周蒙，顏振敏，程嬌嬌，魏新軍

（河南科技學(xué)院食品學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453003）

響應(yīng)面優(yōu)化發(fā)酵型山藥米酒的工藝

周蒙，顏振敏，程嬌嬌，魏新軍*

（河南科技學(xué)院食品學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453003）

研究優(yōu)化傳統(tǒng)米酒中添加山藥混合發(fā)酵制備山藥米酒的方法。以拌曲加水量、山藥添加量、發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度4個(gè)單因素作為對山藥米酒的口感、形態(tài)色澤和香氣等特性影響的主要因素，運(yùn)用響應(yīng)面對其參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明：通過單因素和響應(yīng)面優(yōu)化得到山藥米酒混合發(fā)酵的最佳發(fā)酵工藝條件：拌曲加水量為43%，發(fā)酵時(shí)間為65 h，山藥添加量為5%，發(fā)酵溫度為30℃。

山藥；米酒；發(fā)酵；響應(yīng)面優(yōu)化

米酒是以大米為主要原料，經(jīng)酒曲發(fā)酵而形成的一種風(fēng)味獨(dú)特、口味香甜醇美、低酒精度的飲品[1]。米酒不僅有普通飲品的優(yōu)點(diǎn)，而且有自身獨(dú)特的營養(yǎng)價(jià)值，滿足了不同消費(fèi)群體的需求[2]。山藥營養(yǎng)豐富，含有大量的人體所需的物質(zhì)，其蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等微量元素的成分非常豐富。較之普通糧食作物，山藥淀粉具有聚合度低、分子量小、支鏈淀粉含量高、易糊化、吸水膨脹性強(qiáng)等特性[3]。山藥可以促進(jìn)人的機(jī)體分泌脫氫表雄酮，而脫氫表雄酮有改善睡眠、強(qiáng)身健體、延年益壽的功效。山藥還能促進(jìn)內(nèi)分泌更加活躍，使人體的造血機(jī)能增強(qiáng)，同時(shí)改善人的免疫力，增加人的抗疾病能力[4-6]。米酒（醪糟）主要原料是江米，也可以稱作江米酒[7]。通過眾多分析研究表明米酒中乙醇含量低，但是可以給人體提供的熱量比一般啤酒高出很多[8]。米酒含有十多種氨基酸，其中就有8種是人體必需的而且不能合成的，因此米酒也有“液體蛋糕”之稱[9]。且米酒甘甜芳醇，能刺激消化腺的分泌，增進(jìn)食欲，有助消化。米酒還有提神解乏、解渴消暑、促進(jìn)血液循環(huán)、潤膚的功效[10]。隨著人們生活水平的不斷提高，人們對米酒的風(fēng)味要求也越來越高，因此將營養(yǎng)價(jià)值很高的山藥加入到米酒中制得山藥米酒，其加工工藝的研發(fā)具有廣闊的應(yīng)用前景。

本試驗(yàn)將山藥和米酒按照一定的前處理方法進(jìn)行混合發(fā)酵制備山藥米酒，使制得山藥米酒同時(shí)具有山藥和米酒的營養(yǎng)成分，為山藥和米酒的綜合開發(fā)利用提供一種新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

原陽大米：新盛大米有限公司；安琪甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；鐵棍山藥：市售。

1.2 儀器與設(shè)備

SHP型生化培養(yǎng)箱：北京中興偉業(yè)有限公司；HZF-A600型電子天平：福州華志科學(xué)儀器有限公司；C21-ST2118型多功能電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司。

1.3 山藥米酒的加工工藝流程[11]

1.4 感官評定方法及標(biāo)準(zhǔn)[12]

由10個(gè)經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人組成評定小組，對樣品色澤、澄清度、香氣、滋味和風(fēng)格指標(biāo)進(jìn)行評分，最后整理10個(gè)人的評分情況，得出綜合評分。米酒感官評定表見表1。

表1 山藥米酒感官評定表Table 1 The table of the sensory evaluation of yam rice wine

感官評定的具體方法：

1）對色澤和澄清度的評價(jià)：取適量米酒原液倒入潔凈干燥的杯子中，觀察其色澤和澄清度，作出評分。

2）對香味的評價(jià)：香氣包括米香和酒香。輕搖杯子用鼻子聞，做出香氣評分。

3）對滋味的評價(jià)：將米酒倒入干燥潔凈的杯子中，喝適量樣品，仔細(xì)品嘗，然后咽下，品味酒后味，評判酒香和味持值（味道的持續(xù)時(shí)間），記錄滋味特征。

