黑糯米甜酒釀發酵過程中風味、滋味及品質的變化

熊佳穎，向千慧，嚴心昱，吳進菊*

（湖北文理學院 食品科學技術學院，湖北 襄陽 441053）

甜酒釀，又稱醪糟、米酒，是由糯米經過甜酒曲發酵后得到的一種含酒香卻又不醉人的低酒精度食品[1]，也屬我國的一種傳統發酵食品。酒釀的營養價值十分豐富而又具有獨特的風味，其含有的營養物質如蛋白質、礦物質、維生素等對人體有一定的益氣、生津、活血的功效，具有快速補充營養和恢復健康的作用[2]。除此之外，米酒還具有抗氧化性，其與多酚含量存在一定的相關性[3]，因此備受人們喜愛，作為一種小吃被廣泛食用。

黑糯米又名紫米、血米、烏米、是一種具有豐富的營養價值和藥用價值的功能性米[4]。其所含有的主要營養成分有蛋白質、脂肪、碳水化合物及豐富的鈣、磷、鐵、維生素等[5]。其食用后對一些慢性病人、妊娠期女性、兒童、體虛者都有一定的好處，是較好的一種滋補性食品[6]。黑色食品是現如今國內乃至國際上最流行的功能性食品之一，黑色食品因它所含有的各種營養物質與其所具有的藥用價值成為時下食品與醫藥行業的研究熱點之一[7]。

隨著現代科技的發展與人們對生活高質量的追求，人們對甜酒釀的要求不僅僅局限于它的滋補這一方面，還關注了甜酒釀的品質、風味及滋味等方面。人們希望在對自身有益的前提下能夠品嘗到更加美味的甜酒釀。滋味品質是評價甜酒釀品質的重要部分，甜酒釀的發酵時間、發酵溫度等對其風味有著重要的作用。隨著時代的發展，電子舌在食品的源頭產地[8-9]、新鮮度檢測[10-11]、摻假檢驗[12-13]以及酒類的陳釀時間[14]、滋味特征的區分[15-16]上應用得越來越多；電子鼻也在檢測食品中的芳香物質以及其他氣味的檢測上廣泛應用[17]。

本研究以黑糯米為原料制備甜酒釀，采用常規方法對發酵過程中黑糯米甜酒釀的總酸、總糖、酒精度、色度等品質指標變化進行分析，通過電子舌、電子鼻模擬人的鼻、舌和牙齒“感受”目標物的氣味、滋味和質感，并將化學、物理信號轉換成數字信號，與其自身數據庫中的信息進行對比分析[18]，研究發酵過程中黑糯米甜酒釀風味、滋味和品質的變化，并對結果進行主成分分析（principal component analysis，PCA）。以期為黑糯米甜酒釀的制作、加工提供一定的參考價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑糯米：上海禾煜貿易有限公司；甜酒曲：隨州市雙龍酒曲廠；酚酞、氫氧化鈉、氯化鉀（均為分析純）：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

UltraScanPRO色度儀：上海信聯創作電子有限公司；SA402B電子舌：日本Insent公司；PEN3電子鼻：德國Airsense公司；HX-01N便攜式真空泵：武漢恒信世紀科技有限公司；DNP-9162-1型恒溫培養箱：金壇市榮華儀器制造有限公司；PH-281手持pH計：廣州市銘睿電子科技有限公司；酒精計：衡水市武強縣威爾儀表廠；TD50手持糖度計：廣州融測電子有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 黑糯米甜酒釀加工工藝流程及操作要點

黑糯米→清洗→泡米→蒸煮→冷卻→接種酒曲→裝罐搭窩→糖化發酵→黑糯米甜酒釀成品

操作要點：

黑糯米去雜、清洗：精選優質黑糯米，除去雜質和異物，用水淘洗3次。

泡米：將清洗好的黑糯米放在干凈的容器中加水浸泡至用手可碾碎即可。由于黑糯米外層麩質較厚，需常溫浸泡34 h。

蒸煮：將浸泡后的黑糯米瀝干水分，攤放于有紗布的不銹鋼蒸鍋內的屜上，蒸飯時間約60 min，使黑糯米“熟而不爛、內無生心”。

冷卻：將蒸熟的黑糯米隔著紗布用水沖淋降溫，使其降溫至30 ℃以下，同時將飯粒打散。

接曲、入缸搭窩：按照一定的比例加入甜酒曲，翻拌均勻后置于玻璃罐中，并在中間搭窩。

恒溫發酵：在32 ℃條件下進行恒溫發酵，當罐內出現酒液后，每天進行翻拌，發酵3～11 d，得到黑糯米甜酒釀成品。

1.3.2 黑糯米甜酒釀發酵過程中的感官評價

稱取4 kg黑糯米，蒸米并接種酒曲后平均分成三份裝入罐中，分別在32 ℃條件下發酵3 d、5 d、7 d、9 d、11 d，準確稱取黑糯米甜酒釀各150 g進行感官評定。感官評價小組由年齡在22～23歲的4名女性和2名男性組成，品評員身體健康，無吸煙、酗酒等不良嗜好，對各方面的感官有較強的分辨力和靈敏度，且24 h內沒有食用辛辣等刺激性食物[19]。品評員均需按照ISO 4121—2003《感官分析-定量反應尺度使用指南》進行規范評價。黑糯米甜酒釀感官評分標準見表1。

