黑米荞麦米酒发酵工艺

贺祺涵1,赵江林1*,廖青夏1,钟灵允1,张萍2,王爱莉1

(1.成都大学 四川省杂粮产业化工程技术研究中心,四川 成都 610106;2.环太生物科技股份有限公司,四川 成都 610213)

摘 要:以黑米、荞麦、糯米为主要原料,采用甜酒曲作为发酵剂,通过单因素及正交试验对发酵工艺进行优化,并对所得黑米荞麦米酒的感官指标、理化指标及抗氧化活性进行测定。研究结果表明,黑米荞麦米酒的最佳发酵工艺为糯米、黑米、荞麦质量比4∶6∶6,蒸煮时间20 min,料液比20∶9(g/mL),发酵时间7 d。在此工艺条件下制得的黑米荞麦米酒酸甜适中、口感醇厚、酒体协调,风味成分丰富,且具有一定的抗氧化功能。

关键词:黑米;荞麦;米酒;发酵;品质分析

黑米为禾本科稻属植物,是一种药食兼用的作物,整体呈墨黑色,富含多种营养元素,同时还含有花色苷、黄酮类、强心甙等生物活性物质,不仅具有高蛋白、低热量的特性,还具有抗菌、抗炎、降血压、降血糖、抗疲劳及改善心肌营养等功效[1-7]。荞麦(Fagopyrum esculentum Moench)是一种著名的特色杂粮作物,抗逆性强、耐旱耐瘠、营养价值高,其蛋白种类丰富且含量高,多为球蛋白和谷蛋白,易于人体消化,具有保护神经、抗癌、抗炎等功效[8-9]。同时荞麦含有的黄酮类化合物能清除自由基、降血糖、预防高血压,是一种兼备营养及保健功能的健康食品资源[10-12]

米酒是我国一种极具特色的传统风味食品。传统米酒主要以糯米为原料,经浸泡、蒸煮、晾凉、拌曲、发酵等工艺制备而成的一种高营养、低酒精度的饮料。原料经酒曲中微生物发酵后,其中的大分子营养物质被转化为小分子物质,在此基础上更是形成了多种风味成分,使得米酒风味独特,营养丰富[13-15]。近年来,随着食品行业的逐步发展,研究者们更加倾向于复合型米酒的研究。黄和升等[16]以糯米和金蝉花为主要原料,于26 ℃发酵5 d 制备而成的米酒感官品质较好,且其多糖及虫草酸含量较高。张阳阳等[17]以桑葚及糯米为主要原料制备的桑葚米酒呈紫红色、口感醇香。胡欣洁等[18]以苦荞及糯米为主要原料,在40 min 蒸煮时间条件下发酵6 d 得到的米酒出汁率高,酒香宜人。

目前复合型米酒品种逐渐增多,但尚未见关于黑米荞麦米酒的研究报道。基于此,本研究以黑米、荞麦及糯米为主要原料,通过对其发酵工艺进行筛选优化,并对其风味成分、理化指标及抗氧化活性进行分析评价,以期开发出一款风味独特、品质优异的新型米酒类制品,从而为丰富米酒种类,提升荞麦和黑米加工技术水平提供基础依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

糯米、黑米:涞水县金谷粮油食品有限公司;荞麦:成都大学-农业农村部杂粮加工重点实验室;甜酒曲(甜味型):安琪酵母股份有限公司。

2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸[2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS]:上海麦克林生化科技有限公司;1,1-二苯基-2-三 硝 基 苯 肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)、福林酚:福州飞净生物科技有限公司;总蛋白定量测试盒[二喹啉甲酸(bicinchoninic acid,BCA)法]、羟自由基清除能力测定试剂盒:南京建成生物工程研究所;过硫酸钾:天津市科密欧化学试剂有限公司;酒石酸钾钠:福晨化学试剂有限公司;亚铁氰化钾:天津市恒兴化学试剂制造有限公司;甲醇、三氯化铝、没食子酸、无水碳酸钠、无水葡萄糖:成都市科隆化学品有限公司。以上化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

高速冷冻离心机(Allegra X-30R):贝克曼库尔特(美国)股份有限公司;智能型生化培养箱(SPX-250B):上海琅玕实验设备有限公司;多功能酶标仪(Biotek Synerey HTX):美国伯腾仪器有限公司;电子分析天平(ESJ210-4B):沈阳龙腾电子有限公司;超声波清洗器(KQ-5200DE):昆山市超声仪器有限公司;超纯水机(UPR-I-15T):四川优普超纯科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

