生料法发酵复合黄酒原料及工艺优化

王琪，杨锐，刘琨毅,2,，蒋宾，念波，李崇萍，安江珊，焦文文，李红叶

(1.宜宾职业技术学院五粮液技术与食品工程学院，香料植物资源开发与利用四川省高校重点实验室，四川 宜宾 644000；2.云南农业大学食品科学技术学院，云南 昆明 650201；3.云南农业大学龙润普洱茶学院，西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心，云南 昆明 650201)

黄酒是我国特有的一种酒精类饮料，可分为传统型、清爽型和特色型[1-2].不仅酒体醇和、酒香突出，而且还含有8种必需氨基酸，故深受广大消费者的喜爱[3-5].因其生产过程中蒸粮需要消耗大量的能量，且生产周期往往需要1个月，故售价高于同属酿造酒的啤酒[6].若能将蒸粮消耗的能量节约下来，将大幅度降低黄酒的生产成本[7].因此生产成本较低的生料酿酒方法孕育而生[8-9].目前，生料酿酒已在白酒生产中取得了不错的经济效益与社会效益，但在黄酒生产中还应用不广泛[10-11]，其主要原因是生料酿造黄酒容易造成酒体香气单一、口感单薄、滋味不协调等不良现象[12].为解决这类不良现象可采用多种具有能改善酒品香气的原料复合的方法进行特色型黄酒的酿造[13]，并达到降低生产成本、简化生产工艺的目的.

花椒籽中含有的柠檬烯与芳樟醇能赋予酒品一定的柠檬香进而改善酿造酒的风味，而且消费者普遍喜欢带有柠檬香气的酒类饮品，但因其具有一定的麻味与苦味，故在作为酿酒原料时需与其他原料进行复配[14-16].罗汉果因其含有高甜低热的罗汉果苷、5-羟甲基糠醛、金合欢醇等化学成分能赋予饮品甘甜及果香、面包香、花香[17-18].玫瑰花中含有的香茅醇、β-苯乙醇等具有清甜花香的香味物质可增加酒类饮料的感官特性[19].因此，本试验通过花椒籽、罗汉果、玫瑰花复配的技术进行生料复合黄酒的酿造，以期获得生产成本较低且感官特性优良的特色型黄酒，为工业化生产提供理论基础.

1 材料与方法

1.1 试验材料

花椒籽(水分含量为10.23%)，购于四川汉源花椒公司；罗汉果干果(水分含量为11.27%)、干玫瑰花瓣(水分含量为11.16%)，购于广西南宁药材公司；大米(水分含量为 13.4%，淀粉含量为 70.13%)，购于四川省宜宾市高县酿酒原料种植基地；黄酒生料酿酒曲，购于丽水力克生物科技有限公司；柠檬烯、芳樟醇标准品(色谱纯)，购于北京谱析科技有限公司；水为纯净水；其余试剂均为国产分析纯级试剂.

XYN-QL型气流粉碎机，潍坊新亚能粉体设备有限公司；SW-CJ-2FD型超净工作台，苏州净化设备有限公司；HN-25S型电热恒温培养箱，浙江力辰仪器科技有限公司；BS210S型电子分析天平，北京赛多利斯天平有限公司；PHs-3c型精密pH计，上海理达仪器厂；6890N型气相色谱，美国Agilent公司.

1.2 复合黄酒酿造工艺

分别将花椒籽、罗汉果干果、干玫瑰花瓣中的杂质及异形物去除，粉碎后过60目筛；将挑选好的优质大米用纯净水淘洗干净，用无菌纱布过滤后将4种原料按不同的配比组合加入发酵罐中，并加入大米质量2倍的纯净水进行调配后加入一定比例的黄酒生料酿酒曲；在试验设定的温度条件下静置发酵，发酵前3 d每天搅拌1次；主发酵结束后，进行酒液与酒渣分离，酒液在15 ℃温度下后发酵20 d；滤布压榨、抽滤，85 ℃热水煎酒20 min后得成品.

1.3 试验方法

1.3.1 单因素优化试验 参考黄壹杨等[12]的单因素试验方法，在花椒籽添加量、罗汉果添加量、玫瑰花添加量、酒曲接种量、主发酵温度及主发酵时间分别为3%、3%、3%、2.5%、28 ℃、10 d的基础条件下，保持其它因素不变，只改变其中1个因素，设置椒籽添加量0%、1%、2%、3%、4%、5%，罗汉果添加量0%、1%、2%、3%、4%、5%，玫瑰花添加量0%、1%、2%、3%、4%、5%，酒曲接种量1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%，主发酵温度24、26、28、30、32 ℃及主发酵时间8、9、10、11、12 d，以感官评分及酒精度为指标，每组试验重复3次进行单因素试验.删除每个单项研究结果前的重复.

