发酵型桂花甜酒酿的工艺参数优化

陆雨洁，彭 颖，张元媛，刘思婕，崔琳琳

（上海商学院酒店管理学院，上海 200235）

0 引言

桂花，属于木犀科常绿灌木或乔木，具有良好的药用价值[1]。明代李时珍著作《本草纲目》中早有记载：“桂花生津、辟臭、化痰、治风火牙痛”[2]。桂花花瓣中含有多种营养成分，如可溶性糖、可溶性蛋白、有机酸、维C、黄酮、游离氨基酸及多种矿物质等[3]。除此之外，桂花对人体还具有一定的生理功能，尹爱武等人[4]通过测定小鼠血清试验，对桂花中黄酮抗自由基作用及在体内的抗氧化功能进行研究得出桂花黄酮可以在体内外产生一定的抗氧化作用。同时，岳淑梅等人[5]通过动物试验得出桂花三萜类有效成分具有显著的抗氧化、降血脂的作用，可以通过提高体内抗氧化防御体系降低血脂。

甜酒酿是一种常见的酒精饮料，糯米经发酵代谢生成多种对人体健康有益的成分，易于被人体吸收，具有促进食欲、温胃健脾、益气止泻、生津止汗、提神解乏等功效[6-7]。Liu Rong[8]、Zhao Pan 等人[9]通过小鼠喂养的试验得出长期饮用糯米酒可以起到潜在的抗衰老作用。将两者结合进行发酵，既保留桂花的清香，又让甜酒酿中的低聚糖、多肽、氨基酸和乙醇等营养成分得到更好的释放，使甜酒酿具有更高的营养价值。通过单因素试验及正交试验，对桂花甜酒酿的工艺参数进行优化，试验生产出口感较好、色泽诱人的桂花甜酒酿产品，为桂花的深加工提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

北纯精制糯米、干桂花，均为市售；甜酒曲，湖北安琪酵母有限公司提供。

硫酸铜（AR）、次甲基蓝（AR）、酒石酸钾钠（AR）、氢氧化钠（AR）、亚铁氰化钾（AR）、乙酸锌（AR）、冰醋酸（AR）、盐酸（AR）、葡萄糖（AR）、酚酞（AR）、无水芦丁（AR）、硝酸铝（AR）、亚硝酸钠（AR），国药集团化学试剂有限公司提供。

1.2 仪器与设备

DHP-9272 型恒温箱，上海善志仪器设备有限公司产品；RS2901 型不锈钢蒸锅，苏泊尔股份有限公司产品；MM.2-SRH60-70 型均质机，上海诺尼轻工机械公司产品；HE-400 型电子秤，香山有限公司产品；DS-01 型组织捣碎机，上海标模有限公司产品；SpectrumLab 752Pro 型紫外分光光度计，上海拜力生物科技有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点

（1）淘米。糯米清洗至洗米水澄清、无白色浑浊为止。

（2）浸米。浸泡至米粒可用手碾碎即可。使米粒中的淀粉吸水膨胀，为蒸米时的淀粉糊化提供有利条件。

（3）蒸煮。将充分浸泡好的糯米沥水，与干桂花放入蒸锅中蒸煮20 min，蒸煮至糯米晶莹透亮、米心无白色、熟而不烂即可。

（4）拌曲。称取适量的酒曲，加入与糯米质量相同的水，翻拌混匀。

（5）恒温发酵。把拌曲后的桂花糯米放入发酵罐内，均匀铺好后在罐中间插一根直径2 cm 的木棍，形成酒窝，33 ℃下发酵48 h。

（6）杀菌装罐。发酵完成后采用玻璃或塑料瓶包装，装罐后立即杀菌，于70 ℃条件下杀菌30 min。

1.3.3 单因素试验

固定酵母接种量为0.4%，分别对桂花添加量（1%，3%，5%，7%，9%）、加水量（10%，20%，30%，40%，50%）、发酵时间（32，40，48，56，64 h）、发酵温度（27，30，33，36，39 ℃）进行单因素试验，分析以上因素对桂花酒糖酸比、酒精度、感官评分等的影响。

1.3.4 正交试验

在单因素试验基础上，以发酵温度A（30，33，36 ℃）、发酵时间B（44，48，52 h）、桂花添加量C（3%，4%，5%）为研究对象，采用三因素三水平L9（34）进行正交试验，研究其对感官评价的影响。

