不同发酵时间米酒滋味品质变化的研究

于博，郭壮，汤尚文，蔡宏宇，杨成聪，潘振菲，刘倩

（湖北文理学院化学工程与食品科学学院鄂西北传统发酵食品研究所，湖北襄阳441053）

不同发酵时间米酒滋味品质变化的研究

于博，郭壮，汤尚文，蔡宏宇，杨成聪，潘振菲，刘倩

（湖北文理学院化学工程与食品科学学院鄂西北传统发酵食品研究所，湖北襄阳441053）

采用电子舌技术和多变量统计学方法相结合的手段，对不同发酵时间米酒的滋味品质进行了评价。发酵过程中米酒的酸味、苦味、涩味、鲜味和咸味均会发生显著的变化，其中发酵12 h～24 h时其变化最为明显。通过主成分分析、基于马氏距离的聚类和多元方差分析发现，按照滋味整体结构相似性的大小可以将米酒的发酵过程划分为0～12 h，12 h～36 h和36 h～84 h三个阶段，其中发酵12小时后米酒的滋味才开始形成，而发酵12 h～36 h可能是米酒滋味品质形成的关键阶段。

米酒；不同发酵时间；电子舌；品质评价

米酒是以糯米为主要原料，经酒曲等糖化发酵剂发酵而成的饮料酒的统称［1］。米酒制作环境相对开放，制作工艺也比较简单，只需将糯米浸泡、蒸熟、冷却后接入酒曲室温发酵2 d～3 d即可［2］。米酒的制作过程实质是一个由多种微生物共同参与的复杂发酵过程，微生物的代谢不仅使米酒具有了丰富营养成分和特殊食疗功效，更是赋予了其独特的风味和口感［3］。近些年来，国内外学者在米酒或米酒曲微生物群落结构［4-6］和挥发性风味物质［7-9］的构成方面做了大量卓有成效的研究。众所周知，米酒的滋味品质直接决定了消费者对产品的接受性和喜好程度，然而令人遗憾的是，目前对米酒尤其是发酵过程中米酒滋味品质变化研究的报道尚少。

米酒滋味品质的评估多由专业的鉴评人员通过感官鉴评的方法进行评价，然而该方法不免带有一定的主观性和不可重复性［10］。随着现代仪器分析技术的发展，电子舌被广泛的应用于食品滋味品质的评价中，该人工味觉系统采用人工脂膜传感器技术，实现了食品味觉感官指标的数字化评价［8］，具有结果客观性和准确性高的特点，因而在食品的滋味品质评价方面得到了广泛的应用［11-13］。本研究对不同发酵时间的米酒样品进行了采集，使用电子舌技术和多元统计学方法相结合的方法，对米酒发酵过程中滋味品质的动态变化规律进行了揭示。

1材料、试剂与仪器

1.1材料

糯米：市售。凤窝酒曲：市售。

1.2试剂

氯化钾、氢氧化钾、L（+）-酒石酸：购于国药集团化学试剂有限公司；无水乙醇和浓盐酸：购于西陇化工有限公司；以上试剂均为分析纯。

1.3主要仪器

SA 402B味觉分析系统：日本Insent公司；LXJ-IIB低速大容量多管离心机：上海安亭科学仪器厂；SHZ-D水循环多用真空泵：巩义市予华仪器有限责任公司。

2实验方法

2.1样品的制备及预处理

洁净的糯米经浸泡、蒸煮、摊凉和淋冷等工艺环节后，按每千克糯米接入3 g米酒曲的比例将两者拌匀，于储酿器中28℃发酵，分别与0、6、12、18、24、30、36、42、54、60、72 h和84 h取样。常温下，将米酒样品3 000 g离心10 min后使用快速滤纸对上清液进行过滤，滤液置4℃备用。

2.2准备溶液和样品［14］

阴离子清洗液（Negatively solution）配置：将300 mL乙醇和8.3 mL浓盐酸加水定容至1 L。

阳离子清洗液（Positively solution）配置：将7.46 g氯化钾、300mL乙醇和0.56g氢氧化钾加水定容至1L。

2.3电子舌测试方法［15］

传感器首先在阴离子或阳离子溶液中清洗90 s，继而在参比溶液1和2中分别洗涤120 s，在参比溶液3中归零30 s达到平衡条件后，于样品中进行基本味测试，测试时间为30 s；在参比溶液4和5中分别短暂清洗3 s后，于参比溶液6中测试回味，测试时间为30 s。每个样品重复测定四次，为减少系统误差去除第一次测量结果，取后三次平均数据作为测试结果。传感器每次清洗、平衡和测试回味的溶液均分布在不同的样品杯子中，且1-6号参比溶液成分完全相同。

2.4统计分析

本研究共采集不同发酵阶段的米酒样品12个，使用电子舌对其苦味、涩味、酸味、咸味和鲜味等5个基本味觉指标，苦的回味、涩的回味和丰富度等3个回味指标进行了测定，在构建12行*8列的数据矩阵的基础上进而进行多元统计学分析。

