超高溫瞬時滅菌對米酒品質的影響

熊思瑞 王龍宇 王云峰 王宇婷 金鐵巖 張 玲

(1. 延邊大學農學院,吉林 延吉 133002;2. 四平市重點項目服務中心,吉林 四平 133000)

朝鮮族米酒是延邊朝鮮族自治州的特色酒之一,通常以糯米為主要原料經微生物發酵而成[1],含有豐富的營養物質[2]。朝鮮族米酒醇厚豐潤,散發著淡淡的酒香;其口感清爽,鮮甜醇正,與糖度、總酸含量等密切相關[3],且發酵過程中有多種菌種與復雜酶系參與[4];與其他酒類相比,朝鮮族米酒營養物質豐富,酒精濃度低,保質期較短。殺菌工藝是朝鮮族米酒生產過程中重要的環節。目前工業化生產的米酒大部分采用低溫長時間殺菌(65 ℃,30 min),但這種長時間熱處理往往會導致其品質有所損失,且很難保證其在衛生安全方面的質量。

超高溫瞬時滅菌是一種高溫處理技術,是利用高溫對微生物的熱敏性,使其失去活力,從而達到瞬時滅菌的效果。同時,超高溫瞬時滅菌也注重保持食品的原有風味和品質。加熱過程中,控制加熱時間和加熱溫度的精確度可以最大限度減少食品的營養成分損失,并保持食品的天然風味。這使得經過超高溫瞬時滅菌的產品在商業上可以符合無菌的要求,同時滿足消費者對食品質量的要求[5]。

研究擬探究不同超高溫瞬時滅菌(ultra-high temperature instant sterilization,UHT)處理時間對朝鮮族米酒理化特性、微生物指標以及功能性成分的影響,為朝鮮族米酒殺菌工藝及貯藏中的應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

米曲:韓國農村振興廳資源研究所;

營養瓊脂培養基、YM培養基、Rogosa SL培養基:上海博微生物科技有限公司;

酚酞指示劑、氫氧化鈉、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀:分析純,天津市科密歐化學試劑有限公司;

水:符合GB 5749—2006標準的飲用水。

1.1.2 主要儀器設備

水浴鍋:DK-8D型,上海精宏實驗設備有限公司;

電子天平:FA1104型,上海天平儀器有限公司;

酸度計:PHS-3C型,上海鵬順科學儀器有限公司;

酒精計:3支組,沈陽市玻璃計器廠;

高壓滅菌鍋:SX-700型,日本TOMY公司;

恒溫培養箱:DNP-9082BS-Ⅲ型,新苗醫療設備有限公司;

紫外可見分光光度計:UV-1800型,上海美譜達儀器有限公司;

菌落計數器:XK97-A型,江蘇金壇市康華電子儀器制造廠;

UHT殺菌機:DSW-25LT型,上海砥實機械設備有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 朝鮮族米酒工藝流程

操作要點:

(1) 原料選擇:選取顆粒飽滿、質量優良的大米。

(2) 清洗、浸泡:將大米洗凈,浸泡5～6 h。

(3) 入壇:按V大米∶V水為1.0∶1.5加水,以朝鮮族傳統米曲為發酵劑,加曲量為5%,2～3 h后控制發酵溫度為20～22 ℃,加入安琪酵母。

(4) 壓榨:24 ℃發酵48 h后壓榨,得到米酒備用。

1.2.2 UHT對朝鮮族米酒基酒品質的影響 參照文獻[6-7]并修改。將過濾后的米酒通過離心泵注入高溫瞬時滅菌機的冷熱物料交換裝置,完成預熱,于高溫桶中將米酒迅速加熱至125 ℃,并保持3,5,8 s,取出,貯藏20周。

未殺菌米酒:將發酵結束后的朝鮮族米酒用4層紗布包裹過濾得到的樣品酒。

巴氏殺菌米酒:將發酵結束后的朝鮮族米酒用4層紗布包裹過濾,經巴氏殺菌(60 ℃,30 min)后迅速冷卻至4～5 ℃。

1.2.3 理化指標檢測

(1) pH值:采用酸度計[8]。

(2) 總酸含量:參照GB/T 15038—2006。按式(1)計算總酸含量。

X=C×K×M×(V1-V2)×100÷V,

(1)

