超高温瞬时灭菌对米酒品质的影响

熊思瑞 王龙宇 王云峰 王宇婷 金铁岩 张 玲

(1. 延边大学农学院,吉林 延吉 133002;2. 四平市重点项目服务中心,吉林 四平 133000)

朝鲜族米酒是延边朝鲜族自治州的特色酒之一,通常以糯米为主要原料经微生物发酵而成[1],含有丰富的营养物质[2]。朝鲜族米酒醇厚丰润,散发着淡淡的酒香;其口感清爽,鲜甜醇正,与糖度、总酸含量等密切相关[3],且发酵过程中有多种菌种与复杂酶系参与[4];与其他酒类相比,朝鲜族米酒营养物质丰富,酒精浓度低,保质期较短。杀菌工艺是朝鲜族米酒生产过程中重要的环节。目前工业化生产的米酒大部分采用低温长时间杀菌(65 ℃,30 min),但这种长时间热处理往往会导致其品质有所损失,且很难保证其在卫生安全方面的质量。

超高温瞬时灭菌是一种高温处理技术,是利用高温对微生物的热敏性,使其失去活力,从而达到瞬时灭菌的效果。同时,超高温瞬时灭菌也注重保持食品的原有风味和品质。加热过程中,控制加热时间和加热温度的精确度可以最大限度减少食品的营养成分损失,并保持食品的天然风味。这使得经过超高温瞬时灭菌的产品在商业上可以符合无菌的要求,同时满足消费者对食品质量的要求[5]。

研究拟探究不同超高温瞬时灭菌(ultra-high temperature instant sterilization,UHT)处理时间对朝鲜族米酒理化特性、微生物指标以及功能性成分的影响,为朝鲜族米酒杀菌工艺及贮藏中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

米曲:韩国农村振兴厅资源研究所;

营养琼脂培养基、YM培养基、Rogosa SL培养基:上海博微生物科技有限公司;

酚酞指示剂、氢氧化钠、乙酸锌、亚铁氰化钾:分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司;

水:符合GB 5749—2006标准的饮用水。

1.1.2 主要仪器设备

水浴锅:DK-8D型,上海精宏实验设备有限公司;

电子天平:FA1104型,上海天平仪器有限公司;

酸度计:PHS-3C型,上海鹏顺科学仪器有限公司;

酒精计:3支组,沈阳市玻璃计器厂;

高压灭菌锅:SX-700型,日本TOMY公司;

恒温培养箱:DNP-9082BS-Ⅲ型,新苗医疗设备有限公司;

紫外可见分光光度计:UV-1800型,上海美谱达仪器有限公司;

菌落计数器:XK97-A型,江苏金坛市康华电子仪器制造厂;

UHT杀菌机:DSW-25LT型,上海砥实机械设备有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 朝鲜族米酒工艺流程

操作要点:

(1) 原料选择:选取颗粒饱满、质量优良的大米。

(2) 清洗、浸泡:将大米洗净,浸泡5～6 h。

(3) 入坛:按V大米∶V水为1.0∶1.5加水,以朝鲜族传统米曲为发酵剂,加曲量为5%,2～3 h后控制发酵温度为20～22 ℃,加入安琪酵母。

(4) 压榨:24 ℃发酵48 h后压榨,得到米酒备用。

1.2.2 UHT对朝鲜族米酒基酒品质的影响 参照文献[6-7]并修改。将过滤后的米酒通过离心泵注入高温瞬时灭菌机的冷热物料交换装置,完成预热,于高温桶中将米酒迅速加热至125 ℃,并保持3,5,8 s,取出,贮藏20周。

未杀菌米酒:将发酵结束后的朝鲜族米酒用4层纱布包裹过滤得到的样品酒。

巴氏杀菌米酒:将发酵结束后的朝鲜族米酒用4层纱布包裹过滤,经巴氏杀菌(60 ℃,30 min)后迅速冷却至4～5 ℃。

1.2.3 理化指标检测

(1) pH值:采用酸度计[8]。

(2) 总酸含量:参照GB/T 15038—2006。按式(1)计算总酸含量。

X=C×K×M×(V1-V2)×100÷V,

(1)

