声变幅杆式超声处理对黄酒陈化的影响

蔡明迪，李汴生，*，陈 希，阮 征，王锐军

（1.华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 510640;2.福建沉缸酒业有限公司，福建龙岩 364000)

声变幅杆式超声处理对黄酒陈化的影响

蔡明迪1，李汴生1，*，陈 希1，阮 征1，王锐军2

（1.华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 510640;2.福建沉缸酒业有限公司，福建龙岩 364000)

研究了在50～500W/L功率密度范围内，处理温度为20～50℃，处理时间为0.50～1.25h的条件下，采用声变幅杆式超声波设备处理对黄酒感官品质及理化指标的影响。单因素实验结果表明：处理黄酒的最佳功率密度为300W/L，温度为40℃，处理时间为0.75h。通过总酯、总醛、总酸、杂醇油、氨基酸态氮以及挥发性香气成分的检测可发现，超声波处理后的酒样杂醇油类物质减少，醛类、酸类以及酯类含量增加，表明超声波处理可促进醇、醛等物质的氧化作用，酯化作用显著，可有效改善黄酒的口味和香气。同时，处理后的氨基酸总量有一定增加，表明超声波处理未对酒中的氨基酸成分造成破坏。

超声波，黄酒，陈化，感官评价，理化分析

黄酒（Chinese rice wine)是中国特产米酒之一，风味独特，营养丰富，素有“液体蛋糕”之称，在适宜饮用的同时还常与佐药使用[1-3]。新酿制的黄酒中的各分子不稳定，排列混乱，一般带有轻微邪杂味，口感粗糙，香味不足，较刺激[4];需经一段时间陈化，酒中多种组分发生氧化、酯化反应以及分子的缔合，酒质才会趋向绵柔醇和，口味协调[5]。传统自然陈化过程缓慢、占地面积大、耗费人力物力多。目前已有多种技术手段应用于酒类陈化过程的研究，Chang[6]采用60Co-γ辐照处理米酒，发现辐照对于米酒具有加速陈化的效果;Zeng[7]等采用脉冲电场对葡萄酒进行处理，发现处理后高级醇显著减少，酯类显著增加，感官品质提高。超声波是频率为2×104～107Hz的机械振动波，其作用于化学反应主要基于超声波的空化现象[8]。目前超声波在食品工业中已广泛应用于细胞活化与破碎、酶的活化与变性控制，肉制品加工、冷冻与结晶、提取、乳化、过滤、干燥等诸多方面[9-12]。近年来，采用超声波处理酒的研究屡有报道，李卉[13]等对赤霞珠干红葡萄酒进行超声处理，发现处理后酒样色泽鲜亮，酒体澄清，有令人愉快的整体感觉;Chang[14]分别用20kHz和2.6MHz的超声波处理米酒，发现20kHz处理的效果优于2.6MHz，表明频率的选择对处理效果有一定影响;Chang[15]等还采用20kHz超声波分别处理米酒和玉米酒，发现20kHz对于米酒有很好的加速陈化效果，但对于玉米酒效果不显著。本文主要研究了超声波处理过程中，功率密度、处理时间及温度变化对黄酒陈化过程中感官品质、理化指标的影响，探讨超声波作用与黄酒陈化效果的关系。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黄酒 福建沉缸酒业有限公司所生产的沉缸酒，酒精度14.1%，总糖（以葡萄糖计)263g/L;异戊醇、异丁醇标准溶液、对二甲胺基苯甲醛、甲醛、碳酸氢钠、碘、亚硫酸氢钠等 均为市售分析纯。

VCX500型超声波破碎仪 美国Sonic&Materials公司;FE20型酸度计 梅特勒-托利多仪器（上海)有限公司;22PC型分光光度计 上海棱光技术有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 超声波处理 采用声变幅杆式的超声波破碎仪进行实验，频率20kHz，输出功率0～200W可调。装置外接循环水浴，可在0～90℃范围控温，腔体内循环水容积100mL，处理酒样100mL，处理时声变幅杆每次浸没位置和深度保持一致。通过改变功率、时间以及温度实施不同条件的超声波处理。功率密度计算为功率同处理酒样与循环水容积之和的比。酒样处理后压盖密封，在70℃水浴下杀菌0.5h[16]。对照样不进行超声波处理。每种条件做3次平行实验。

