混合發酵法制備煙用米酒香料的研究

徐達，蘇加坤*，倪悅，張曉旭，田耀偉，羅娟敏，羅凌超，蔡繼寶

（江西中煙工業有限責任公司技術研發中心，江西南昌330096）

混合發酵法制備煙用米酒香料的研究

徐達，蘇加坤*，倪悅，張曉旭，田耀偉，羅娟敏，羅凌超，蔡繼寶

（江西中煙工業有限責任公司技術研發中心，江西南昌330096）

以糯米、紅棗、無花果為主要原料，采用混合發酵法制備煙用米酒香料，以卷煙感官評價為考察指標進行工藝優化。通過正交試驗優化得到最佳制備工藝條件為糯米∶紅棗∶無花果質量比5∶1∶1，接種量1%，糖化溫度30℃，糖化時間48 h，后發酵時間72 h。對比米酒香料KB，添加了混合發酵米酒香料的卷煙香氣、吃味品質均明顯提升，評吸得分為90.3分。在最優工藝條件下，對混合發酵米酒和米酒KB的理化指標及致香物質進行分析。結果發現，混合發酵米酒中的總糖、總酸含量均高于米酒KB，而酒精度差別不大；混合發酵米酒香料中致香物質種類可達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到了20mg/L，提高該米酒香料的香氣質量。

煙用香料；混合發酵法；米酒；正交試驗

糯米富含維生素、淀粉、纖維素等[1]，以糯米為原料發酵制備的米酒是我國傳統的特色飲品，口味醇厚甜潤，清涼去火，健脾養胃，除了提供特征香氣的短鏈醇、酯類外，還含有大量的糖分、有機酸、維生素等營養物質[2-4]。目前，有研究者通過在糯米發酵過程加入桂花、枸杞、黃精等多種天然產物進行混合發酵制備米酒型風味飲品或保健品，提高了其營養價值和感官品質[5-10]，具備一定的市場認同度。

米酒混合發酵工藝研究注重米酒香氣和酸甜吃味，多見于食品領域[11-14]，鮮見于卷煙香精香料領域。在煙草行業，無花果發酵煙用香料、葡萄發酵煙用香料、槐花發酵煙用香料等一系列天然發酵型香料由于增香保潤功效明顯，近年來逐漸受到煙草研究者青睞，基于米酒類發酵產物“甜”、“潤”、“釀香”等特點，將其應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和香氣質量。本研究通過選用紅棗、無花果這類在卷煙中應用廣泛的天然產物與糯米進行混合發酵，提升發酵產物“甜”、“潤”吃味，從卷煙單體香料感官評價的角度對其進行篩選和釀造工藝優化，并分析其酒精度、總糖、總酸等理化指標、揮發性致香物質組成，以期為煙用天然產物香精香料的開發提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糯米（產地湖北）、紅棗、無花果（產地新疆）：市售；果膠酶Rapidase C 80MAX（酶活≥168 000 U/g）：帝斯曼生物技術有限公司；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、無水硫酸鈉、丙二醇、氨水、二氯甲烷等（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

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

1.3 方法

1.3.1 混合發酵米酒香料的制備工藝流程

操作要點：

淘洗：除去砂石等雜質，糯米應洗至無白濁，以保證釀出的米酒色澤澄清，無異味。

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。浸泡糯米的過程要注意換水2～3次，以防止發酸。浸米的質量標準是以米粒浸透無白心，手碾即碎為適度。

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

淋飯：以溫開水迅速沖淋米飯，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，同時加入一定量的溫開水，攪拌均勻，裝入缸內，中間挖一個小孔，然后放入培養箱中培養。

糖化發酵：將缸放在28～32℃恒溫培養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酵，以至酒醪全部漂浮在糖化液的表面。