式中:

M——酸的换算系数;

K——样液稀释倍数;

V——取样液体积,mL;

X——每100 mL样品中总酸含量,g/100 mL;

C——氢氧化钠标准溶液浓度,mol/L;

V1——滴定样液时消耗NaOH体积,mL;

V2——空白对照时消耗NaOH体积,mL。

(3) 酒精度:参照GB/T 13662—2008。

(4) 总糖:参照吴万林等[9]的方法。绘制的葡萄糖标准曲线方程为y=0.068 8x-0.001 0,R2=0.994 4。

(5) 色度:按GB/T 605—2006执行,光源D65,测量直径8 mm。

(6) 氨基酸含量:参照Weng等[10]的方法。

(7) 有机酸含量:根据文献[11]。色谱条件:色谱柱为Aminex HPX-87H(300 mm×7.8 mm),流动相为8 mmol/L硫酸,流速0.6 mL/min,紫外监测器,210 nm,柱温25 ℃,进样量20 μL。

1.2.4 微生物指标测定

(1) 菌落总数:参照GB 4789.2—2016。

(2) 酵母菌总数:参照GB 4789.15—2016。

(3) 乳酸菌总数:参照GB 4789.35—2010。

1.2.5 感官评价 由10名专业人员组成感官评分小组,参照GB/T 13662—2008制定如表1所示的感官评分标准。

表1 米酒感官评分标准

1.3 统计分析

采用SPSS 22.0软件进行统计学分析,其中P<0.05为存在显著性差异; Excel 2010软件制图,各数据均采用均数±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 朝鲜族米酒理化指标的变化

2.1.1 pH值和总酸含量 由图1和图2可知,经UHT处理的米酒样品pH值和总酸含量在贮藏期间几乎无变化,是由于灭菌后米酒无法为酵母菌提供适宜的生长条件。经60 ℃杀菌30 min的米酒从第8周开始pH值呈下降趋势,第20周pH达到3.78,从总体情况看UHT处理的米酒与其相比相差不大。未杀菌米酒样品的总酸含量不断增加,且在8～12周的增加趋势尤为明显,可能是酵母菌呼吸作用产生的二氧化碳对乳酸菌的繁殖起到了促进作用[12],乳酸菌可以通过HMP途径产生乳酸[13],导致总酸含量整体呈增加的趋势,从而使pH值明显下降,随着贮藏时间的延长,未杀菌米酒样品中微生物含量也逐渐增加,导致总酸含量逐渐升高[14]。

图1 贮藏期间朝鲜族米酒pH值的变化

图2 贮藏期间朝鲜族米酒总酸含量的变化

2.1.2 总糖含量 米酒中的糖主要是大米中碳水化合物通过酶的催化作用水解产生,是影响米酒口味的重要物质之一[15]。由图3可知,贮藏期间,经UHT处理不同时间后的米酒中总糖含量变化平稳,与60 ℃杀菌30 min的米酒差异较小。而未杀菌米酒样品的总糖含量不断下降,可能是UHT处理作用抑制了微生物的生长繁殖,只有少量糖类物质被转化,而未杀菌的米酒由于酵母或细菌的作用,部分糖类会被转化为醇类或酯类等其他化合物导致总糖含量的降低[16],此外,乳酸菌发酵过程中会消耗大量的糖类物质[17]。

图3 贮藏期间朝鲜族米酒总糖含量的变化

2.1.3 酒精度 由图4可知,经UHT处理不同时间后,米酒中的酒精度变化平稳,可能是较高的酒精度会抑制酵母菌的代谢活动,60 ℃杀菌30 min的米酒第8周后乙醇含量开始下降,未杀菌米酒样品的酒精度在第2～4周明显下降,后期缓慢下降。这可能是乙醇的挥发及其与酸类物质发生酯化反应而降低[18],此外残存的乳酸菌还会利用乙醇产生醋酸、乳酸等。