4）對風(fēng)格的評價(jià)：通過對米酒的色澤、澄清度、香味、滋味特征的綜合分析，判斷該產(chǎn)品是否具有自己的風(fēng)格特征，并記錄其強(qiáng)弱程度，得出綜合評分。

1.5 單因素試驗(yàn)

以感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為評價(jià)指標(biāo)，分別考察拌曲加水量（30%、35%、40%、45%、50%），山藥添加量（2%、3%、4%、5%、6%），發(fā)酵時(shí)間（24、36、48、60、72 h），發(fā)酵溫度（18、23、28、33、38℃）4個(gè)因素對山藥米酒釀釀造的影響。

1.6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)四因素三水平的Box-Behnken[13]的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，見表3，以最終山藥米酒的感官評分結(jié)果為響應(yīng)值，以拌曲加水量、山藥添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度4個(gè)因素為試驗(yàn)因素，用響應(yīng)面法分析4個(gè)因素對感官評分結(jié)果的影響。

表3 Box-Behnken的中心組合因素水平表Table 3 Factors and levels of Box-Behnken central component experiments design

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 拌曲加水量的影響及結(jié)果分析

取200 g大米按照山藥米酒的加工工藝流程制作米酒，在山藥添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度一定的前提下，加水拌曲時(shí)按照質(zhì)量百分比往米酒中依次添加30%、35%、40%、45%、50%的蒸餾水，最終山藥米酒的感官評分結(jié)果見圖1。

圖1 拌曲加水量對感官評分的影響Fig.1 The effect of water addition on sensory evaluation

由圖1可知，蒸餾水添加量過少，甜酒曲濃度大，成品米酒味過重，口味不佳；而蒸餾水添加量過多，則山藥米酒發(fā)酵不好，米酒風(fēng)味淡，酸甜味道比例失衡。因此，混合發(fā)酵制備山藥米酒時(shí)拌曲加水量的最佳添加量為40%。

2.1.2 山藥添加量的影響及結(jié)果分析

取200 g大米按照山藥米酒的加工工藝流程制山藥米酒，在拌曲加水量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度一定的前提下，添加山藥過程中每份添加2%、3%、4%、5%、6%的山藥，最終山藥米酒的感官評分結(jié)果見圖2。

圖2 山藥添加量對感官評分的影響Fig.2 The effect of yam addition on sensory evaluation

由圖2可知，混合發(fā)酵制備山藥米酒時(shí)山藥的最佳添加量為4%，米酒具有較低的酒精度，同時(shí)兼有米酒風(fēng)味和山藥的香味，口感醇厚。當(dāng)山藥添加量少于4%，成品山藥味道不明顯，口味不佳；而山藥添加量過多，山藥味道太重，掩蓋了米酒發(fā)酵香氣，米酒發(fā)酵效果差，口味偏酸并有一定的苦味。

2.1.3 發(fā)酵溫度的影響及結(jié)果分析

取200 g大米按照山藥米酒的加工工藝流程制山藥米酒，在拌曲加水量、發(fā)酵時(shí)間、山藥添加量一定的前提下，培養(yǎng)溫度分別是18、23、28、33、38℃時(shí)對成品感官評分的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 發(fā)酵溫度對感官評分影響Fig.3 The effect of fermentation temperature on sensory evaluation

由圖3可知，發(fā)酵溫度過低，發(fā)酵結(jié)束后山藥風(fēng)味淡，酒精味不明顯；發(fā)酵溫度過高，山藥米酒中酒精味太重，掩蓋山藥的清香，酸甜失衡；當(dāng)發(fā)酵溫度為28℃時(shí)，米粒完整，軟硬適中，香味醇厚，有香米香味酸、甜、酒味比例適當(dāng)，風(fēng)味柔和，香甜可口。

2.1.4 發(fā)酵時(shí)間的影響及結(jié)果分析

取200 g大米按照山藥米酒的加工工藝流程制山藥米酒，在拌曲加水量、發(fā)酵溫度、山藥添加量一定的前提下，發(fā)酵時(shí)間為24、36、48、60、72 h對成品進(jìn)感官評分的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 發(fā)酵時(shí)間對感官評分影響Fig.4 The effect of fermentation time on sensory evaluation