使用方差分析对不同发酵时间米酒各滋味指标的差异性进行分析，使用主成分分析法和基于马氏距离的聚类对不同发酵时间米酒滋味品质整体结构的差异性进行分析；使用person相关性分析对不同滋味指标之间的相关性进行分析。本研究所有分析均采用Matlab 2010b软件（The MathWorks，Natick，MA，USA）。

3结果与讨论

3.1发酵不同阶段米酒各滋味指标的变化

发酵不同阶段米酒各滋味指标的变化见表1。

表1　发酵不同阶段米酒各滋味指标的差异性分析（n=12）Table 1The significance analysis of each taste index of rice wine in different fermentation time（n=12）

由表1可知，不同发酵时间的米酒其酸味、苦味、涩味、鲜味和咸味等5个基本味觉指标差异均非常显著（P＜0.01），而后味A（涩味的回味）、后味B（苦味的回味）和丰度（鲜味的回味）等3个基本味的回味指标差异均不显著（P＞0.05）。由总变异值的大小可知，米酒发酵过程中其酸味变化最大，其次为咸味、鲜味、苦味和涩味。使用电子舌对米酒的滋味品质进行评价时，只要两个样品在同一指标上的差值大于1，则其差异通过感官鉴评亦可以区分出来。由此可见，不同发酵时间的米酒尽管在苦味和涩味等缺陷指标上的差异较小，但是其差异通过感官鉴评亦可以区分出来。

发酵不同阶段米酒各滋味指标丰度变化曲线如图1所示。

图1　发酵不同阶段米酒各滋味指标丰度变化曲线Fig.1The change curve of richness of each taste index in different fermentation time

由图1可知，随着发酵时间的延长米酒样品的酸味呈现出不断增强的趋势，其中12 h～24 h时其增强趋势最为明显；咸味在前60 h呈现出增强的趋势，其中12 h～18 h时增强趋势最为明显，但是60 h以后其丰度逐渐下降；发酵前24 h米酒的苦味和鲜味呈现出明显的下趋势，其中12 h～24 h时其下降幅度较为明显，而24 h后两个滋味指标的丰度趋于稳定；米酒的涩味在发酵12 h以前呈现明显的下降趋势，而12 h～18 h其丰度明显增强，18 h后趋于稳定。由此可见，发酵12 h～24 h时米酒的各滋味指标变化均较为明显。

3.2发酵不同阶段米酒滋味品质总体结构的变化

发酵不同阶段米酒滋味品质总体结构的变化见图2。

图2　发酵不同阶段米酒滋味品质的主成分1与主成分2因子载荷图Fig.2Graphical representation of the principal component analysis of the taste profile characterization of rice wine in different fermentation time showing PC1 vs.PC2：Factor loading

因为电子舌获得的食品滋味数据矩阵通常具有变量较多的特点，所以为了从这些数据中有效挖掘出足够的信息，本研究采用主成分分析法（principal component analysis，PCA）和马氏距离聚类（Mahalanobis distance clustering）对不同发酵时间米酒的滋味品质整体结构进行分析。

经主成分分析发现，不同发酵阶段米酒样品滋味品质的信息主要集中在前3个主成分，其累计方差贡献率为88.27%。其中第一主成分贡献率为54.74%，第二和第三主成分的贡献率分别为22.56%和10.78%。根据计算样本相关矩阵的特征向量可给出主成分的函数式为：Y1=0.463X1-0.389X2+0.268X3+0.343X4+ 0.173X5-0.461X6-0.137X7+0.429X8

Y2=-0.161X1+0.391X2+0.393X3+0.317X4+0.590X5+ 0.163X6-0.406X7-0.163X8

Y3=-0.038X1-0.028X2-0.270X3+0.454X4+0.418X5+ 0.095X6+0.731X7-0.012X8

由函数式看出，在第一主成分中X1、X6和X8的系数绝对值最大；在第二主成分中X2、X3和X5的系数绝对值最大；而在第三主成分中X4和X7的系数绝对值最大。由此可见，上述8个指标可以划分为3个大类，即第一主成分由酸味、咸味和鲜味等三个滋味指标构成；第二主成分由苦味、涩味和后味A（涩的回味）等三个米酒产品品质的缺陷型指标构成；而第三主成分由后味B（苦的回味）和丰度（鲜的回味）等两个回味指标构成。发酵不同阶段米酒滋味品质的主成分1与主成分2因子载荷图如图2所示。同时由因子载荷图（图2）可知，第一主成分中的酸味和咸味与鲜味均呈负相关，而第二主成分中的三个指标均呈正相关，然其相关性是否具有统计学意义还需采用person相关分析进行进一步的验证。

发酵不同阶段米酒滋味品质的主成分1与主成分2因子得分图如图3所示。

图3　发酵不同阶段米酒滋味品质的主成分1与主成分2因子得分图Fig.3Graphical representation of the principal component analysis of the taste profile characterization of rice wine in different fermentation time showing PC1 vs.PC2：Factor scores

