高粱乌米酒发酵工艺研究

高兴宇

（吉林工程职业学院，吉林四平136001）

乌米又叫高粱丝黑穗菌，也称高粱丝轴黑粉菌，是由高粱丝黑穗病菌（Sphacelothecareiliana）引起的高粱丝黑穗病穗，属于担子菌亚门真菌[1-2]。早有研究证明食用高粱和玉米的乌米对人体的肠道有好处，能够提高人体免疫力，因为高粱丝黑穗菌营养丰富，其中含有多种矿物质，尤其含有钾，钾元素有利于维持机体酸碱平衡，同时能够有预防肿瘤作用，对延缓衰老和维持身体健康也具有重要的生理作用。同时，高粱丝黑穗菌还含有许许多多的硒，它有助于预防和治疗高血压，对维持细胞内渗透压也有着重要的作用[3-4]。

目前，针对高粱乌米产品的开发主要集中在作为中药入药外，其它产品的开发研究甚少，用高粱乌米发酵来酿酒的研究在国内鲜有出现[5-9]。本文主要用高粱乌米作为原材料，来研究高粱乌米发酵酒的发酵工艺，并对成品酒进行调配。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

高粱乌米：由吉林农大食品科学与工程学院农产品加工及贮藏工程实验室提供；酒精发酵酵母、酿酒用活性干酵母：广州丹宝利酵母有限公司。

CPJ303型电子分析天平：杭州汇尔仪器有限公司；JJ-2B/DS-1电动高速组织捣碎机：金坛市金城硕华仪器厂；HWS-12型恒温水浴锅：上海一恒科学仪器有限公司；YXQ-LS-50S立式高压蒸汽灭菌器、SWCJ-2FD双人单面垂直送风超净工作台：上海康路仪器设备有限公司；酒精计：河间市仪表厂。

1.2 方法

1.2.1 操作要点

1）乌米的预处理：选取饱满完整的乌米，清洗，去除最外层苞叶，切段后经组织捣碎机破碎。

2）蒸熟：将破碎好的乌米，加适量水，蒸熟，立即冷却。

3）调整糖度：测定已经蒸熟的乌米的含糖量，根据酒精发酵基本条件，适当调整含糖量，使发酵顺利进行[10]。

4）酒精发酵：采用液态发酵法。取足量活性干酵母，经活化，在无菌条件下按一定比例接种到（3）备好的发酵袋中，25℃进行培养，当酒精含量不再升高，残糖含量少于1%，不再增加记为最终的发酵终点。期间每天定时用蒸馏法测发酵结果[11-15]。

1.2.2 单因素试验

本研究首先选择发酵温度，酵母菌的接种量，发酵液的pH值进行单因素试验，确定对酒精度影响。

1.2.3 响应面试验

在单因素试验基础上，设计三因素三水平试验，见表1。

表1 试验因素水平表Table 1 Factors and levels of test

1.2.4 高粱乌米酒调配正交试验

为了保证乌米酒达到最佳品质效果，在调配单因素的基础上，以发酵液、总酸、总糖为因素进行正交试验，最终以综合感官品质评分为检验指标参考值，选出最佳调配比例。评分从色泽（30分）、香味（30分）、滋味（40分）3个方面考虑，共计100分，10人进行品评及打分，最终取10人平均分为最终总分。高粱乌米的感官评定标准见表2。发酵酒调配的正交试验因素水平表见表3[12-13]。

表3 高粱乌米酒调配的因素水平表Table 3 Factors and levels of sorghum wushi wine blending

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 pH值对酒精发酵过程中酒度的影响

在发酵温度为26℃，接菌量为1%，糖浓度为12%条件下，按照 pH 值为 6.2、6.4、6.6、7.0、7.4、7.8 进行酒精发酵，待酒精发酵结束后测定其酒度，分析不同pH值对酒精发酵的影响，结果见图1[14-18]。

由图1可知，不同pH值对发酵有一定的影响，在pH值6.2时，发酵过程较慢，酒精上升缓慢，生成速率也较低，从而使得酒精度也不高，酵母菌生长缓慢，之后pH值增大，酵母菌生长迅速，pH值达到为6.6时，发酵速率加快，酒精度较高；pH值过高时，环境不适宜酵母菌存活，同时随着发酵的进行，酵母菌消耗较大，所以，酒精开始呈下降趋势。选择pH值为6.6进行下一步试验。