原料→淘洗浸泡→冲洗沥干→蒸制→摊凉→拌曲→装瓶糖化→发酵→灭菌→成品。

1.3.2 操作要点

1)原料预处理:对糯米、黑米及荞麦进行筛选、淘洗、浸泡、沥干。

2)蒸制:将处理好的原料沥干水分后放于蒸锅中进行蒸制,定时20 min。蒸制的目的是使原料中的淀粉糊化,同时起到杀灭杂菌的作用。

3)摊凉:将蒸制后的原料摊凉,使温度降至25 ℃~30 ℃。

4)拌曲:在摊凉后的原料中加入酒曲和水翻拌均匀。

5)装罐糖化:拌曲均匀后将其装入发酵罐中,压紧、中心掏窝、封盖,于28 ℃恒温培养箱中密封进行糖化发酵。

6)灭菌:取出发酵完成的黑米荞麦米酒,连同发酵罐置于75 ℃水浴中灭菌20 min 获得成品。

1.3.3 黑米荞麦米酒发酵工艺优化

以感官评分为指标,选取各因素变量为糯米、黑米、荞麦质量比分别为4∶4∶8、4∶5∶7、4∶6∶6、4∶7∶5、4∶8∶4,料液比20∶6、20∶7、20∶8、20∶9、20∶10(g/mL)、蒸煮时间10、15、20、25、30 min,以及发酵时间3、4、5、6、7 d。其他因素的固定值为浸泡时间3 h,酒曲添加量为糯米、黑米及荞麦总质量的0.5%,发酵温度28 ℃。

在单因素试验结果基础上进行正交优化试验,以糯米、黑米、荞麦质量比、料液比、蒸煮时间及发酵时间为考察因素,以感官评分为指标,确定黑米荞麦米酒的最佳发酵工艺。因素水平如表1 所示。

表1 正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

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1.3.4 品质分析

1.3.4.1 感官评定

评价小组由10 名食品专业人员组成,参考孙晓雪等[19]的方法,感官评定时,评定人员根据黑米荞麦米酒的滋味、香气、外观、整体协调性4 项指标进行评价,总分100,结果取平均值,评分标准见表2。

表2 黑米荞麦米酒感官评分标准
Table 2 Sensory scoring standard of black rice and buckwheat rice wine

评分细则 得分酸甜适宜,入口鲜甜,口感醇厚,无异味 21~30(30 分) 偏酸或偏甜,口感偏淡或偏重,无异味 11~20无甜味,口感粗糙,有黏腻感,有酸味 0~10香气(30 分)21~30具有轻微的黑米、荞麦以及米酒发酵的香味,无任何不适香气具有黑米、荞麦以及米酒发酵特有的香味,醇香浓郁,无任何不适香气11~20无黑米、荞麦以及米酒发酵特有的香味,有不适香气0~10外观 米酒发酵液适量,呈宝石红色泽、颜色均匀,无杂质15~20(20 分) 米酒发酵液适量,呈紫红色、颜色均匀性较差,有少量杂质8~14米酒发酵液少或无发酵液,呈浅紫色,有杂质 0~7整体 酒体组分协调,具有米酒的独特风味,可接受性好15~20协调性(20 分)8~14酒体组分不协调,无米酒独特风味,难以接受 0~7酒体组分不够协调,具有米酒的独特风味,可接受性较好

1.3.4.2 理化指标及功能成分测定

参考GB 5009.7—2016《食品安全国家标准食品中还原糖的测定》中的直接滴定法对还原糖含量进行测定;参考曹玉华[20]的试验方法,利用BCA 法对样品中蛋白质含量进行测定;酒精度参考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中酒精计法进行测定;产酒量参考张慧娟等[21]的方法进行测定。

花青素含量测定参考刘长姣等[22]的方法,稍作修改。以矢车菊素-3-葡萄糖苷为标准品建立标准曲线,所得回归方程:Y=30.918X+0.010 4,R2=0.999 1。称取样品1.000 g,加入20 mL 0.8%盐酸的50%乙醇溶液,75 ℃条件下水浴浸提10 min 后取上清液定容,于520 nm波长下测定吸光度,代入回归方程计算样品中花青素含量,以mg/g 表示。

米酒中黄酮含量测定参考李为喜等[23]的方法,稍作修改,利用三氯化铝比色法进行测定。将米酒样品破碎处理后称取0.05 g,加入10 mL 体积分数为70%的甲醇溶液,超声离心,上清液用无菌滤膜过滤,于4 ℃保存备用。以芦丁为标准品建立标准曲线,所得回归方程:Y=0.45 X-0.024 7,R2=0.995 1。利用标准曲线回归方程及样品吸光度进行分析计算,得出样品黄酮含量,以mg/g 表示。

米酒中总酚含量测定参考汤焘[24]的方法,利用福林酚法进行测定。以没食子酸为标准品建立标准曲线,所得回归方程:Y=5.889 X+0.008,R2=0.998 6。根据标准曲线回归方程及样品吸光度进行分析计算,得出样品总酚含量,以mg/g 表示。

1.3.4.3 微生物指标的测定

菌落总数按GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》中规定的方法进行测定。

1.3.4.4 风味成分测定

采用顶空-固相微萃取(headspace-solid phase microex-traction,HS-SPME)和气相色谱-质谱(gas chromatograohy-mass spectrometry,GC-MS)联用法测定样品中风味成分。

萃取条件:称取5 g 样品置于20 mL 萃取瓶中,密封,置于60 ℃水浴中,磁力搅拌速度500 r/min,平衡20 min 后插入萃取针萃取30 min。萃取针使用前,在进样口活化20 min(250 ℃)。

