清汁型米酒的研制及挥发性风味成分分析

文佳玉，向麒文，刘秋妍，饶朝龙，2，陈 艳*

（1.成都中医药大学 公共卫生学院，四川 成都 611137；2.成都中医药大学 公共卫生学院 药食同用中药效用与安全研究中心，四川 成都 611137）

紫薯是甘薯中新型特有的品种，我国紫薯资源丰富，其富含花青素、多糖、黄酮类、绿原酸等功能性成分[1]。作为粮食及经济作物，紫薯及其加工制品在国内外市场的需求量逐年上涨，研究表明长期食用紫薯或其加工产品，可延缓衰老，抑制血糖血脂水平，改善肝功能等[2]。紫薯是集食用、药用及保健功效于一体的纯天然食品原材料，开拓前景广阔。以紫薯为原料酿造米酒，不仅利用了紫薯的特殊营养组成，还能同时赋予酒体鲜亮独特的色泽，可作为酿酒原料的最佳来源之一。玫瑰作为药食同源的植物，其中平阴重瓣玫瑰有着极高的经济价值，是中国传统玫瑰的代表，也是生产栽培面积最广的优良品种[3]。其花瓣可用作酿酒、制酱、乳制品、日化的良好原料[4]。玫瑰富含多糖、黄酮类、多酚、花青素等活性成分[5]，具有抗氧化、抗癌、调节免疫功能等药理作用[6]。以玫瑰为原料的食药及化工用品已形成系列化产业链，既能提高其资源利用率，也可满足消费者的多样化需求。

米酒作为中国传统且极具特色的低度发酵型酒精饮料[7-8]，是以水、粮食米为原料，依据传统发酵工艺制成发酵酒，再辅以果粒、粮谷、薯类、食用菌等和（或不添加）食品添加剂加工而成的酿造酒[9]。依据其酒糟的形态，可分为清汁型、均质型和糟米型，经过滤去除酒糟后的米酒称之为清汁型米酒。米酒富含多酚、有机酸、无机盐、维生素及微量元素、生物活性肽等多种功能性成分[10-13]，研究报道适量饮用米酒，可增强机体免疫力和抗氧化能力，延缓衰老，预防骨质疏松以及冠心病等[14-15]。近年来，随着我国酿酒行业政策的转变和酿造技术的不断发展，米酒、果酒等低酒精度复合型发酵酒的开发是当下研究的热点。吴海霞等[16]以紫薯和糯米为主要原料，经糖化、发酵工艺制备的酒酿酒体柔和、颜色鲜亮，具有紫薯的特有香味。彭春芳等[17]以糯米、玫瑰花及红豆为原料酿制的复合米酒呈玫红色，酒质清澈，清甜爽口。张阳阳等[18]以桑葚和糯米为主要原料制备的米酒呈紫红色，口感醇香。

目前米酒的研究主要集中在对米酒工艺[19]、酒曲[20-21]的考察，或对一些特定原料/地方性米酒[22-23]的对比分析，而对于紫薯及玫瑰复合型清汁型米酒的研究尚鲜见报道。本研究在传统发酵工艺的基础上，以药食同源理论为指导，选用糯米、紫薯和玫瑰为主要原料，研制清汁型米酒。通过单因素和正交试验对其发酵工艺进行优化，采用顶空固相微萃取-气质联用（head space-solid phase microextractiongas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）技术检测清汁型米酒的挥发性风味物质；参考相关食品安全国家标准检测清汁型米酒的理化及微生物指标。本研究旨在开发出风味独特、品质优异的米酒，从而为丰富米酒种类和保健功效，提升紫薯和玫瑰的附加值提供理论基础和技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

圆糯米：沈阳粮油集团有限公司；紫薯：市售；山东济南平阴重瓣玫瑰（干品）：江西花普堂健康产业发展有限公司；纯净水：农夫山泉股份有限公司；甜酒曲：安琪酵母股份有限公司。

磷酸氢二钾（K2HPO4）、磷酸二氢钾（KH2PO4）、苯酚（C6H5OH）、浓硫酸（H2SO4）、无水乙醇（CH3CH2OH）、乙醚（C4H10O）、甲醇标准品（CH3OH）：成都市科隆化学品有限公司；氢氧化钠（NaOH）：成都市科龙化工试剂厂；葡萄糖（C6H12O6）标准品（纯度＞98%）：上海阿拉丁试剂有限公司。本试验所用化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

BSA224S-CW分析天平：赛多利斯科学仪器有限公司；SHZF-428恒温振荡器：成都瑞昌仪器制造有限公司；UPH-I-20T超纯水仪：四川优普超纯科技有限公司；7890B-5977B气相色谱-质谱联用（GC-MS）仪：美国安捷伦科技公司；PHS-3C酸度计：成都世纪方舟科技有限公司；SB-5200DTDN超声清洗机：宁波新芝生物科技股份有限公司；L2S可见分光光度计：上海精密仪器仪表有限公司；JX22365全玻璃蒸馏器：扬州南美鹰教学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 清汁型米酒制备工艺流程及操作要点