后發酵：糖化發酵結束后，加入發酵底物質量的20%的冷開水沖缸，將糖化醪放于18～22℃條件下保溫24～72h，后發酵結束。

成品（卷煙應用）：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用在卷煙中，即通過噴霧器將其噴灑到某款卷煙葉組上，噴霧量為煙絲質量的2‰，烘絲、打煙，將煙支在25℃、相對濕度60%的環境中平衡48 h后，首先參照單體香料在卷煙中作用評價方法對其香氣特征、口感特征、煙氣特征三個方面進行描述[15-16]，然后參照GB 5606.4—2005《卷煙第4部分：感官技術要求》對其光澤、香氣、諧調、雜氣、刺激性和余味六個指標進行評價和計分，滿分為100分[17]。

1.3.2 糯米復配物的篩選

以米酒香料KB（以糯米為單一底物發酵制備的米酒）為對照，選擇4種發酵底物模型，模型及配比見表1。發酵工藝參照1.3.1節，依據預試驗和文獻調研結果，選擇糖化發酵溫度為30℃，糖化時間為36 h，糖化發酵結束后，按照后發酵溫度為20℃，發酵時間為48 h。將發酵完成后的米酒香料進行卷煙感官評價和篩選，根據香氣特征、口感特征、煙氣特征3個方面進行描述。

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

1.3.3 制備工藝優化

單因素試驗：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℃）、糖化時間（12 h、24 h、36 h、48 h、60 h）、后發酵時間（12 h、24 h、48 h、60 h、72 h）4個因素對混合發酵米酒香料在卷煙中應用效果的影響。

正交試驗：在單因素試驗結果的基礎上，以參照GB 5606.4—2005《卷煙第4部分：感官技術要求》得到的評吸分數為評價指標，選擇酒曲接種量（A）、糖化溫度（B）、糖化時間（C）、后發酵時間（D）4個因素進行L9（34）正交優化試驗，試驗因素與水平見表2。

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

1.3.4 理化指標分析及其致香物質檢測

米酒香料的理化指標按照煙草行業標準YC/T 145—2012《煙用香精》進行測定。致香物質分析采用GC-MS對實驗樣品進行分析檢測。預處理：稱取約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相，萃取三次，合并萃取液，加入50μL十一酸甲酯內標（質量濃度為400μg/m L），減壓濃縮至1.5m L待測。

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℃，檢測器為四級桿質譜儀，載氣為氦氣（純度99.9995%），進樣溫度為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譜庫進行檢索定性；采用內標法進行定量，定量計算公式如下：

2 結果與分析

2.1 糯米復配物的篩選結果

采用紅棗和無花果與糯米進行不同比例復配，進行米酒發酵制備并從香氣特征、口感特征、煙氣特征三個方面感官評吸，評吸結果如表3所示。由表4可知，4種復配樣品在卷煙中的應用效果均優于空白樣（KB），3#樣品（糯米∶紅棗∶無花果=5∶1∶1）應用效果最好，2#、4#樣品的應用效果次之。根據KB、2#、3#之間的比較發現，紅棗在混合發酵物中主要起到提升煙氣厚實度的作用，無花果則主要是起到提升煙氣甜潤感的作用，且紅棗的添加量不宜過大，否則會出現壓香、煙氣粗糙的問題。故選擇3#組合進行后續的混合發酵工藝條件優化。

表3 不同配比制備得到的混合發酵物感官評吸結果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結果

按3#組合進行混合發酵工藝的單因素試驗，結果如圖1所示。由圖1（a）可知，隨著接種量的增加，米酒香料的評吸分數逐漸增加，這說明當接種量＜1%時，增加接種量提升菌種的生長繁殖的速度，有利于無花果、紅棗等底物的發酵產香，當接種量為0.7%時，評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，當糖化溫度為30℃時，評吸得分達到最大值，這可能是因為較低的糖化溫度容易導致發酵不徹底產生酸澀，而當糖化溫度達到30℃后，繼續升高將不利于菌種生長和糖化。因此選擇最佳糖化溫度30℃為宜。由圖1（c）可知，隨著糖化時間的增加，米酒香料的評吸得分逐漸增加到最大值。當糖化時間＞48 h時，評吸得分開始下降，隨著糖化時間延長，發酵體系中產生了一些不需要的代謝產物，影響了該米酒香料在卷煙應用中的增香效果。由圖1（d）可知，隨著后發酵時間的增加，米酒香料的評吸得分逐漸增加到最大值，當發酵時間為48 h時，評吸得分已接近最大值，因此選擇后發酵時間48 h為宜。

