含γ-氨基丁酸客家黄酒的工艺优化

钱　敏，刘嘉欣，莫依灿，朱　豪，赵文红，白卫东

含γ-氨基丁酸客家黄酒的工艺优化

钱敏1，2，刘嘉欣1，莫依灿1，朱豪1，赵文红1，2*，白卫东1，2

（1.仲恺农业工程学院 轻工食品学院，广东 广州 510225；2.广东省岭南特色食品工程中心，广东 广州 510225）

该试验通过对广东客家黄酒的酿造工艺进行优化，以提高黄酒中γ-氨基丁酸（GABA）含量。选取酒药、麦曲、红曲、加水量、装瓶量和浸米时间6个因素进行单因素筛选，利用Design-Expert 8.05软件设计分式析因实验，得出装瓶量和浸米时间为影响最大的两个因素。通过响应面优化对两个显著因素进行研究，得出最佳酿酒工艺参数：酒药0.5%、麦曲0.5%、红曲5%、加水量5%（以原料糯米质量百分比计），装瓶量200 g/L和浸米时间30 h，在此最佳参数下酿造的黄酒，GABA含量达295.79 mg/L，比传统工艺黄酒中GABA含量提高了142.89 mg/L。

客家黄酒；γ-氨基丁酸；工艺优化

广东客家黄酒又称客家娘酒和“月子酒”，是我国黄酒的一个重要分支［1-2］，己有五千多年的历史，是客家古文化和酒文化相结合的精华，是岭南一带客家民间传统发酵型黄酒。其红褐色晶莹剔透，酒体甘醇，香气浓郁，鲜甜爽口，余味绵长［3］。黄酒是最富营养的发酵酒。黄酒的含热量是啤酒的3～6倍，葡萄酒的2.0～2.5倍，黄酒富含蛋白质、维生素和多种对人体有益的矿物元素，黄酒中氨基酸种类达18种之多，其中包括8种人体必需氨基酸［4-5］，它们在黄酒中含量是啤酒的9.8倍，红葡萄酒的3.5倍，并且高于鸡蛋等其他食品，故有“液体蛋糕”之美誉［6-9］。

γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid，GABA）是一种天然活性成分［10］，也是一种重要的抑制性神经递质，它参与多种代谢活动，具有降血压、促进肝功能、肾功能等功效［11-15］。

本实验通过了解广东客家黄酒内功能性物质γ-氨基丁酸（GABA）的作用，对黄酒的酿造工艺进行优化，提高黄酒内GABA的含量，改善其营养性质。在保留广东客家黄酒原有风味口感的基础上，优化黄酒品质，满足现代人对身体健康的需求，推动广东客家黄酒发展，更为GABA的深入研究打下基础。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

糯米：市售；米酒（29度）：广东石湾酒厂；红曲、麦曲、酒药：广东河源紫金酒厂。

乙腈、甲醇：瑞典欧谱生公司；GABA标准品：上海晶纯生化科技股份有限公司；邻苯二甲醛（o-phthalaldehyde，OPA）衍生试剂：安捷伦科技有限公司；磷酸盐缓冲液：广州市东晖贸易有限公司；以上所有试剂均为色谱纯。

1.2仪器与设备

LDZX-30KBS立式压力蒸汽灭菌器：上海涉案医疗器械厂；Agilent 1100高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）仪：美国Agilent公司；85-2型恒温磁力搅拌器：上海撕乐仪器有限公司；LRH-250F生化培养箱：上海悦丰仪器表有限公司；BS223S电子天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司。

1.3方法

1.3.1客家黄酒的加工工艺流程及操作要点

操作要点：加水量超过米2～3 cm、浸米时间以2～3 d为宜；121℃蒸饭30 min；摊饭待米的温度降到37℃左右即可拌曲（红曲5%、麦曲0.7%、酒药0.7%）；前发酵时间为下缸后5～7 d，温度26～30℃；添加高度米酒（29度）用以调控发酵缸中微生物生长，防止酸败等发生；后发酵温度控制在26～30℃，时间20～30 d；灭菌温度65℃、时间30 min；陈酿的温度25℃、时间60 d。

