清芝復(fù)合香型白酒生產(chǎn)工藝的優(yōu)化

余漢超，蔣燕明，陳家豪，張瑞景，蔡鳳嬌，徐健

（湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院，工業(yè)發(fā)酵省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，發(fā)酵工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430068）

中國白酒歷史悠久、產(chǎn)品種類眾多，按釀造工藝特點(diǎn)、風(fēng)味特征不同可分為12種香型[1-3]。清香型白酒是12種香型中4大基本香型（清香型、濃香型、醬香型、米香型）之一，其可分為大曲清香、小曲清香和麩曲清香[4-6]。清香型白酒被視為中國白酒的起源，其“清香純正、一清到底”的特點(diǎn)深受消費(fèi)者的喜愛[7-8]。芝麻香型白酒是新中國成立后的兩大自主創(chuàng)新香型之一，具有焙炒芝麻的復(fù)合香氣，主要在北方地區(qū)流行[9-11]。

隨著消費(fèi)升級(jí)，消費(fèi)者在飲用過程中更注重白酒的口感品質(zhì)，不局限于某特定香型[12]。擺脫傳統(tǒng)單一香型的束縛，研發(fā)多香型融合的復(fù)合香型白酒成為現(xiàn)如今白酒行業(yè)的重要發(fā)展方向[13]。通過香型組合可使酒體在香和味上取長(zhǎng)補(bǔ)短，提升品質(zhì)、改善口感，以滿足不同消費(fèi)者的需求。張杰等[14]通過采用濃香型白酒生產(chǎn)工藝中的“老五甑”工藝、醬香型白酒生產(chǎn)工藝中的高溫堆積以及芝麻香型白酒“大麩結(jié)合、泥底磚窖”等工藝，獲得一款口感豐富、具有焦香風(fēng)味的復(fù)合香型白酒。胡小霞等[15]研究的小曲和大曲結(jié)合生產(chǎn)清醬香型白酒工藝，所得產(chǎn)品既有清香型白酒的幽雅、勁爽，又有醬香型白酒的醇厚、細(xì)膩、回味悠長(zhǎng)。

本試驗(yàn)對(duì)清芝復(fù)合香型白酒進(jìn)行研究，從生產(chǎn)工藝上結(jié)合兩種香型的工藝特點(diǎn)，研發(fā)以清香風(fēng)味為主體，同時(shí)具有芝麻香風(fēng)味的復(fù)合香型白酒。對(duì)影響清芝復(fù)合香型白酒風(fēng)味和質(zhì)量的麩皮添加量、芝麻香型曲添加量、清香型曲添加量以及兩種料醅的比例等因素進(jìn)行研究和優(yōu)化，得到混合發(fā)酵生產(chǎn)清芝復(fù)合香型白酒的較優(yōu)工藝，以期為發(fā)展創(chuàng)新個(gè)性化白酒、滿足消費(fèi)者多元化需求提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高粱：市售；芝麻香型曲（強(qiáng)化曲）、清香型曲（強(qiáng)化曲）：山東徐旭酒曲有限公司。

乙酸戊酯、乙醇（均為色譜級(jí)）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；乙酸乙酯（色譜級(jí)）：上海麥克林生化科技有限公司；其它試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent GC 7890A、DB-WAX氣相色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）：安捷倫科技有限公司；YXQ-LS-75立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；AS 220.R1電子天平：波蘭RADWAG公司；Direct-Q 5 UV純水儀：美國Millipore公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 清芝復(fù)合香型白酒生產(chǎn)工藝流程

工藝流程見圖1。

圖1 清芝復(fù)合香型白酒生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Production process for Qingzhi-flavor liquor

操作要點(diǎn)：選取1.5 kg無毒無蟲害、顆粒飽滿的高粱，浸泡后除去泡糧水進(jìn)行初蒸。初蒸后燜糧復(fù)水時(shí)，水應(yīng)浸沒過高粱表面。除去燜糧水后進(jìn)行復(fù)蒸，復(fù)蒸好的高粱攤涼至28℃～32℃時(shí)，按一定比例分成兩部分，分別加入芝麻香型曲和清香型曲。其中，加芝麻香型曲的料醅堆積時(shí)頂溫要達(dá)到42℃以上，加清香型曲的料醅鋪成10 cm～15 cm厚進(jìn)行培菌糖化。處理好的料醅攤涼至25℃以下后，將兩種料醅按質(zhì)量比混合后裝入10 L的陶壇用塑料膜密封發(fā)酵，發(fā)酵環(huán)境溫度為20℃～25℃。發(fā)酵16 d后進(jìn)行蒸餾取酒，蒸餾過程中，接取50%vol以上的酒樣為檢測(cè)、品評(píng)的樣品。