操作要点：

原料预处理：选用无异味、无霉变（粗细均匀）的精品糯米，用水洗净后浸泡一夜（9～10 h），至轻碾即碎的程度；选用新鲜、优质的紫薯，洗净后去皮，切成大小均一的小块；选用优质的平阴重瓣玫瑰，去叶、去芯后洗净备用。

蒸煮、冷却：沥干后的糯米用纱布包好，紫薯块铺在上层，用筷子稍微拨几个小孔，蒸煮40 min后，在其表层撒上玫瑰花瓣，一起蒸熟至1 h；蒸熟后倒入干净并灭菌的容器中，拨散摊凉，冷却至30 ℃左右。

酒曲活化：按一定比例称量甜酒曲（精确至0.000 1 g），加入适量煮沸后冷却的温开水，均匀地化开甜酒曲。

拌曲、罐装：将物料与甜酒曲混合搅拌均匀；混匀后全部置于玻璃密封罐中，轻轻压平物料表面，并在中间挖一个洞，撒上些许甜酒曲，覆盖1～2层保鲜膜后再加盖密封。

糖化发酵、产醇发酵：罐装后置于恒温振荡器中发酵，期间观察酒坑里面是否充满酒以说明发酵程度；30 ℃下发酵48 h后，取出玻璃密封罐，加入100 mL纯净水后再次密封严实，转置于4 ℃冰箱中冷藏24 h。

过滤：用300目滤网过滤已发酵充分的物料，置于4 ℃冰箱中冷藏静置24 h后取上层澄清液装罐。

灭菌：采用75 ℃水浴中灭菌20 min[24]，冷却后即得清汁型米酒成品。

1.3.2 清汁型米酒制备工艺优化

（1）单因素试验

通过预试验选定100.0 g糯米、100 mL纯净水为基准进行后续试验研究。设置不同的紫薯添加量（50.0 g、55.0 g、60.0 g、65.0 g、70.0 g）、平阴重瓣玫瑰添加量（0.3 g、0.6 g、0.9 g、1.2 g、1.5 g）、甜酒曲添加量（0.4 g、0.6 g、0.8 g、1.0 g、1.2 g）、发酵温度（26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃、34 ℃）、发酵时间（36 h、42 h、48 h、54 h、60 h）为单因素试验变量进行考察，研究各因素对清汁型米酒感官评分及酒精度的影响。

（2）正交试验

在单因素试验的基础上，以酒精度为评价指标，选定甜酒曲添加量（A）、发酵温度（B）以及发酵时间（C）为影响因素，采用3因素3水平L（934）正交试验设计，优化清汁型米酒制备工艺参数，正交试验因素与水平见表1。

表1 清汁型米酒制备工艺优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for preparation process optimization of clear juice type rice wine

1.3.3 挥发性风味成分分析

采用顶空固相微萃取（HS-SPME）和气相色谱-质谱（GC-MS）联用法[25]测定清汁型米酒样品中挥发性风味成分。

萃取条件：称取2 g样品置于20 mL顶空瓶中，密封，在80 ℃水浴条件下用50/30 μm DVB/CAR/PDMS 萃取头顶空静态吸附2 h，解吸后进行GC-MS分析。

GC条件：DB-5MS石英色谱柱（30m×250mm×0.25μm）；进样温度260 ℃，载气为高纯氦气（He），流速1.0 mL/min，不分流。升温程序为初始45 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升温到260 ℃，保持3 min，运行53 min。

MS条件：离子源温度250 ℃，电子电离（electronic ionization，EI）源，电子能量70 eV，传输温度280 ℃，激活电压1.5 V，质量扫描范围30～600 amu。扫描方式：Scan扫描。

定性定量方法：利用美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）17.L谱库检索比对，结合相关文献对清汁型米酒的挥发性风味成分进行定性，按峰面积归一化法计算各挥发性风味组分的百分含量[26]。

1.3.4 理化指标及微生物指标测定

总酸（以乳酸计）含量测定：参考GB 12456—2021《食品安全国家标准食品中总酸的测定》中的电位滴定法[27]；还原糖（以葡萄糖计）含量测定：参考GB 5009.7—2016《食品安全国家标准食品中还原糖的测定》中的直接滴定法[28]；蛋白质含量：参考GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法[29]；酒精度测定：参考GB 5009.225—2023《食品安全国家标准酒和食用酒精中乙醇浓度的测定》中的密度瓶法[30]。

菌落总数测定：参考GB 4789.2—2022《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》中的平板计数法[31]；大肠菌群测定：参考GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》中的最大可能数（most probable number，MPN）法[32]。