1.2.2 理化检测

1.2.2.1 总酯 酯类令酒的香气浓郁、同时使酒味道醇厚，对黄酒的香气和口味都有重要的影响，测定按《GB/T 10345-2007白酒分析方法》的电位滴定法。

1.2.2.2 杂醇油 酒中的风味物质，但含量过多会导致苦、涩，辣味增大，酒质下降，测定按《GB/T 5009.48-2003蒸馏酒及配制酒卫生标准的分析方法》中与对二甲胺基苯甲醛反应显色测定的方法。

1.2.2.3 总醛 醛类为黄酒的香气成分，同时也对黄酒的口感有一定影响，测定按《GB/T 11857-2000》所提供的碘量滴定法测定。

1.2.2.4 总酸及氨基酸态氮 酸类是黄酒中的呈味物质，它与其它呈味物质共同组成黄酒特有的芳香;氨基酸态氮在一定程度上可以反映出酒中氨基酸含量的多少，此外对黄酒中凝聚物的形成，黄酒的外观及口感都有一定影响，两者的测定按《GB/T 13662-2008黄酒》所提供的氢氧化钠滴定的方法测定。

1.2.3 顶空GC/MS检测 顶空条件：20mL顶空瓶内加10mL酒样和3g NaCl，混匀后在60℃平衡30min;取样针85℃，传输线150℃，加压时间2min，进样时间0.02min，拔针0.1min，色谱柱压25.0Psi.。GC/MS操作条件：色谱柱HP-Innowax聚乙二醇毛细柱，30m× 250μm×0.15μm;柱温：初始温度40℃，保持3min，以8℃/min升至200℃;进样口温度，220℃，连接线温度250℃;载气为高纯氦气，流速1mL/min;采用分流进样，分流比为10∶1。质谱条件：电离方式EI，电子能量70eV，检测器电压350V，扫描质量范围33～500amu。

1.2.4 感官分析 按《GB/T 13662-2008黄酒》的感官检测方法进行感官评价，不同条件处理酒样用随机三位数编号，由5名评价人员对黄酒的色泽、香气、滋味和风格四项，以1～5分进行评价。将不同酒样每项得分取平均值，再分别乘以各项所占权重系数[17]，最后将得数累加得到该酒样的感官评价总分。

1.2.5 数据处理 应用Origin 8.0和Excel 2007进行数据分析，理化检测结果采取均值±标准差形式，本文检测结果表中，同一列数据上不同字母上标标记表示在p＜0.05水平上进行ANOVA检验，差异显著。

2 结果与分析

2.1 超声波功率密度对黄酒陈化效果的影响

超声波功率密度对黄酒成分的影响如表1所示，由表1可看出，在50～500W/L范围内，酒中各成分均有显著变化（p＜0.05)。随功率密度的增加，杂醇油含量不断减少，500W/L时含量较对照样降低了20.0%;总醛含量不断上升，最大涨幅38.9%;总酸含量呈不断增长趋势，在300W/L时达到最大，增幅为7.7%，产生上述成分变化是因为超声波空化作用加速了醇和醛的氧化作用，使醇不断减少，醛增加，同时醛不断氧化为酸，令酸的量也有一定提升。总酯含量随功率密度的增大有上升趋势，但含量均低于对照样，且在50W/L时显著低于对照样，其原因可能为超声波处理会造成酯类的分解，同时低温致使超声波对酯化反应的促进作用不显著，导致整体含量降低;随着功率密度的增加，酯化反应增强，总酯含量不断增加，但仍低于对照样;在本组实验中，随着功率密度的提高，氨基酸态氮含量有一定增加，分析为超声波作用使部分蛋白质及肽类分解，游离氨基酸含量增加所致。

从感官评价结果表2得出，不同功率密度处理过的黄酒外观得分相同，但在香气、口味、风格上均得分较低，部分酒样还存在一定苦涩味，且总分均不及对照样，与理化检测中总酯含量的变化规律一致。在所选功率密度范围内，300W/L处理的酒样在香气、口感和总体风格上均为最佳，总分为3.4，是除对照样外最佳。结合感官和理化成分变化来看，在所选功率密度范围中，300W/L是超声波处理黄酒的最佳水平。

