糯米莲藕黄酒的发酵工艺研究

王元军，于清华

（济宁学院生命科学与工程系，山东济宁273100）

藕是多年生草本植物莲（Nelumbo nucifera Gaertn）肥嫩根状茎，营养丰富，属药食同源的保健品，具有消食止泻、开胃清热、健脾益气、养血生肌等滋补保健功效。利用发酵工艺开发具有独特风味的莲藕酒是提高莲藕资源经济附加值的有效途径。关于莲藕酒的研究，刘毅等[1]以莲藕和莲花为原料采用根霉、黑曲霉和酵母混菌发酵生产藕花发酵酒；时伟[2]以八湖莲藕为原料，通过制备莲藕清汁、发酵生产莲藕酒；李敬龙等[3]通过先酶解糖化再发酵的工艺获得了具有浓郁莲藕和发酵酒香莲藕酒。济宁微山湖是淮河以北地区面积最大的淡水湖，该地区莲藕种植领域广、产量高、价格便宜、产品资源丰富，是北方重要的莲藕主产区之一。充分发挥湖区莲藕资源用以酿酒是培育地方特色商品的有益尝试，宋文霞等[4]利用微山湖水产品莲藕莲子酿造米酒，为微山湖资源的合理开发提供了借鉴。

黄酒是世界三大酿造酒之一，其口感风味独特，并在发酵过程中产生多种保健功能成分，如γ-氨基丁酸、多酚类物质、生物活性肽、功能性低聚糖和黄酮类等[5]，具有抗氧化、降血压、增强免疫力、保护心脏、调节肠道微生物等多种保健功效[6-7]。随生活质量的提高和健康理念的普及，黄酒也越来越受关注。黄酒主要以糯米、黍米等为原料经双边发酵而成，目前传统黄酒的品种相对较少，具有鲜明时代特色黄酒品种相对更少。以藕为原料开发糯米莲藕黄酒是丰富黄酒品种的有益尝试，但目前还未见报道。尽管莲藕含有丰富的淀粉化合物，但支链淀粉含量低，需要对莲藕黄酒的酿造工艺进行深入研究。因此，本文旨在保持传统黄酒独特风味的基础上，开发以莲藕为辅料的酿造黄酒，这既有利于发挥地方资源优势，也符合市场消费趋势，具有良好的发展前景。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

微山湖莲藕、优质圆糯米：贵和生活超市；熟麦曲：大桥酒曲；黄酒酿酒高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

葡萄糖、亚甲基蓝、甲基红：天津市大茂化学试剂厂；硫酸铜、酒石酸钾钠、酚酞：天津市鼎盛鑫化工有限公司；氢氧化钠：天津市广成化学试剂有限公司；95%乙醇：天津市富宇精细化工有限公司；亚铁氰化钾：上海广诺化学科技有限公司。

HYG-A 恒温培养箱：太仓市实验设备厂；JA1-2002电子天平：上海越平科学仪器有限公司；SHZ-D 真空泵：天津赛得利斯实验分析仪器制造厂；HH-8 恒温水浴锅：金坛市城东新瑞仪器厂；26 cm 复底单层多用蒸锅：潮安县伟纳斯不锈钢制品有限公司；KDM 电热套：龙口市电炉制造厂；BCD-206TM 海尔冰箱：海尔集团公司。

1.2 工艺流程及要点

主要操作要点如下：

1）浸米、切藕：糯米清洗后，清水浸泡24 h 左右，以达到米颗粒完整、手指能碾碎、无白色硬芯为标准；选取微山湖优质莲藕，洗净去皮，切成与米粒大小的藕粒，与浸泡好的米混合均匀。

