黑糯米甜酒酿发酵过程中风味、滋味及品质的变化

熊佳颖，向千慧，严心昱，吴进菊*

（湖北文理学院 食品科学技术学院，湖北 襄阳 441053）

甜酒酿，又称醪糟、米酒，是由糯米经过甜酒曲发酵后得到的一种含酒香却又不醉人的低酒精度食品[1]，也属我国的一种传统发酵食品。酒酿的营养价值十分丰富而又具有独特的风味，其含有的营养物质如蛋白质、矿物质、维生素等对人体有一定的益气、生津、活血的功效，具有快速补充营养和恢复健康的作用[2]。除此之外，米酒还具有抗氧化性，其与多酚含量存在一定的相关性[3]，因此备受人们喜爱，作为一种小吃被广泛食用。

黑糯米又名紫米、血米、乌米、是一种具有丰富的营养价值和药用价值的功能性米[4]。其所含有的主要营养成分有蛋白质、脂肪、碳水化合物及丰富的钙、磷、铁、维生素等[5]。其食用后对一些慢性病人、妊娠期女性、儿童、体虚者都有一定的好处，是较好的一种滋补性食品[6]。黑色食品是现如今国内乃至国际上最流行的功能性食品之一，黑色食品因它所含有的各种营养物质与其所具有的药用价值成为时下食品与医药行业的研究热点之一[7]。

随着现代科技的发展与人们对生活高质量的追求，人们对甜酒酿的要求不仅仅局限于它的滋补这一方面，还关注了甜酒酿的品质、风味及滋味等方面。人们希望在对自身有益的前提下能够品尝到更加美味的甜酒酿。滋味品质是评价甜酒酿品质的重要部分，甜酒酿的发酵时间、发酵温度等对其风味有着重要的作用。随着时代的发展，电子舌在食品的源头产地[8-9]、新鲜度检测[10-11]、掺假检验[12-13]以及酒类的陈酿时间[14]、滋味特征的区分[15-16]上应用得越来越多；电子鼻也在检测食品中的芳香物质以及其他气味的检测上广泛应用[17]。

本研究以黑糯米为原料制备甜酒酿，采用常规方法对发酵过程中黑糯米甜酒酿的总酸、总糖、酒精度、色度等品质指标变化进行分析，通过电子舌、电子鼻模拟人的鼻、舌和牙齿“感受”目标物的气味、滋味和质感，并将化学、物理信号转换成数字信号，与其自身数据库中的信息进行对比分析[18]，研究发酵过程中黑糯米甜酒酿风味、滋味和品质的变化，并对结果进行主成分分析（principal component analysis，PCA）。以期为黑糯米甜酒酿的制作、加工提供一定的参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黑糯米：上海禾煜贸易有限公司；甜酒曲：随州市双龙酒曲厂；酚酞、氢氧化钠、氯化钾（均为分析纯）：成都市科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

UltraScanPRO色度仪：上海信联创作电子有限公司；SA402B电子舌：日本Insent公司；PEN3电子鼻：德国Airsense公司；HX-01N便携式真空泵：武汉恒信世纪科技有限公司；DNP-9162-1型恒温培养箱：金坛市荣华仪器制造有限公司；PH-281手持pH计：广州市铭睿电子科技有限公司；酒精计：衡水市武强县威尔仪表厂；TD50手持糖度计：广州融测电子有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 黑糯米甜酒酿加工工艺流程及操作要点

黑糯米→清洗→泡米→蒸煮→冷却→接种酒曲→装罐搭窝→糖化发酵→黑糯米甜酒酿成品

操作要点：

黑糯米去杂、清洗：精选优质黑糯米，除去杂质和异物，用水淘洗3次。

泡米：将清洗好的黑糯米放在干净的容器中加水浸泡至用手可碾碎即可。由于黑糯米外层麸质较厚，需常温浸泡34 h。

蒸煮：将浸泡后的黑糯米沥干水分，摊放于有纱布的不锈钢蒸锅内的屉上，蒸饭时间约60 min，使黑糯米“熟而不烂、内无生心”。

冷却：将蒸熟的黑糯米隔着纱布用水冲淋降温，使其降温至30 ℃以下，同时将饭粒打散。

接曲、入缸搭窝：按照一定的比例加入甜酒曲，翻拌均匀后置于玻璃罐中，并在中间搭窝。

恒温发酵：在32 ℃条件下进行恒温发酵，当罐内出现酒液后，每天进行翻拌，发酵3～11 d，得到黑糯米甜酒酿成品。

1.3.2 黑糯米甜酒酿发酵过程中的感官评价

称取4 kg黑糯米，蒸米并接种酒曲后平均分成三份装入罐中，分别在32 ℃条件下发酵3 d、5 d、7 d、9 d、11 d，准确称取黑糯米甜酒酿各150 g进行感官评定。感官评价小组由年龄在22～23岁的4名女性和2名男性组成，品评员身体健康，无吸烟、酗酒等不良嗜好，对各方面的感官有较强的分辨力和灵敏度，且24 h内没有食用辛辣等刺激性食物[19]。品评员均需按照ISO 4121—2003《感官分析-定量反应尺度使用指南》进行规范评价。黑糯米甜酒酿感官评分标准见表1。