1.3.2 酒體評(píng)價(jià)指標(biāo)的測(cè)定

乙酸乙酯是清香型白酒的主體香氣成分[16]，在評(píng)價(jià)過程中，品評(píng)員認(rèn)為乙酸乙酯含量高的酒樣綜合感官質(zhì)量較好。因此，在單因素試驗(yàn)中將原酒中乙酸乙酯含量作為指標(biāo)來評(píng)價(jià)不同因素對(duì)發(fā)酵的影響。在響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)中以感官評(píng)分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。品評(píng)人員為湖北工業(yè)大學(xué)釀酒中試基地8名持證品酒師，包括5男3女。最終得分為去掉一個(gè)最高分和一個(gè)最低分后的平均值。感官標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 清芝復(fù)合香型白酒感官標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Rules for sensory evaluation of Qingzhi-flavor liquor

1.3.3 單因素試驗(yàn)

1.3.3.1 麩皮添加量對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響

料醅的麩皮添加量分別設(shè)置為2%、4%、6%、8%和10%，芝麻香型曲添加量為10%，清香型曲添加量為7%，芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%，發(fā)酵時(shí)間為16 d，考察麩皮添加量對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響。

1.3.3.2 芝麻香型曲添加量對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響

料醅的麩皮添加量設(shè)置為6%，芝麻香型曲添加量分別設(shè)置為6%、8%、10%、12%和14%，清香型曲添加量為7%，芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%，發(fā)酵時(shí)間為16 d，考察芝麻香型曲添加量對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響。

1.3.3.3 清香型曲添加量對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響

料醅的麩皮添加量為6%，芝麻香型曲添加量為10%，清香型曲添加量分別設(shè)置為5%、6%、7%、8%和9%，芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%，發(fā)酵時(shí)間為16 d?？疾烨逑阈颓砑恿繉?duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響。

1.3.3.4 芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響

料醅的麩皮添加量為6%，芝麻香型曲添加量為10%，清香型曲添加量為7%，芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別設(shè)置為30%、40%、50%、60%和70%，發(fā)酵時(shí)間為16 d?？疾熘ヂ橄阈土硝|(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響。

1.3.4 響應(yīng)面優(yōu)化

前期研究表明，麩皮添加量（A）、芝麻香型曲添加量（B）、清香型曲添加量（C）以及芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)（D）是影響清芝復(fù)合香型白酒品質(zhì)的最主要的因素。因此，采用四因素三水平的中心組合設(shè)計(jì)（central composite design，CCD）進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)（response surface methodology，RSM），響應(yīng)面試驗(yàn)因素及水平見表2。

表2 響應(yīng)面因素及水平Table 2 Factors and levels of response surface methodology

1.3.5 乙酸乙酯含量的測(cè)定

乙酸乙酯含量采用氣相色譜內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行檢測(cè)。

內(nèi)標(biāo)溶液的配制：準(zhǔn)確吸取200 μL乙酸戊酯，用60%乙醇溶液定容至10mL，低溫、避光、密封保存?zhèn)溆谩?/p>

原酒處理：將蒸餾得到的原酒用0.22 μm濾膜過濾，加入200 μL內(nèi)標(biāo)溶液后定容至10 mL，備用。

測(cè)定乙酸乙酯的氣相色譜條件：參考管健等[17]的方法。

1.3.6 總酸和總酯含量的測(cè)定

參考 GB/T 10345—2007《白酒分析方法》[18]進(jìn)行測(cè)定。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)測(cè)定3次，用Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Origin 8.5進(jìn)行繪圖，Design-Expert 10進(jìn)行響應(yīng)面結(jié)果分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 麩皮添加量對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響結(jié)果

白酒發(fā)酵過程中，不同麩皮添加量會(huì)對(duì)白酒的風(fēng)味和品質(zhì)產(chǎn)生影響。麩皮中含有的高濃度蛋白質(zhì)，在白酒發(fā)酵過程中可分解為氨基酸，有利于料醅中美拉德反應(yīng)的進(jìn)行，是白酒中焦香、醬香等風(fēng)味產(chǎn)生的重要因素[19-20]。此外，麩皮中還含有大量的木質(zhì)素、酚類物質(zhì)等成分，在提高白酒的芝麻特殊香氣等方面起到積極作用[21]。麩皮添加量對(duì)清芝復(fù)合香型白酒乙酸乙酯含量的影響見圖2。

圖2 麩皮添加量對(duì)原酒中乙酸乙酯含量的影響Fig.2 Effect of addition amount of bran on ethyl acetate in Qingzhi-flavor liquor

