黄精在酿造黄酒中的作用研究

李锦松,张 超,张怀山,唐永清,车经纬,吴正云*

(1.泸州老窖集团有限责任公司,四川 泸州 646000;2.四川大学 轻纺与食品学院,四川 成都 610065)

黄精在酿造黄酒中的作用研究

李锦松1,张 超1,张怀山1,唐永清1,车经纬1,吴正云2*

(1.泸州老窖集团有限责任公司,四川 泸州 646000;2.四川大学 轻纺与食品学院,四川 成都 610065)

以糯米和黄精为原料,采用半固态发酵工艺酿制黄精黄酒,分析添加不同量的黄精粉和黄精汁对黄酒品质的影响。结果表明,添加糯米质量分数2%、5%、10%的黄精粉和料液比为20∶1、10∶1、5∶1(g∶mL)的黄精汁均能提高产酒率、酵母的比生长速率、体外抗氧化能力,其中添加糯米质量分数5%的黄精粉效果最佳,酵母比生长速率为0.043 5 h-1,DPPH自由基清除率为46.82%,总酚含量为74.56 μg/mL,总黄酮含量为14.90 μg/mL。

黄精;比生长速率;酿造工艺;黄酒

黄酒是一种主要以富含糖类、淀粉的果类、谷类等为主要原料,曲药为酵种,经糖化、发酵而产生的含低酒精度的饮料[1]。其营养丰富,酒性温和,风味独特,含有糊精、麦芽糖、葡萄糖、低聚糖,多种有机酸、多肽、氨基酸、维生素和矿物质元素等。在黄酒生产工艺的基础上,加入一种或多种中药材混合发酵或在压榨分离的生清酒中添加适量的植物提取液经勾兑和调味是酿制保健黄酒工艺的主要特点[2],但对中药材在酿造黄酒中发挥何种作用未见详尽的报道与总结。

黄精性平味甘,具有补气养阴、健脾、润肺、益肾的功效,属于药食同源的药材。《本草纲目》中记载:黄精可“补中益气、除风湿、安五脏,久服轻身延年不饥,补五劳七伤,助筋骨,耐寒暑,益脾胃,润心肺,填精髓,食之驻颜断谷”。本试验以黄精为研究对象,在传统黄酒的酿造工艺的基础上,考察黄精在黄酒酿造过程中所表现的作用,以期为研究开发黄精保健酒提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

优质糯米:市售;黄精:购自成都某药店;安琪酿酒曲:安琪活性干酵母股份有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH):美国Sigma公司;氢氧化钠、葡萄糖、福林酚、亚硝酸钠、硝酸铝(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

YXQ-LS-75SII立式压力蒸汽灭菌锅:上海博迅实业有限公司;HWS28型电热恒温水浴锅:上海一恒科学仪器有限公司;101-1型电热鼓风恒温干燥箱:上海浦东荣丰科学仪器有限公司;UPH-I-10T优普系列超纯水器:成都超纯科技有限公司;SpectraMAX-190酶标仪:上海美谱达仪器有限公司;LRHS-250B恒温恒湿培养箱:上海齐欣科学仪器有限公司;FA2004电子天平:上海良平仪器仪表有限公司;CW240小型中药粉碎机:山东临清宏源制药设备有限公司;SHXB-Z不锈钢桶式压滤器:长沙市湘智离心机仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黄精黄酒加工工艺流程

1.3.2 操作要点

(1)原料的处理:将糯米称量后洗1～2次,加2～3倍体积的水浸泡1 h,沥干、常压蒸煮,以原料熟透、不黏手为准。

(2)黄精的预处理:将干燥后的黄精粉碎过18目筛,得到干燥黄精药粉,干燥器内保存备用。黄精汁的制备参考文献[3]的方法。

(3)拌曲发酵:以糯米计,将0.6%的活化安琪酿酒曲分别与糯米(干)质量分数2%、5%、10%的黄精粉和料液比为20∶1、10∶1、5∶1(g∶mL)的黄精汁和其混合均匀、密封(依次进行编号1#、2#、3#、4#、5#、6#,不加黄精的为空白),在28 ℃的条件下发酵14 d。

(4)过滤、灭菌:用干净滤布将发酵好的酒进行固液分离,为粗滤;然后采用不锈钢桶式压滤器进行真空压滤,为精滤,最后进行巴氏灭菌于冰箱冷藏。

其中,黄精进行黄酒酿造的最佳添加时机参考郑联合等[4]研究黄精山兰酒中所确定黄精添加的最佳时机为在冲缸时,黄酒酿造的加水量参考罗颂等[5]西洋参中药曲酿造清酒的工艺中所确定最佳加水量为原料的2倍。