表1 黑糯米甜酒酿感官评定标准Table 1 Sensory evaluation standards of black glutinous rice sweet wine

1.3.3 电子舌测定发酵过程中黑糯米甜酒酿的滋味

电子舌检测样品前处理：分别取32 ℃条件下发酵3 d、5 d、7 d、9 d、11 d的甜酒酿各100 g，在5 000 r/min的高速离心机中离心15 min，取上清液进行抽滤，取滤液样品进行电子舌测定。

电子舌测定：先进行传感器的清洗，再传感器平衡30 s，然后进行测样。将甜酒酿样品倒入样品杯中，进行数据采集，每个样品进行4次循环，舍弃第1次测量数据，取后3次的测量数据进行分析。用电子舌对米酒的酸味、苦味、涩味、咸味、鲜味五个基本味觉指标，及苦的回味、涩的回味和丰度三个回味指标进行检测[20]。

1.3.4 电子鼻测定黑糯米甜酒酿发酵过程中的气味

电子鼻检测样品前处理：准确称取在32 ℃条件下发酵3 d、5 d、7 d、9 d、11 d甜酒酿固液混合物10 g，置于顶空瓶中，密封后50 ℃水浴加热35 min，待测。

电子鼻测定：采样时间间隔1 s，冲洗时间120 s，调零时间10 s，预采样时间5 s，检测时间120 s，载气流速300 mL/min，进样流速300 mL/min。检测时传感器于50 s后趋于稳定，因此选取49 s、50 s与51 s时的响应值，计算其平均值[21-22]。

1.3.5 品质指标分析检测

总糖含量：采用手持糖度计测定；pH值：采用手持式pH计测定；酒精度：采用酒精计测定；总酸含量（以乳酸计）的测定：参照国标GB/T 13662—2018《黄酒》中的方法[20]，其计算公式如下：

式中：X为总酸含量，g/L；c为氢氧化钠标准溶液浓度，mol/L；V1为滴定试液时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，mL；M为乳酸的摩尔质量，g/mol；V2为空白试验时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，mL；V3为试液的体积，mL。

1.3.6 颜色参数的测定

采用色度仪测定样品的颜色参数。L*值表示明亮度0～100变化，数值越大则越白，数值越小则越黑；a*值表示红绿色，数值越大则越红，数值越小则越绿；b*值表示黄蓝色，数值越大则越黄，数值越小则越蓝。总色差（dE*）由L*值、a*值、b*值计算而来，其计算公式如下：

1.3.7 数据处理

每个实验重复3次，取平均值。采用SPSS 23.0分析软件进行多元统计学分析，采用Excel 2019软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 甜酒酿发酵过程中感官品质的变化

黑糯米甜酒酿发酵过程中感官品质的变化见图1。由图1可知，从黑糯米接种酒曲进行发酵，直至发酵11 d为止，在整个发酵的过程中，通过对其感官分析发现：在32 ℃条件下恒温发酵3 d时黑糯米甜酒酿的综合品质最佳，感官评分为85.9分。在整个发酵的过程中，随着发酵时间的延长，甜酒酿的酒香味呈现先增强后减弱的趋势，在发酵后期，酒香味逐渐被酸味取代，发酵11 d时感官评分仅60.3分。

图1 甜酒酿发酵过程中感官品质的变化Fig.1 Changes of sensory quality of sweet rice wine during fermentation process

黑糯米甜酒酿汁液的色泽随着发酵时间的增加，颜色逐渐加深，最后趋于稳定。从刚开始的淡红色到浅红色，光泽感也越来越好；黑糯米因其外面有一层较有韧性的壳，所以在整个发酵的过程中黑糯米的形态没有发生明显的软烂现象，但是随着时间的延长，黑糯米也逐渐的变软。

