天麻米酒发酵工艺优化

李刚凤，刘健，杨娟，朱苗，李丽

（铜仁学院材料与化学工程学院，贵州铜仁554300）

天麻的主要成分为天麻素，还含有对羟基苯甲醇、多糖、维生素A 等功能性成分[1]，具有镇痛、镇静催眠、抗焦虑等功效[2-3]。糯米甜酒含有丰富的微量元素及维生素，适量饮用有助于血液循环，提高免疫力，并有补血养颜，舒筋活血，延年益寿之功效[4]。国内外已对糯米甜酒和其他发酵酒类促进人体健康的机理进行了研究，研究表明具保健功能成分最强的4 种物质为乙醇、低聚糖、氨基酸和多肽[5]。人们不再局限于传统的酿酒技术，现阶段，部分研究学者研制了许多风味独特又富营养的发酵酒[6]。王怀能等[7]用新鲜天麻发酵的天麻发酵酒，超声波催陈后得到酒精度在8%vol～18%vol 之间的天麻发酵酒。王准生等[8]研究天麻、刺梨、蜂蜜复合发酵酒。段生东等[9]采用新鲜天麻制得一种天麻保健酒。本试验以天麻、糯米为主要原料研究低度发酵型天麻米酒，充分利用糯米淀粉，将米中营养成分转化到酒中，并在发酵过程中形成了新营养物质，对人类身体健康十分有利。同时利用微生物的菌种进行发酵，尽量保存天麻多糖、天麻素等有效成分，以期为天麻的开发与利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

天麻：德江；糯米：花垣县吉顺米业有限责任公司；酵母：安琪酵母股份有限公司；α-淀粉酶（3 700 u/g）、糖化酶（10 000 u/g）：北京奥博星生物技术有限公司；桶装水、白砂糖、柠檬酸：市售。

MAX-A3003 电子天平：深圳市无限量衡器有限公司；HH-6 电热恒温水浴锅：常州智博瑞仪器制造有限公司；PAL-3 糖度计：杭州大吉光电有限公司；0～50%vol 酒精计、温度计：武强县奥博仪表厂。

1.2 试验方法

1.2.1 天麻米酒发酵工艺路线

1.2.2 主要操作要点

1）原料预处理：筛选剔除霉变，腐烂，病虫害的天麻，水清洗干净表面的泥垢和其他杂质。将清洗后的天麻用蒸煮5 min，冷却后切成2 mm～3 mm 长。

2）糯米浸泡：挑选颗粒饱满、整齐、不含其它大米和杂质的糯米，用水淘洗糯米，直到陶米水不浑浊为止。用去离子水浸泡糯米，浸泡程度用手轻轻捏碎即可（水温 20 ℃～25 ℃，时间 24 h～48 h）。

3）糯米蒸煮：将糯米沥干，蒸煮时间40 min～60 min，蒸煮后的糯米需内无白心疏松不糊，均匀一致。

4）活性干酵母的复水活化：根据姚荣清等[10]方法略改进，在35 ℃～42℃5%糖水中加入5%活性干酵母，混匀，每 10 min 搅拌一次，活化 20 min～30 min，直至出现大量小气泡终止活化。

5）调 pH 值：5%柠檬酸，调节 pH3.5～4.0 更有利于天麻米酒的发酵。

6）液化：将天麻与糯米按一定比例混合后添加0.06%淀粉酶，在 85 ℃，pH4 的条件下液化 4 h[11]。

7）糖化：将天麻与糯米按一定比例混合后添加0.4%糖化酶，在85 ℃，pH5 的条件下糖化4 h。

8）主发酵：将天麻、糯米和酵母按比例配制好，充分摇匀，以保鲜膜密封，再用塑料袋密封，用橡皮圈扎紧，置于隔水式电热恒温培养箱中发酵6 d。

9）过滤：将已发酵好的米酒用过滤纱布将糯米残渣和酒体分离开来，即得到成品米酒。

10）杀菌：采用巴氏灭菌法，在65 ℃下灭菌30 min后，装瓶。

11）陈酿：置于冰箱4 ℃存放2 d，主要目的除去发酵中产生的异味。

1.2.3 天麻米酒发酵单因素试验

保持其他条件不变，分别考察料液比[1 ∶1、1 ∶1.5、1 ∶2、1 ∶2.5、1 ∶3（g/mL）]，天麻添加量（5%、10%、15%、20%、25%），酵母添加量为（0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%），发酵温度（28、29、30、31、32 ℃），发酵时间（3、4、5、6、7 d），白砂糖添加量（2%、4%、6%、8%、10%），以感官评分和酒精度为评价指标。