2.1.2 不同发酵温度对酒精发酵过程中酒度的影响

在接菌量为1%，pH值为6.6条件下，按照温度为22、24、26、28、30 ℃进行酒精的发酵，确定不同的温度对酒精发酵的影响，结果见图2[15-19]。

图1 pH值对酒精度的影响Fig.1 Effect of pH value on alcoholic strength

图2 发酵温度对酒精度的影响Fig.2 Effect of fermentation temperature on alcoholic strength

由图2可知，当选择22℃为发酵温度时，酒精发酵缓慢，产酒速率也较低，使得酒精度也不理想，较低的温度，酵母菌活性收到影响，影响了发酵的速度最终使得酒精度数不理想；接着温度升高后，酵母生长快速，生成的酒度也比较理想，酒精度达到最大时的温度为26℃；之后酒精度下降。因此，选择温度达为26℃进行下一步试验。

2.1.3 不同酵母菌接种量对酒精发酵过程中酒度的影响

在pH值6.6，温度为26℃条件下，按照酵母菌接种量为0.1%、0.5%、1.0%、1.5%、2%进行试验，确定不同的接种量对酒精发酵的影响[20-22]结果见图3。

由图3可以看出，选择0.1%为酵母菌的接种量时，酒精度不理想，是因为发酵的前期，菌种正处在个体增值的时期即迟滞期，并没有达到对数生长期，因此菌量少，降低了生成代谢产物酒精的动力，酒精度含量偏低；之后酵母菌加入量逐渐的加大，酒精度也逐渐的升高，当1.0%为酵母菌的使用量时，代谢产物酒精达到了最高量，同时，发酵液进入了旺盛阶段，发酵速度变快，使糖大量转化成酒精，使酒精度较高；随着发酵不断的进行，菌种进入衰亡期，发酵几乎不能进行，代谢产物酒精不再升高，出现下滑趋势，因此选择接种量为1.0%进行下一步试验[23-24]。

图3 酵母菌接种量对酒精度的影响Fig.3 Effect of inoculums amount on alcoholic strength

2.2 响应面试验的结果分析

2.2.1 响应面试验

为了确定酒精度影响因素的情况，进行了响应面试验[25]，结果见表4。建立二次回归方程：

表4 试验设计方案和结果Table 4 Design of response surface method and results

2.2.2 响应面结果分析

方差分析结果见表5。由表5中可知，此模型具有显著性。因素发酵温度（B）极显著，B2显著，该模型回归效果较好。此模型的误差差异不大，各因素的关联性效果好。根据下表可以看出各个分析对试验结果的影响程度，按由高到低排列分别为发酵温度、接种量、pH值。

2.2.3 各因素之间交互作用

选择两个因素恒定，对试验结果进行评估，并且对所建立模型进行降维分析，所得到的结果响应面见图 4～图 6。

表5 方差分析结果Table 5 The results of variance analysis

图4 pH值、接种量之间的响应面图Fig.4 Response surface figure of pH value and inoculums amount on degree of alcohol

由图4～图6所示，pH值与发酵温度是对发酵工艺中酒精度的影响最为明显的。

经响应面优化最理想的发酵方法为：pH值为6.444，发酵温度为 26.56°C，接种量为 0.81%，以此为依据测得发酵工艺中酒精度为11.819 8%vol。最终工艺修订为pH值为6.5，发酵温度为27℃，接种量为0.8%。酒精度为11.8%vol，与理论数值较为接近。

图5 发酵温度、接种量之间的响应面图Fig.5 Response surface figure of fermented temperature and inoculums amount on degree of alcohol

图6 pH值、发酵温度之间的响应面图Fig.6 Response surface figure of pH value and fermented temperature on degree of alcohol

2.3 乌米酒调配的正交试验

乌米酒调配的正交试验见表6。

表6 正交试验结果Table 6 Result of orthogonal test

从表6中试验结果分析知3个考察因素中，主次顺序如下：B（总酸）A（发酵液）＞C（总糖），得出最优方案为A3B2C1，即发酵液为50%、总酸0.15%、总糖9%。

3 结论

高粱乌米酒发酵工艺中最佳发酵条件为：pH值为6.5，发酵温度为27℃，接种量为0.8%。确定出最佳调配工的艺参数为：发酵液50%、总糖含量9%、总酸含量0.15%，以此工艺为基础，生产出的高粱乌米酒口味独特，营养价值高，清香醇厚。

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