柿子粮谷固态发酵蒸馏酒配方

陈江魁 ，昝立峰 ，付伟 ，石国亮，颜子豪

1. 邯郸学院生命科学与工程学院（邯郸 056005）；2. 河北省高校冀南太行山区野生资源植物应用研发中心（邯郸 056005）

柿子（Diospyros kaki）属于我国五大水果（葡萄、柑桔、香蕉、苹果、柿子）之一，在全国具有较为广泛的种植。据统计，近年来年我国柿子产量约为400万 t，居世界首位[1]。柿子的加工在我国有近千年的历史，截至目前还以制造柿饼、柿干为主，产品开发度较低[2]。柿子被称为“果中圣品”，果实营养丰富[3]，成熟的新鲜果实中含有多种维生素及钙、磷、铁等微量元素，柿子的糖分含量比较高，在产品的深加工中适合于酒类的开发，以增加产品的附加值。柿子果酒是目前研究较多产品，但柿子缺少构成果酒品质特性的有机酸[4-5]，且受限于我国的果酒市场份额较低[6]、同类产品竞争过大等原因，市场表现并不令人满意；固态发酵后蒸馏得到的柿子干酒[7]，风味独特，是利用柿子资源的另一个方向。传统的固态发酵，发酵过程温和，有利于香味和风味物质的形成，但单一的柿子原料发酵，出酒率较低，且与大众口感的“粮食”酒有一定的区别，在推广和普及上有一定的难度。

为开发一种市场认可度较高的柿子酒，此次试验尝试以柿子为主料，辅以粮谷发酵原料进行固态发酵以协调柿子酒的风味和口感。基于常用的酿酒原料中高粱香、玉米甜、糯米绵、大米净、小麦冲[8]的特点，此次试验选用糯米、玉米、高粱与柿子混合发酵，运用混料设计的方法和原理，拟建立柿子粮谷混合固态发酵蒸馏酒与感官品质及出酒率之间的数学模型，优化产品配方，为柿子的综合利用提供新的思路。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器与设备

柿子，采自冀南山区的磨盘柿；高粱、糯米、玉米，市售；糖化曲、酿酒曲，安琪酵母股份有限公司。

恒温培养箱（LRH-100），上海精宏实验设备有限公司；电热恒温水浴（HWS24型），上海一恒科技有限公司；电子天平（TD20002A），上海力辰仪器科技有限公司；白酒蒸馏器（20型），泸州成邦机械工程有限公司；酒精比重计，上海禾汽玻璃仪器有限公司；通用型实验圆盘磨（DLFU），布勒（中国）公司。

1.2 生产工艺流程

1.2.1 柿子粮谷发酵工艺流程

高粱、玉米（粉碎）、糯米分别蒸煮→添加糖化曲→糖化→混合柿子（粉碎）→添加酿酒曲→发酵→蒸馏→陈酿

1.2.2 具体操作

原料处理：高粱于70 ℃左右热水浸泡12 h，圆汽后初蒸20 min，用90 ℃左右的热水焖15 min，再复蒸20 min；糯米用常温水浸泡6 h，加15%的辅料（稻壳），圆汽后蒸15 min；玉米（去胚芽后粉碎成粗渣）用常温水浸泡6 h，加10%稻壳，圆汽后蒸15 min；柿子选择无破损、近成熟的果实，于35 ℃温水浸泡7～12 h脱涩[9-10]后进行破碎。

糖化：处理好的高粱、糯米、玉米冷却至30 ℃，加入0.5%的糖化曲，做箱糖化12 h。

发酵：按照设计的原料配比，将已糖化的粮食与破碎好的柿子按既定比例混合，加入0.5%酿酒曲，28 ℃发酵3 d后再调温至22 ℃发酵17 d。

蒸馏：将发酵完成的酒醅，拌入20%左右的稻壳，装入蒸馏器内蒸馏，掐头去尾摘酒。

1.3 感官评价模型的建立

1.3.1 评价指标的选择和权重的确定

参考白酒的评价标准[11]，以柿子粮谷蒸馏酒的外观（U1）、香气（U2）、口味（U3）、风格（U4）作为感官评价的指标，即感官评价指标的因素集U= {U1，U2，U3，U4}。采用层次分析（AHP）法[12]确定各指标的权重。将感官质量评价体系设计为2层，引入九级标度法，由专业的评酒人员确定各指标的相对重要性，构造各指标两两比较的判断矩阵，见表1。