由圖4可知，發(fā)酵時(shí)間短時(shí)，米酒仍有淡米飯味，出汁量少，產(chǎn)品發(fā)酵不明顯，風(fēng)味不突出，無酒精味；隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，米酒香味逐漸散發(fā)出來，當(dāng)發(fā)酵60 h時(shí)，此時(shí)米酒汁水清澈，香味濃厚，可以使山藥味道和傳統(tǒng)米酒風(fēng)味有機(jī)結(jié)合起來，成品具有淡淡的酒精味，口感舒爽；當(dāng)發(fā)酵超過60 h，米酒風(fēng)味逐漸下降，米酒酒味太大。綜合評價(jià)，時(shí)間為60 h時(shí)所釀山藥米酒風(fēng)味最佳。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 Box-Behnken設(shè)計(jì)與結(jié)果

根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)了29個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的響應(yīng)面分析試驗(yàn)，零點(diǎn)試驗(yàn)進(jìn)行了5次以估計(jì)誤差。試驗(yàn)方案和結(jié)果見表4。

表4 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 4 Experimental design and results of Box-Behnken

續(xù)表4 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Contimue table 4 Experimental design and results of Box-Behnken

采用Design Expert 8.0.5軟件，以加水量、山藥添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度為相應(yīng)變量，以感官評分得分為響應(yīng)值，對表4數(shù)據(jù)進(jìn)行多元二次回歸擬合，回歸方程的方差分析結(jié)果見表5。

表5 響應(yīng)面回歸方程方差分析Table 5 ANOVA for response surface quadratic model

續(xù)表5 響應(yīng)面回歸方程方差分析Continue table 5 ANOVA for response surface quadratic model

由表5可知，回歸模型P<0.000 1極顯著（P< 0.01），失擬項(xiàng)P=0.157 4不顯著（P＞0.05），表明回歸方程擬合程度良好，試驗(yàn)誤差較小。以顯著水平（P<0.05）為基礎(chǔ)條件，基于回歸方程的因素顯著性分析，感官評定得分的回歸模型中一次項(xiàng)A加水量、B山藥添加量、C發(fā)酵時(shí)間、D發(fā)酵溫度，交互項(xiàng)AB、AD、BC、BD、CD，二次項(xiàng)A2，B2，C2，D2均表現(xiàn)為顯著，此外R2= 96.11%，表明響應(yīng)值感官評分得分實(shí)際值與預(yù)測值之間具有較好的擬合度，該試驗(yàn)方案是可行的。由F值可得，影響感官評分的米酒發(fā)酵條件順序依次為：A加水量＞D發(fā)酵溫度＞C發(fā)酵時(shí)間＞B山藥添加量。綜合分析比較得出，響應(yīng)面分析能較好地預(yù)測實(shí)際山藥米酒的感官評定情況。因此，可以采用此模型對山藥米酒工藝條件進(jìn)行分析和預(yù)測。

2.2.2 山藥米酒感官評定的相應(yīng)曲面分析

響應(yīng)曲面圖可以直觀的反應(yīng)各因素之間的相互作用，響應(yīng)曲面坡度比較平滑代表響應(yīng)值受各個(gè)變量變化的影響較小，相反，響應(yīng)曲面坡度較陡峭，代表著響應(yīng)值受變量交互作用較為明顯。響應(yīng)面結(jié)果見圖5～圖10。

圖5 加水量和山藥添加量對山藥米酒感官評定的交互影響Fig.5 Effect of water addition and yam addition on sensory evaluation

如圖5～圖10所示，相應(yīng)曲面考察了加水量、山藥添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)件溫度4個(gè)因素兩兩之間交互作用對山藥米酒的感官評定得分的影響。由圖可知，加水量和山藥添加量、加水量和發(fā)酵溫度、山藥添加量和發(fā)酵時(shí)間、山藥添加量和發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度，這兩者之間存在明顯的交互作用，證明了響應(yīng)面曲線的分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖6 加水量和發(fā)酵時(shí)間對山藥米酒感官評定的交互影響Fig.6 Effect of water addition and fermentation time on sensory evaluation

圖7 加水量和發(fā)酵溫度對山藥米酒感官評定的交互影響Fig.7 Effect of water addition and fermentation temperature on sensory evaluation

圖8 山藥添加量和發(fā)酵時(shí)間對山藥米酒感官評定的交互影響Fig.8 Effect of yam addition and fermentation time on sensory evaluation

2.2.3 山藥米酒發(fā)酵的最佳條件確定及試驗(yàn)驗(yàn)證

圖9 山藥添加量和發(fā)酵溫度對山藥米酒感官評定的交互影響Fig.9 Effect of yam addition and fermentation temperature on sensory evaluation

圖10 發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度對山藥米酒感官評定的交互影響Fig.10 Effect of fermentation time and temperature on sensory evaluation