GC 条件:色谱柱为HP-5MS(60 m×250 μm×0.25 μm);进样温度250 ℃,载气为He,流速1.5 mL/min,分流比4∶1。升温程序为初始50 ℃,保持1 min,以5 ℃/min 升温到100℃保持2min;4℃/min 升温到180 ℃保持3 min;以5 ℃/min 升温到250 ℃保持5 min。

MS 条件:离子源温度230℃,电子离子源能量70eV,四极杆温度150℃,接口温度280℃,全扫描m/z35~550。

1.3.4.5 抗氧化活性测定

1)参考王珺儒等[25]的方法稍作改动,测定米酒ABTS+自由基清除能力。具体步骤:配制ABTS 储备液摇匀避光于4 ℃冰箱冷藏12 h~16 h。使用时用70%甲醇稀释,使其在734 nm 波长下吸光度为0.70±0.02。称取样品0.5 g 用70%甲醇定容,超声后离心,取上清液配制成8、10、12、14、16、18、20、22 mg/mL 的样品稀释液备用。分别吸取1 mL 样品稀释液于试管中,再加入配制好的ABTS 溶液4 mL,摇匀后避光静置30 min 后测定吸光值为A1;对照组用70%甲醇溶液代替ABTS溶液,测定吸光值为A2;同时做空白试验,用70%甲醇溶液代替样品溶液,测定吸光值为A0。ABTS+自由基清除率按下式进行计算。

ABTS+自由基清除率/%=[A0-(A1-A2)]/A0×100

2)参考汤焘[24]的方法稍作修改,测定黑米荞麦米酒DPPH 自由基清除能力。具体步骤:配制0.1 mg/mL DPPH 溶液,现用现配。取样品溶液分别配制成2、4、6、8、10、12、14、16 mg/mL 的样品稀释液备用。分别吸取2 mL 样品溶液,加入2 mL DPPH 溶液,摇匀后避光放置30 min 使其反应完全,于517 nm 测定吸光值为A1;用70%甲醇溶液代替DPPH 溶液,测定吸光值为A2;同时做空白试验,用70%甲醇溶液代替样品溶液,测定吸光值为A0。DPPH 自由基清除率计算公式如下。

DPPH 自由基清除率/%=[A0-(A1-A2)]/A0×100

3)黑米荞麦米酒对羟自由基的清除能力利用羟自由基清除能力测定试剂盒进行测定[26]

4)参考张雯雯等[27]的方法,稍作修改,对黑米荞麦米酒超氧阴离子自由基清除能力进行测定。具体步骤:取样品溶液分别配制成8、10、12、14、16、18、20、22 mg/mL 的样品稀释液备用。分别吸取2 mL 样品溶液,加入4 mL 50 mmol/mL Tris-HCl 溶液于25 ℃水浴加热20 min,再加入1 mL 0.1 mmol/L 邻苯三酚溶液混合均匀水浴5 min,加入200 μL 4%盐酸溶液终止反应,于320 nm 处测吸光值为A1;用蒸馏水代替邻苯三酚测定吸光值为A2;同时做空白试验,用蒸馏水代替样品溶液测定吸光值为A0。超氧阴离子自由基清除率计算公式如下。

超氧阴离子自由基清除率/%=[1-(A1-A2)/A0]×100

1.4 数据处理

采用Origin 2018 64Bit 作图;采用IBM SPSS Statistics 21 软件对所得的试验数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 糯米、黑米、荞麦质量比的确定

糯米、黑米、荞麦质量比对米酒感官评分的影响见图1。

图1 糯米、黑米、荞麦质量比对黑米荞麦米酒感官评分的影响
Fig.1 Effect of mass ratio of glutinous rice to black rice to buckwheat on the sensory score of black rice and buckwheat rice wine

如图1 所示,在一定范围内,随着黑米添加量的增加和荞麦添加量的减少,米酒颜色逐渐加深,同时其滋味、外观、整体协调性均有所改善。当糯米、黑米、荞麦质量比为4∶8∶4 时,米酒香气较好,但滋味及整体协调性有所下降。当糯米、黑米、荞麦质量比为4∶7∶5 时,米酒的色泽呈现宝石红,颜色均匀,酒体组分协调,具有米酒独特风味,因此选取用于后续正交试验的糯米、黑米、荞麦质量比为4∶6∶6、4∶7∶5、4∶8∶4。

2.1.2 料液比的确定

料液比对米酒感官评分的影响见图2。

米酒发酵过程中,料液比过大会造成米酒甜度过大,料液比过小则会造成米酒酒精度及酸度过大,甜度过低[28]。由图2 可知,料液比为20∶6(g/mL)~20∶10(g/mL)时,随着发酵液体积的增加,黑米中的色素逐渐溶解于发酵液中,米酒的各感官指标整体呈现先增加后降低的趋势。当料液比为20∶9(g/mL)时,米酒中黑色素溶解充分,酸甜比例恰当,酒体组分协调;当料液比为20∶10(g/mL)时,米酒的发酵液浓度逐渐下降,口感变淡,颜色变浅,协调性差。因此选取料液比20∶8、20∶9、20∶10(g/mL)用于后续正交试验。