式中:

M——酸的換算系數;

K——樣液稀釋倍數;

V——取樣液體積,mL;

X——每100 mL樣品中總酸含量,g/100 mL;

C——氫氧化鈉標準溶液濃度,mol/L;

V1——滴定樣液時消耗NaOH體積,mL;

V2——空白對照時消耗NaOH體積,mL。

(3) 酒精度:參照GB/T 13662—2008。

(4) 總糖:參照吳萬林等[9]的方法。繪制的葡萄糖標準曲線方程為y=0.068 8x-0.001 0,R2=0.994 4。

(5) 色度:按GB/T 605—2006執行,光源D65,測量直徑8 mm。

(6) 氨基酸含量:參照Weng等[10]的方法。

(7) 有機酸含量:根據文獻[11]。色譜條件:色譜柱為Aminex HPX-87H(300 mm×7.8 mm),流動相為8 mmol/L硫酸,流速0.6 mL/min,紫外監測器,210 nm,柱溫25 ℃,進樣量20 μL。

1.2.4 微生物指標測定

(1) 菌落總數:參照GB 4789.2—2016。

(2) 酵母菌總數:參照GB 4789.15—2016。

(3) 乳酸菌總數:參照GB 4789.35—2010。

1.2.5 感官評價 由10名專業人員組成感官評分小組,參照GB/T 13662—2008制定如表1所示的感官評分標準。

表1 米酒感官評分標準

1.3 統計分析

采用SPSS 22.0軟件進行統計學分析,其中P<0.05為存在顯著性差異; Excel 2010軟件制圖,各數據均采用均數±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 朝鮮族米酒理化指標的變化

2.1.1 pH值和總酸含量 由圖1和圖2可知,經UHT處理的米酒樣品pH值和總酸含量在貯藏期間幾乎無變化,是由于滅菌后米酒無法為酵母菌提供適宜的生長條件。經60 ℃殺菌30 min的米酒從第8周開始pH值呈下降趨勢,第20周pH達到3.78,從總體情況看UHT處理的米酒與其相比相差不大。未殺菌米酒樣品的總酸含量不斷增加,且在8～12周的增加趨勢尤為明顯,可能是酵母菌呼吸作用產生的二氧化碳對乳酸菌的繁殖起到了促進作用[12],乳酸菌可以通過HMP途徑產生乳酸[13],導致總酸含量整體呈增加的趨勢,從而使pH值明顯下降,隨著貯藏時間的延長,未殺菌米酒樣品中微生物含量也逐漸增加,導致總酸含量逐漸升高[14]。

圖1 貯藏期間朝鮮族米酒pH值的變化

圖2 貯藏期間朝鮮族米酒總酸含量的變化

2.1.2 總糖含量 米酒中的糖主要是大米中碳水化合物通過酶的催化作用水解產生,是影響米酒口味的重要物質之一[15]。由圖3可知,貯藏期間,經UHT處理不同時間后的米酒中總糖含量變化平穩,與60 ℃殺菌30 min的米酒差異較小。而未殺菌米酒樣品的總糖含量不斷下降,可能是UHT處理作用抑制了微生物的生長繁殖,只有少量糖類物質被轉化,而未殺菌的米酒由于酵母或細菌的作用,部分糖類會被轉化為醇類或酯類等其他化合物導致總糖含量的降低[16],此外,乳酸菌發酵過程中會消耗大量的糖類物質[17]。

圖3 貯藏期間朝鮮族米酒總糖含量的變化

2.1.3 酒精度 由圖4可知,經UHT處理不同時間后,米酒中的酒精度變化平穩,可能是較高的酒精度會抑制酵母菌的代謝活動,60 ℃殺菌30 min的米酒第8周后乙醇含量開始下降,未殺菌米酒樣品的酒精度在第2～4周明顯下降,后期緩慢下降。這可能是乙醇的揮發及其與酸類物質發生酯化反應而降低[18],此外殘存的乳酸菌還會利用乙醇產生醋酸、乳酸等。

