，評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表1[25]。

表1 甘蔗酒感官品評(píng)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of sugarcane wine

續(xù)表

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種甘蔗帶渣與不帶渣處理對(duì)pH、糖度及蒸餾后酒精度的影響

2.1.1 不同品種甘蔗汁初始pH、糖度及不帶渣發(fā)酵后pH、糖度和蒸餾后酒精度

3種不同品種甘蔗汁發(fā)酵前各理化指標(biāo)有較大區(qū)別，結(jié)果見圖1。由圖1可知，新臺(tái)糖22號(hào)甘蔗汁pH為5.38，糖度19.7°Bx，蒸餾后酒精度為36.9%vol。桂糖29號(hào)甘蔗汁發(fā)酵前pH為5.49，糖度為20.7°Bx，蒸餾后酒精度為31.5%vol。黑皮甘蔗汁發(fā)酵前pH為5.64，糖度為14.4°Bx，蒸餾后的酒精度為34.7%vol。

圖1 不同品種甘蔗汁初始pH值、糖度及不帶渣發(fā)酵后pH值、糖度和蒸餾后酒精度Fig.1 Initial pH,sugar content of different varieties of sugarcane juice and pH,sugar content after fermentation without slag and alcohol content after distillation

由圖1可知，3種甘蔗汁發(fā)酵液的初始pH值很相近，而發(fā)酵后的pH值都接近中性，雖然桂糖29號(hào)甘蔗汁發(fā)酵前后pH差值最大，產(chǎn)酸最多，但與新臺(tái)糖22號(hào)甘蔗汁的pH差值無明顯差距。說明pH對(duì)甘蔗蒸餾酒的風(fēng)味沒有顯著影響。桂糖29號(hào)甘蔗汁的起始糖度最高，發(fā)酵結(jié)束后糖度差值也最大，說明可利用糖量最多，但糖的利用率較低，導(dǎo)致桂糖29號(hào)甘蔗酒酒精度低于其他甘蔗酒。

2.1.2 不同品種甘蔗汁初始pH、糖度及帶渣發(fā)酵后pH、糖度及蒸餾后酒精度

不同品種甘蔗帶渣發(fā)酵前各理化指標(biāo)有很大不同，結(jié)果見圖2。由圖2可知新臺(tái)糖22號(hào)發(fā)酵前pH為5.57，糖度19.7°Bx，蒸餾后酒精度為37.0%vol。桂糖29號(hào)發(fā)酵前pH為5.56，糖度為20.7°Bx，蒸餾后酒精度為31.6%vol。黑皮品種甘蔗汁發(fā)酵前pH為5.53，糖度為16.3°Bx，蒸餾后酒精度為34.5%vol。

圖2 不同品種甘蔗汁初始pH值、糖度及帶渣發(fā)酵后pH值、糖度及蒸餾后酒精度Fig.2 Initial pH,sugar content of different varieties of sugarcane juice and pH,sugar content after fermentation with slag and alcohol content after distillation

由圖2可知，帶渣發(fā)酵后pH差值實(shí)驗(yàn)結(jié)果與不帶渣發(fā)酵相似。桂糖29號(hào)甘蔗糖度差值高于新臺(tái)糖22號(hào)，但后者酒精度最高。其原因可能是桂糖29號(hào)的初始糖度較高，導(dǎo)致其發(fā)酵結(jié)束后的殘?zhí)呛枯^高，而這種高滲環(huán)境抑制了菌種的正常生長代謝，從而影響其產(chǎn)酒精能力。此外，黑皮帶渣發(fā)酵的糖度差值小于新臺(tái)糖22號(hào)帶渣發(fā)酵，其酒精度也低于前者，其原因可能是黑皮甘蔗的糖度較低，導(dǎo)致菌種在發(fā)酵后期沒有充足的營養(yǎng)物質(zhì)，酒精的產(chǎn)量就相應(yīng)降低。

綜合以上結(jié)果可知不同的發(fā)酵方式對(duì)酒體的整體發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生不同的影響，不帶渣發(fā)酵酒體的pH與帶渣發(fā)酵相比基本沒有差異，說明不同的發(fā)酵方式對(duì)酒體的pH基本沒有影響。但不帶渣發(fā)酵酒體發(fā)酵前后的糖度差值和酒精度要小于帶渣發(fā)酵，即帶渣發(fā)酵的糖利用率更高，說明不同的發(fā)酵方式會(huì)影響酵母對(duì)糖類的轉(zhuǎn)化效率和酒精產(chǎn)量，其原因可能是帶渣發(fā)酵酒體的氧氣含量更高，有利于酵母的生長繁殖，因此糖的利用率和酒精產(chǎn)量也隨之升高。