2）蒸饭：将米藕混合物上蒸锅，均匀摊开，待水沸上蒸汽开始计时30 min，要求米透而不烂、松软不粘连、均匀一致。

3）活化麦曲、干酵母：麦曲粉碎均匀，与干酵母分别放于烧杯，加入2%的糖水，恒温培养箱中30 ℃培养30 min。

4）摊饭、落缸：将蒸熟的米藕混合物取出摊凉40 ℃左右，放入大烧杯，加入活化后的麦曲、干酵母、水混合均匀，调pH 4.0。

5）糖化发酵、开耙：烧杯保鲜膜适度封口放入恒温培养箱恒温发酵。12 h 后开耙，每4 h 开一次耙，共4 次。

6）后发酵及成品：主发酵3 d 后烧杯密封入15 ℃恒温培养箱继续后发酵45 d；滤布压榨、抽滤、8 ℃热水煎酒20 min 后得成品。

1.3 糯米莲藕黄酒试验设计

1.3.1 糯米莲藕黄酒的单因素试验设计

控制原料总量200 g，10%麦曲、0.6%干酵母、90%加水量，设置藕粒比例5 %、15 %、25 %、35 %、45 %、55%6 个水平，26 ℃糖化发酵，成品测总酸、总糖和酒精度及感官评价。

150 g 糯米、50 g 藕粒、10%麦曲、0.6%干酵母，设置加水量 45%、60 %、75 %、90 %、105 %、120 % 6 个水平，26 ℃糖化发酵，成品测总酸、总糖和酒精度及感官评价。

150 g 糯米、50 g 藕粒、10 %麦曲、0.6 %干酵母、90%用水量，设置 24、26、28、30、32、34 ℃ 6 个水平，成品测总酸、总糖和酒精度及感官评价。

150 g 糯米、50 g 藕粒、0.6%干酵母、90%用水量，设置麦曲 4%、7%、10%、13%、16%、19%6 个水平，26 ℃糖化发酵，成品测总酸、总糖和酒精度及感官评价。

150 g 糯米、50 g 藕粒、10%麦曲、90%用水量，设置干酵母0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2% 6 个水平，26 ℃糖化发酵，成品测总酸、总糖和酒精度及感官评价。

1.3.2 糯米莲藕黄酒的正交试验设计

150 g 糯米，50 g 藕粒，选取干酵母量、麦曲量、用水量、主发酵温度4 个因素，每个因素3 个水平，选用L（934）设计正交试验（表1）以确定糯米莲藕黄酒的最佳发酵工艺。

1.3.3 测量指标

总糖测定采用亚铁氰化钾滴定法；总酸测定采用酸碱中和滴定法；酒精度测定采用蒸馏法。感官评价采用定性评价，主要评价澄清度、色泽、香气、口感。以酒液澄清，色泽金黄，香气协调，口感清爽为佳[8]。

表1 正交试验水平设计表Table 1 Horizontal design for orthogonal test

1.4 数据处理

正交分析、方差分析均由统计软件spss 19.0 完成。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 莲藕比例对糯米莲藕黄酒的影响

莲藕比例对糯米莲藕黄酒精度的影响见图1。

图1 莲藕比例对糯米莲藕黄酒精度的影响Fig.1 Effect of lotus root ratio on alcohol degree of lotus root glutinous rice wine

由图1 可见，酒精度随莲藕用量增加呈现逐渐降低的趋势。下降的拐点为莲藕用量比例25%，特别是用量比例35%～55%时，酒精度低于8%。这是由于莲藕可发酵淀粉含量低，酒精度的降低应与可发酵性糖供给不足有关，需结合总酸和总糖的变化规律进一步分析。不过，莲藕用量从35%增加到55%，并没有引起酒精度的进一步降低，其中的原因值得研究，不单单与发酵糖的不足有关，还可能与莲藕对酵母代谢的直接影响有关。莲藕比例对糯米莲藕黄酒总糖和总酸的影响见图2。

图2 莲藕比例对糯米莲藕黄酒总糖和总酸的影响Fig.2 Effect of lotus root ratio on total sugar and total acid of lotus glutinous root rice wine