图2 料液比对黑米荞麦米酒感官评分的影响
Fig.2 Effect of solid-liquid ratio on the sensory score of black rice and buckwheat rice wine

2.1.3 蒸煮时间的确定

蒸煮时间对米酒感官评分的影响见图3。

图3 蒸煮时间对黑米荞麦米酒感官评分的影响
Fig.3 Effect of cooking time on the sensory score of black rice and buckwheat rice wine

在蒸煮过程中,原料中的淀粉受热吸水糊化,其直链淀粉及支链淀粉含量的比值出现一定程度的变化,米粒质地及颗粒外观发生改变,逐渐失去形态并产生粘连,此时更利于后续糖化和发酵[29-32]。蒸煮时间过短,米粒较硬,糊化程度偏低。蒸煮时间过长,米粒软烂但香味在一定程度上减少,最终制得的米酒口感偏差。如图3 所示,随着原料蒸煮时间的延长,米酒的各项感官指标均呈现波动性先上升后下降的趋势。当蒸煮时间为15 min~25 min 时,所制备的米酒感官品质较好,鲜甜爽口,具有黑米、荞麦及米酒发酵特有的香气,风味独特,因此选择蒸煮时间15、20、25 min 用于后续正交试验分析。

2.1.4 发酵时间的确定

发酵时间对米酒感官评分的影响见图4。

图4 发酵时间对黑米荞麦米酒感官评分的影响
Fig.4 Effect of fermentation time on the sensory score of black rice and buckwheat rice wine

在不同的发酵阶段,发酵产物中酯类、高级醇类、氨基酸和有机酸等风味物质的含量有所不同,即发酵周期对米酒的风味及口感有着较为直接的影响[33-35]。从图4 可以看出,在一定范围内,随着发酵时间的延长,米酒的风味物质逐渐丰富,但酒精度及酸度也会随之增大;发酵时间过短,糖化时间不足,酒曲中的微生物处于生长阶段、数量少,不能完全将原料中的大分子物质降解为小分子物质,导致发酵不充分,口感淡,香气不足[36-37]。当发酵时间为3、4 d 时,米酒口感单一,甜度过高;发酵时间为5、6、7 d 时,米酒酸甜适口,香味浓郁。因此确定用于正交试验的发酵时间为5、6 d 和7 d。

2.2 正交试验

正交试验结果如表3 所示。

表3 正交试验结果
Table 3 Results of orthogonal experiment

因素试验号感官评分A 糯米、黑米、荞麦质量比B 料液比/(g/mL)C 蒸煮时间/min D 发酵时间/d 1 4∶8∶4 20∶9 25 5 62.75 2 4∶8∶4 20∶10 20 6 72.50 3 4∶8∶4 20∶8 15 7 72.00 4 4∶6∶6 20∶9 20 7 76.50 5 4∶6∶6 20∶10 15 5 58.80 6 4∶6∶6 20∶8 25 6 71.25 7 4∶7∶5 20∶9 15 6 69.00 8 4∶7∶5 20∶10 25 7 75.00 9 4∶7∶5 20∶8 20 5 59.60 K1 203.60 202.85 199.80 181.15 K2 206.55 208.25 208.60 212.75 K3 207.25 206.30 209.00 223.50极差R 3.65 5.40 9.20 42.35

由表3 极差R 值可以看出,4 个因素对黑米荞麦米酒感官评分影响的主次顺序为D>C>B>A,即发酵时间>蒸煮时间>料液比>糯米、黑米、荞麦质量比。通过比较各因素的K 值大小,可知4 个因素的最优水平为A3B2C3D3,而表中感官评分结果最优的组合为A1B2C2D3,感官评分为76.50。因此分别对A1B2C2D3、A3B2C3D3 进行3 次验证试验,结果显示A3B2C3D3 的感官评分为71.50,A1B2C2D3 的感官评分为75.25。最终确定黑米荞麦米酒的最佳发酵工艺条件为A1B2C2D3,即糯米、黑米、荞麦质量比为4∶6∶6、料液比20∶9(g/mL)、蒸煮时间20 min、发酵时间7 d,在该发酵条件下的黑米荞麦米酒口感醇厚,香味浓郁。

2.3 米酒品质分析

2.3.1 感官指标

黑米荞麦米酒外观呈明亮红色、质地均一。经发酵后米酒口感酸甜适中,酒味醇厚且无不良气味,具有黑米及荞麦的特有香味,酒体组分协调,可接受程度较高。

2.3.2 理化指标及功能成分分析

黑米荞麦米酒的理化及功能成分测定结果见表4。

表4 黑米荞麦米酒的理化指标及功能成分分析
Table 4 Physical and chemical indexes and functional components of black rice and buckwheat rice wine

酒精度/%vol还原糖含量/(g/100 g)产酒量/(mL/100 g)蛋白质含量/(g/100 g)花青素含量/(mg/g)总黄酮含量/(mg/g)总酚含量/(mg/g)5.70 8.90 58.50 3.336 0.380 0.097 0.034