表1 黑糯米甜酒釀感官評定標準Table 1 Sensory evaluation standards of black glutinous rice sweet wine

1.3.3 電子舌測定發酵過程中黑糯米甜酒釀的滋味

電子舌檢測樣品前處理：分別取32 ℃條件下發酵3 d、5 d、7 d、9 d、11 d的甜酒釀各100 g，在5 000 r/min的高速離心機中離心15 min，取上清液進行抽濾，取濾液樣品進行電子舌測定。

電子舌測定：先進行傳感器的清洗，再傳感器平衡30 s，然后進行測樣。將甜酒釀樣品倒入樣品杯中，進行數據采集，每個樣品進行4次循環，舍棄第1次測量數據，取后3次的測量數據進行分析。用電子舌對米酒的酸味、苦味、澀味、咸味、鮮味五個基本味覺指標，及苦的回味、澀的回味和豐度三個回味指標進行檢測[20]。

1.3.4 電子鼻測定黑糯米甜酒釀發酵過程中的氣味

電子鼻檢測樣品前處理：準確稱取在32 ℃條件下發酵3 d、5 d、7 d、9 d、11 d甜酒釀固液混合物10 g，置于頂空瓶中，密封后50 ℃水浴加熱35 min，待測。

電子鼻測定：采樣時間間隔1 s，沖洗時間120 s，調零時間10 s，預采樣時間5 s，檢測時間120 s，載氣流速300 mL/min，進樣流速300 mL/min。檢測時傳感器于50 s后趨于穩定，因此選取49 s、50 s與51 s時的響應值，計算其平均值[21-22]。

1.3.5 品質指標分析檢測

總糖含量：采用手持糖度計測定；pH值：采用手持式pH計測定；酒精度：采用酒精計測定；總酸含量（以乳酸計）的測定：參照國標GB/T 13662—2018《黃酒》中的方法[20]，其計算公式如下：

式中：X為總酸含量，g/L；c為氫氧化鈉標準溶液濃度，mol/L；V1為滴定試液時消耗氫氧化鈉標準溶液的體積，mL；M為乳酸的摩爾質量，g/mol；V2為空白試驗時消耗氫氧化鈉標準溶液的體積，mL；V3為試液的體積，mL。

1.3.6 顏色參數的測定

采用色度儀測定樣品的顏色參數。L*值表示明亮度0～100變化，數值越大則越白，數值越小則越黑；a*值表示紅綠色，數值越大則越紅，數值越小則越綠；b*值表示黃藍色，數值越大則越黃，數值越小則越藍?？偵睿╠E*）由L*值、a*值、b*值計算而來，其計算公式如下：

1.3.7 數據處理

每個實驗重復3次，取平均值。采用SPSS 23.0分析軟件進行多元統計學分析，采用Excel 2019軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 甜酒釀發酵過程中感官品質的變化

黑糯米甜酒釀發酵過程中感官品質的變化見圖1。由圖1可知，從黑糯米接種酒曲進行發酵，直至發酵11 d為止，在整個發酵的過程中，通過對其感官分析發現：在32 ℃條件下恒溫發酵3 d時黑糯米甜酒釀的綜合品質最佳，感官評分為85.9分。在整個發酵的過程中，隨著發酵時間的延長，甜酒釀的酒香味呈現先增強后減弱的趨勢，在發酵后期，酒香味逐漸被酸味取代，發酵11 d時感官評分僅60.3分。

圖1 甜酒釀發酵過程中感官品質的變化Fig.1 Changes of sensory quality of sweet rice wine during fermentation process

黑糯米甜酒釀汁液的色澤隨著發酵時間的增加，顏色逐漸加深，最后趨于穩定。從剛開始的淡紅色到淺紅色，光澤感也越來越好；黑糯米因其外面有一層較有韌性的殼，所以在整個發酵的過程中黑糯米的形態沒有發生明顯的軟爛現象，但是隨著時間的延長，黑糯米也逐漸的變軟。