圖1 接種量(a)、糖化溫度(b)、糖化時間(c)和后發酵時間(d)對混合發酵米酒香料在卷煙中應用效果的影響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 正交試驗結果分析

根據單因素試驗結果，選擇酒曲接種量（A）、糖化溫度（B）、糖化時間（C）、后發酵時間（D）4個因素，通過卷煙感官評吸得分進行制備工藝優化正交試驗，正交試驗設計與結果如表4所示。

表4 混合發酵米酒制備工藝優化正交試驗結果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonalexperiments for m ixed fermentation conditions optim ization

由表4可知，極差分析結果表明，對米酒香料在卷煙中應用效果的影響大小依次為酒曲接種量＞糖化時間＞后發酵時間＞糖化溫度；最優工藝條件組合為A3B2C3D3，即酒曲接種量1%，糖化溫度30℃，糖化時間48 h，后發酵時間72 h。在此最優工藝條件下制備混合發酵型米酒香料，并添加到卷煙中進行品評，評吸得分為90.3分。可見，在最優化工藝條件下，該米酒香料應用在卷煙加料中能明顯改善卷煙吸味品質，起到增加甜潤感的效果。

2.4 混合發酵法制備的米酒香料理化指標分析

在最優工藝下制備得到的混合發酵米酒香料（3號發酵底物）和米酒香料（KB）的理化指標的分析結果如表5所示。

表5 混合發酵米酒產物的理化指標分析結果Table 5 Analysis results of physicochem ical indexes ofm ixed fermentation rice wine products

由表5可知，在香氣方面，混合發酵米酒香料中除了發酵帶來的酒香、甜香外，還有令人愉快的成熟果香，且甜香更突出；在外觀、相對密度、折光指數和酸價方面，兩種米酒產物無明顯差別；在揮發性成分總量方面，混合發酵米酒香料略高于米酒香料KB，這是由于混合發酵中引入的大棗、無花果中含有大量香氣物質并通過發酵生香，導致其揮發性成分總量增加。

將最優工藝下制備得到的混合發酵米酒與米酒KB進行酒精度、總酸、總糖含量對比分析，結果見圖2。由圖2可知，在酒精度方面，混合發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），這是由于混合發酵米酒香料中引入了紅棗和無花果中大量糖類物質，經糖化、后發酵過程，還原糖用于合成醛、酮、醇及非還原糖類，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酸是由根霉發酵大米淀粉產生，混合發酵法引入的有機酸是導致混合發酵米酒有機酸升高的主要因素[2]，而有機酸在卷煙中具有降低煙氣pH值，降低刺激的作用，故混合發酵米酒香料中較高的有機酸含量使得其在卷煙中應用效果優于米酒香料KB[18]。

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

2.5 混合發酵法制備的米酒主要揮發性致香成分分析

對米酒香料中主要揮發性致香成分分析結果見表6。由表6可知，米酒香料KB中共檢出11種致香物質，而混合發酵米酒香料中共檢出26種致香物質，有15種新物質生成。且混合發酵米酒中致香物質種類多于米酒KB，特別是雜環酮類、醛類、醇類及有機酸類物質，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的化學成分[19]。其中，混合發酵米酒中的苯甲醇、苯乙醇、4-羥基-3-甲氧基苯乙醇含量均達到了20mg/L，而這幾種對卷煙香氣貢獻作用明顯的物質在米酒香料KB中未檢出[20]。由于酮類、醛類、醇類等致香成分閾值較低，這類香氣物質對提高米酒香料香氣質量、“津”、“甜”吃味的作用明顯。