1.3.2 GABA含量检测方法

黄酒中GABA含量检测采用高效液相色谱法。色谱条件：PhenomenexGeminiC18色谱柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；柱温40℃；紫外检测检测器；检测波长340 nm；流动相：A相为0.04 mol/L NaH2PO4（用6 mol/LNaOH调pH至7.8）；B相为乙腈∶甲醇∶水=45∶45∶10（V/V）。依次吸取0 μL H2O、5 μL磷酸盐缓冲液、1 μL OPA衍生剂、0 μL H2O、10 μL酒样、0 μL H2O，进样量为1 μL；梯度洗脱程序见表1。

表1　梯度洗脱程序Table 1 Gradient elution program

1.3.3标准品溶液的配制及酒样的处理

GABA标准品溶液的配制：准确称取GABA标准品40 mg，以流动相A定容至100 mL。准确取10 mL酒样，加入0.5 g活性碳，静置1 h，用滤纸过滤，然后用0.45 μm微孔滤膜过滤，每个样品平行做3个，进样分析。

1.3.4 γ-氨基丁酸标准曲线绘制

按0.5 μL、1.0 μL、1.5 μL、2.0 μL、2.5 μL的进样量进样，以GABA的峰面积（y）为纵坐标，GABA的含量（x）为横坐标作γ-氨基丁酸标准曲线，得到标准曲线回归方程y= 592.148 3x+0.944 6，相关系数R为0.999 84。

1.3.5单因素试验

单因素选取酒药、麦曲、红曲、加水量、浸米时间和装瓶量6因素进行单因素筛选，以GABA含量（Y）为响应值，利用Design Expert 8.05软件设计分式析因试验6因素进行单因素筛选，析因试验水平设计及编码值见表2。

表2　单因素26IV-2析因水平设计及编码值Table 2 Design and coding of single factor 26IV-2fractional factorial experiments

1.3.6响应面优化

对单因素试验所筛选出的显著因素，利用Design-Expert.8.05软件设计中心组合试验设计（central composite design，CCD），进一步优化工艺参数。

1.3.7黄酒感官评价

参考黄酒国标GB/T 13662—2008《黄酒》制定客家黄酒感官评分方法，各酒样使用随机编号，由10名具有经验的人员对黄酒的色泽（A）、香气（B）、滋味（C）和风格（D）4个方面进行评分，以很好、较好、一般、较差和差进行评价，按权重记录结果，满分100分。感官评分计算公式如下：

感官评分=A×10%+B×25%+C×50%+D×15%

式中：A、B、C、D分别表示色泽、香气、滋味和风格。

2　结果与分析

2.1单因素筛选结果

按照表1.3.5设计进行分式析因单因素试验，结果见表3。

表3　分式析26IV-2因试验设计和结果Table 3 Design and results of 26-2fractional factorial experimentsIV

按照表3试验结果输入Design Expert 8.05软件对其进行处理，因子及其交互作用效应估计结果见表4，学生化残差检验法半正态图结果见图1。

表4　因子及其交互作用效应估计Table 4 Factors and interaction effect estimation

由各因素及其交互作用的效应估计（见表4）可知，E因素浸米时间和F因素装瓶量是影响最大的两个效应，E和F因素影响贡献率分别为3.55%和91.97%。

图1　学生化残差检验法半正态图Fig.1 Half normal plot of student residual test methods

由图1可知，A、B、C、D因素不存在偏差，E和F是远离直线的，当因素和交互作用各点在直线上说明其影响作用小，反之当点远离直线则表明影响作用越大。因此E（浸米时间）和F（装瓶量）两因素为显著因素，并选取E（浸米时间）和F（装瓶量）进入下一步响应面优化试验。

2.2响应面优化结果

根据上述单因素筛选得出E（浸米时间）和F（装瓶量）为两个影响最大的因素，利用Design Expert 8.05软件进行中心组合试验设计（CCD），其因素与水平设计见表5与表6。

表5　中心组合设计的因子水平（α=1.414）Table 5 Factors and levels of central composite design（α=1.414）

表6　中心组合试验设计Table 6 Design of central composite experiment

按照表6设计进行CCD响应面优化试验，其试验结果见表7。

表7　CCD响应面优化结果Table 7 Results of CCD response surface optimization

将表7试验结果输入Design Expert 8.05软件对其进行方差分析，得出结果见表8。

表8　模型预测结果Table 8 Prediction results of the model

由表8可知，在线性模型、2FI模型、二次方模型和三次方模型中，其中二次方模型的P值最小＜0.000 1，而其失拟项P值为0.373 7＞0.100，说明二次方模型失拟度小且比其他模型更适合，从不同模型的矫正拟合度和预测拟合度分析，其调整决定系数R2adj和预测决定系数R2分别为0.990 8和0.976 7，各拟合度值最接近1。因此，选择二次方模型对中心复合试验设计响应面优化建模。即回归方程Y=355.529 79-0.102 08E-0.001E2-0.013 774F2可以用于该设计区域的响应面优化分析。装瓶量与浸米时间对GABA含量影响的响应面分析结果见图2。