在發酵進行至3 d時，甜酒釀已經具備了較為濃郁的香氣，擁有了較為完善的感官特征。隨著發酵時間的延長，含酸量不斷提高，米粒逐漸干癟，風味逐漸變差。

2.2 甜酒釀發酵過程中糖度的變化

甜酒釀的一個重要口感便是它的甜味，糯米在糖化發酵過程中，大部分淀粉轉化成了糖，淀粉在淀粉酶等糖化酶的作用下轉化為糊精和葡萄糖等可發酵性糖，賦予發酵液一定的甜味和黏稠度[23]。甜味過度或甜味不足對于甜酒釀的口感影響很大，它是可直接作為判斷甜酒釀是否釀造成功的依據。甜酒釀發酵過程中糖度的變化見圖2。由圖2可知，甜酒釀在發酵3 d時糖度達到最大，為34.1%，隨著發酵時間的增加，糖度呈現減少的趨勢，發酵后期趨勢逐漸平緩，在發酵9 d和11 d時分別為21.0%和20.6%。這是由于隨著發酵的進行，酒曲中所含有的霉菌產生糖化酶，糖化酶對黑糯米中所含有的糖類進行了發酵，進而產生了酒精，使得甜酒釀中的糖度減少。

圖2 甜酒釀發酵過程中糖度的變化Fig.2 Changes of sugar contents of sweet rice wine during fermentation process

2.3 甜酒釀發酵過程中pH值的變化

甜酒釀發酵過程中pH值變化見圖3。由圖3可知，在發酵時間為3～7 d范圍內，甜酒釀的pH值由3.99緩慢升高至4.15，然后隨著發酵時間的進一步延長，又逐漸下降至4.06（發酵11d）。從甜酒釀發酵的整個過程來看，甜酒釀的pH值整體變化不大，區別較小，比較穩定，說明發酵時間對黑糯米甜酒釀的pH值影響不大。

圖3 甜酒釀發酵過程中pH值的變化Fig.3 Changes of pH value of sweet rice wine during fermentation process

2.4 甜酒釀發酵過程中酒精度的變化

酒精度是甜酒釀發酵過程中的一個重要指標，能直接反映出甜酒釀是否可口。甜酒釀發酵過程中酒精度變化見圖4。由圖4可知，在發酵前期，黑糯米甜酒釀中的糖逐漸轉變為酒精，酒精度由3 d時的6.01%vol升高到5 d時的6.24%vol，而后期由于微生物的進一步發酵，將部分酒精轉化為乙酸，從而導致后期酒精含量逐漸降低，到發酵11 d時酒精度降至4.28%vol。

圖4 甜酒釀發酵過程中酒精度的變化Fig.4 Changes of alcohol contents of sweet rice wine during fermentation process

2.5 甜酒釀發酵過程中總酸含量的變化

在甜酒釀發酵的過程中，甜酒釀的酸味通常由一系列有機酸引起，主要包括：蘋果酸、乳酸、乙酸、檸檬酸和琥珀酸[24]。其中乳酸是一種天然有機酸，在甜酒釀發酵過程中存在一定濃度的乳酸對發酵過程中的糖化、酵母發酵有好處，從而提高產品的質量與風味[25]。酸度會隨著時間的變化而發生改變，而酸度的變化會影響甜酒釀的口感。黑糯米甜酒釀在發酵過程中總酸含量的變化見圖5。

圖5 甜酒釀發酵過程中總酸含量的變化Fig.5 Changes of total acid contents of sweet rice wine during fermentation process

由圖5可知，在發酵開始直至11 d的這個過程中，黑糯米甜酒釀的總酸含量呈現遞增趨勢，并在11 d時總酸含量達到最大，為8.50 g/L。這是由于在發酵的過程中，甜酒釀中產生的酒精在氧氣的作用下被進一步氧化為有機酸。由此可見，在甜酒釀發酵的過程中，隨著時間的推移，總酸含量不斷地上升，這也直接導致了甜酒釀感官上的明顯差異。

2.6 甜酒釀發酵過程中顏色參數的變化

黑糯米甜酒釀區別于普通的甜酒釀而言，在顏色上有較大的不同，總體呈現紫紅色，色澤誘人，也是甜酒釀感官中一個重要的評價標準。發酵過程中甜酒釀顏色參數的變化見表2。由表2可知，發酵3 d時甜酒釀的明亮度最高，L*值為59.31；隨著發酵的進行，紅綠色最高為發酵7 d（a*值為16.14），其次為發酵3 d（a*值為15.58）；發酵11 d時的黃藍色最高，b*值為11.24，而發酵前期的黃色度較低；隨著發酵時間的不同，發酵3 d時總色差最小，dE*值為44.85，而發酵5 d時總色差達到了最大，dE*值為51.01，此后總色差逐漸下降。由以上分析可得，發酵甜酒釀在發酵3 d時的色澤達到最佳。隨著發酵的進行，黑糯米中的色素溶出逐漸增多，但天然色素一般對光、熱、酸、堿等條件敏感，容易發生褪色。另外，黑糯米甜酒釀顏色的變化不僅和色素的絕對含量有關，還與所處的食品體系、甜酒釀的酸度等有關，從而使黑糯米甜酒釀色度在發酵過程中發生不規則的變化。