正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计

1.4 试验检测方法

1.4.1 含水率的测定

称质量法测定含水率。

1.4.2 酒精度的测定

采用GB/T 13662—2018 黄酒国家标准6.7 测定酒精度。

1.4.3 总酸含量的测定

采用GB/T 12456—2008 酸碱直接滴定法测定桂花甜酒酿中的总酸含量。

1.4.4 还原糖含量的测定

采用GB 5009.7—2016 直接滴定法测定桂花甜酒酿中的还原糖含量。

1.4.5 总黄酮含量的测定

采用亚硝酸钠-硝酸铝比色法测定，以芦丁为标样测定桂花甜酒酿中总黄酮含量[10]。

1.4.6 感官评定

感官评定小组由8 人组成，分别对酒液渗出情况、色泽、香味、风味进行评分，满分100 分，取平均值作为结果。

桂花甜酒酿感官评分见表2。

表2 桂花甜酒酿感官评分

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 总黄酮含量的测定方法

采用亚硝酸钠-硝酸铝比色法测定，以芦丁作为标准样测得黄酮质量浓度标准曲线。

黄酮质量浓度标准曲线见图1。

图1 黄酮质量浓度标准曲线

2.1.2 桂花添加量对桂花甜酒酿的影响

以桂花添加量为单一变量，控制加水量、发酵时间、发酵温度完全相同，以黄酮质量浓度为评判标准，确定最佳桂花添加量。

桂花添加量对桂花甜酒酿黄酮质量浓度的影响见图2。

图2 桂花添加量对桂花甜酒酿黄酮质量浓度的影响

黄酮具有抗氧化性，能够清除人体内的氧自由基，还具有抗衰老、降低人体胆固醇、降低心脑血管疾病发生率等作用[11-12]。由图2 可知，黄酮的质量浓度随桂花添加量的增多而增大，桂花添加量在3%～7%时，幅度上升较快；当桂花添加量大于7%时，上升趋势趋于平缓。这是因为随着料液比的逐渐增大，总黄酮的浸出率增大，但同时也提高了其他物质的溶出率，导致溶液变黏而不利于总黄酮的提取[13]。方差分析结果显示不同的桂花添加量对黄酮质量浓度均有显著影响（p＜0.05）。综合考虑，桂花酒中桂花的含量控制在4%为宜，结论与杨淇等人[14]的研究结论中添加的桂花含量一致。

2.1.3 加水量对桂花甜酒酿的影响

在桂花甜酒酿淋饭环节添加水，既可使糯米颗粒表面光滑不黏着，也可以增加氧气含量，有益于拌曲发酵。

加水量对桂花甜酒酿残糖量和酸度的影响见图3。

由图3 可知，当加水量达到30%时，残糖量为28.0 g/100 mL，酸度为0.52 g/100 mL，成品的糖酸比为53.85；当加水量为50% 时，残糖量较加水量为10%时降低了19.48%，酸度降低了38.33%。两组之间残糖量、酸度均有明显差异（p＜0.05），因此桂花酒的加水量为30%为宜。

图3 加水量对桂花甜酒酿残糖量和酸度的影响

2.1.4 发酵时间对桂花甜酒酿的影响

发酵时间对桂花甜酒酿残糖量和酸度的影响见图4，发酵时间对桂花甜酒酿酒精度的影响见图5。

图4 发酵时间对桂花甜酒酿残糖量和酸度的影响

图5 发酵时间对桂花甜酒酿酒精度的影响

由图5 可知，在发酵32～48 h 内，残糖量上升趋势比较平稳，在56 h 时，残糖量达到最大值，之后残糖量下降，这是因为发酵后期，根霉菌由有氧呼吸转变为无氧呼吸[15]，转化成酒精及二氧化碳。酒精发酵消耗糖，因此残糖量下降，同时酵母菌开始出现衰减自溶，桂花酒口感下降[16]。酸度在发酵32～40 h 内缓慢上升，在40～48 h 时间段内酸度明显上升，因为在糖化菌的作用下，能够产生小部分有机酸。酸度在56 h 时达到顶峰，随后开始下降，这是因为酵母菌利用可发酵性糖产生了酯类物质,赋予甜酒酿特有的醇香和酯香，降低了甜酒酿的酸度[17]。且各组之间残糖量、酸度均有明显差异（p＜0.05）。从糖酸比的角度看，在发酵56 h 时糖酸比趋于平衡。