2.1.3 不同品種甘蔗不帶渣與帶渣發(fā)酵的失重變化

分別用265 g不同品種甘蔗汁進(jìn)行不帶渣發(fā)酵以及加入甘蔗汁量的10%的甘蔗渣進(jìn)行帶渣發(fā)酵15 d，質(zhì)量變化結(jié)果見圖3。新臺(tái)糖22號(hào)、桂糖29號(hào)、黑皮甘蔗不帶渣發(fā)酵結(jié)束后質(zhì)量分別為242.3 g、244.3 g、242.9 g，與發(fā)酵前質(zhì)量相比分別下降22.7 g、20.7 g、22.1 g。而3種甘蔗帶渣發(fā)酵結(jié)束后質(zhì)量分別為247.8 g、250.3 g、249.2 g，與發(fā)酵前質(zhì)量相比分別下降17.2 g、14.7 g、15.8 g。

圖3 甘蔗汁發(fā)酵前后質(zhì)量變化Fig.3 Weight change of sugarcane juice before and after fermentation

通過本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)帶渣發(fā)酵質(zhì)量下降的量普遍高于不帶渣發(fā)酵，其原因可能為蔗渣中含有較多的有益菌和活性物質(zhì)提高了甘蔗汁發(fā)酵液中的酒曲的利用率。在帶渣發(fā)酵中新臺(tái)糖22號(hào)甘蔗發(fā)酵液質(zhì)量下降最多，由此可知，新臺(tái)糖22號(hào)甘蔗品種中有益微生物最多，較適合制作甘蔗酒。

2.2 不同品種甘蔗不帶渣與帶渣發(fā)酵對(duì)甘蔗酒風(fēng)味物質(zhì)含量的影響

2.2.1 甘蔗酒樣品氣相色譜

圖4 甘蔗酒16組分標(biāo)樣成分氣相色譜分析色譜圖Fig.4 GC chromatogram of component analysis of standard sample of 16 components of sugarcane wine

圖5 甘蔗酒樣品香氣成分氣相色譜圖Fig.5 GC chromatogram of aroma component analysis of sugarcane wine samples

按照所設(shè)定的氣相色譜分析條件，分別測(cè)定白酒16組分標(biāo)樣和三種品種不帶渣與帶渣發(fā)酵甘蔗酒中的成分，對(duì)照白酒16組分標(biāo)樣（圖4）分析選出分離效果較好的（22號(hào)不帶渣發(fā)酵）甘蔗酒樣品（圖5），說明所設(shè)定的氣相色譜分析條件適用于本研究。

2.2.2 不同品種及處理方式對(duì)甘蔗酒醇類風(fēng)味物質(zhì)的影響

圖6 不同品種及處理方式甘蔗汁發(fā)酵液中正丙醇（A）及正丁醇（B）的含量Fig.6 N-propanol alcohol (A) and n-butyl alcohol (B) contents in fermentation broth of sugarcane juice of different varieties and treatment methods

在果酒釀造過程中產(chǎn)生的高級(jí)醇主要是由蛋白質(zhì)和糖類的代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)換形成[25]，它是果酒香味物質(zhì)的主要組成成分。根據(jù)甘蔗蒸餾酒中主要酯類、醇類、醛類物質(zhì)含量不同，比較不帶渣發(fā)酵與帶渣發(fā)酵兩種原料處理方式下甘蔗酒的風(fēng)味物質(zhì)含量，結(jié)果見圖6。

由圖6可知，不同原料及處理方式下的甘蔗汁帶渣和不帶渣發(fā)酵時(shí)酒體中醇類物質(zhì)的含量不同，桂糖29號(hào)帶渣發(fā)酵液的正丙醇含量為0.19 mg/mL，均高于其他處理組。但在新臺(tái)糖22號(hào)帶渣發(fā)酵液中正丁醇的含量為7.78 mg/mL，與其他處理組相比有較大差異，而在各發(fā)酵液中正己醇的含量與其他3種醇類物質(zhì)相比要低的多，綜上所述，不帶渣發(fā)酵酒體的正丙醇和正丁醇風(fēng)味優(yōu)于帶渣發(fā)酵。

2.2.3 不同品種及處理方式對(duì)甘蔗酒醛類風(fēng)味物質(zhì)的影響

圖7 不同品種及處理方式甘蔗汁發(fā)酵液中乙醛（A）及乙縮醛（B）的含量Fig.7 Acetaldehyde (A) and acetal (B) contents in fermentation broth of sugarcane juice of different varieties and treatment methods

根據(jù)甘蔗蒸餾酒中主要酯類、醇類、醛類物質(zhì)含量不同，比較不帶渣發(fā)酵與帶渣發(fā)酵兩種原料處理方式下甘蔗酒的風(fēng)味物質(zhì)含量。由圖7可知，不同原料及處理方式下的甘蔗汁帶渣和不帶渣發(fā)酵時(shí)酒體中醛類物質(zhì)的含量不同，新臺(tái)糖22號(hào)帶渣發(fā)酵與桂糖29號(hào)帶渣發(fā)酵的甘蔗發(fā)酵液中乙醛含量分別0.39mg/mL和0.34 mg/mL，基本上沒有明顯差別。此外，桂糖29號(hào)帶渣發(fā)酵液中乙縮醛的含量為0.21 mg/mL，顯著高于不帶渣發(fā)酵和其他處理組（P＜0.05）。