由表4 可知,黑米荞麦米酒的酒精度为5.70%vol,其蛋白质含量高达3.336 g/100 g,同时含有一定量的花青素、黄酮及总酚类等功能活性成分。在发酵过程中原料经微生物利用,淀粉水解程度逐渐提高,其还原糖含量及酒精度逐渐增加并达到平衡,各种功能成分较好地溶入米酒中。经发酵工艺优化后的米酒口感醇厚无涩味,组分协调,香气特殊,营养成分丰富。

2.3.3 微生物指标

根据GB 4789.2—2016 测定出黑米荞麦米酒菌落总数为17 CFU/mL,符合NY/T 1885—2017《绿色食品米酒》的规定(菌落总数≤30 CFU/mL)。

2.3.4 风味成分分析

利用HS-SPME 及GC-MS 技术对黑米荞麦米酒中的风味成分进行分析检测,结果见表5。

由表5 可知,共检测出57 种化合物,其中醇类化合物6 种、酯类化合物33 种、烯烃类化合物5 种、酸类物质2 种、其他类化合物11 种。黑米荞麦米酒中含量最高的酯类化合物为棕榈酸乙酯,呈微弱蜡香、油脂和奶油香气,使得酒体气味及口感相对浓厚。而醇类化合物中的乙醇是米酒的主要呈味物质,其含量最高达27.55%。醇、酯及烯烃类化合物与各种其他类化合物共同赋予米酒独特的口感及风味,提升了产品的整体感官品质。

表5 黑米荞麦米酒主要风味物质
Table5 Main flavor substances of black rice and buckwheat rice wine

化合物种类保留时间/min 物质 含量/%醇类 4.120 乙醇 27.55(6 种) 4.560 正丙醇 0.71 5.083 异丁醇 0.50 6.540 异戊醇 1.31 32.687 氧化氢甘醇 0.06 35.066 6-桉树-11-醇 0.05酯类 7.898 丁酸乙酯 0.07(33 种) 9.085 2-甲基丁酸乙酯 0.41 20.513 琥珀酸二乙酯 1.47 21.141 辛酸乙酯 0.47 24.761 壬酸乙酯 0.14 28.151 癸酸乙酯 0.99 29.279 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯 0.03 34.426 月桂酸乙酯 0.82 38.269 琥珀酸异丁酯 0.04 40.225 蓖麻油酸乙酯 0.13 41.007 肉豆蔻酸乙酯 2.59 41.441 3-十八氧基丙基十八烷酸酯 0.04 43.022 9-十六碳烯酸乙酯 0.09 43.727 十五酸乙酯 0.18 44.538 棕榈酸甲酯 0.36 45.572 9-十六碳烯酸乙酯 0.19 45.689 棕榈油酸乙酯 0.63 46.171 棕榈酸乙酯 22.99 47.141 十六烷基2-[己酰基(甲基)氨基]乙酸酯 0.42 48.251 十六烷酸丙酯 0.30 48.328 10-十一烯酸乙酯 0.06 48.398 苹果酸甲酯 1.05 49.009 硬酯酸甲酯 0.12 49.373 棕榈酸异丁酯 0.39 49.761 亚油酸乙酯 10.30 49.861 油酸乙酯 12.54 50.325 硬酯酸乙酯 1.60 51.377 2-甲基丙基1-(环己烷羰基)吡咯烷-2-羧酸酯0.90 51.706 (9E,12E)-十八烷-9,12-二烯酸丙酯 0.58 52.529 肉豆蔻酸缩水甘油酯 1.15 52.764 8-乙基-4-丙基-2,6-二烯酸乙酯 0.40 53.428 3-氨基吩嗪-2-羧酸甲酯 0.97 54.814 3-乙氧基-3-亚氨基丙酸乙酯 0.29烯烃类 29.062 愈创木烯 0.21(5 种) 30.689 β-古尔朱烯 0.03 31.083 γ-异丙烯 0.09 32.575 Δ-杜松烯 0.03 44.044 胆甾-3,5-二烯 0.61酸类 23.110 α-甲基氢肉桂酸 0.06(2 种) 48.139 2-氯-5-硝基噻吩-3-羧酸 0.01其他 4.989 4-羟基-2-丁酮 0.10(11 种) 13.662 4-甲氧基丁胺 1.03 25.724 十二甲基环己硅氧烷 2.83 31.406 十四甲基环七硅氧烷 0.97 36.359 3-甲硫基噻吩-2-甲酰胺 0.06 36.941 十六甲基环辛硅氧烷 0.30 38.075 正十七烷 0.16 41.941 十八甲基环壬硅氧烷 0.14 46.624 2,4,6-三(二甲基氨基)嘧啶 0.08 49.091 二十甲基环十硅氧烷 0.12 51.594 4-脱羟基-N-(4,5-亚甲二氧基-2-硝基苄叉)酪胺0.28