如圖2所示，麩皮添加量為6%時(shí)，原酒中的乙酸乙酯含量最高，為383.9 mg/100 mL。麩皮添加量為2%～4%時(shí)，原酒中乙酸乙酯含量略微上升，這或許是由于麩皮中的有益物質(zhì)在料醅中的濃度處于較低水平，促進(jìn)作用不明顯。當(dāng)麩皮添加量超過8%時(shí)，乙酸乙酯含量明顯下降，這可能是因?yàn)辂熎ぶ袣堄嗟挠泻ξ镔|(zhì)較多，難以分解的不溶性膳食纖維以及植酸等成分對(duì)料醅中微生物的繁殖代謝產(chǎn)生了抑制作用[22]。因此，選擇麩皮添加量為4%～8%進(jìn)行后續(xù)的響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.1.2 芝麻香型曲添加量對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響結(jié)果

將蒸好的高粱冷卻至適宜溫度，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)加入不同質(zhì)量的芝麻香型曲后進(jìn)行高溫堆積。高溫堆積是芝麻香白酒焦香和焙烤香產(chǎn)生的重要因素，一般堆積溫度可達(dá)50℃左右[23-24]。芝麻香型曲中含有較多的嗜熱及耐熱菌，在堆積過程中，酒曲的添加量影響堆積料醅的微生物生長(zhǎng)繁殖以及料醅的升溫狀態(tài)，進(jìn)而影響風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。芝麻香型曲添加量對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響見圖3。

圖3 芝麻香型曲添加量對(duì)原酒中乙酸乙酯含量的影響Fig.3 Effect of addition amount of sesame-flavor koji on ethyl acetate in Qingzhi-flavor liquor

由圖3可知，當(dāng)芝麻香型曲添加量低于10%時(shí)，隨著芝麻香型曲添加量的增加，原酒中乙酸乙酯含量逐漸增加，芝麻香型曲對(duì)乙酸乙酯的生成具有明顯的促進(jìn)作用；芝麻香型曲添加量為10%時(shí)，原酒中的乙酸乙酯含量最高，達(dá)到408.2 mg/100 mL；繼續(xù)增加芝麻香型曲添加量，原酒中乙酸乙酯含量開始降低，這可能是由于芝麻香型曲的添加量過大造成料醅中的微生物接種量過高，不利于次級(jí)代謝產(chǎn)物的積累[24]。因此，選取芝麻香型曲添加量為8%～10%進(jìn)行后續(xù)的響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.1.3 清香型曲添加量對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響

高粱冷卻至適宜溫度后，加入清香型酒曲，得到清香型料醅，隨后進(jìn)行培菌糖化。培菌糖化過程中，曲中的微生物可以進(jìn)行大量繁殖，從而對(duì)原料進(jìn)行更好的糖化作用，有利于料醅入池發(fā)酵的順利進(jìn)行[25]。清香型曲添加量對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響見圖4。

圖4 清香型曲添加量對(duì)原酒中乙酸乙酯含量的影響Fig.4 Effect of addition amount of mild aromatic koji on ethyl acetate in Qingzhi-flavor liquor

由圖4可知，清香型曲添加量為5%～7%時(shí)，隨著清香型曲添加量的增加，原酒中的乙酸乙酯含量逐漸升高。當(dāng)清香型曲添加量為7%時(shí)，乙酸乙酯含量達(dá)到最高值為384.8 mg/100 mL。清香型曲添加量超過7%時(shí)，乙酸乙酯含量反而下降，這可能是接種量增大微生物的次級(jí)代謝受到抑制造成的。因此，清香型曲的添加量不可過高，選取5%～7%清香型曲添加量進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

2.1.4 芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響結(jié)果

高溫堆積是芝麻香型白酒發(fā)酵產(chǎn)香的一個(gè)重要過程，其主要目的是使料醅中的淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等物質(zhì)酶解成糖和氨基酸，為進(jìn)行美拉德反應(yīng)并生成特殊風(fēng)味物質(zhì)奠定基礎(chǔ)[26]。培菌糖化主要是使微生物進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，并代謝產(chǎn)生淀粉酶、糖化酶等酶類，為發(fā)酵過程中淀粉分解成糖提供條件。在本試驗(yàn)中，將芝麻香型料醅和清香型料醅分別進(jìn)行加曲堆積和培菌糖化，再混合發(fā)酵，不同香型料醅的混合比例影響發(fā)酵體系中微生物的群落結(jié)構(gòu)以及風(fēng)味物質(zhì)的組成。芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)清芝復(fù)合香型白酒中乙酸乙酯含量的影響見圖5。