2.2.4 不同品種及處理方式對(duì)甘蔗酒乙酸乙酯的影響

根據(jù)甘蔗蒸餾酒中主要酯類、醇類、醛類物質(zhì)含量不同，比較不帶渣發(fā)酵與帶渣發(fā)酵兩種原料處理方式下甘蔗酒的風(fēng)味物質(zhì)含量，結(jié)果見圖8。由圖8可知，黑皮不帶渣發(fā)酵與帶渣發(fā)酵酒體乙酸乙酯含量分別1.71 mg/mL和1.37 mg/mL，兩種處理方式相差較小。新臺(tái)糖22號(hào)不帶渣發(fā)酵酒體中乙酸乙酯含量為1.26 mg/mL，明顯高于帶渣發(fā)酵的0.49 mg/mL。桂糖29號(hào)不帶渣發(fā)酵酒體中乙酸乙酯含量為0.94 mg/mL，明顯低于帶渣發(fā)酵的1.88 mg/mL，說明不帶渣發(fā)酵方式酒體的乙酸乙酯含量?jī)?yōu)于帶渣發(fā)酵。

圖8 不同品種及處理方式甘蔗汁發(fā)酵液中乙酸乙酯的含量Fig.8 Ethyl acetate content in fermentation broth of sugarcane juice of different varieties and treatment methods

綜合以上結(jié)果，將新臺(tái)糖22號(hào)不帶渣發(fā)酵甘蔗酒、桂糖29號(hào)帶渣發(fā)酵甘蔗酒、黑皮不帶渣發(fā)酵甘蔗酒進(jìn)行對(duì)比分析，得出新臺(tái)糖22號(hào)不帶渣發(fā)酵甘蔗酒酒體風(fēng)味最佳。與朗姆酒相比，雖然本次研究的甘蔗酒的主要呈香物質(zhì)與朗姆酒基本相同，都有乙酸乙酯、正丙醇、正丁醇等高級(jí)醇類和酯類，但是口感、生產(chǎn)工藝上還有很大的差距，還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

2.3 不同品種甘蔗不帶渣與帶渣發(fā)酵對(duì)甘蔗酒感官的影響

甘蔗汁發(fā)酵液的感官評(píng)分結(jié)果見圖9，新臺(tái)糖22號(hào)不帶渣發(fā)酵得到的感官評(píng)分為83.9分，帶渣發(fā)酵得分為79.9分；桂糖29號(hào)甘蔗不帶渣發(fā)酵得到的感官評(píng)分為74.6分；帶渣發(fā)酵得分為79.0分；黑皮甘蔗不帶渣發(fā)酵得到的感官評(píng)分為73.6分，帶渣發(fā)酵得分為71.1分。總體而言不帶渣發(fā)酵方式比帶渣發(fā)酵方式甘蔗酒在感官品質(zhì)上更受大眾喜愛，其中新臺(tái)糖22號(hào)品種甘蔗不帶渣發(fā)酵甘蔗酒感官評(píng)分最高，為83.9分。

圖9 甘蔗汁發(fā)酵液感官品評(píng)價(jià)Fig.9 Sensory evaluation of fermentation broth of sugarcane juice

3 結(jié)論

不同品種及原料處理方式對(duì)甘蔗蒸餾酒風(fēng)味有顯著影響，帶渣發(fā)酵和不帶渣發(fā)酵之間風(fēng)味物質(zhì)和高級(jí)醇的含量有很大不同。在氣相色譜分析中新臺(tái)糖22號(hào)不帶渣發(fā)酵甘蔗酒的香氣成分中乙酸乙酯等風(fēng)味物質(zhì)的含量與其他幾種甘蔗酒相比有較大不同，乙酸乙酯具體含量為1.26mg/mL，顯著高于帶渣處理的0.49 mg/mL（P＜0.05），乙醛含量為0.37 mg/mL略低于帶渣處理0.39 mg/mL，二者沒有顯著差異（P＜0.05）。此外，新臺(tái)糖22號(hào)帶渣發(fā)酵酒中正丁醇的含量為0.07 mg/mL與不帶渣的7.78 mg/mL相比具有極顯著差異（P＜0.01）。感官評(píng)定中新臺(tái)糖22號(hào)不帶渣發(fā)酵甘蔗酒在本次研究中感官品評(píng)分也高于其他甘蔗酒。而且不帶渣發(fā)酵酒的酒體風(fēng)味也優(yōu)于帶渣發(fā)酵酒，其酒體澄清透亮有光澤、無懸浮物、口感柔和、具有淡淡蔗香。此外，甘蔗與其他發(fā)酵原料相比具有成本低、來源廣等優(yōu)點(diǎn)，有較好的發(fā)展前景。