1.2.4 天麻米酒发酵的正交试验设计

在单因素试验的基础上，以料液比、天麻添加量、酵母添加量、发酵温度为主要考察因素，以感官评分和酒精度为评价指标，设计L9（34）进行正交试验，天麻米酒发酵的正交试验因素水平表见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.2.5 酒精度的测量

采用比重法且参照GB 5009.225-2016《食品安全国家标准酒中乙醇浓度的测定》[12]测量酒精度，根据测得的液体温度和修正后的酒精计示值查《酒精计温度、酒精度换算表》[13]。

1.2.6 感官评定

天麻米酒的感官评分指标由色泽、外观、香气、口感、澄清度等[14]7 部分组成。由10 名食品科学与工程专业同学组成的评价小组对天麻米酒进行了感官评价，天麻米酒的感官评价标准见表2。

表2 天麻米酒感官评分标准表Table 2 Gastrodia elata rice wine sensory evaluation criteria

续表2 天麻米酒感官评分标准表Continue table 2 Gastrodia elata rice wine sensory evaluation criteria

1.2.7 数据处理

用Spss17.0和Excel2010 分析数据，origin8.5 作图。

2 结果与分析

2.1 料液比对天麻米酒感官品质的影响

糯米酒发酵过程中，不添加水最终也会产出酒，但糯米酒的甜度过高而总酸度过低，使糯米酒的风味和口感不佳[15]。因此，本试验选择料液比分别为 1 ∶1（g/mL）～1 ∶3（g/mL）条件下，探讨不同料液比对天麻米酒感官品质及酒精度的影响，结果见图1。

图1 料液比对天麻米酒酒精度和感官评分的影响Fig.1 The effect of ratio of water on the alcohol and sensory score of Gastrodia elata rice wine

由图1 可知，当料液比为 1 ∶2（g/mL）时，天麻米酒的感官评分和酒精度达到最高，酒精度8%vol，感官评分达到87 分，制得天麻米酒口感饱和、风味清香、醇香浓郁。当料液比大于1 ∶2（g/mL），经发酵后的天麻米酒酒液的酒精体积分数降低，口感较差，醇香味较淡，导致感官评分与酒精度随料液比的增加而减少。综合考虑，确定最佳料液比为1 ∶2（g/mL）。

2.2 天麻添加量对天麻米酒感官品质的影响

本试验选择天麻添加量为5%～25%条件下，探讨天麻添加量对天麻米酒品质的影响，结果见图2。

图2 天麻添加量对天麻米酒酒精度和感官评分的影响Fig.2 The effect of Gastrodia elata content on the alcohol and sensory score of Gastrodia elata rice wine

由图2 可知，当天麻添加量在5 %～10 %时，天麻米酒酒精度与感官评分随之增加，当天麻添加量为10%时，天麻米酒的酒精度为7.9%vol，感官评分为86 分，制得天麻米酒口感饱和、风味清香、醇香浓郁。当天麻添加量大于10%时，天麻米酒酒精度与感官评分随之降低。原因可能是，天麻经发酵后产生的香气覆盖天麻米酒的独特香气，使得天麻米酒香味浓厚，醇香味单一。综合考虑，确定天麻添加量为10%。

2.3 酵母添加量对天麻米酒品质的影响

本试验选择酵母添加量为0.1%～0.9%条件下，探讨酵母添加量对天麻米酒品质的影响，结果见图3。

图3 酵母添加量对天麻米酒酒精度和感官评分的影响Fig.3 The effect of yeast content on the alcohol and sensory score of Gastrodia elata rice wine

由图3 可知，当酵母添加量在0.1%～0.7%时，天麻米酒的酒精度最高达到8.5%vol 感官评分最高达到84 分。当酵母添加量大于0.7%时，天麻米酒感官评分及酒精度随之降低。添加酵母有利于天麻米酒品质的形成，当酵母添加量过低，淀粉的糖化效率降低，发酵进程减慢，导致天麻米酒酒精度较低且风味淡有异味，添加量过高，天麻米酒发酵速度过快，不利于风味的形成。综合考虑，确定酵母添加量为0.7%。

2.4 发酵温度对天麻米酒品质的影响

本试验选择发酵温度为28 ℃～32 ℃条件下，探讨不同发酵温度对天麻米酒品质的影响，结果见图4。

图4 发酵温度对天麻米酒酒精度和感官评分的影响Fig.4 The effect of fermentation temperature on the alcohol and sensory score of Gastrodia elata rice wine