图4 贮藏期间朝鲜族米酒酒精度的变化

2.2 朝鲜族米酒的色度变化

由图5可知,经UHT处理后米酒的亮度提高,且在贮存期间变化较小,与原有亮度基本无明显变化;a*值和b*值提高说明高温对米酒的红色度和黄色度有一定影响,同时也提高了米酒的亮度。综上,UHT处理可以改善米酒的颜色。

图5 贮藏朝鲜族米酒色度的变化

2.3 朝鲜族米酒的微生物指标变化

由表2可知,UHT处理对朝鲜族米酒中菌落总数影响较大,经UHT处理后朝鲜族米酒达到商业无菌标准,不具备菌群繁殖条件,且贮藏期间活菌数未增长。

表2 贮藏期间朝鲜族米酒菌落总数、酵母菌总数及乳酸菌总数的变化

2.4 米酒感官评分的变化

由表3可知,朝鲜族米酒在UHT处理5 s后的色泽评分最高。贮藏0周,未杀菌米酒的色泽最优,但贮藏第6周显著下降(P<0.05),可能是贮存期间受环境酸碱性、氧气含量等因素影响,米酒被氧化、褐变,导致色泽变差。在香气和风味方面,经UHT处理5 s的米酒样品的评分较高,且在贮藏第18周显著高于其他试验组(P<0.05)。贮藏第10周,经UHT处理3 s的米酒香气评分最高,说明瞬时高温对米酒的香气也有影响,且处理时间越短,影响越小;在综合评价方面,贮藏20周后,经UHT处理5 s的米酒评分最优,且从贮藏第8周开始与其他试验组存在显著性差异(P<0.05)。

表3 贮藏期间朝鲜族米酒色泽、香气、风味及综合评分变化†

2.5 贮藏20周后朝鲜族米酒的氨基酸含量

氨基酸是朝鲜族米酒重要的功能性成分及影响风味的特殊物质,不同氨基酸对米酒的口味具有不同的影响[19]。通过分析米酒中游离氨基酸的组成和含量,有助于判定米酒风味和营养的变化[20]。由表4可知,贮藏20周后,经UHT处理的米酒样品中共检出15种氨基酸,其中7种为必需氨基酸。经UHT处理后的米酒样品中总氨基酸含量小于未杀菌的,未杀菌米酒中含有的微生物继续发酵,微生物产生的蛋白酶继续分解大米中的蛋白质,从而产生氨基酸[21]。氨基酸作为影响米酒风味物质之一,其组成和含量影响米酒的风味,与其他呈味物质的协同效应、拮抗效应、掩盖作用等有待进一步研究[22]。

表4 最适超高温瞬时灭菌条件处理的朝鲜族米酒贮藏20周后的氨基酸含量

2.6 贮藏20周后朝鲜族米酒的有机酸含量

朝鲜族米酒中的有机酸一部分来自于原料曲,一部分在发酵过程中产生。不同的原材料、酿造工艺以及贮藏方法均会影响有机酸的含量和多样性[23],而有机酸会直接影响米酒的口感,其含量对酒中微生物具有重要意义[24]。由表5可知,UHT处理会降低米酒中有机酸含量,可能是灭菌过程中温度过高,促进了酸与醇结合并反应生成酯类。

表5 最适超高温瞬时灭菌条件处理的朝鲜族米酒贮藏20周后的有机酸含量

3 结论

研究以大米为原料发酵制作朝鲜族传统米酒,在发酵结束后用超高温瞬时灭菌技术进行灭菌处理。结果表明,超高温瞬时灭菌的最佳工艺参数为125 ℃灭菌5 s,此条件下米酒中的氨基酸及有机酸含量均受到一定的影响,但其感官评价指标变化不大。后续可研究其他米酒的杀菌方法。