图2　装瓶量与浸米时间交互作用对GABA含量影响的响应面和等高线Fig.2 Response surface plots and contour line of effect of interaction between bottling capacity and immersion time on GABA contents

由图2可知，在试验设计区域没有最优值，其理论上最优值是装瓶量为0和浸米时间30 h，GABA最高含量为355.53 mg/L。对此根据工厂生产实际情况，选择装瓶量在200～400 g/L以及浸米时间在20～40 h的区域内选择其最佳生成工艺，并利用Design Expert 8.05软件对工艺优化，选取GABA含量在期望值280～320 mg/L内的工艺参数。

利用DesignExpert8.05软件中的优化模块在设定阈值区间选取最优工艺参数，将优化模块中装瓶量、浸米时间优化后所得方案为装瓶量200.00g/L，浸米时间30h。在此最佳方案条件下，其他工艺参数按照传统工艺进行酿酒验证试验，重复3次，GABA含量检测结果平均值为295.79 mg/L。结果表明，该模型预测值301.33 mg/L和验证试验平均值295.79 mg/L基本符合。

2.4客家黄酒感官品质评价

表9　不同客家黄酒感官评价Table 9 Sensory evaluation of different Hakka rice wine

由表9可知，工艺优化客家黄酒的评分为89.1分，与市售客家黄酒评分接近。总体来说工艺优化后的客家黄酒澄清、透亮、颜色红润，香味浓郁协调，口感醇厚甘顺、清醇柔和爽口，达到优等客家黄酒标准。

3　结论

在单因素筛选时，从Design Expert 8.05设计的分式析因试验可知，酒药、麦曲、红曲和加水量均为非显著影响因素，浸米时间和装瓶量两因素是对客家黄酒中GABA影响最大的两个因素。

通过CCD响应面优化得到模型回归方程Y=355.529 79-0.102 08E-0.001×E2-0.013 774×F2，其中E为浸米时间，F为装瓶量，其优化后所得最佳工艺参数：酒药0.5%、麦曲0.5%、红曲5%、加水量5%（以原料糯米含量百分比计）、装瓶量200 g/L和浸米时间30 h，最终酿制的客家黄酒中GABA含量为295.79 mg/L，比传统工艺黄酒中GABA含量提高了142.89 mg/L。

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Process optimization of Guangdong Hakka rice wine containing GABA

QIAN Min1，2，LIU Jiaxin1，MO Yican1，ZHU Hao1，ZHAO Wenhong1，2*，BAI Weidong1，2
（1.College of Light Industry and Food Science，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou 510225，China；2.Guangdong Engineering Center for Lingnan Specialty Food，Guangzhou 510225，China）

The brewing technology of Guangdong Hakka rice wine was optimized，to improve the gamma-aminobutyric acid（GABA）content in Hakka rice wine.The factors of Chinese yeast，wheat koji，Monascus，water addition，bottling capacity and immersion time were screened by single factor experiment，fractional factorial experiment was optimized by Design-Expert 8.05 software.The results were most affected by bottle capacity and immersion time.Through the response surface optimization experiment on the two significant factors，results showed that the optimal brewing technology was as follows：Chinese yeast 0.5%，wheat koji 0.5%，Monasus5%，water addition 5%（in raw material quality glutinous rice percentage），bottling capacity 200 g/L and immersion time 30 h.Under the conditions，the GABA content in the Hakka rice wine was 295.79 mg/L，increased 142.89 mg/L compared with the rice wine with traditional technology.

Hakka rice wine；GABA；process optimization

TS262.4

0254-5071（2016）07-0123-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.07.026

2016-03-28

食用槟榔品质提升与槟榔文化研究（1017DS0400）

蒋晨凤（1991-），女，硕士研究生，研究方向为植物食品加工。

杨大伟（1967-），男，副教授，博士，研究方向为食品工程与农产品综合利用与开发。