由图4 可知，当发酵温度为30 ℃时，天麻米酒的酒精度为8.8%vol，感官评分达到85 分。当发酵温度小于30 ℃，天麻米酒的酒精度及感官评分随着的发酵温度继续增大而增大，酵母菌代谢活动较弱，发酵速率较低，导致天麻米酒口感不饱和、风味淡；当发酵温度大于30 ℃，天麻米酒的酒精度及感官评分随着的发酵温度继续增大而减小。发酵温度过高，酵母生长加快，生成较多的代谢产物，导致天麻米酒口感欠佳。综合考虑，确定发酵温度为30 ℃。

2.5 发酵时间对天麻米酒品质的影响

本试验选择发酵时间为3 d～7 d 条件下，探讨不同发酵时间对天麻米酒品质的影响，结果见图5。

由图5 可知，当发酵时间6 d 时，天麻米酒的酒精度为8.65%vol，感官评分达到86 分。当发酵时间小于6 d 时，随着发酵时间的继续增加天麻米酒感官评分及酒精度随之增加，发酵时间过短，天麻米酒中糖度较高，并且岀汁量少，酒香味不明显。当发酵时间大于6 d时，随着发酵时间的继续增加天麻米酒感官评分及酒精度随之降低，随着发酵时间延长，酵母发酵产生代谢物、导致天麻米酒口感欠佳。综合考虑，确定发酵时间为6 d。

图5 发酵时间对天麻米酒的酒精度和感官评分的影响Fig.5 The effect of fermentation time on the alcohol and sensory score of Gastrodia elata rice wine

2.6 白砂糖添加量对天麻米酒酒精度的影响

本试验选择白砂糖添加量为2%～10%条件下，探讨不同白砂糖添加量对天麻米酒品质的影响，结果见图6。

图6 糖添加量对天麻米酒酒精度和感官评分的影响Fig.6 The effect of white sugar content on the alcohol and sensory score of Gastrodia elata rice wine

由图6 可知，当白砂糖添加量为8%时，天麻米酒的酒精度为8.65%vol，感官评分达到89 分。当白砂糖添加量小于8%时，天麻米酒感官评分及酒精度随白砂糖添加量增加而增加，当白砂糖添加量大于8%时，天麻米酒感官评分及酒精度随白砂糖添加量增加而减少。糖分高，发酵激烈，随着白砂糖添加量增大微生物较长时间处于高温和高渗透压环境，容易衰老，影响出酒率。综合考虑，确定白砂糖添加量为8%。

2.7 天麻米酒发酵正交试验优化结果分析

天麻米酒发酵正交试验优化结果分析，见表3。

由表3 可知，4 个单因素对天麻米酒发酵的影响顺序为A>B>D>C；即料液比影响最大，其次是酵母添加量和天麻添加量，影响最小的是发酵温度；正交试验的最优组合是A2B2C1D2，在该条件下经5 组重复验证试验，测得天麻米酒酒精度为测得天麻米酒酒精度为9.5%vol，与正交试验第5 组结果相同，但发酵温度选择较低的30 ℃更加经济，因此确定最终组合为A2B2C1D2，即料液比 1 ∶2（g/mL），酵母添加量 0.7%，天麻添加量10%，发酵温度为30 ℃，此条件下制得的天麻米酒口感饱和、风味醇香、米香浓郁芬芳，色泽透亮，兼具天麻独特风味。

表3 正交试验结果分析Table 3 The result and analysis of orthogonal test

3 结论

本试验以天麻、糯米为原料开发研制发酵型天麻米酒，经单因素和正交试验探讨了天麻米酒的发酵工艺条件。在前期处理糯米的工艺中，糯米的含水量至关重要。蒸熟的糯米无白芯（约40 min～60 min）。液化酶水解淀粉，加快糖化型淀粉酶完成整个淀粉的分解。酵母添加量过多消耗营养过多，生成的底酒少。酵母添加量少发酵时间长且酒体淡薄，酒精度低。研究表明：天麻米酒发酵的最佳工艺条件为：料液比1 ∶2（g/mL），酵母添加量0.7%，天麻添加量10%，发酵温度30 ℃，在该最佳工艺条件下天麻米酒的酒精度9.5%vol。因此，该方法具有工艺简便、提取时间较短、节约能源等优点，为天麻米酒的发酵工艺提供了一定的理论依据。