圖5 芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)原酒中乙酸乙酯含量的影響Fig.5 Effect of proportion of sesame-flavor mash on ethyl acetate in Qingzhi-flavor liquor

由圖5可知，隨著芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，白酒中乙酸乙酯含量逐漸上升，并在質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%時(shí)達(dá)到最高，為474.0 mg/100 mL。當(dāng)芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過60%時(shí)，白酒中的乙酸乙酯含量降低。因此，選取芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%～70%進(jìn)行后續(xù)的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

依據(jù)CCD方案，對(duì)A麩皮添加量、B芝麻香型曲添加量、C清香型曲添加量、D芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行四因素三水平優(yōu)化試驗(yàn)。以感官評(píng)分為響應(yīng)值，試驗(yàn)結(jié)果見表3，響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析見表4。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Response surface experiment results

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析Table 4 Analysis of variance in response surface experiments

利用Design-Expert 10軟件進(jìn)行分析可知，感官評(píng)分的二元擬合回歸方程為Y=72.58+0.28A+0.37B+0.46C-0.11D-0.48AB+0.1AC+0.062AD+0.73BC-0.73BD-0.48CD-1.57A2-1.05B2-0.34C2-0.82D2。

由表4可知，P＜0.05，模型回歸差異顯著；失擬項(xiàng)P值=0.228 2＞0.05，不顯著，說明擬合程度良好，能真實(shí)反映實(shí)際情況，因此，該回歸方程可以代替真實(shí)數(shù)據(jù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。各因素對(duì)感官評(píng)分的影響程度大小依次為清香型曲添加量（C）＞芝麻香型曲添加量（B）＞麩皮添加量（A）＞芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)（D）。

各因素交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線見圖6。

圖6 各因素交互作用對(duì)感官得分影響的響應(yīng)面和等高線Fig.6 Response surface 3D map and contour map of the effect of various factor interactions on sensory score

由圖6可知，各因素之間的交互作用顯著性與表3中的P值結(jié)果一致，BC、BD的等高線坡度較大，因此，該試驗(yàn)中BC、BD的交互作用最強(qiáng)。由響應(yīng)面可知，所有圖形開口均朝下，隨著每個(gè)因素的增加，響應(yīng)值增大，在頂點(diǎn)處達(dá)到最高，頂點(diǎn)的條件即為因素水平最優(yōu)條件。

經(jīng)Design-Expert 10軟件分析可知，清芝復(fù)合香型白酒的最優(yōu)工藝條件為麩皮添加量6.0%、芝麻香型曲添加量11.6%、清香型曲添加量8.0%、芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)52.8%，此時(shí)白酒感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為73.3。對(duì)響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，最優(yōu)條件下清芝復(fù)合香型白酒的感官評(píng)分為69.7，與響應(yīng)面預(yù)測(cè)結(jié)果的誤差在5%以內(nèi)，證明響應(yīng)面所建立的模型適宜于清芝復(fù)合香型白酒的最優(yōu)工藝參數(shù)的確定。

最優(yōu)工藝條件下，清芝復(fù)合香型白酒中酒精度、總酸、總酯的含量如表5所示。

表5 清芝復(fù)合香型白酒中的總酸、總酯含量Table 5 Total acids and total esters in Qingzhi-flavor liquor

由表5可知，蒸餾得到的清芝復(fù)合香型白酒的酒精度高，高于GB/T 10781.2—2022《白酒質(zhì)量要求第2部分：清香型白酒》[16]和 GB/T 10781.9—2021《白酒質(zhì)量要求第9部分：芝麻香型白酒》[27]中規(guī)定的高度酒的上限值，這有利于實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)白酒的進(jìn)一步勾調(diào)。清芝復(fù)合香型白酒中的總酸含量能達(dá)到清香型白酒優(yōu)級(jí)酒、芝麻香型高度酒一級(jí)、芝麻香型低度酒優(yōu)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，略低于清香型特級(jí)酒、芝麻香型高度酒優(yōu)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。清芝復(fù)合香型白酒中總酯的含量較高，且遠(yuǎn)高于清香型白酒特級(jí)酒及芝麻香白酒優(yōu)級(jí)酒的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

該研究對(duì)清芝復(fù)合香型白酒的生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)的生產(chǎn)工藝條件為麩皮添加量6.0%，芝麻香型曲添加量11.6%，清香型曲添加量8.0%，芝麻香型料醅質(zhì)量分?jǐn)?shù)52.8%。最優(yōu)條件下，清芝復(fù)合香型白酒的感官評(píng)分為69.7，酒精度、總酸及總酯含量均符合要求。