1.3.3 测定方法

感官品评价:按照参考文献[6]的方法对发酵完成后的黄精黄酒进行感官评定。

理化指标:按照参考文献[7-8]的方法测定酒精度、pH、总酸(以乳酸计)、氨基酸态氮、总糖(以葡萄糖计)、酵母数。

体外抗氧化指标:按照参考文献[9]的方法测定DPPH清除率、总酚含量、总黄酮含量。

动态模拟:在黄酒发酵过程中,二氧化碳和乙醇是通过酵母的发酵作用将发酵底物中的碳水化合物转化而成的,其产气量可以间接反映发酵过程中酵母生长的情况,选用Logistic方程来模拟黄酒发酵过程中产气量的变化[10]。计算公式如下:

式中:X为黄酒在发酵时间t(h)时的产气量,g/g;Xm为黄酒发酵过程中的最大的产气量,g/g;μm为酵母生长的最大比生长速率,h-1。

方程(1)被积分后可得方程(2):

式中:X0为黄酒发酵的初始产气量,g/g;X(t)表示发酵时间t与产气量X的函数表达式。

2 结果与分析

2.1 黄精黄酒的感官评价

表1 不同黄精添加方式对黄酒的感官评价的影响Table 1 Effects of different addingPolygonatum sibiricummethods on sensory evaluation results of the Chinese rice wine

由表1可知[6],1#～6#酒样均为合格黄酒。在色泽方面,1#～6#和空白组酒样均呈明亮的橙黄色,酒体清亮透明,无沉淀,其中4#黄酒颜色较淡;在香气方面,1#～6#酒样清雅醇香,均具有药香味,其中2#、3#、6#酒样的药香较浓;在口味方面,1#～6#和空白组酒样入口清爽,其中2#、3#酒样偏甜。

2.2 黄精黄酒的理化指标

表2 不同黄精添加方式对黄酒的理化指标的影响Table 2 Effects of different addingPolygonatum sibiricummethods on physicochemical indexes of the Chinese rice wine

由表2可知,参照GB/T 13662—2008《黄酒》的分类标准,1#～6#和空白组酒样均属于清爽型干黄酒,且各项指标均达到了清爽型干黄酒二级标准。

2.3 黄精黄酒的产气量的变化及其动态模拟

由图1可知,在发酵前5 d,添加黄精粉酿制的黄酒产气量变化比添加黄精汁的黄酒快,之后呈现缓慢的增长;发酵8 d后,基本上不再产气。分析其原因为黄精粉中同时含有水溶性成分及醇溶性成分,黄精经熬煮后得到黄精液里主要含有水溶性成分。直接添加的黄精粉进行发酵,微生物不仅利用了黄精中的淀粉物质,也使黄精中的多糖、皂苷等有益物质充分溶解在发酵酒液里。

图1 不同黄精添加方式对黄酒产气量的影响Fig.1 Effects of different addingPolygonatum sibiricummethods on gas production of the Chinese rice wine

从产气量来看,3#黄精酒的产气量最大,达到91.64 g,略高于2#(产气量为90.70 g),同时也高于其他黄精酒的产气量,产量最低的为6#,仅为86.45 g,略高于空白组。

产气量的大小可以大致反映发酵样品的产酒情况。综合比较原料的投入量、产酒量,确定2#黄精酒发酵样品的发酵速度快,产酒能力较强,这与王晓玲[11]的结果一致。

表3 不同黄精添加方式黄酒的Logistic方程拟合参数值Table 3 Logistic equation fitting parameter values of the Chinese rice wine with different addingPolygonatum sibiricummethods

由表3可知,黄酒发酵过程中,添加了黄精的酵母生长比生长速率比空白对照高,其中添加黄精粉的比生长速率比添加黄精汁高,且2#的比生长速率最高,较空白组提高了13.87%。在培养过程中,添加黄精的黄酒发酵过程中积累的产气量高于空白组,显示出添加黄精后对于酵母的生长有一定的促进作用。说明,黄精在黄酒发酵过程中所体现的优势在于提高了酵母生长的比生长速率。