由图2 可见，成品中总糖随莲藕比例的增加总体呈降低的趋势，总酸则呈现先持平后升高的趋势。5%～15 %处理总糖含量较高，5 %～25 %处理总酸十分理想，不超过4 g/L；而莲藕比例大于25%时，总糖含量较低。但随莲藕用量的增加，总酸迅速升高，当莲藕比例大于45%时，酸度超过7.5 g/L 为中度超酸。所以，藕作为黄酒酿造的辅料，增加其用量可能影响酒精的生成量，特别是用量超过25%时，明显的酒精度降低、酸度升高。其中的原因，一方面可能与藕的可发酵淀粉含量较低有关。糯米的淀粉含量是莲藕的4 倍[9]，当莲藕比例增加时，总的可发酵淀粉含量降低，发酵性糖不足导致酒精发酵不旺盛，酒精的产量自然低。另一方面，酒精发酵不旺盛导致产酸菌较活跃，部分淀粉被杂菌所利用，反而造成了总糖低、酸度高；而且，随藕的用量增加产酸增加明显。

感官评价上莲藕比例在5%～15%时酿得的黄酒酒液澄清，色泽金黄，香气弱，口感偏辛辣；莲藕比例在25%时酿得的黄酒色泽金黄，香味协调，口感清爽；莲藕比例在35%～55%时酿得的黄酒色泽金黄，酒液较浑浊，口感偏酸，酒味淡。综合以上分析，后续试验均选择莲藕用量比例为25%。

2.1.2 用水量对糯米莲藕黄酒的影响

黄酒酿造落缸时加水量直接影响起始酵母浓度和糖度，进而影响酒精发酵和成品酒品质。用水量对糯米莲藕黄酒质量指标的影响见表2。

表2 用水量对糯米莲藕黄酒质量指标的影响Table 2 Effect of water consumption on quality index of lotus root glutinous rice wine

由表2 可见，酒精度随用水量增加呈现先缓慢上升后缓慢下降趋势，但变化幅度不大。用水量75%～105%发酵过程中糖浓度适宜，利于酵母酒精发酵，酒精度含量高。用水量45%可能发酵过程中糖浓度高抑制酵母酒精发酵，而用水量120%时发酵过程中糖浓度低影响酒精发酵。

成品酒中总糖随用水量增加呈现逐渐降低趋势，最高糖度5.5 g/L。结合酒精度分析可见，总体各处理发酵均较为彻底。45%～60%处理用水量较少，糖浓度相对较高，酵母菌增殖和酒精发酵不彻底导致总糖略高。用水量75%～120%，糖浓度更利于双边发酵，转化比较彻底，成品中总糖低。从总酸上看，随用水量增加呈波动性变化，45%用水量由于糖度较高利于生酸菌增殖导致总酸略高；用水量大于60%时，双边发酵比较正常，总体酸度虽出现波动，但均比较低。感官评价上，用水量75%～105%黄酒金黄澄清，易过滤，香味协调，口味清爽。综上所述，用水量75%～105%适宜糯米莲藕黄酒的发酵，以90%处理最佳。

2.1.3 主发酵温度对糯米莲藕黄酒的影响

主发酵温度对糯米莲藕黄酒质量指标的影响见表3。

表3 主发酵温度对糯米莲藕黄酒质量指标的影响Table 3 Effect of main fermentation temperature on quality index of lotus root glutinous rice wine

由表3 可见，糯米莲藕黄酒酒精度随主发酵温度升高呈现先升高再持平后降低趋势。24 ℃时温度低、酵母增殖迟缓、数量少，发酵过程不旺盛，酒精度较低；主发酵温26 ℃～30 ℃，酵母增殖快，发酵旺盛，酒精度高；主发酵温度大于30 ℃时，随温度升高，酵母菌早衰导致产酒精作用弱，酒精度降低。

总糖、总酸变化规律基本一致。主发酵温度在26 ℃～30 ℃时，温度适宜，双边发酵较彻底，残留总糖低、总酸含量较低、酒精度高。主发酵温度24 ℃时，酵母增殖速度慢，总糖和总酸均较高；而大于30 ℃之后，主发酵温度过高，酵母早衰导致糖发酵转化低、残留量高、酒精度低，而生酸菌加强造成总酸明显增加，甚而达到轻度超酸。感官评价主发酵温度26 ℃～30 ℃酿得的黄酒色泽金黄澄清、香味协调、口感清爽；32 ℃～34 ℃酿得的黄酒颜色深，较澄清，闻之略有酸味，香味淡、口感偏苦、口味淡薄。因此，主发酵温度26 ℃～30 ℃较为适宜，以28 ℃处理最佳。