表1 柿子粮谷蒸馏酒感官评价指标层判断矩阵

使用AHP分析软件进行具体计算，随机一致性比率CR=CI/RI，当CR＜0.1时，判断矩阵具通过一致性检验；当CR≥0.1时，则不可接受。此次试验的CR=0.005 2＜0.1，可接受。求得的权重集为W= {0.09，0.48，0.27，0.16}。

1.3.2 感官模糊综合评价[13-14]

1.3.2.1 选取评价集

为了对柿子粮谷酒的感官进行定量分析，需对各评价指标进行定量分析，确定各指标的评价集。按照表2，对产品的各个指标从优（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4）4个等级进行评价，即评价集V= {V1，V2，V3，V4}。为便于综合评定，将主观评价集语义学标度进行量化，取各等级对应分值范围的中间值，构成评价等级集C={90，70，50，20}。

表2 柿子粮谷蒸馏酒感官评价标准

1.3.2.2 构造模糊评价矩阵

挑选经过感官评价培训的10名专业人员组成评价小组，参考GB/T 33404—2016品评导则，按照表2对柿子粮谷酒的各个指标进行评价，构成模糊评价矩阵R。

式中：g=1，2，3，…，表示样品编号；i=1，2，3，4，表示柿子粮谷酒的各项评分指标；Ri1表示第i个评价指标经评价组评价所得的票数，代表被评价对象从具体评价指标Ui来看对各等级模糊子集的隶属度。

1.3.2.3 评价结果计算

应用模糊变换原理，得出评判结果B=W·R=（b1，b2，b3，b4），对其进行归一化处理，得B’=（b1，b’2，b’3，b’4），bj表示被评价对象对Vj等级的隶属度（j=1，2，3，4，分别表示优、良、中、差）。

再根据评价等级集C={90，70，50，20}，可计算模糊综合评价得分T=CT×B’。

1.4 出酒率的计算

酒精度的测定参考GB/T 10345—2007[15]中的酒精计法，按照白酒度数的折算方法，出酒率统一按照65%vol进行计算。

1.5 试验设计

采用Design-Expert 11软件中混料设计D-Optimal方法[16-17]，对柿子、糯米、玉米、高粱为原料的蒸馏酒配方进行优化，同时为突出柿子的特色并根据前期的预试验，柿子的设计占比50%～90%（具体见表3），考察蒸馏酒的感官模糊综合评价（Y1）和出酒率（Y2）2个指标，进行回归分析。

表3 影响因素与水平范围

2 结果与分析

2.1 试验设计与结果

根据表3进行D-Optimal法混料设计，共计18个试验点。感官模糊综合评价由10名评价员对这18种样品酒按照表2项目进行暗评。混料设计及结果如表4所示。

2.2 回归方程建立及方差分析

根据试验结果，使用Design Exert 11软件，对2个考察指标Y1和Y2分别选择Quadratic和Linear分析模型进行回归拟合分析，得到回归方程（见表5）。

表4 柿子粮谷蒸馏酒配方的混料设计与结果

表5 各指标的预测模型

2.2.1 不同原料配比对感官评价指标的影响

由表6可知，模型p＜0.01，表明模型极显著，失拟项p=0.134 2＞0.05，表明失拟项不显著，未知因素对试验结果的影响较小。决定系数R2=98.92%，说明变量Y1的试验数据的变化98.92%来自于自变量变化，该模型校正决定系数R2adj=97.71%，变异系数C.V.=1.68%，表明模型的拟合度良好，该模型对试验结果计算合理。该模型的信噪比为31.38（＞4），也说明该模型设计合理，可信度较高[18]。二次交互项中，AB、AC、AD、BD、CD对该模型的影响极显著（p＜ 0.01），BC项对回归模型的影响不显著（p＞0.05）。