2.3.5 抗氧化活性研究

黑米荞麦米酒的抗氧化活性结果如图5 所示。

由图5 可知,整体而言,黑米荞麦米酒表现出了较好的抗氧化能力。其中,黑米荞麦米酒对DPPH 自由基清除能力的抑制中浓度(IC50)值为8.77 mg/mL;对ABTS+自由基清除能力的IC50值为14.37 mg/mL。随着样品浓度的逐渐增加,其对羟自由基清除能力也逐渐增强,对羟自由基清除能力的IC50 值为26.04 mg/mL。黑米荞麦米酒超氧阴离子自由基清除能力的IC50 值为10.75 mg/mL,也展现出了一定的浓度量效关系。

图5 黑米荞麦米酒抗氧化活性
Fig.5 Antioxidant activity of black rice and buckwheat rice wine

不同小写字母表示差异显著,p<0.05。

3 结论

本研究以糯米、黑米以及荞麦为主要原料,甜酒曲为发酵剂,通过单因素及正交试验,以感官评分为指标确定了黑米荞麦米酒最佳发酵工艺:糯米、黑米、荞麦质量比为4∶6∶6、料液比20∶9(g/mL)、蒸煮时间20 min、发酵时间7 d。在该发酵工艺下制备而成的黑米荞麦米酒呈现明亮红色,质地均一,口感及风味独特,复合香气浓郁且协调。通过顶空固相微萃取及气质联用技术对其风味物质进行检测,结果表明黑米荞麦米酒风味成分较丰富,醇、酯及烯烃类化合物与各种其他类化合物共同赋予其口感。黑米荞麦米酒的各项理化及微生物指标均符合相应的标准要求。通过4 种不同抗氧化模型对黑米荞麦米酒的抗氧化活性进行了分析研究,证实了该米酒具有一定的抗氧化能力,可能与米酒中存在的黄酮类、多酚类及花青素等活性成分有关。黑米荞麦米酒口感宜人,营养价值高,可为复合型米酒的开发以及黑米、荞麦的加工利用提供参考依据,该产品具有广阔的市场前景。

参考文献:

[1] 韦剑思,韦剑欢,蒲海燕,等.黑米发酵乳酪工艺及其成品分析[J].食品工业,2022,43(1):84-89.WEI Jiansi, WEI Jianhuan, PU Haiyan, et al. Technology of black rice fermented cheese and analysis of its finished products[J]. The Food Industry,2022,43(1):84-89.

[2] XIE F Y,LEI Y C,HAN X,et al.Antioxidant ability of polyphenols from black rice,buckwheat and oats:In vitro and in vivo[J].Czech Journal of Food Sciences,2020,38(4):242-247.

[3] 杨旭,何述栋,张诗意,等.黑米黑豆芝麻乳饮料的开发[J].中国食品添加剂,2021,32(9):51-57.YANG Xu, HE Shudong, ZHANG Shiyi, et al. Vegetable protein drink using black rice,black bean and sesame[J].China Food Additives,2021,32(9):51-57.

[4] SIRISOONTARALAK P, KEATIKASEMCHAI S, MANCHAROEN C,et al.Development of lightly milled black rice with easy cooking and retaining health benefits[J].Journal of Food Science and Technology,2020,57(10):3762-3771.

[5] 刘春萍,马垚.黑米红枣运动饮料的研制及其抗疲劳功能的研究[J].粮食与油脂,2021,34(8):110-114.LIU Chunping, MA Yao. Study on black rice and jujube sports drinks and its anti-fatigue function[J].Cereals &Oils,2021,34(8):110-114.

[6] POONIA A, PANDEY S. Bioactive compounds, nutritional benefits and food applications of black rice: A review[J]. Nutrition & Food Science,2022,52(3):466-482.

[7] AALIM H, WANG D, LUO Z S. Black rice (Oryza sativa L.) processing: Evaluation of physicochemical properties, in vitro starch digestibility, and phenolic functions linked to type 2 diabetes[J].Food Research International,2021,141:109898.

[8] 张育贵,王临艳,李东辉,等.甜荞总黄酮提取工艺的优选及其滴丸制备工艺的优化[J].中药材,2020,43(10):2504-2509.ZHANG Yugui, WANG Linyan, LI Donghui, et al. Optimization of extraction technology of total flavonoids from buckwheat and preparation technology of dropping pills[J]. Journal of Chinese Medicinal Materials,2020,43(10):2504-2509.

[9] MONDAL S, BHAR K, SAHOO S K, et al. Silver hull buckwheat(Fagopyrum esculentum Moench) is a part of nature that offers best health and honour[J]. Journal of Complementary and Alternative Medical Research,2021:22-52.

[10] 纳日,张海芳.甜荞发酵型饼干的工艺研究[J]. 现代食品, 2019(22):95-97,104.NA Ri,ZHANG Haifang.Study on the production techonology of the Fagopyrum esculentum Moench fermented biscuit[J]. Modern Food,2019(22):95-97,104.

[11] 韩颖,王茜,侯晨梓,等.红茶菌发酵荞麦浆醋饮的工艺优化及品质分析[J].食品工业科技,2022,43(16):167-175.HAN Ying, WANG Qian, HOU Chenzi, et al. Optimization of fermentation process and quality analysis of buckwheat vinegar fermented by kombucha[J]. Science and Technology of Food Industry,2022,43(16):167-175.