圖4 貯藏期間朝鮮族米酒酒精度的變化

2.2 朝鮮族米酒的色度變化

由圖5可知,經UHT處理后米酒的亮度提高,且在貯存期間變化較小,與原有亮度基本無明顯變化;a*值和b*值提高說明高溫對米酒的紅色度和黃色度有一定影響,同時也提高了米酒的亮度。綜上,UHT處理可以改善米酒的顏色。

圖5 貯藏朝鮮族米酒色度的變化

2.3 朝鮮族米酒的微生物指標變化

由表2可知,UHT處理對朝鮮族米酒中菌落總數影響較大,經UHT處理后朝鮮族米酒達到商業無菌標準,不具備菌群繁殖條件,且貯藏期間活菌數未增長。

表2 貯藏期間朝鮮族米酒菌落總數、酵母菌總數及乳酸菌總數的變化

2.4 米酒感官評分的變化

由表3可知,朝鮮族米酒在UHT處理5 s后的色澤評分最高。貯藏0周,未殺菌米酒的色澤最優,但貯藏第6周顯著下降(P<0.05),可能是貯存期間受環境酸堿性、氧氣含量等因素影響,米酒被氧化、褐變,導致色澤變差。在香氣和風味方面,經UHT處理5 s的米酒樣品的評分較高,且在貯藏第18周顯著高于其他試驗組(P<0.05)。貯藏第10周,經UHT處理3 s的米酒香氣評分最高,說明瞬時高溫對米酒的香氣也有影響,且處理時間越短,影響越小;在綜合評價方面,貯藏20周后,經UHT處理5 s的米酒評分最優,且從貯藏第8周開始與其他試驗組存在顯著性差異(P<0.05)。

表3 貯藏期間朝鮮族米酒色澤、香氣、風味及綜合評分變化?

2.5 貯藏20周后朝鮮族米酒的氨基酸含量

氨基酸是朝鮮族米酒重要的功能性成分及影響風味的特殊物質,不同氨基酸對米酒的口味具有不同的影響[19]。通過分析米酒中游離氨基酸的組成和含量,有助于判定米酒風味和營養的變化[20]。由表4可知,貯藏20周后,經UHT處理的米酒樣品中共檢出15種氨基酸,其中7種為必需氨基酸。經UHT處理后的米酒樣品中總氨基酸含量小于未殺菌的,未殺菌米酒中含有的微生物繼續發酵,微生物產生的蛋白酶繼續分解大米中的蛋白質,從而產生氨基酸[21]。氨基酸作為影響米酒風味物質之一,其組成和含量影響米酒的風味,與其他呈味物質的協同效應、拮抗效應、掩蓋作用等有待進一步研究[22]。

表4 最適超高溫瞬時滅菌條件處理的朝鮮族米酒貯藏20周后的氨基酸含量

2.6 貯藏20周后朝鮮族米酒的有機酸含量

朝鮮族米酒中的有機酸一部分來自于原料曲,一部分在發酵過程中產生。不同的原材料、釀造工藝以及貯藏方法均會影響有機酸的含量和多樣性[23],而有機酸會直接影響米酒的口感,其含量對酒中微生物具有重要意義[24]。由表5可知,UHT處理會降低米酒中有機酸含量,可能是滅菌過程中溫度過高,促進了酸與醇結合并反應生成酯類。

表5 最適超高溫瞬時滅菌條件處理的朝鮮族米酒貯藏20周后的有機酸含量

3 結論

研究以大米為原料發酵制作朝鮮族傳統米酒,在發酵結束后用超高溫瞬時滅菌技術進行滅菌處理。結果表明,超高溫瞬時滅菌的最佳工藝參數為125 ℃滅菌5 s,此條件下米酒中的氨基酸及有機酸含量均受到一定的影響,但其感官評價指標變化不大。后續可研究其他米酒的殺菌方法。