1.3.2 响应面优化试验 在单因素试验的基础上， 以花椒籽添加量(A)、罗汉果添加量(B)、主发酵温度(C)和主发酵时间(D)，进行响应面试验，因素水平如表1所示.

1.3.3 感官评分方法 感官评分由11名(5男6女)专业人员组成的感官评定小组参照GB/T 13662-2018《黄酒》[2]对复合黄酒从外观、香气、口味、风格等4个方面进行感官评分，评分标准如表2所示.

表1 响应面试验因素水平

表2 复合黄酒的感官评分标准

1.3.4 理化指标测定方法 酒精体积分数测定采用密度瓶法[2]；总糖(以葡萄糖计)测定采用廉爱农法[2]；总酸、氨基酸态氮的测定采用电位滴定法[2]；非糖固形物的测定采用重量法[2]；pH测定采用酸度计法[2].

1.3.5 柠檬烯、芳樟醇含量分析 柠檬烯、芳樟醇采用气相色谱法测定[15].色谱条件为极性色谱柱DB-Wax(30.0 m×0.25 mm×0.25μm)；进样口温度为230 ℃，载气为氮气，流速1 mL/min，分流比为5∶1，氢气流速为30 mL/min，空气流速为400 mL/min；气相色谱升温程序为起始柱温60 ℃，保持1 min，以4 ℃/min升至120 ℃，保持5 min，然后以5 ℃/min升至160 ℃，保持2 min；直接进样，进样量1 μL.

1.4 数据处理

以上每个试验重复3次，结果取平均值.采用OriginPro 12.1软件进行数据制图，PASW Statistics 18软件进行数据分析，Design Expert 10.1软件进行响应面设计及结果分析.

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 花椒籽添加量对复合黄酒品质的影响 控制罗汉果与玫瑰花的添加量为3%，酒曲添加量为2.5%，主发酵温度为28 ℃及主发酵时间为10 d，考察花椒籽添加量分别为0%、1%、2%、3%、4%、5%时复合黄酒的感官评分与酒精度，结果如图1所示.复合黄酒的感官评分随着花椒籽添加量的增加呈现出先上升后下降的趋势，其中，当花椒籽的添加量为2%时，复合黄酒的感官评分达到了最高的(77.1±2.1)分.少量的花椒籽能提高复合黄酒的感官评分，主要原因在于花椒籽中含有的柠檬烯与芳樟醇能赋予酒品愉悦的果香[15]，使其感官评分在香气层面上获得较高的分数.若黄酒中花椒籽的含量较高，则会因其固有的麻味及苦味影响复合黄酒的感官特性，造成其感官评分较低的现象.故当复合黄酒中的花椒籽添加量高于2%时，其感官评分显著降低(P<0.05).复合黄酒的酒精度随着花椒籽添加量的增加略有变化，但无显著性差异(P>0.05).因此，选用花椒籽添加量为1%、2%、3%用于后续响应面法试验.

图1 花椒籽添加量对复合黄酒品质的影响Figure 1 Effect of the addition of Zanthoxylum bungeanum seeds on the quality of compound Huangjiu

2.1.2 罗汉果添加量对复合黄酒品质的影响 控制花椒籽与玫瑰花的添加量分别为2%、3%，酒曲添加量为2.5%，主发酵温度为28 ℃及主发酵时间为10 d，考察罗汉果添加量分别为0%、1%、2%、3%、4%、5%时复合黄酒的感官评分与酒精度，结果如图2所示.当罗汉果添加量由0%增加到4%时，复合黄酒的感官评分随之上升.当罗汉果的添加量为4%时，复合黄酒的感官评分为最高为(80.3±1.5)分.因罗汉果中含有大量的罗汉果苷，能赋予复合黄酒愉悦的甘甜味；试验所用的罗汉果干果在一定程度上也能赋予复合黄酒怡人的坚果香与烘烤香[20].故适当增加罗汉果的添加量能显著提高复合黄酒的感官评分.虽然罗汉果能赋予复合黄酒愉悦的甘甜味，但若复合黄酒的甜味过重则会破坏酒体的整体风格，因此当罗汉果的添加量为5%时，复合黄酒的感官评分显著下降(P<0.05).因罗汉果中含有的糖苷类等物质能被微生物利用生成乙醇，故复合黄酒的酒精度随着罗汉果添加量的增加而升高，最高为(12.4±0.2)%.因此，选用罗汉果添加量为3%、4%、5%用于后续响应面法试验.