在发酵进行至3 d时，甜酒酿已经具备了较为浓郁的香气，拥有了较为完善的感官特征。随着发酵时间的延长，含酸量不断提高，米粒逐渐干瘪，风味逐渐变差。

2.2 甜酒酿发酵过程中糖度的变化

甜酒酿的一个重要口感便是它的甜味，糯米在糖化发酵过程中，大部分淀粉转化成了糖，淀粉在淀粉酶等糖化酶的作用下转化为糊精和葡萄糖等可发酵性糖，赋予发酵液一定的甜味和黏稠度[23]。甜味过度或甜味不足对于甜酒酿的口感影响很大，它是可直接作为判断甜酒酿是否酿造成功的依据。甜酒酿发酵过程中糖度的变化见图2。由图2可知，甜酒酿在发酵3 d时糖度达到最大，为34.1%，随着发酵时间的增加，糖度呈现减少的趋势，发酵后期趋势逐渐平缓，在发酵9 d和11 d时分别为21.0%和20.6%。这是由于随着发酵的进行，酒曲中所含有的霉菌产生糖化酶，糖化酶对黑糯米中所含有的糖类进行了发酵，进而产生了酒精，使得甜酒酿中的糖度减少。

图2 甜酒酿发酵过程中糖度的变化Fig.2 Changes of sugar contents of sweet rice wine during fermentation process

2.3 甜酒酿发酵过程中pH值的变化

甜酒酿发酵过程中pH值变化见图3。由图3可知，在发酵时间为3～7 d范围内，甜酒酿的pH值由3.99缓慢升高至4.15，然后随着发酵时间的进一步延长，又逐渐下降至4.06（发酵11d）。从甜酒酿发酵的整个过程来看，甜酒酿的pH值整体变化不大，区别较小，比较稳定，说明发酵时间对黑糯米甜酒酿的pH值影响不大。

图3 甜酒酿发酵过程中pH值的变化Fig.3 Changes of pH value of sweet rice wine during fermentation process

2.4 甜酒酿发酵过程中酒精度的变化

酒精度是甜酒酿发酵过程中的一个重要指标，能直接反映出甜酒酿是否可口。甜酒酿发酵过程中酒精度变化见图4。由图4可知，在发酵前期，黑糯米甜酒酿中的糖逐渐转变为酒精，酒精度由3 d时的6.01%vol升高到5 d时的6.24%vol，而后期由于微生物的进一步发酵，将部分酒精转化为乙酸，从而导致后期酒精含量逐渐降低，到发酵11 d时酒精度降至4.28%vol。

图4 甜酒酿发酵过程中酒精度的变化Fig.4 Changes of alcohol contents of sweet rice wine during fermentation process

2.5 甜酒酿发酵过程中总酸含量的变化

在甜酒酿发酵的过程中，甜酒酿的酸味通常由一系列有机酸引起，主要包括：苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸和琥珀酸[24]。其中乳酸是一种天然有机酸，在甜酒酿发酵过程中存在一定浓度的乳酸对发酵过程中的糖化、酵母发酵有好处，从而提高产品的质量与风味[25]。酸度会随着时间的变化而发生改变，而酸度的变化会影响甜酒酿的口感。黑糯米甜酒酿在发酵过程中总酸含量的变化见图5。

图5 甜酒酿发酵过程中总酸含量的变化Fig.5 Changes of total acid contents of sweet rice wine during fermentation process

由图5可知，在发酵开始直至11 d的这个过程中，黑糯米甜酒酿的总酸含量呈现递增趋势，并在11 d时总酸含量达到最大，为8.50 g/L。这是由于在发酵的过程中，甜酒酿中产生的酒精在氧气的作用下被进一步氧化为有机酸。由此可见，在甜酒酿发酵的过程中，随着时间的推移，总酸含量不断地上升，这也直接导致了甜酒酿感官上的明显差异。

2.6 甜酒酿发酵过程中颜色参数的变化

黑糯米甜酒酿区别于普通的甜酒酿而言，在颜色上有较大的不同，总体呈现紫红色，色泽诱人，也是甜酒酿感官中一个重要的评价标准。发酵过程中甜酒酿颜色参数的变化见表2。由表2可知，发酵3 d时甜酒酿的明亮度最高，L*值为59.31；随着发酵的进行，红绿色最高为发酵7 d（a*值为16.14），其次为发酵3 d（a*值为15.58）；发酵11 d时的黄蓝色最高，b*值为11.24，而发酵前期的黄色度较低；随着发酵时间的不同，发酵3 d时总色差最小，dE*值为44.85，而发酵5 d时总色差达到了最大，dE*值为51.01，此后总色差逐渐下降。由以上分析可得，发酵甜酒酿在发酵3 d时的色泽达到最佳。随着发酵的进行，黑糯米中的色素溶出逐渐增多，但天然色素一般对光、热、酸、碱等条件敏感，容易发生褪色。另外，黑糯米甜酒酿颜色的变化不仅和色素的绝对含量有关，还与所处的食品体系、甜酒酿的酸度等有关，从而使黑糯米甜酒酿色度在发酵过程中发生不规则的变化。

