蒸制预处理对发酵型黄精米酒品质的影响

李 红，宋晓燕，王 锋，3，李清明，3，李文佳，3，杨 红，苏小军，3*

（1.湖南农业大学 食品科学技术学院，湖南 长沙 410128；2.湖南长沙千壶客酒业有限公司，湖南 长沙 410600；3.湖南省发酵食品工程技术研究中心，湖南 长沙 410128）

黄精（Polygonatum cyrtonema）是我国传统的药食两用中药材，含有多糖、皂苷、黄酮类化合物等成分，具有抑菌、抗氧化、抗疲劳、降血糖等功能[1]。多花黄精是百合科黄精属多年生草本植物，湖南省新化县被誉为“中国黄精之乡”，是多花黄精的核心产区，资源开发利用潜力大。

米酒是以水、大米、糯米等为主要原料，按照传统发酵工艺制成酿造酒[2]。根据生产工艺的不同，可将其划分为蒸馏型、配制型和发酵型三类；根据含糖量和酒精含量可将其划分为高度低糖型和低度高糖型两类[3]。甜米酒则是以糯米为主要原料经酒曲发酵而成的低度高糖型米酒，富含有机酸、氨基酸、低聚糖、维生素和矿物质等营养成分[4]。目前市面上的甜米酒产品较单一，附加值不高。黄精米酒由于具有营养丰富，功能特点突出的优点，而受到越来越多的关注。陶涛[5]研究了发酵型黄精米酒的加工工艺，确定最佳发酵工艺参数为酵母添加量4.7%，黄精比例12.4%，发酵温度24 ℃，前发酵时间6 d和后发酵时间15 d。梁安怡[6]研究证明，黄精对酿酒酵母的生长具有促进作用，最佳的黄精米酒酿制条件为：糖化温度29 ℃，糖化48 h；后发酵温度30 ℃，发酵时间5 d，此时获得感官评价风味最优的黄精米酒，其得分为89.3分。此工艺制得的发酵型黄精米酒的抗氧化能力约为浸提型黄精米酒的2倍。汪涛等[7]研究了活性成分和抗氧化能力在黄精米酒发酵过程中的变化规律，结果显示活性成分和抗氧化能力在主发酵阶段呈上升趋势，后发酵阶段呈下降并缓慢趋于稳定的趋势。蒸制处理会破坏细胞结构，使大分子物质降解为小分子物质，并且能够杀死杂菌，有利于发酵的进行[8]。王俊楠等[9]研究表明，黄精蒸制处理会引起多糖的降解，导致果糖、葡萄糖含量增加，蔗糖减少。金剑等[10]研究认为，蒸制处理能够提高黄精的抗氧化能力，其最高抗氧化活力与鲜黄精相比，自由基清除能力显著提高。关于黄精蒸制预处理对发酵型黄精米酒品质的影响尚鲜见报道。

本研究以多花黄精为原料制备发酵型黄精米酒，探究高压蒸制（high pressure steaming，HPS）和常压蒸制（atmospheric pressure steaming，APS）预处理对发酵甜型黄精米酒品质的影响，以未经蒸制（unsteaming，US）的生黄精粉酿造的米酒为阴性对照，以未添加黄精的米酒（rice wine，RW）为空白对照，探讨不同蒸制方式对发酵型黄精米酒总酸、总糖、还原糖、多糖、薯蓣皂苷、氨基酸、有机酸、总多酚、总黄酮含量及挥发性风味物质的影响，并采用变异系数法进行综合评价。旨在获得较优的黄精原料预处理方式，以期为发酵型黄精米酒的研发及产业化生产提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