图2 罗汉果添加量对复合黄酒品质的影响Figure 2 Effect of the addition of Siraitia grosvenorii on the quality of compound Huangjiu

2.1.3 玫瑰花添加量对复合黄酒品质的影响 控制花椒籽与罗汉果的添加量分别为2%、4%，酒曲添加量为2.5%，主发酵温度为28 ℃及主发酵时间为10 d，考察玫瑰花添加量分别为0%、1%、2%、3%、4%、5%时复合黄酒的感官评分与酒精度，结果如图3所示.

由于玫瑰花中含有香茅醇、β-苯乙醇等具有清甜花香的香味物质[21]，故在复合黄酒酿造原料中添加玫瑰花，能赋予黄酒怡人的花香，使其感官评分显著提高(P<0.05).当玫瑰花添加量为4%时，复合黄酒的感官评分为最高的(81.3±0.6)分；当玫瑰花添加量从3%增加到5%时，感官评分虽有变化但变化不显著(P>0.05).由图3可知，复合黄酒的酒精度随玫瑰花添加量的增加而升高，当玫瑰花添加量增加到3% 以后，其酒精度未发生显著性升高的现象(P>0.05).故酿造复合黄酒时，添加3%的玫瑰花为较佳选择.

图3 玫瑰花添加量对复合黄酒品质的影响Figure 3 Effect of the addition of rose on the quality of compound Huangjiu

2.1.4 酒曲接种量对复合黄酒感官评分的影响 控制花椒籽、罗汉果、玫瑰花的添加量分别为2%、4%、3%，主发酵温度为28 ℃及主发酵时间为10 d，考察酒曲添加量分别为1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%时复合黄酒的感官评分与酒精度，结果如图4所示.当酒曲接种量从1.5%变化到2.0%时，复合黄酒的感官评分与酒精度分别从(78.7±1.3)分增加到(80.5±1.0)分、(11.3±0.3)%增加到(11.9±0.1)%，2者均显著增加(P<0.05).当酒曲接种量从2.0%变化到2.5%时，复合黄酒的感官评分增加到(81.5±0.6)分，差异显著(P<0.05)；复合黄酒的酒精度增加到(12.1±0.2)%，但增加不显著(P>0.05).因为酒曲接种量偏低时，在试验所设定的主发酵时间条件下，容易造成酒醅中残糖含量较高、酒香不突出、容易染菌等不良现象[10,22].当酒曲接种量从2.5%继续增加时，复合黄酒的感官评分与酒精度均有变化，但变化不显著(P>0.05).故酿造复合黄酒较佳的接种量为2.5%.

图4 酒曲接种量对复合黄酒品质的影响Figure 4 Effect of the inoculation volume of koji on the quality of compound Huangjiu

2.1.5 主发酵温度对复合黄酒感官评分的影响 控制花椒籽、罗汉果、玫瑰花的添加量分别为2%、4%、3%，酒曲添加量为2.5%及主发酵时间为10 d，考察主发酵温度分别为24、26、28、30、32 ℃时复合黄酒的感官评分与酒精度，结果如图5所示.复合黄酒的感官评分与酒精度均随着主发酵温度的升高呈现出先上升后下降的趋势，其中，当主发酵温度为30 ℃时，复合黄酒的感官评分与酒精度均为最高，分别为(84.6±1.0)分与(12.6±0.1)%.当温度低于30 ℃时，生料曲中的微生物与相关酶类不能充分发挥其作用，使得醪液酒精度偏低、酒体风格欠佳；当温度高于30 ℃时，微生物代谢加快，容易产生大量的热量从而抑制酵母菌等微生物的生长代谢[23]，造成微生物发酵力下降，进而造成酒体不够醇厚、香味不够丰满.因此选择复合黄酒的主发酵温度为28～32 ℃用于后续响应面试验.