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

3 結論

本研究采用糯米、紅棗、無花果作為主要的發酵底物，通過制備工藝優化獲得了一種能提升卷煙香氣和吃味品質的混合發酵米酒煙用香料。實驗得到的最優生產工藝為：糯米∶紅棗∶無花果質量比5∶1∶1，酒曲接種量1%，糖化溫度30℃，糖化時間48 h，后發酵時間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，同時對刺激性及雜氣具有良好的抑制和掩蓋作用，評吸得分可達90.3分。

經理化分析結果發現，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，揮發性成分總量69.8%，均大于米酒香料KB。采用GC-MS對煙用米酒香料進行了定量分析結果發現，混合發酵米酒香料中致香物質種類可達26種，明顯多于米酒香料KB，包括雜環酮類、醛類、醇類及有機酸類，特別是混合發酵米酒中的苯甲醇、苯乙醇、4-羥基-3-甲氧基苯乙醇含量均達到了20mg/L，起到了提高米酒香料香氣質量的作用。

[1]孫俊良.功能性銀杏糯米發酵濁酒的研究[J].食品科學，2004，25（11）：144-146.

[2]韓建春，魏婧，姜帆，等.米酒發酵工藝條件對香氣成分的影響[J].東北農業大學學報，2013，44（8）：6-13.

[3]王克明.固定化多元菌液態發酵米酒的研究[J].釀酒，2005，32（6）：87-90.

[4]梁楷，田莉，武耀文，等.米醋生產用米酒發酵工藝優化[J].中國釀造，2017，36（2）：45-48.

[5]劉志偉，孟立，姜華年.番茄汁飲料品質改良技術研究[J].食品科學，2005，26（7）：149-151.

[6]蓋禹含，張東升，李亞東，等.藍莓酒釀造酵母的篩選研究[J].食品科技，2010，35（6）：50-53.

[7]張惠雄，曹銀寧.桂花甜酒釀酒曲的優選和工藝研究[J].釀酒，2007，34（4）：91-93.

[8]鄒雪，李然洪，吳天祥.藍莓紅酒發酵醪中酵母菌株的篩選[J].釀酒科技，2013（7）：33-36.

[9]孫科.保健型紅棗米酒發酵工藝研究初探[J].食品研究與開發，2015，36（7）：71-73.

[10]胡欣潔，劉云.苦蕎米酒發酵工藝條件的優化[J].食品研究與開發，2013，34（3）：43-47.

[11]姬中偉，毛健，陳正行.發酵型枸杞黃酒生產工藝及護色方法的研究[J].食品與發酵工業，2008，34（3）：74-77.

[12]葉陽，王洋，左勇，等.乳酸菌發酵紅棗汁在米酒中的應用[J].四川理工學院院報：自然科學版，2012，25（6）：10-13.

[13]張稅麗，李興光.菊花糯米酒的研制[J].飲料工業，2008，2（1）：30-32.

[14]邵煥霞，吳體江.功能性銀杏糯米酒的研究[J].江蘇調味副食品，2007，25（5）：36-39.

[15]謝劍平，宗永立，屈展，等.單體香料在卷煙中作用評價方法的建立及應用[J].煙草科技，2008（4）：5-8.

[16]徐達，蘇加坤，孫強，等.利用白玄參提取物制備煙用美拉德反應香料的研究[J].食品工業，2016，37（12）：142-145.

[17]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB 5606.4—2005《卷煙第4部分：感官技術要求》[S].北京：中國標準出版社，2006.

[18]邱寶平，李強，劉曉旭，等.非揮發性有機酸與卷煙主流煙氣總粒相物pH關系研究[J].鄭州輕工業學院學報：自然科學版，2013，28（9）：30-34.

[19]徐華軍，陳良元，徐迎波，等.Maillard反應生成DDMP的影響因素[J].煙草科技，2014（2）：29-32.

[20]冉霞，牟蘭，劉仁祥，等.貴州典型植煙區煙葉揮發性香氣成分與香型風格關系分析[J].山地農業生物學報，2013，32（6）：499-505.

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

江西中煙工業有限責任公司科技項目（贛煙工科計2014-5）

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

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