表2 甜酒酿发酵过程中颜色参数的变化Table 2 Changes of color parameters of sweet rice wine during fermentation process

2.7 基于电子鼻分析甜酒酿的风味

采用电子鼻分析黑糯米甜酒酿发酵过程中风味响应值的变化，结果见表3。由表3可知，在经过不同的发酵时间后，甜酒酿的风味受到了显著性的影响，其中芳香性物质差异显著。发酵9 d时W1C响应值达到最高，为0.062，其后依次为发酵11d、3d、5 d和7 d；另外，发酵9 d时的W3C、W5C、W3S响应值也分别达到了最高。而发酵7 d时W5S、W6S、W1S、W1W、W2S、W2W响应值分别达到最高。因此，黑糯米甜酒酿在发酵7～9 d时，风味最浓郁。

表3 甜酒酿发酵过程中风味响应值的变化Table 3 Changes of flavor response value of sweet rice wine during fermentation process

2.8 基于电子舌分析甜酒酿的滋味

采用电子舌分析黑糯米甜酒酿发酵过程中滋味响应值变化，结果见表4。由表4可知，在发酵过程中，甜酒酿涩味、咸味、鲜味和后味A响应值差异显著，而酸味、苦味、后味B和丰度差异不显著，这直接导致了在发酵过程中甜酒酿的整体滋味发生了较大的变化。在发酵3 d时，甜酒酿的各个味觉指标比较均衡，而发酵5 d、7 d、9 d、11 d时的各个味觉指标都明显的偏向于鲜味与咸味。黑糯米甜酒酿的氨基酸含量是体现其鲜味的重要指标，微生物在发酵过程中代谢产生相应的氨基酸和鲜味化合物[26]，从而赋予黑糯米甜酒酿较重的鲜味与咸味。

表4 甜酒酿发酵过程中滋味响应值的变化Table 4 Changes of taste response value of sweet rice wine during fermentation process

2.9 主成分分析

基于甜酒酿的滋味和风味指标，构建15行×18列的数据矩阵，对甜酒酿发酵过程中滋味和风味进行主成分分析（principal component analysis，PCA）。前三个主成分PC1、PC2、PC3方差贡献率分别为49.74%、25.18%、16.80%，累计方差贡献率达到91.71%＞85%，说明PC1、PC2和PC3可以反映样品的整体信息，可将18个指标降为3个不相关变量，从而达到降维目的。PC1主要包含了样品除W3S之外的9种气味信息，其中正影响指标为W5S、W6S、W1S、W1W、W2S、W2W，载荷量最高的影响指标为W1W，载荷量为0.973，载荷量最高的负影响指标为W5C，载荷量为0.977。PC2主要包含了样品涩味、咸味、鲜味、后味A和W3S信息，而PC3主要包含了样品酸味、苦味、后味B和丰度信息。

以两个权重最高的PC1和PC2作图，得主成分分析结果见图6。由图6可知，不同发酵时间的甜酒酿之间没有互相干扰，存在较大的差异，说明基于电子鼻和电子舌分析可以对发酵过程的甜酒酿样品进行有效的区分。其中发酵9 d和11 d的样品呈现明显的聚类趋势，发酵5 d和7 d的样品呈现明显的聚类趋势，它们与发酵3 d的样品距离较远。

图6 基于甜酒酿发酵过程风味和滋味指标的主成分分析结果Fig.6 Principal component analysis results based on flavor and taste indicators of sweet rice wine during fermentation process

3 结论

本实验以黑糯米为原料制备甜酒酿，采用电子鼻、电子舌及常规检测方法，研究黑糯米甜酒酿发酵过程中的风味、滋味及品质变化。结果表明，随着甜酒酿发酵时间的增加，甜酒酿的总酸含量随之增大，酒精度在发酵5 d时增大到峰值6.24%vol，随后逐渐下降；pH值变化不大，在发酵中期稍有上升，数据变化趋势较小，总体趋于平稳；色泽方面，发酵3 d时甜酒酿的明亮度最高，而发酵11 d时的黄蓝色最高，发酵3 d时总色差（dE*值）最小，为44.85。对甜酒酿的8个滋味和10个风味指标进行主成分分析结果表明，发酵9 d和11 d、发酵5 d和7 d的样品呈现明显的聚类趋势，它们与发酵3 d的样品距离较远。表明基于电子鼻和电子舌分析可以对发酵过程的甜酒酿样品进行有效区分。