表6 感官评价回归方程的方差分析

图1 感官评价的等高线图和3D图

固定原料中D（高粱）配比0%，绘制出柿子（A）、糯米（B）、玉米（C）3个自变量因素对感官评价的等高线图和3D图。图1中等高线为椭圆形、3D图为拱形，表明柿子、糯米、高粱三者之间存在有一定的交互作用[19-20]，这与方差分析因素间的极显著影响相印证，同时由3D图的最高点位于中部区域及等高线的较大值在靠近中部呈椭圆形，由此可知，随着3种配料的均匀性增加，感官评价分数有增大的趋势，这与柿子粮谷酒的设计风格相一致，柿子原料赋予产品一定的果香并对酒的风格起决定作用，粮谷原料赋予产品粮食酒的风味，协调了产品的香味和口感。在一定的限制配比内各组分含量越均匀，风味成分与风格越好。固定其他原料的配比，可分析其他因素间的交互影响。

2.2.2 不同原料配比对出酒率指标的影响

由表7可知，模型p＜0.01，表明模型极显著，失拟项p=0.932 5＞0.05，表明失拟项不显著，未知因素对试验结果的影响较小。决定系数R2=96.08%，说明变量Y2的试验数据的变化96.08%来自于自变量变化，校正后的决定系数R2adj=95.24%，表明模型的拟合度良好，该模型对试验结果计算合理。该模型的信噪比为35.38（＞4），也说明该模型设计合理，可信度较高。

表7 出酒率回归方程的方差分析

由图2可知，柿子、糯米、玉米3个自变量因素对出酒率的等高线接近平行线，3D图为一平面，说明二次交互项对该模型的影响不显著。

图2 出酒率影响等高线图和3D图

结合模型系数可看出，原料对出酒率的影响能力为糯米＞高粱＞玉米＞柿子，这与实际情况相一致，糖类作为酒精发酵的基础物质，糯米淀粉含量在75%左右，高粱淀粉含量在65%左右，玉米淀粉含量在73%左右，而柿子的糖分含量在15%左右。

2.3 原料配比的优化及验证

使用Design-Expert软件的优化功能，优化原料的配比，使柿子粮谷酒的感官评价和出酒率同时最大化[21]。设定响应因素感官评价的重要程度为+++、出酒率的重要程度为+，运行软件的多目标同时优化程序，得到一个最优组合配方：62.28%柿子、12.17%糯米、8.96%玉米、16.59%高粱。按照软件优化得到的配方进行3次平行验证试验，结果见表8。

经过验证试验，感官评价和出酒率的实测值与预测值之间差异不显著，表明优化后的原料配方及理论值可靠性较强，可作为柿子粮谷蒸馏酒的配方使用。

在此配方下，发酵生产的蒸馏酒外观清澈透明，果香与粮香协调，口味爽净，具有典型的风格，按照感官评价的隶属度，评判等级为优级。

表8 最优配方验证试验结果

3 结论

在固态发酵的基础上，开发了一种柿子粮谷混合发酵的蒸馏酒。采用模糊数学综合评价结合层次分析法，对柿子粮谷蒸馏酒的感官品质进行了综合评价，以感官评价和出酒率为响应值，利用混料设计建立了响应值与各组分（柿子、糯米、玉米、高粱）间的回归模型，分析了组分间的相互效应，并通过软件的多目标优化得到了最优配方：柿子62.28%、糯米12.17%、玉米8.96%、高粱16.59%。此条件下，柿子粮谷蒸馏酒兼具清新的柿子果香与醇和的粮食香，具有典型的风格，与产品的最初设计相符，具有开发价值，为柿子的综合利用及酒类市场多样化的发展趋势提供了新的参考。