表1 超声波功率密度对黄酒成分的影响Table 1 Chemical detection of different ultrasonic power density of Chinese rice wine

表2 不同功率密度处理黄酒的感官评价结果Table 2 Sensory evaluation of different ultrasonic power density of Chinese rice wine

2.2 超声波处理温度对黄酒陈化效果的影响

超声波处理温度对黄酒成分的影响见表3。由表3可知，不同处理温度下黄酒中各成分变化显著（p＜0.05)。随温度上升，杂醇油含量先降后升，在40℃达到最低，较对照样有32.7%的降幅;总醛和总酸含量较对照样有所增加，最大涨幅分别为24.0%和4.8%，以上变化表明温度的升高提高了醇和醛的氧化作用;总酯含量在20℃时较对照样显著减少，可能是由于超声波对酯类的破坏以及低温下酯化反应不充分造成的;随温度的升高，总酯含量先增后降，在40℃时达到最高，较对照样增幅为31.4%，且此时杂醇油、总醛、总酸的含量均为20～50℃范围内最低，说明此温度下酯化作用进行的最为充分。当处理温度高于50℃后，总酯含量显著下降，其原因推测为一方面是温度的升高造成酒液表面张力系数及粘滞系数下降，空化作用减弱，反应速率降低;另一方面是温度的升高在促进酯化反应的同时也加速了其逆反应的进行，影响了超声波的处理效果。氨基酸态氮的含量随温度的升高不断增加，且变化显著，原因与不同功率密度下氨基酸态氮的变化相同。

由表4所示的感官评价结果可看出，经不同温度处理后黄酒的外观得分相同，20℃与30℃处理的黄酒感官总分均为3.2，不及对照样。40℃和50℃处理的酒样在香气、口味、风格方面得分均高于对照样，尤其在40℃下，各项得分均最高，总分4.1，为本组最优，与理化检测中40℃下黄酒中总酯含量最高，杂醇油含量最低相一致。

表4 不同温度处理黄酒的感官评价结果Table 4 Sensory evaluation of different ultrasonic temperature of Chinese rice wine

综合感官评价及理化检测，温度对酯化反应有十分显著的影响，在20～50℃范围内，40℃处理所得酒样的陈化效果最好，超过40℃后酒样感官品质下降。

2.3 超声波处理时间对黄酒陈化效果的影响

由表5显示的超声波处理时间对黄酒成分的影响可看出，不同处理时间下黄酒中的总酯、总酸、总醛和氨基酸态氮含量均变化显著（p＜0.05)。随处理时间的延长，杂醇油含量总体有降低的趋势，且均低于对照样，在1.25h达到最低，较对照样减少了16.0%;总酯含量先增后降，在0.75h达到最大值，有34.7%的增幅，1.00h处理酒样其次，增长了27.1%;处理超过1.00h后总酯含量开始下降，至1.25h时低于对照样，其原因推测为随时间的延长，醇类含量下降，使得酯化反应的逆反应增强，此外时间的增加可能会破坏酒中酯类等成分的结构，致使其含量显著降低，影响处理效果;总醛和总酸的含量随处理时间的延长不断增加，说明醇和醛的氧化作用被加快。氨基酸态氮含量随着超声时间的延长不断增加，且变化显著，原因同上。

由表6所示的感官评价结果可看出，处理时间的不同未造成黄酒外观的变化;处理0.50h和1.25h的酒样在口味，风格以及总分上均不及对照样;处理0.75h和1.00h的酒样所得感官总分均高于对照样，其中处理0.75h的酒样在香气，口味，风格方面均为最佳，总分为本组最高的3.8分。

表3 超声波温度对黄酒成分的影响Table 3 Chemical detection of different ultrasonic temperature of Chinese rice wine

表5 超声波处理时间对黄酒成分的影响Table 5 Chemical detection of different ultrasonic time of Chinese rice wine

表7 超声波处理后黄酒挥发性香气成分的变化Table 7 Changes of volatile components in Chinese rice wine processed by ultrasound

表6 不同处理时间所得黄酒的感官评价结果Table 6 Sensory evaluation of different ultrasonic time of Chinese rice wine