图5 主发酵温度对复合黄酒品质的影响Figure 5 Effect of primary fermentation temperature on the quality of compound Huangjiu

2.1.6 主发酵时间对复合黄酒感官评分的影响 控制花椒籽、罗汉果、玫瑰花的添加量分别为2%、4%、3%，酒曲添加量为2.5%及主发酵温度为30 ℃，考察主发酵时间分别为8、9、10、11、12 d时复合黄酒的感官评分与酒精度，结果如图6所示.复合黄酒的感官评分与酒精度也随着主发酵时间的延长呈现出先上升后下降的趋势，其中，当主发酵时间为9 d时，复合黄酒的感官评分与酒精度达到最高，分别为(86.8±0.6)分与(12.9±0.3)%.当主发酵时间较短时，复合黄酒酒醅中可发酵性糖还未完全被转化为酒精，造成复合黄酒酒精度不足、香味不够浓郁的现象[22].当复合黄酒的主发酵时间超过9 d后，其酸度开始增加，逐渐影响了酒体的整体风格.其原因可能是主发酵时间过长，部分乙醇被转化为有机酸，致使复合黄酒酒精度下降、酸度增加[24].当主发酵时间为12 d时，复合黄酒的酒精度下降到(10.4±0.3)%，感官评分也随之下降至(77.9±0.6)分.因此，选择主发酵时间为8～10 d进行响应面优化试验.

2.2 响应面法试验

通过Box-Behnken中心组合设计对花椒籽添加量(A)、罗汉果添加量(B)、主发酵温度(C)和主发酵时间(D)4个因素进行响应面试验，结果如表3所示，响应面曲线如图7～8所示.

图6 主发酵时间对复合黄酒品质的影响Figure 6 Effect of primary fermentation time on the quality of compound Huangjiu

表3 响应面试验设计及结果

图7 各因素的交互作用对感官评分影响的响应面曲图Figure 7 The response surface of interaction among four factors on the sensory score

对试验数据进行方差分析，结果如表4、表5所示.分别以感官评分与酒精度为响应值，经回归拟合后，得到相应的回归方程，如下.

感官评分(分)=86.30+0.92A-0.90B+0.12C-1.58D+0.89AB+0.89AC-2.42AD-0.58BC-0.56BD-1.05CD-3.12A2-1.28B2-2.14C2-3.14D2；

酒精度(%)=12.84+0.12A-0.10B+0.02C-0.18D+0.15AB+0.15AC-0.33AD-0.08BC-0.23BD-0.18CD-0.45A2-0.21B2-0.26C2-0.52D2

根据方差分析，一次项D、交互项AD、二次项C2对复合黄酒的感官评分及酒精度的影响均为显著(P<0.05)，二次项A2、D2对复合黄酒的感官评分及酒精度的影响均极为显著(P<0.01)，且表明试验可以利用上述2个回归方程确定复合黄酒酿造的最佳工艺.

由图7可知，因素A与因素D之间所形成的响应面曲面坡度在图7中最为陡峭，并与方差分析中交互项AD对复合黄酒的感官评分影响显著(P<0.05)相吻合.该结论也在图8中得到证实.

图8 各因素的交互作用对酒精度影响的响应面曲图Figure 8 The response surface of interaction among four factors on the alcohol content

表4 感官评分的方差分析

表5 酒精度的方差分析

2.3 复合黄酒发酵工艺验证

根据响应面分析，复合黄酒在花椒籽添加量为2.32%、罗汉果添加量为4.01%、主发酵温度为30.46 ℃、主发酵时间8.67 d的条件下，感官评分可获得最高的理论值89.842 8分；在花椒籽添加量2.27%、罗汉果添加量3.79%、主发酵温度30.41 ℃、主发酵时间8.72 d的条件下，酒精度可获得最高的理论值13.184 4%.后续分别对花椒籽添加量为2.3%、罗汉果添加量为4.0%、主发酵温度为30.5 ℃、主发酵时间8.7 d，花椒籽添加量2.3%、罗汉果添加量3.8%、主发酵温度30.5 ℃、主发酵时间8.7 d进行3组平行试验.试验结果表明复合黄酒在花椒籽添加量2.3%、罗汉果添加量4.0%、主发酵温度30.5 ℃、主发酵时间8.7 d的条件下，可获得最高的感官评分与酒精度，分别为(89.1±1.0)分与(13.1±0.1)%.

2.4 理化指标分析

经测得复合黄酒在最佳酿造工艺条件下的总糖为(8.75±0.13)g/L、总酸为(6.31±0.02)g/L、非糖固形物为(12.46±0.09)g/L、氨基酸态氮为(0.33±0.01)g/L、pH为4.4，以上指标均符合中华人民共和国GB/T 13662-2018《黄酒》标准[2].