由图3可知，不同发酵阶段的米酒样品在因子得分图中的分布呈现出明显的聚类趋势，其中未发酵和发酵6 h的米酒样品位于第二象限；发酵12 h和18 h的米酒样品位于第三象限；发酵24、30、36、42 h和54 h的米酒样品位于第四象限；而随着发酵时间的延长，发酵60、72 h和84 h的米酒样品则位于第一象限。由此可见，随着发酵时间的延长米酒样品在因子得分图上的分布整体上往X轴的正方向偏移，结合图2和图3我们可定性的认为，发酵过程中米酒的酸味和咸味越来越浓郁，而鲜味呈现出减弱的趋势。由图3我们亦可知，不同发酵时间的样品在Y轴上的分布前18 h呈现出下降的趋势而18 h后整体呈现出上升趋势，结合图2和图3我们亦可定性的认为发酵初期米酒的苦味和涩味会逐渐下降，而发酵18 h后其会呈现出增强的趋势。

为了进一步验证PCA分析的结果，我们采用马氏距离聚类对不同发酵阶段米酒的滋味整体结构进行了分析。基于马氏距离不同发酵时间米酒滋味品质的聚类分析如图4所示。

图4　基于马氏距离不同发酵时间米酒滋味品质的聚类分析Fig.4The cluster analysis of the taste profile characterization of rice wine in different fermentation time based on mahalanobis distance

由图4可知，当距离取1000的时候，12米酒样品可以分成三个聚类，其中未发酵和发酵6 h及12 h的米酒样品可以形成第一个聚类，发酵18、24、30h和36h的米酒样品可以形成第二个聚类，而发酵42、54、60、72 h和84 h的米酒样品可以形成第三个聚类。本研究进一步采用多元方差分析（MANOVA）对不同发酵时间米酒滋味品质的差异性进行了分析，结果发现未发酵和发酵6 h及12 h的米酒样品其滋味差异不显著（p＞0.05），而发酵18 h的米酒样品其滋味与12 h时差异极显著（p=1.71E-66），由此可见发酵12 h～18h时米酒的滋味品质开始形成；而发酵12 h～30 h时米酒的滋味品质差异不显著（p＞0.05），发酵36 h时米酒的滋味品质与30 h和42 h时差异均显著（p＜0.05）。综上所述，发酵12 h～36 h可能是米酒滋味品质形成的关键阶段。值得一提的是，发酵60、72 h和84 h时米酒的滋味品质差异极显著（p＜0.001）。

3.3米酒各滋味指标相关性分析

米酒各滋味指标的相关性分析如表2所示。

表2　米酒各滋味指标的相关性分析Table 2Correlation analysis on each taste index of rice wine

由表2可知，米酒的不同滋味指标之间呈现出一定的相关性，其中酸味与苦味（R=-0.924，p＜0.001）和鲜味（R=-0.995，p＜0.001）均呈极显著负相关，而与咸味呈现极显著正相关（R=0.877，p＜0.001）；苦味与鲜味呈极显著正相关（R=0.908，p＜0.001），而与咸味呈现非常显著负相关（R=-0.775，p＜0.01）；鲜味与咸味呈极显著负相关（R=-0.875，p＜0.001）。值得一提的是，苦味的回味与涩味的回味呈显著正相关（R=0.700，p＜0.05）。

4结论

发酵过程中米酒的酸味、苦味、涩味、鲜味和咸味均会发生显著的变化，其中发酵12 h～24 h时米酒的各滋味指标变化均较为明显。按照米酒滋味整体结构相似性的大小，可以将米酒的发酵过程划分为0～12 h，12 h～36 h和36 h～84 h三个阶段，其中发酵12小时后米酒的滋味开始形成，而发酵12 h～36 h可能是米酒滋味品质形成的关键阶段。

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A Comparative Study on the Taste Profile Characterization of Rice Wine in Different Fermentation Time

YU Bo，GUO Zhuang，TANG Shang-wen，CAI Hong-yu，YANG Cheng-cong，PAN Zhen-fei，LIU Qian
（Northwest Hubei Research Institute of Traditional Fermented Food，College of Chemical Engineering and Food Science，Hu Bei University of Arts and Science，Xiangyang 441053，Hubei，China）

In this paper，the taste profile characterizations of rice wine in different fermentation time were studied by electronic tongue and multivariate statistics.There were significant differences of sourness，bitterness，astringency，umami and saltiness of rice wine in different fermentation time，and especially have the most changes during 12 h-24 h.Principal component analysis（PCA），cluster analysis based on mahalanobis distance analysis and MANOVA analysis all showed that the fermentation process of rice wine could divided into three stages based on the taste profile similarity，namely 0-12 h，12 h-36 h and 36 h-84 h.We also found the tasta of rice wine has begun to form after fermented 12 h fermentation，and the fermentation from 12 h to 36 h was probably a key state for of tasta profile formation.

rice wine；different fermentation time；electronic tongue；quality evaluation

�（

olution）配置：将2.236 5 g氯化钾和0.045 g酒石酸溶解于蒸馏水后定容至1 L。

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.10.005

2014-12-15

湖北省教育厅青年基金（Q20132602）

于博（1981—），男（回），讲师，博士，主要从事农产品深加工及综合利用研究。