表2 甜酒釀發酵過程中顏色參數的變化Table 2 Changes of color parameters of sweet rice wine during fermentation process

2.7 基于電子鼻分析甜酒釀的風味

采用電子鼻分析黑糯米甜酒釀發酵過程中風味響應值的變化，結果見表3。由表3可知，在經過不同的發酵時間后，甜酒釀的風味受到了顯著性的影響，其中芳香性物質差異顯著。發酵9 d時W1C響應值達到最高，為0.062，其后依次為發酵11d、3d、5 d和7 d；另外，發酵9 d時的W3C、W5C、W3S響應值也分別達到了最高。而發酵7 d時W5S、W6S、W1S、W1W、W2S、W2W響應值分別達到最高。因此，黑糯米甜酒釀在發酵7～9 d時，風味最濃郁。

表3 甜酒釀發酵過程中風味響應值的變化Table 3 Changes of flavor response value of sweet rice wine during fermentation process

2.8 基于電子舌分析甜酒釀的滋味

采用電子舌分析黑糯米甜酒釀發酵過程中滋味響應值變化，結果見表4。由表4可知，在發酵過程中，甜酒釀澀味、咸味、鮮味和后味A響應值差異顯著，而酸味、苦味、后味B和豐度差異不顯著，這直接導致了在發酵過程中甜酒釀的整體滋味發生了較大的變化。在發酵3 d時，甜酒釀的各個味覺指標比較均衡，而發酵5 d、7 d、9 d、11 d時的各個味覺指標都明顯的偏向于鮮味與咸味。黑糯米甜酒釀的氨基酸含量是體現其鮮味的重要指標，微生物在發酵過程中代謝產生相應的氨基酸和鮮味化合物[26]，從而賦予黑糯米甜酒釀較重的鮮味與咸味。

表4 甜酒釀發酵過程中滋味響應值的變化Table 4 Changes of taste response value of sweet rice wine during fermentation process

2.9 主成分分析

基于甜酒釀的滋味和風味指標，構建15行×18列的數據矩陣，對甜酒釀發酵過程中滋味和風味進行主成分分析（principal component analysis，PCA）。前三個主成分PC1、PC2、PC3方差貢獻率分別為49.74%、25.18%、16.80%，累計方差貢獻率達到91.71%＞85%，說明PC1、PC2和PC3可以反映樣品的整體信息，可將18個指標降為3個不相關變量，從而達到降維目的。PC1主要包含了樣品除W3S之外的9種氣味信息，其中正影響指標為W5S、W6S、W1S、W1W、W2S、W2W，載荷量最高的影響指標為W1W，載荷量為0.973，載荷量最高的負影響指標為W5C，載荷量為0.977。PC2主要包含了樣品澀味、咸味、鮮味、后味A和W3S信息，而PC3主要包含了樣品酸味、苦味、后味B和豐度信息。

以兩個權重最高的PC1和PC2作圖，得主成分分析結果見圖6。由圖6可知，不同發酵時間的甜酒釀之間沒有互相干擾，存在較大的差異，說明基于電子鼻和電子舌分析可以對發酵過程的甜酒釀樣品進行有效的區分。其中發酵9 d和11 d的樣品呈現明顯的聚類趨勢，發酵5 d和7 d的樣品呈現明顯的聚類趨勢，它們與發酵3 d的樣品距離較遠。

圖6 基于甜酒釀發酵過程風味和滋味指標的主成分分析結果Fig.6 Principal component analysis results based on flavor and taste indicators of sweet rice wine during fermentation process

3 結論

本實驗以黑糯米為原料制備甜酒釀，采用電子鼻、電子舌及常規檢測方法，研究黑糯米甜酒釀發酵過程中的風味、滋味及品質變化。結果表明，隨著甜酒釀發酵時間的增加，甜酒釀的總酸含量隨之增大，酒精度在發酵5 d時增大到峰值6.24%vol，隨后逐漸下降；pH值變化不大，在發酵中期稍有上升，數據變化趨勢較小，總體趨于平穩；色澤方面，發酵3 d時甜酒釀的明亮度最高，而發酵11 d時的黃藍色最高，發酵3 d時總色差（dE*值）最小，為44.85。對甜酒釀的8個滋味和10個風味指標進行主成分分析結果表明，發酵9 d和11 d、發酵5 d和7 d的樣品呈現明顯的聚類趨勢，它們與發酵3 d的樣品距離較遠。表明基于電子鼻和電子舌分析可以對發酵過程的甜酒釀樣品進行有效區分。