2.1.4 麦曲量对糯米莲藕黄酒的影响

麦曲用量影响黄酒发酵中糖的释放速度，并影响酒的风味。麦曲量对糯米莲藕黄酒质量指标的影响见表4。

表4 麦曲量对糯米莲藕黄酒质量指标的影响Table 4 Effect of ripe wheat qu dosage on quality index of lotus root glutinous rice wine

表4 可见，麦曲量4%～10%时，随麦曲量增加酒精度增加，这是由于麦曲的糖化作用增强，酵母发酵原料充足，产酒精增多；当麦曲量超过10%时，糖化作用过强、渗透压加大，开始抑制酵母菌酒精发酵，酒精度逐渐降低，尤其19%处理抑制作用强，酒精度最低。总糖随麦曲量增加呈现波动上升的趋势。用量4%时，糖化作用弱导致提供的发酵糖不足，影响酵母酒精发酵，残糖也低；用量7%～16%糖化作用适度，酵母发酵原料充足，双边发酵旺盛，转化彻底，因而酒精度高、残糖也较低；用量19%时麦曲的量过大，糖化作用过强导致糖浓度高、渗透压大，抑制酵母增殖，因而发酵后期酒精发酵作用不强，酒精度低、总糖偏高。

总酸随麦曲量增加呈现缓慢升高趋势。用量4%～10%时，麦曲添加量适宜，双边发酵正常，总酸不超过4 g/L，较为理想。麦曲量超过10%时，总酸迅速升高，麦曲量19%时，黄酒酸度为7.2 g/L，中度超酸。这主要是麦曲量增加，糖化和发酵不平衡，过高的糖度抑制了酵母发酵，导致产酸杂菌增殖；也可能包括麦曲中霉菌繁殖产生大量乳酸有关[10]。感官评价，麦曲用量7%～13%时，酿得黄酒澄清、色泽金黄、香味协调、口感清爽。综合以上分析，麦曲量7%～13%较为适宜，以10%处理最佳。

2.1.5 干酵母量对糯米莲藕黄酒的影响

干酵母量对糯米莲藕黄酒质量指标的影响见表5。

干酵母为发酵剂。由表5 可见，糯米莲藕黄酒的酒精度随干酵母量增加先升高后降低。干酵母用量0.2%～0.8%时，随用量增加酵母菌数量增多，酒精发酵作用增强，酒精度逐渐升高，更多的糖转化成酒精，总糖逐渐下降，0.8 %处理总糖达最低。用量大于0.8 %，由于可发酵性糖供给不及时导致酵母早衰，酒精发酵持续时间短，酒精生成量少，酒精度降低；同时由于酵母的早衰，后期麦曲释放的糖不能被消耗，残留总糖反而升高。

表5 干酵母量对糯米莲藕黄酒质量指标的影响Table 5 Effect of dry yeast amount on quality index of lotus root glutinous rice wine

进一步分析总酸的变化，干酵母量0.2%～0.6%时，随用量增加，总酸略有下降，0.6%处理最好，总酸为3.6 g/L，双边发酵最和谐。当干酵母量大于0.6%时，由于可发酵性糖供给不足导致酵母早衰，杂菌繁殖，总酸逐渐升高。其中0.8%处理，虽酒精度最高、总糖最低，但总酸略高，达5 g/L，可能存在发酵中生酸的问题，从感官评价上也偏酸，甜味不明显，酒味重，略辛辣。干酵母量在0.2%～0.6%时酿得黄酒酒液澄清、色泽金黄、口感清爽、香味协调。综合分析干酵母量0.2%～0.6%较为适宜，以0.6%处理最佳。

2.2 正交试验结果及分析

在单因素试验基础上，选用L9（34）正交试验优化糯米莲藕黄酒发酵工艺，结果如表6。

表6 糯米莲藕黄酒发酵工艺正交试验结果Table 6 Orthogonal test results of fermentation process of lotus root glutinous rice wine