多花黄精：产自湖南新化；糯米、甜酒曲：湖南长沙千壶客酒业有限公司。

1.1.2 化学试剂

没食子酸、芦丁、薯蓣皂苷（纯度均＞98%）、葡萄糖、苹果酸、琥珀酸、乳酸、柠檬酸、1,1-二苯基-2-苦肼基（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、2,2'-联氮-双（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐（2,2'-amino-di（2-ethyl-benzothiazo line sulphonic acid-6）ammonium salt，ABTS）（均为分析纯）：上海源叶生物科技有限公司；17种氨基酸混合标准品（均为色谱纯）、瓜氨酸、正缬氨酸、谷氨酰胺、羟脯氨酸、肌氨酸、色氨酸、γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid，GABA）、天冬酰胺（均为色谱纯）：美国Sigma公司；高氯酸（分析纯）：天津政成化学制品有限公司；3,5-二硝基水杨酸（dinitrosalicylic acid，DNS）（分析纯）：福州飞净生物科技有限公司；无水乙醇（分析纯）：天津市恒兴化学试剂制造有限公司；福林酚（分析纯）：上海麦克林生化科技有限公司；正丁醇、过硫酸钾、浓硫酸、氯化钠、磷酸、碳酸钠、亚硝酸钠、冰醋酸、三氯甲烷、香草醛、硝酸铝、苯酚、氢氧化钠（均为分析纯）、乙腈、甲醇（均为色谱纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

RST-100RB热泵烘干除湿箱：上海湿腾电器有限公司；SYL-400高效节能电蒸笼：潮州市潮安区东凤镇柏利五金电器厂；JXFSTPRP-Ⅱ-01全自动液氮冷冻研磨机：上海净信实业发展有限公司；LDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌锅：上海申安医疗器械厂；V-5000可见分光光度计：上海元析仪器有限公司；JYS-M01磨粉机：九阳股份有限公司；DK-98-IIA电热恒温水浴锅：天津市泰斯特仪器有限公司；PHS-3C pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司；LD5-2A低速离心机：北京市立离心机有限公司；Alpha 1-2 LDplus冻干机：广州湘喜生物科技有限公司；DHP-9082型电热恒温培养箱：上海飞越实验仪器有限公司；GCMS-QP2010 Ultra气相色谱质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）仪：日本岛津有限公司；Ultimate3000高效液相色谱（high-performance liquid chromatography，HPLC）仪：美国赛默飞世尔科技（中国）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 发酵型黄精米酒的制备

称取200.0g糯米加水浸泡过夜，沥干水分后蒸煮40 min，取出冷却至30 ℃以下，加入121 ℃高压蒸制或100 ℃常压蒸制40 min的5%黄精粉，加入干糯米质量0.5%的甜酒曲，28 ℃恒温培养48 h，发酵结束后，经纱布过滤，5 000 r/min离心20 min，得到上清液，采用85 ℃杀菌20 min得到发酵型黄精米酒。

1.3.2 分析检测（1）基本营养成分的测定

有机酸含量：参照黄艳等[11]的方法测定；总酸含量：参照GB/T 13662—2018《黄酒》中的方法测定[12]；总糖含量、还原糖含量：采用3,5-二硝基水杨酸法测定[13]；游离氨基酸：采用高效液相色谱法测定[14]。

（2）功能成分的测定

多糖含量（以葡萄糖计）：采用苯酚-硫酸法测定[15]；皂苷含量（以薯蓣皂苷计）：采用香草醛-高氯酸比色法测定[16]；总多酚含量（以没食子酸计）：采用福林酚法测定[17]；总黄酮（以芦丁计）含量：采用硝酸铝-亚硝酸钠-氢氧化钠比色法测定[17]。

（3）挥发性风味物质的测定

采用顶空-固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）-GC-MS法测定发酵型黄精米酒中的挥发性风味物质[18]。

（4）黄精米酒感官评价

由食品科学与工程专业的学生5男5女组成感官评价小组从色泽、澄清度、香气、口感和风格5个方面进行品评打分，参照农业行业标准NY/T 1885—2017《绿色食品米酒》[2]，建立发酵型黄精米酒感官评价标准见表1。

表1 发酵型黄精米酒感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standards of fermented Polygonatum cyrtonema rice wine

1.3.3 综合评价

采用变异系数法[19]计算发酵型黄精米酒综合评分。

1.3.4 抗氧化能力的测定

将发酵型黄精米酒稀释10倍，以0.05 mg/mL 维生素C（vitamin C，VC）为阳性对照，参照满朝坤[20]的方法测定其DPPH自由基和ABTS自由基清除能力。