2.4 黄精黄酒中酵母生长变化趋势

由图2可知,黄精酒发酵过程中酵母数的变化总体呈现出现增加后下降的趋势。这与元红酒酿造过程中酵母数的变化趋势一致[12]。黄酒发酵过程中,酵母生长分为四个阶段:一是迟缓期,糖化作用开始,酵母适应环境,未增殖;二是对数期,酵母开始快速增殖;三是稳定期,酵母浓度变化不大,发酵作用强烈;四是衰减期,由于营养物质减少,酒精大量生成,环境条件变差,酵母数开始逐渐减少,其中最关键阶段的是对数期,因为在这个阶段充足的糖分使得酵母占主要优势来遏制杂菌的生长。在对数期,酵母迅速繁殖、生长、发酵产酒精,其中以2#的酵母数最高且明显高于其空白组,5#和6#的酵母数低于其空白组。出现这一现象的可能是由于添加的黄精粉吸水后体积变大,使发酵底物疏松,在搅拌过程中有利于融入空气,但空气的融入量也不能太大,因为黄酒酿造前发酵属于厌氧发酵;另一方面添加的黄精汁使得发酵底物更紧实,在搅拌过程中不利于空气的融入,酵母是兼性厌氧菌,在生长代谢过程中需要融入一定量的空气。

图2 不同黄精添加方式黄酒样酵母生长曲线Fig.2 Growth curves of yeast of the Chinese rice wine with different addingPolygonatum sibiricum methods

2.5 黄精黄酒的体外抗氧化指标

表4 不同黄精添加方式黄酒的体外抗氧化指标(n=3)Table 4 In vitro antioxidant indexes of the Chinese rice wine with different addingPolygonatum sibiricummethods(n=3)

由表4可知,添加黄精粉酿造的黄酒体外抗氧化能力比添加黄精汁的黄酒高,均高于空白组,并且黄精酒的DPPH清除率、总酚和总黄酮含量都随着黄精添加量的增加而增加。其中3#黄精酒的DPPH清除率为61.67%,总酚含量为94.82μg/mL,总黄酮含量为26.89μg/mL。2#黄精酒的DPPH清除率为46.82%,总酚含量为74.56 μg/mL,总黄酮含量为14.90 μg/mL。

采用SAS软件对总酚、总黄酮与DPPH清除率三者之间进行相关分析,结果表明两两之间的相关系数均＞0.961(P＜0.01),说明黄酒中酚类和黄酮类物质含量越高其DPPH清除率越高,这与阙斐等[13]研究结果表明在酚类物质含量与黄酒的抗氧化能力呈正相关一致。黄丹丹等[14]的研究结果表明,黄酒中起抗氧化作用的主要成分为氨基酸、糖类物质和酚类物质。黄精中含有多糖、皂苷和维生素等成分[15],彭金龙等[16]的结果表明,多糖具有一定的抗氧化能力且多糖浓度与清除率在一定的浓度范围内呈量效关系。ZHA X Q等[17]报道多糖结构的不同也会影响酿造酒的清除率。章宇等[18]探讨了黄酮对酿造酒的抗氧化能力影响,结果表明,加入经强化后的黄酮对酿造酒具有更强的清除自由基的能力和抗氧化活性。

综上考虑,2#样品即添加糯米质量分数5%黄精粉的酒样感官品质和理化指标均达到标准要求,且体外抗氧化能力较强。

3 结论

本试验主要完成了黄精黄酒的工艺试验,采用“边糖化边发酵、一次投料”方式进行黄精黄酒的发酵,结果证明,添加糯米质量2%、5%、10%的黄精粉和料液比为20∶1、10∶1、5∶1(g∶mL)的黄精汁均能提高产酒率、酵母的比生长速率、体外抗氧化能力,其中添加糯米质量5%的黄精粉效果最佳,酵母比生长速率为0.0435h-1,较空白组提高了13.87%。DPPH清除率为46.82%,总酚含量为74.56 μg/mL,总黄酮含量为14.90 μg/mL。

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LI Jinsong1,ZHANG Chao1,ZHANG Huaishan1,TANG Yongqing1,CHE Jingwei1,WU Zhengyun2*
(1.Luzhou Laojiao Group Co.,Ltd.,Luzhou 646000,China;2.College of Light Industry,Textile&Food Science,Sichuan University,Chengdu 610065,China)

TS262.91

0254-5071(2017)11-0064-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.11.014

2017-07-18

四川省科技支撑计划项目(2016GZ0359);泸州市科技计划项目(2016-G-1)

李锦松(1972-),男,高级工程师,硕士,研究方向为智能酿造。

*通讯作者:吴正云(1977-),男,副教授,博士,研究方向为食品生物技术。