由图5 可知，发酵时间48 h 之前，酒精度缓慢上升。发酵48 h，酒精度达到1%Vol。发酵超过48 h之后，酒精度明显上升，发酵64 h 时，酒精度为3%Vol，此时酒精味过重，酵母繁殖消耗糖，产生乙醇，米酒的酸甜逐步转化为酸苦，掩盖了桂花甜酒酿应有的口感，故在试验中不宜采用。各组之间酒精度均有明显差异（p＜0.05）。市售桂花甜酒酿的工艺中多以发酵48～52 h，也有32，60 h，发酵的时间长短与加入酒曲的量、发酵温度等都有关联，在试验结论中，发酵时间定为48 h 最为适合。

2.1.5 发酵温度对桂花甜酒酿的影响

发酵温度对桂花甜酒酿残糖量和酸度的影响见图6，发酵温度对桂花甜酒酿酒精度的影响见图7。

图6 发酵温度对桂花甜酒酿残糖量和酸度的影响

图7 发酵温度对桂花甜酒酿酒精度的影响

根霉菌的最适生长温度为30～33 ℃，最适产酶在33～35 ℃[18]，发酵温度直接影响微生物的生长和代谢，是保证酶活性的重要条件。由图6 可知，发酵温度在27～33 ℃时，残糖量酸度都呈上升趋势，在33 ℃时，残糖量酸度都达到最大值，显著高于其他温度（p＜0.05），高于33 ℃时，残糖量、酸度都有不同程度的下降。

由图7 可知，在27～33 ℃，酒精度随发酵温度的上升而增加，在33 ℃达到最高值，显著高于其他温度（p＜0.05），继续升高温度，酒精度下降，这是由于温度低，酶促反应的速率低，酵母繁殖代谢速率慢，难以生长繁殖。而当发酵温度过高，酵母繁殖速率过快，难以和糖充分发生有氧呼吸，便开始发生衰亡，同时生成其他副产物，对甜酒酿的口感产生负面影响[19]。

2.2 正交试验结果与验证试验

2.2.1 正交试验

桂花甜酒酿正交试验以发酵温度、发酵时间、桂花添加量为研究对象，选用三因素三水平正交表L9（34）。

正交试验结果见表3，方差分析见表4。

表3 正交试验结果

表4 方差分析

由表3～表4 可知，在试验范围内，3 个因素对感官品质影响的大小次序为B＞A＞C。其中，发酵时间对成品的感官品质影响最大，其次是温度。低温长时间发酵的产品，虽有桂花香味，但口感发涩。高温短时间酿制的产品，除缺乏应有的桂花香外，酒质粗糙、有异味，主要因为酒曲的代谢副产物有差异。通过试验可得最优组合为A2B2C2，即发酵温度33 ℃，发酵时间48 h，桂花添加量4%。此时产品的口感达到最佳水平，有特殊的甜酒酿的香气且伴有桂花香，口感醇香、酸甜均衡。

2.2.2 验证试验

按照正交试验得出的结论，称取150 g 糯米，清洗至水清，用60 ℃水浸泡60 min，沥水，加入4%的干桂花混合，蒸煮20 min，加入30%的冷水搅拌、摊晾，冷却至30 ℃，添加0.4% 甜酒曲均匀撒入桂花糯米中，充分搅拌后将其移入发酵罐中，搭窝，33 ℃下恒温发酵48 h，对成品进行感官评价及理化指标检测，还原糖的含量为28.01 g/100 mL，总酸含量为0.53 g/100 mL，糖酸比为52.85，黄酮质量浓度为0.071 2 mg/mL，酒精度为1.12%Vol，此时酒液澄清、香气适宜、口感酸甜适中，最终感官评分为93 分。

3 结论

针对桂花甜酒酿的发酵进行了工艺优化，在单因素试验结论上进行正交试验，得到最优工艺参数为桂花添加量4%，加水量30%，发酵温度33 ℃，发酵时间48 h。在此工艺参数下得出的产品还原糖含量为28.01 g/100 mL，总酸含量为0.53 g/100 mL，糖酸比为52.85，黄酮质量浓度为0.071 2 mg/mL，酒精度为1.12%Vol，此时产品色泽金黄，香气舒适淡雅、酸甜爽口，具有产品典型风格，达到最佳工艺。