1.3.5 数据处理与统计分析

所有试验均重复3次，采用Excel 2019和Origin Pro 2021分析绘图，采用SPSS 22.0 软件进行显著性分析，以P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 蒸制预处理对发酵型黄精米酒基本营养成分的影响

由表2可知，与未经蒸制预处理的相比，经过蒸制预处理后，苹果酸、乳酸、柠檬酸、琥珀酸和总酸含量均降低。这可能是由于蒸制过程会造成有机酸的流失，从而导致发酵过程中有机酸及总酸的减少[21]。经过蒸制预处理后，总糖和还原糖含量显著高于未经蒸制的发酵型黄精米酒（P＜0.05），且HPS预处理高于APS的发酵型黄精米酒。这可能是经过蒸制后细胞壁遭到破坏，促进了多糖的溶出，也可能是由于大分子物质降解而有利于糖化的进行[22]。

表2 蒸制预处理对发酵型黄精米酒基本营养成分的影响Table 2 Effect of steaming pretreatment on basic nutrient components of fermented Polygonatum cyrtonema rice wine

由表3可知，4种米酒共检出24种游离氨基酸，均含有8种人体必需氨基酸，且总必需氨基酸含量大小依次为RW（13.62mg/100g）＞US（13.48mg/100g）＞APS（11.36mg/100g）＞HPS（10.65 mg/100 g）。总游离氨基酸含量最高的为US（46.15 mg/100 g），最低为APS（40.81 mg/100 g）。经蒸制预处理后，游离氨基酸总含量降低，可能是高温导致氨基酸与还原糖发生美拉德反应生成挥发性物质引起的；而HPS预处理较APS预处理的影响小，可能是高压蒸制处理加剧了植物蛋白降解成多肽、寡肽或氨基酸等可溶性成分，从而引起氨基酸含量的变化[23]。

表3 发酵型黄精米酒中游离氨基酸含量测定结果Table 3 Determination results of free amino acids contents in fermented Polygonatum cyrtonema rice wine

2.2 蒸制预处理对发酵型黄精米酒功能成分的影响

由表4可知，经过蒸制预处理后，多糖、薯蓣皂苷、多酚和黄酮含量均显著升高（P＜0.05），这可能是由于蒸制处理破坏了细胞壁，导致功能成分的溶出增加，同时也使得发酵过程更容易进行；细胞壁的破裂也加剧了功能成分的溶出和转化[24]。HPS预处理中的多糖和薯蓣皂苷含量高于APS预处理的，这可能是由于高压蒸制预处理使得细胞结构破损更严重，使黄精多糖和薯蓣皂苷等物质更易于溶出[25]。刘通通等[26]研究发现，与常压蒸制和炒制相比，高压蒸制对燕麦微观结构的影响更大。HPS预处理和APS预处理中的总多酚含量差异不显著（P＞0.05），说明高压蒸制和常压蒸制对其总体的影响不大；而APS预处理中的总黄酮含量高于HPS预处理，这可能是因为黄酮是热敏性成分，在高温高压下黄酮类物质很容易被降解，从而引起总黄酮含量变化[27]。

表4 蒸制预处理对发酵型黄精米酒功能成分的影响Table 4 Effect of steaming pretreatment on functional components of fermented Polygonatum cyrtonema rice wine

2.3 蒸制预处理对发酵型黄精米酒挥发性风味物质的影响

蒸制预处理对发酵型黄精米酒挥发性风味成分影响结果见图1。由图1可知，4种米酒共检测出70种挥发性风味物质，主要由醇类、酯类、醛酮类、酸类等化合物组成。由图1a可知，经APS预处理发酵型黄精米酒共检测出48种挥发性风味物质；HPS预处理发酵型黄精米酒共检测出38种挥发性风味物质；未经蒸制预处理的发酵型黄精米酒共检出49种挥发性风味物质，而未添加黄精的米酒共检测出42种挥发性风味物质。这种差异可能与蒸制过程中产生热效应使得部分挥发性风味物质产生降解或者转化成新组分有关[28]。由图1b可知，与未经蒸制预处理的相比，经APS预处理后，醇类和酯类的相对含量增加了7.57%和0.13%，酸类减少了3.77%。经HPS预处理后，醇类相对含量增加了9.69%，酯类相对含量减少了0.43%，而酸类没有被检测到。这可能是由于高压蒸制提高了黄精多糖、薯蓣皂苷等功能成分的溶出率，部分功能成分具有抑菌的作用，从而抑制了乳酸菌等微生物产酸，进而也影响了酯类的合成[29]。在三种米酒中醇类物质的含量均是最高，其中异戊醇含量占比最大，异戊醇是杂醇油或高级醇的主要成分，呈醇香、麦芽香、水果香和花香，异戊醇大量存在于发酵酒[30]。乙酯类化合物是酯类中数量最多的一类。丁酸乙酯、月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯和棕榈酸乙酯是3种黄精米酒中检出的共有乙酯类物质，都具有令人愉悦的花香、果香、酒香[31]。