1.3.5 感官评价

将样品置于通风良好，无异味的环境下，由10名专业评判员构成感官评定小组，分别对产品的色泽、组织形态、香味、滋味四项指标进行感官评定。采用100分制评分法，对各指标进行评分，并取其平均值作为单个项目的评分结果，四项总分作为产品的综合分数。参考NY/T 1885—2017《绿色食品米酒》[33]，建立清汁型米酒的感官评分标准见表2。

1.3.6 数据统计分析

采用Excel 2019、GraphPad Prism 7.0和SPSS 22.0软件进行数据作图与分析，多组数据比较采用方差分析，P＜0.05表示有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 清汁型米酒制备工艺优化单因素试验

2.1.1 紫薯添加量对清汁型米酒品质的影响

紫薯具有特殊的营养成分，能赋予酒体鲜亮且独特的色泽[34]。如图1所示，随着紫薯添加量在50.0～60.0 g范围内的增加，清汁型米酒的感官评分和酒精度随之逐渐增加；当紫薯添加量为60.0 g时，感官评分和酒精度达到最高，分别为75.30分、7.18%vol，此时酒酿呈均匀一致的紫红色，甜度适中，酒香协调均衡，口感醇和；当紫薯添加量＞60.0 g之后，感官评分和酒精度逐渐下降。紫薯添加量过少，酒酿色泽平淡，口感远不及理想效果；添加量过多则会掩盖米酒原本的风味，口感欠缺，风味失调。综合考虑，选取最适紫薯添加量为60.0 g。

2.1.2 玫瑰添加量对清汁型米酒品质的影响

平阴重瓣玫瑰作为主要原料，为米酒提供了特殊的香味成分和风味物质。如图2所示，随着玫瑰添加量在0.3～1.2 g范围内的增加，清汁型米酒的感官评分和酒精度随之增加；当玫瑰添加量为1.2 g时，感官评分和酒精度达到最高，分别为74.60分、7.21%vol，此时酒酿呈均匀一致的紫红色，带有自然的玫瑰花香，酸甜适口；当玫瑰添加量＞1.2 g之后，感官评分和酒精度有所下降。玫瑰添加量过少时难以体现出玫瑰自然的香气，酒体色泽清淡，口感不佳；添加量过多则会造成酒味与花香味不协调，酸甜比例失调。

图2 玫瑰添加量对清汁型米酒品质的影响Fig.2 Effect of rose addition on the quality of clear juice type rice wine

综合考虑，选取最适平阴重瓣玫瑰添加量为1.2 g。

2.1.3 甜酒曲添加量对清汁型米酒品质的影响

在米酒的发酵过程中，微生物扮演着重要的角色，甜酒曲添加量对米酒的品质产生显著的影响。如图3所示，随着甜酒曲添加量在0.4～0.8 g范围内的增加，清汁型米酒的感官评分和酒精度随之增加；当甜酒曲添加量为0.8 g时，感官评分和酒精度达到最高，分别为77.20分、7.23%vol，此时酒酿的香气浓郁，甜度适中，口感醇和；当甜酒曲添加量＞0.8 g之后，感官评分和酒精度有所下降。甜酒曲添加量过少时，酒曲中的根霉或酵母菌生长及糖化作用过低，导致米酒的整体协调度较差，口感欠佳；添加量过多则会导致营养物质供给量不足，一定程度地抑制酵母菌的无氧呼吸，导致乙醇和其他化合物的合成减少，从而使米酒的口感略微苦涩。综合考虑，选取最适甜酒曲添加量为0.8 g。

图3 甜酒曲添加量对清汁型米酒品质的影响Fig.3 Effect of sweet Jiuqu addition on the quality of clear juice type rice wine

2.1.4 发酵温度对清汁型米酒品质的影响

如图4所示，随着发酵温度在26～28 ℃范围内的升高，清汁型米酒的感官评分和酒精度随之增加；当发酵温度为28 ℃时，感官评分达到最高，为76.63分；当发酵温度为30 ℃时酒精度达到最高，为7.24%vol，酒体呈紫红色，色泽清亮，杂质含量较少，具有独特的风味；当发酵温度＞28 ℃之后，感官评分有所下降；当发酵温度＞30 ℃之后，酒精度有所下降。发酵温度过低不利于酒曲中酵母菌或根霉的生长繁殖，同时糖化酶的活力较低，不完全发酵，导致酒酿的风味欠佳，口感远不及理想效果；发酵温度过高则会导致根霉的生长过于旺盛，抑制酵母菌的生长，同时影响糖酵解代谢，使得米酒糖化发酵或产有机酸不完全，从而影响酒酿的酸甜比例。综合考虑，选取最适发酵温度为28 ℃。