[12] PULIGUNDLA P,LIM S.Buckwheat noodles:Processing and quality enhancement[J]. Food Science and Biotechnology, 2021, 30(12):1471-1480.

[13] 张顶坤,邓秋红,岳秦,等.不同发酵时间猕猴桃米酒品质变化的研究[J].中国酿造,2022,41(3):187-192.ZHANG Dingkun,DENG Qiuhong,YUE Qin,et al.Change of quality of kiwi rice wine at different fermentation time[J].China Brewing,2022,41(3):187-192.

[14] 于华,刘波,陈珍艳,等.猕猴桃米酒酿造工艺优化[J].中国酿造,2022,41(2):210-215.YU Hua, LIU Bo, CHEN Zhenyan, et al. Optimization of brewing process of kiwi rice wine[J].China Brewing,2022,41(2):210-215.

[15] 张瑞雪,符鑫雨,杨生玉,等.新型米酒的营养及其发展趋势研究[J].轻工科技,2022,38(1):28-31.ZHANG Ruixue, FU Xinyu, YANG Shengyu, et al. Study on nutrition and development trend of new rice wine[J].Light Industry Science and Technology,2022,38(1):28-31.

[16] 黄和升,王海平,陶书中,等.金蝉花米酒发酵工艺优化[J].中国酿造,2021,40(12):217-220.HUANG Hesheng,WANG Haiping,TAO Shuzhong,et al.Optimization of fermentation process of Cordyceps cicadae rice wine[J].China Brewing,2021,40(12):217-220.

[17] 张阳阳,侯贺丽,王荣荣,等.桑葚米酒酿造工艺优化及其品质分析[J].食品科技,2021,46(11):103-108.ZHANG Yangyang, HOU Heli, WANG Rongrong, et al. Brewing process optimization and quality analysis of mulberry rice wine[J].Food Science and Technology,2021,46(11):103-108.

[18] 胡欣洁,刘云.苦荞米酒发酵工艺条件的优化[J].食品研究与开发,2013,34(3):43-47.HU Xinjie,LIU Yun.Optimization of fermentation condition for bitter buckwheat rice wine[J].Food Research and Development,2013,34(3):43-47.

[19] 孙晓雪,彭欣莉.黑米酒的工艺研究[J].吉林工程技术师范学院学报,2020,36(11):113-116.SUN Xiaoxue,PENG Xinli.A study on the technology of black rice wine[J].Journal of Jilin Teachers Institute of Engineering and Technology,2020,36(11):113-116.

[20] 曹玉华.BCA 法测神奇灵颗粒剂中蛋白含量[J].中国实用医药,2009,4(7):43-44.CAO Yuhua. BCA method was used to measure protein content in shenqiling granules[J]. China Practical Medicine, 2009, 4(7): 43-44.

[21] 张慧娟,王悦,隋妙,等.红米水酒发酵工艺的研究[J].食品研究与开发,2020,41(22):24-29.ZHANG Huijuan,WANG Yue,SUI Miao,et al. Fermentation technology of red rice wine[J]. Food Research and Development, 2020,41(22):24-29.

[22] 刘长姣,郑霞,熊湘炜,等.分光光度法测定黑米花青素方法的建立[J].粮食与油脂,2019,32(1):73-77.LIU Changjiao, ZHENG Xia, XIONG Xiangwei, et al. Detection of anthocyanin in black rice by spectrophotometry[J]. Cereals & Oils,2019,32(1):73-77.

[23] 李为喜,朱志华,李国营,等.AlCl3 分光光度法测定荞麦种质资源中黄酮的研究[J].植物遗传资源学报,2008,9(4):502-505.LI Weixi,ZHU Zhihua,LI Guoying,et al.Study on flavone in buckwheat determined by spectrophotometric method[J].Journal of Plant Genetic Resources,2008,9(4):502-505.

[24] 汤焘.一种苦荞复配白酒的开发研制[D].成都:成都大学,2021.TANG Tao.Development on a kind of mixed liquor of Tartary buckwheat[D].Chengdu:Chengdu University,2021.

[25] 王珺儒,易倩,帖青清,等.不同光质对苦荞芽黄酮类物质及抗氧化活性的影响[J].食品科技,2019,44(5):213-218.WANG Junru, YI Qian, TIE Qingqing, et al. Effect on flavonoids and antioxidant activity of the bud of Tartary buckwheat after treatment of different LED light sources[J].Food Science and Technology,2019,44(5):213-218.

[26] 陈萍萍,游月华,戴展峰,等.有色稻抗氧化作用及其与花色苷和类黄酮含量的关系[J].热带农业科学,2021,41(2):83-87.CHEN Pingping, YOU Yuehua, DAI Zhanfeng, et al. Antioxidation and its correlations with anthocyanin and flavonid contents of colored rice[J]. Chinese Journal of Tropical Agriculture, 2021, 41(2):83-87.

[27] 张雯雯,张艳妮,杨丽荣,等.4 种天然物质抗氧化能力的研究[J].食品研究与开发,2022,43(2):43-50.ZHANG Wenwen,ZHANG Yanni,YANG Lirong,et al.Study of the antioxidant capacities of four natural substances[J]. Food Research and Development,2022,43(2):43-50.