图1 蒸制预处理对发酵型黄精米酒挥发性风味成分数量（a）及含量（b）的影响Fig. 1 Effect of steaming pretreatment on volatile flavor components numbers (a) and contents (b) of fermented Polygonatum cyrtonema rice wine

2.4 蒸制预处理对发酵型黄精米酒感官品质的影响

由图2可知，经过蒸制预处理后，发酵型黄精米酒的色泽、澄清度、香气、风格和口感上均得到了明显提高。产品呈浅黄色，色泽明亮，酸甜协调，口感醇厚柔和，并具有黄精的香气。经APS预处理的感官评分要高于经HPS预处理的。经APS预处理的酒体更协调，酸甜适中，香气更加丰富。而经HPS预处理的，口感略过于甜腻，香气略差，可能与黄精在高压蒸制处理时由于压力释放的瞬间而导致香气散失较多有关[32]。

图2 发酵型黄精米酒感官评价雷达图Fig. 2 Radar map of sensory evaluation of fermented Polygonatum cyrtonema rice wine

2.5 发酵型黄精米酒综合评价

在上述分析的基础上应用变异系数法对发酵型黄精米酒各指标进行综合评价。以感官评价、总酸、总糖、还原糖、多糖、薯蓣皂苷、总多酚、总黄酮、总游离氨基酸、总有机酸和醇类百分含量为评价指标，运用变异系数法求出各指标的综合评价，结果见表5。由表5可知，感官评价、总酸、多糖、总黄酮和总有机酸这5个指标所占权重比较大，说明这5个指标受黄精不同的蒸制预处理方法的影响较大。4种米酒的综合评价依次为APS（0.189）＞HPS（0.187）＞RW（0.029）＞US（-0.405），说明经APS预处理的发酵型黄精米酒品质较好，经HPS预处理的次之。

表5 蒸制预处理对发酵型黄精米酒综合评价的影响Table 5 Effect of steaming pretreatment on comprehensive evaluation of fermented Polygonatum cyrtonema rice wine

2.6 蒸制预处理对发酵型黄精米酒抗氧化能力的影响

蒸制预处理对发酵型黄精米酒抗氧化活性影响结果见图3。由图3可知，经HPS预处理的发酵型黄精米酒对DPPH自由基和ABTS自由基清除效果显著强于经APS预处理的发酵型黄精米酒（P＜0.05），这是因为自由基清除能力与黄精经过蒸制后的活性物质溶出的种类（如多糖和多酚类）和含量有关[33]。WANG S等[34]研究证明，黄精多糖具有一定的抗氧化能力，可以作为一种潜在的抗氧化剂。

图3 蒸制预处理对发酵型黄精米酒抗氧化能力的影响Fig. 3 Effect of steaming pretreatment on antioxidant capacities of fermented Polygonatum cyrtonema rice wine

3 结论

高压蒸制和常压蒸制预处理对黄精米酒品质均有显著影响（P＜0.05）。经APS预处理后，黄精米酒呈浅黄色，醇厚柔和，酸甜适中，具有黄精特有的香味，其总多酚和总黄酮含量较高，且挥发性风味物质的种类较多。经HPS预处理后，黄精米酒中的总糖、还原糖、多糖和薯蓣皂苷含量较高，具有一定抗氧化能力。采用变异系数法进行综合评价得出，APS预处理的综合评分较高，其次为HPS预处理的。综上，考虑工艺成本等因素，确定常压蒸制预处理较优。