2.5 复合黄酒中柠檬烯与芳樟醇含量的分析

测定在最优工艺条件下复合黄酒中柠檬烯与芳樟醇含量，用未添加植物原料的黄酒作为对照，测定结果如表6所示.复合黄酒中柠檬烯与芳樟醇含量显著高于对照样(P<0.05).由此表明，花椒籽中对酒类饮品感官品质有利的柠檬烯与芳樟醇能通过生料酿造黄酒的生产工艺带入到复合黄酒中，并在一定程度上赋予了复合黄酒愉悦的香味.试验基于感官评审通过控制花椒籽的添加量与多种原料的复配既到达了改善传统黄酒香气淡薄的目的，又屏蔽了花椒籽中的麻味与苦味，并满足了消费者喜爱柠檬香味酒品的需求[14].

表6 柠檬烯与芳樟醇含量

3 讨论

为解决生料酿造黄酒带来的酒体香气单一、口感单薄等不良现象，试验采用多种具有能改善酒品香气的植物性原料复合的方法进行了特色型黄酒的酿造.根据He等[28]的调查研究，发现大多数消费者喜爱具有柠檬香气的酒类饮品.因花椒籽中含有一定量的柠檬烯与芳樟醇[15-16]，使其具有类似柠檬的香气，故试验选择花椒籽作为改善黄酒香气的酿造原料.当花椒籽的添加量为1%～2%时，能赋予黄酒愉悦的果香；当花椒籽的添加量超过2%时，酒体出现了一定的麻味与苦味，进而影响了复合黄酒的感官特性.因此应严格控制花椒籽的添加量，并采用能掩盖花椒籽麻味与苦味的其他植物性原料复配的方法进行黄酒的酿造，当在大米中添加2.3%花椒籽粉、4.0%罗汉果粉、3.0%玫瑰花瓣粉进行生料法酿酒时，可获得酒香与植物香和谐、口感醇厚的复合黄酒.

在实验室条件下采用生料法酿造10 L复合黄酒消耗电能16.3 kW/h，而采用传统方法酿造10 L复合黄酒消耗电能20.7 kW/h.因此，采用生料法酿造复合黄酒可节约电能21.3%，初步达到了降低成本的目的.

若需将此复合黄酒进行工业化生产还需对其工艺条件进一步优化，例如可在复合黄酒发酵过程中接入适合黄酒发酵的纯种微生物以增强酒体香气或降低高级醇的含量，达到改善品质的目的[25-26].许明明等[25]将酿酒酵母、红曲霉、米根霉接入到黄酒酒醪中，提高了传统黄酒中乳酸和琥珀酸的含量，达到了增强酒体厚重感的目的；郑楠[26]通过在传统黄酒发酵过程中接种低产高级醇酿酒酵母菌株，使黄酒中高级醇的相对含量显著降低，从而减弱了黄酒饮后的不适感.在复合黄酒发酵完成后可对酒体进行适当勾调以突出复合黄酒的风格特点[27-28]；王晶等[27]利用山楂、玫瑰的提取物对凤香型白酒进行勾调，可获得香气独特、口感醇厚的凤型白酒；Jin等[28]认为优质白酒的生产必须经过勾调工艺.再者可对复合黄酒进行后续澄清处理，以获得质量稳定的饮品，而使用复合澄清剂与超滤膜是目前在酒类产品中常采用的技术手段[29-31].通过以上几种工艺手段可使复合黄酒的感官特性进一步提高以达到商品销售的要求.

4 结论

利用大米、花椒籽、罗汉果、玫瑰花等4种原料，使用生料酿造黄酒的方法，在单因素试验的基础上用响应面法对复合黄酒的酿造工艺条件进行了优化，并利用响应面试验结果进行了方差分析.结果表明，花椒籽添加量与主发酵时间的交互作用对复合黄酒的感官评分及酒精度均有显著影响(P<0.05)，复合黄酒的最优工艺条件为，在大米中添加2.3%花椒籽粉、4.0%罗汉果粉、3.0%玫瑰花瓣粉、2.5%生料酒曲及200%的纯净水，30.5 ℃主发酵8.7 d，15 ℃后发酵20 d，可获得黄色透明、酒香与植物香和谐、口感醇厚，感官评分89.1分、酒精度13.1%的复合黄酒，理化指标符合《GB/T 13662-2018 黄酒》标准[2]，为改善黄酒风味及口感提供了理论依据.