[28] 李刚凤,刘健,杨娟,等.天麻米酒发酵工艺优化[J].食品研究与开发,2019,40(19):118-122.LI Gangfeng,LIU Jian,YANG Juan,et al.Processing optimization of fermentation with Gastrodia elata rice wine[J]. Food Research and Development,2019,40(19):118-122.

[29] LI H Y, WEN Y Y, WANG J, et al. The molecular structures of leached starch during rice cooking are controlled by thermodynamic effects,rather than kinetic effects[J].Food Hydrocolloids,2017,73:295-299.

[30] 何梦.蒸煮条件对米制品品质的影响[D].上海:上海交通大学,2019.HE Meng. Effects of cooking conditions on quality of cooked rice products[D].Shanghai:Shanghai Jiao Tong University,2019.

[31] HE M,QIU C,LIAO Z H,et al.Impact of cooking conditions on the properties of rice:Combined temperature and cooking time[J].International Journal of Biological Macromolecules,2018,117:87-94.

[32] 潘婷,赵凌霄,韦存虚.蒸煮过程中稻米糊化的形态学观察[J].安徽农业科学,2016,44(21):3-6,14.PAN Ting,ZHAO Lingxiao,WEI Cunxu.Morphological observation of milled rice during cooking process[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences,2016,44(21):3-6,14.

[33] WANG P X, MAO J, MENG X Y, et al. Changes in flavour characteristics and bacterial diversity during the traditional fermentation of Chinese rice wines from Shaoxing region[J].Food Control,2014,44:58-63.

[34] 于博,郭壮,汤尚文,等.不同发酵时间米酒滋味品质变化的研究[J].食品研究与开发,2015,36(10):15-18.YU Bo, GUO Zhuang, TANG Shangwen, et al. A comparative study on the taste profile characterization of rice wine in different fermentation time[J]. Food Research and Development, 2015, 36(10): 15-18.

[35] MO X L, FAN W L, XU Y. Changes in volatile compounds of Chinese rice wine wheat qu during fermentation and storage[J].Journal of the Institute of Brewing,2009,115(4):300-307.

[36] 魏劲松,徐洲,黄宪龙,等.蕨根米酒发酵条件优化及其抗氧化性研究[J].食品与发酵工业,2018,44(12):137-143,149.WEI Jinsong,XU Zhou,HUANG Xianlong,et al.Fermentation condition optimization and antioxidant activity of fern rice wine[J].Food and Fermentation Industries,2018,44(12):137-143,149.

[37] 张洋洋,张伟国,徐建中,等.米酒液态发酵过程中理化指标和风味物质变化规律[J].东北农业大学学报,2020,51(12):79-89.ZHANG Yangyang, ZHANG Weiguo, XU Jianzhong, et al. Changes of physicochemical indices and flavor substances in rice wine during liquid fermentation[J]. Journal of Northeast Agricultural University,2020,51(12):79-89.

The Fermentation Process of Black Rice and Buckwheat Rice Wine

HE Qi-han1,ZHAO Jiang-lin1*,LIAO Qing-xia1,ZHONG Ling-yun1,ZHANG Ping2,WANG Ai-li1
(1.Sichuan Engineering and Technology Research Center of Coarse Cereal Industralization,Chengdu University,Chengdu 610106,Sichuan,China;2.Huantai Biotechnology Co.,Ltd.,Chengdu 610213,
Sichuan,China)

Abstract:With black rice,buckwheat and glutinous rice as main raw materials,and sweet wine koji as starter,the fermentation process was optimized by single factor experiment and orthogonal experiment,and the sensory indexes,physical and chemical indexes,as well as the antioxidant activity of the obtained black rice and buckwheat rice wine were determined.The results showed that the optimum fermentation conditions were as follows:the mass ratio of glutinous rice to black rice to buckwheat 4∶6∶6,cooking time 20 min,solid-liquid ratio 20∶9(g/mL),and fermentation time 7 d.Under these conditions,the black rice and buckwheat rice wine was moderately sour and sweet,with mellow taste,harmonious wine body,and rich flavor components,and had a certain antioxidant function.

Key words:black rice;buckwheat;rice wine;fermentation;quality analysis

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2023.06.012

基金项目:四川省科技计划项目(2022YFQ0041);国家现代农业产业技术体系四川创新团队项目(SCCXTD202011)

作者简介:贺祺涵(1998—),女(汉),硕士研究生,研究方向:食品加工技术。

*通信作者:赵江林(1983—),男(汉),教授,博士,研究方向:食品加工与安全控制。

引文格式:

贺祺涵,赵江林,廖青夏,等.黑米荞麦米酒发酵工艺[J].食品研究与开发,2023,44(6):78-85.

HE Qihan,ZHAO Jianglin,LIAO Qingxia,et al. The Fermentation Process of Black Rice and Buckwheat Rice Wine[J]. Food Research and Development,2023,44(6):78-85.

加工编辑:王艳

收稿日期:2022-06-23