图4 发酵温度对清汁型米酒品质的影响Fig.4 Effect of fermentation temperature on the quality of clear juice type rice wine

2.1.5 发酵时间对清汁型米酒品质的影响

发酵时间对米酒的口感影响显著，伴随发酵时间的延长，米酒中风味物质的含量也会随之变化[35]。如图5所示，随着发酵时间在36～54 h范围内的增加，清汁型米酒的感官评分和酒精度随之增加；当发酵时间为54 h时，感官评分和酒精度均达到最高，分别为79.55分、5.83%vol，酒酿有光泽呈紫红色，酒体清澈，风味协调且无异味；发酵时间＞54 h之后，感官评分和酒精度有所下降。发酵时间太短，糖化不完全而使酒酿整体的风味欠佳，酒味清淡，口感较差；发酵时间过长则会导致酵母菌发酵过度，酒精蒸发且部分酒精转化为酸，从而使酒酿色泽浑浊，产生“过熟味”，酸甜比例失调。综合考虑，选取最适发酵时间为54 h。

图5 发酵时间对清汁型米酒品质的影响Fig.5 Effect of fermentation time on the quality of clear juice type rice wine

2.2 清汁型米酒制备工艺优化正交试验

基于单因素试验结果，以甜酒曲添加量（A）、发酵温度（B）和发酵时间（C）作为影响因素，以酒精度作为考察指标，采用正交试验对清汁型米酒制备工艺进行优化，结果与分析见表3，正交试验结果方差分析见表4。

表3 清汁型米酒制备工艺优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for preparation process optimization of clear juice type rice wine

表4 正交试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

根据极差R值的大小，分析判断各因素对试验结果的影响程度。由表3可知，影响米酒品质的因素主次关系为发酵温度（B）＞发酵时间（C）＞甜酒曲添加量（A），最佳制备工艺组合为A2B3C1，即100.0 g糯米、100 mL纯净水为基础条件下，甜酒曲添加量为0.8 g，发酵温度为30 ℃，发酵时间为48 h。在此优化条件下，进行3次平行验证试验，清汁型米酒感官评分为83分，酒体清亮，呈紫红色且有光泽，米香、醇香以及玫瑰花香交融，口感细腻柔和，酸甜适口。

由表4可知，发酵温度及发酵时间对结果有极显著影响（P＜0.01），甜酒曲添加量对清汁型米酒品质有显著影响（P＜0.05）。

2.3 清汁型米酒挥发性风味成分分析

经过HS-SPME-GC-MS分析，清汁型米酒的挥发性风味成分及含量结果见表5。由表5可知，清汁型米酒共检测出挥发性风味物质23种，其中醇类5种、酯类8种、烯烃类1种、羧酸类2种、酮类2种、其他类5种。相对含量排名前三的物质及其含量分别为乙醇34.48%、苯乙醇3.74%、乙酸丁酯2.29%。

表5 清汁型米酒挥发性风味成分GC-MS分析结果Table 5 Results of volatile flavor components in clear juice type rice wine analyzed by GC-MS

2.4 清汁型米酒理化及微生物指标

清汁型米酒理化及微生物指标的测定结果见表6。由表6可知，清汁型米酒的总酸含量为0.25 g/100 g，还原糖含量为2.51 g/100 g，蛋白质含量为3.26 g/100 g，酒精度为7.18%vol；菌落总数为9 CFU/mL，大肠菌群未检出。其理化和微生物指标均符合NY/T 1885—2017《绿色食品米酒》[33]的标准要求。

表6 清汁型米酒的理化及微生物指标测定结果Table 6 Determination results of physicochemical and microbial indexes of clear juice type rice wine

3 结论

采用糯米、紫薯和平阴重瓣玫瑰为主要原料，制备一种复合清汁型米酒。以感官评分和酒精度为评价指标，通过单因素和正交试验对清汁型米酒的发酵工艺进行优化。结果表明，最佳工艺条件为在以100.0 g糯米、100 mL纯净水为基准的条件下，紫薯、玫瑰和甜酒曲分别添加60.0 g、1.2 g、0.8 g，发酵温度为30 ℃，发酵时间为48 h。在此优化条件下，清汁型米酒的总酸含量为0.25 g/100 g，还原糖含量为2.51 g/100 g，蛋白质含量为3.26 g/100 g，酒精度为7.18%vol，菌落总数为9 CFU/mL，大肠菌群未检出。清汁型米酒的感官评分83分，酒酿呈紫红色，具有清澈的酒体，集米香、醇香与玫瑰花香于一体，口感细腻柔和、酸甜适口。在清汁型米酒中共检测出23种挥发性风味成分，包括醇类5种、酯类8种、烯烃类1种、羧酸类2种、酮类2种、其他类5种。清汁型米酒符合当下消费者对酒类饮品营养、风味和保健的要求，市场开发前景广阔。