综合感官及理化检测结果，超声处理时间为0.75h时对黄酒的处理效果最优，1.00h处理所得酒样其次，处理超过1.00h后酒的感官品质开始下降。

2.4 超声波处理对挥发性香气成分的影响

将对照样与40℃下，300W/L超声波处理0.75h的酒样，经顶空取样后进GC/MS分析，获得主要的挥发性香气成分相对百分含量（见表7)。

表7显示了黄酒中十种主要挥发性香气成分。对照两酒样的挥发性香气成分，乙醇相对含量减少了0.04%，以正丙醇、异丁醇和异戊醇为主要组成的杂醇油含量也有一定程度的降低，总量由2.63%减少到2.56%，使得黄酒的香气刺激性减少;醛类物质相对百分含量增加了0.25%，其中乙醛含量增加最为明显，增长了0.13%;酯类物质相对百分含量共增加了0.24%，在检出的酯类中乙酸乙酯比重最大（＞90%)，增加量也最高，达到0.19%，乳酸乙酯含量其次，增加了0.05%，甲酸乙酯含量未发生变化。乳酸乙酯、乙酸乙酯均为黄酒的主体香，其含量的增加有利于改善黄酒的香气。

通过对挥发性香气成分的检测表明，超声波处理黄酒可促进乙醇、杂醇油等醇类的氧化，同时酯类物质有所增加，酯化作用明显，有利于黄酒香气成分的改善。

3 结论

3.1 在50～500W/L范围内，功率密度为300W/L所得的黄酒处理效果最好。

3.2 处理温度对黄酒的陈化效果影响大，在20～ 50℃范围内，温度为40℃时，黄酒中杂醇油含量最低，总酯含量最高，黄酒感官品质最好。

3.3 在0.50～1.25h处理时间范围内，处理0.75h的黄酒感官品质最好，超过1.00h后黄酒的品质开始下降。

3.4 经超声波处理后，黄酒的挥发性香气成分中杂醇油含量降低，酯类与醛类含量增加，说明超声波能够显著促进酒中各成分的氧化及酯化作用，可有效提高黄酒的风味。

3.5 超声波处理后黄酒中的氨基酸态氮含量均有一定的显著增加，可能因为超声波处理破坏酒中部分蛋白质及肽类，致使游离氨基酸含量增加造成，表明超声波处理并未对酒中氨基酸造成不良影响。

基于本实验内容，更进一步的实验还需要集中在黄酒中水分子及醇类分子之间，由于氢键相互作用产生的缔合作用的机理以及对黄酒陈化效果的影响[18]，同时，不同条件超声波处理过程中总酯含量的变化规律，温度对酯化反应造成的影响，以及采用超声波处理后黄酒的回生现象也都是亟待解决的问题。

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Effect of probe ultrasound on the aging process of Chinese rice wine

CAI Ming-di1，LI Bian-sheng1，*，CHEN Xi1，RUAN Zheng1，WANG Rui-jun2
（1.College of Light Industry and Food Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China;2.Chengang Chinese Rice Wine Co.，Ltd.，Longyan 364000，China)

The influence of sensory quality，physical and chemical indicators of Chinese rice wine which processed by ultrasonics in the condition of 50～500 power density，0.50～1.25h processing time and processing temperature in the range of 20～50℃ were analyzed.The results showed that：the effect of aging got the best when the power density was 300W/L，processed under 40℃ for 0.75h.Meanwhile，through the detection of total esters，total aldehydes，total acids，fusel oils，amino acids and volatile aroma components，reduction could be found in fusel oils，at the same time the content of aldehydes，acids and total esters increased.These phenomena proved that ultrasound could improve the oxidation of alcohols，aldehydes and some other substances，and esterification reaction was obvious.It showed that processing by ultrasound could effectively improve the flavor of Chinese rice wine.There was an increase of the total amino acid，meant that ultrasound processing wouldn’t destroy the amino acid in Chinese rice wine.

ultrasound;Chinese rice wine;aging;sensory evaluation;chemical detection

TS262.4

A

1002-0306（2012)07-0063-05

2011－05－18 *通讯联系人

蔡明迪（1986-)，男，硕士研究生，研究方向：食品加工与保藏。

国家高技术研究发展计划（863计划)重点项目（2007AA100405)。