通過Design expert 8.0.5軟件對響應(yīng)面優(yōu)化工藝結(jié)果分析得到最佳發(fā)酵條件為：加水量43.6%，山藥添加量4.7%，發(fā)酵時(shí)間64.72 h，發(fā)酵溫度29.17℃。此條件下模型得出的山藥米酒的最佳得分為：92.86，為驗(yàn)證響應(yīng)面法所得預(yù)測值的可靠性，采用上述試驗(yàn)條件進(jìn)行發(fā)酵的工藝驗(yàn)證，考慮到試驗(yàn)中實(shí)際操作的方便，將最佳條件修改為：加水量43%，山藥添加量5%，發(fā)酵時(shí)間65 h，發(fā)酵溫度30℃。在改后的條件下，得到的山藥米酒，經(jīng)多次感官評定，得分的平均值為92，與預(yù)測值基本接近，說明所建模型擬合良好且可靠。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)對山藥米酒的制備工藝進(jìn)行了研究，通過單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)得到山藥米酒混合發(fā)酵的最佳發(fā)酵工藝條件為：拌曲加水量為43%，發(fā)酵時(shí)間為65 h，山藥添量為5%，發(fā)酵溫度為30℃。在此條件下的感官評定得分達(dá)到了92分，山藥米酒改善了傳統(tǒng)米酒的口感，既有米酒的美味醇厚，又有山藥的清香淡雅，營養(yǎng)豐富，是一種具有保健功能的米酒，為山藥米酒的開發(fā)生產(chǎn)奠定了理論基礎(chǔ)。

[1]張福平.山藥米酒的營養(yǎng)保健功效及開發(fā)利用[J].食品研究與開發(fā),2002,23(3)：49-50

[2]范雯謖,金鐵巖,尹風(fēng)哲.山藥米酒米酒的理化、感官與抗氧化特性的研究[J].食品科技,2011,36(8)：119-126

[3]阿友,生龍.用質(zhì)量開拓市場[J].中國食品,2001(13)：77-78

[4]倡麗莎.山藥功能性食品工藝與儲藏穩(wěn)定性研究[D].鄭州：河南工業(yè)大學(xué),2012

[5]孫芝楊,楊振東,焦宇知.淮山藥枸杞紅棗復(fù)合飲料的研制[J].中國釀造,2013,32(4)：157-160

[6]吳存兵,李紅濤,李西騰.無糖淮山藥蛋糕的研制[J].食品工業(yè)科技,2014(19)：242-246

[7]邵春鳳.感官評價(jià)在食品中的研究進(jìn)展[J].肉類工業(yè),2006(6)：223-224

[8]王偉軍,李延華,張?zhí)m威.米酒中風(fēng)味物質(zhì)的常用檢測技術(shù)[J].食品工業(yè)科技,2007(12)：143-145

[9]談生安.孝感米酒工藝技術(shù)[J].食品工業(yè)科技,1998(1)：27-28

[10]彭詩金.米酒王牌“珍珠果”創(chuàng)世記[J].企業(yè)研究,1999(9)：142-144

[11]汪芳安,彭永東,張軍.孝感米酒生產(chǎn)工藝的研究[J].食品研究與開發(fā),2001(5)：49-50

[12]孫海燕,袁豪庭.食品中感官評價(jià)的研究[J].農(nóng)技服務(wù),2009(10)：13-15

[13]A Nithya Deva Krupa,M Evy Alice Abigail,C Santhosh,et al.Optimization of process parameters for the microbial synthesis of silver nanoparticles using 3-level Box-Behnken Design[J].Ecological Engineering,2016,87：168-174

Optimization of Yam Rice Wine Fermentation Process Using Response Surface Methodology

ZHOU Meng，YAN Zhen-min，CHENG Jiao-jiao，WEI Xin-jun*
（College of Food Science，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang 453003，Henan，China）

The preparation methods was studied in traditional rice wine add yam mixed fermentation of rice wine.Water added，yam added quantity，fermentation time and fermentation temperature of four single factor for yam rice wine aroma taste，in order to shape and color features such as the influence of the main factors，the parameters were optimized by response surface method，the results shown that the yam was obtained by single factor and response surface optimization optimal fermentation conditions of mixed fermentation of rice wine，the koji water content was 43%，the fermentation time of 65 h，yam adding amount was 5%，fermentation temperature 30℃.

yam；rice wine；fermentation；optimization of response surface methodology

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.12.016

2016-09-22

河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（142102310266）

周蒙（1985—），男（漢），碩士研究生，研究方向：食品質(zhì)量安全與分析檢測。

*通信作者：魏新軍（1964—），男，教授，研究方向：食品質(zhì)量安全與分析檢測。