续表6 糯米莲藕黄酒发酵工艺正交试验结果Continue table 6 Orthogonal test results of fermentation process of lotus root glutinous rice wine

由极差R1可得，4 个因素对糯米莲藕黄酒酒精度的影响为D>B>A>C，根据平均值k 得出最优工艺组合为A2B2C2D1。由正交试验极差R2可得，4 个因素对糯米莲藕黄酒总糖的影响为A>D>B>C，成品酒中总糖低表明发酵转化彻底，因此根据平均值k 得出最优工艺组合为A3B2C2D1。由正交试验极差R3可得，4 个因素对糯米莲藕黄酒总酸的影响为B>D=A>C，以成品酒中总酸低为佳，根据平均值k 得出最优工艺组合为A2B1C1D1或A2B1C2D1。

因3 个指标单独分析得到的优化条件不同，所以要根据对指标影响的大小综合考虑，得出最佳工艺组合。因素A 对总糖的影响最大，对酒精度和总酸的影响较小，因此选A3。因素B 对总酸的影响最大，对酒精度的影响次之，对总糖的影响较小，可以选B1或B2。由于各处理总酸均在标准以内，酒精度指标对质量则更为有意义，而且感官评价中麦曲用量为B2的黄酒比用量为B1的黄酒风味更好，酒精度虽高但是并未有辛辣感，综合考虑选B2。因素C 对于酒精度、总糖和总酸的影响都是最小的，取平均值C2。因素D 对酒精度的影响最大，对总糖和总酸的影响次之，因此选D1。由极差分析可得，酿造糯米莲藕黄酒的最佳工艺组合为A3B2C2D1，因极差不包含系统误差，因此将对以上得到的结果进行方差分析来验证结果的正确性。

方差分析可得，因素D（F=10.5>F0.01=8.649）对酒精度的影响极显著，因素B（F=5.5>F0.05=4.459）对酒精度的影响显著，因素A 对酒精度的影响不显著，选D1；因素A（F=9>F0.01=8.649）对总糖的影响极显著，因素D（F=6>F0.05=4.459）对总糖的影响显著，因素B 对总糖的影响不显著，选 A3；因素 B（F=10>F0.01=8.649）对总酸的影响极显著，因素A 和因素D 对总酸的影响不显著，选B2；因素C 对各指标影响均最小，因此取平均值C2。由方差分析可得酿造糯米莲藕黄酒的最佳组合为A3B2C2D1。

综上所述，方差分析与极差分析所得结果一致，糯米莲藕黄酒发酵的最佳组合为A3B2C2D1。经3 次验证试验证实所获黄酒平均酒精度15.8%、总糖3.4 g/L、总酸4.2 g/L，感官评价酒体澄清、色泽金黄、口感清爽、香味协调，具莲藕清香。即当干酵母量0.6%、麦曲量10%、用水量90%、主发酵温度26 ℃为糯米莲藕黄酒发酵的最佳工艺条件。

3 讨论

传统黄酒是以酒药和生麦曲为糖化发酵剂，具有“酸甜辛鲜咸”五味平衡的风格特点，而新工艺黄酒则是以活性干酵母、熟麦曲等为糖化发酵剂，所获黄酒较为辛辣、清爽，品质不及传统黄酒。本文研究中采用新工艺黄酒的生产工艺，在糯米原料的基础上添加藕粒，旨在丰富新工艺黄酒的香气和口感，同时增强其对脾胃的保健功效。在原料配比中，提高藕粒比例有利于增强莲藕的清香、黄酒的风味和保健价值。然而，本次研究表明过多的添加藕粒会降低黄酒的酒精度，增加总酸含量，甚至导致超酸，故本次研究采用了藕粒的添加量为总原料的25%。宋文霞等[4]以根霉和酵母酿造莲藕莲子米酒，应类似于以黄酒的酒药生产米酒；其研究中采用糯米和藕的质量比为1 ∶1，其所获米酒总酸在6.5 g/L～7.5 g/L，明显超酸，也证实了本次研究结论。因此，如何解决莲藕使用量与酒超酸的问题还要深入研究，如考虑筛选合适的糖化发酵菌、采取适当的控酸措施等。