2.1.5　不同種類稻米黃酒釀造的差異性

黃酒釀造的主要原料為糯米、粳米、秈米等。除釀造工藝外，不同產(chǎn)地、種類和加工精度的稻米原料釀酒在風(fēng)味上存在較大差異。將有關(guān)稻米的特性、品質(zhì)與黃酒釀造的關(guān)系進(jìn)行探討，從而更好地利用糯米、粳米、秈米釀酒，提高黃酒品質(zhì)和出酒率。

以4種不同稻米為原料對(duì)其釀酒相關(guān)性能進(jìn)行探究，采用相同工藝進(jìn)行釀酒實(shí)驗(yàn)，探究不同種類稻米的浸米特性、發(fā)酵性能及發(fā)酵結(jié)束時(shí)酒液的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，尋求不同種類稻米黃酒釀造的差異性以及粳糯米的釀酒優(yōu)勢(shì)，建立稻米釀酒原料特性與黃酒品質(zhì)之間的關(guān)系；同時(shí)研究不同種類稻米與不同類型黃酒的釀造關(guān)系，可為黃酒生產(chǎn)中原料的選擇及生產(chǎn)工藝的優(yōu)化提供依據(jù)。

2.1.5.1　不同種類稻米的理化特性分析

（1）不同種類稻米的吸水率差異性分析

不同種類稻米在25℃條件下的吸水率情況如圖2-2所示。4種稻米整體吸水曲線一致，初始階段吸水率急劇上升，40min左右時(shí)達(dá)到最大值，此后雖有波動(dòng)但基本穩(wěn)定。吸水率的相對(duì)大小在整個(gè)過程中沒有變化，依次為粳糯米>秈糯米>粳米>秈米。吸水穩(wěn)定后粳糯米的吸水率高達(dá)42.60%，秈糯米為36.46%，而粳米和秈米的吸水率相差無幾，均在25%左右。

稻米的吸水溶脹是一個(gè)有限的可逆潤(rùn)脹過程，水分子只是簡(jiǎn)單地進(jìn)入淀粉顆粒的非結(jié)晶部分，與游離的親水基相結(jié)合，慢慢地吸收少量的水分，產(chǎn)生極限的膨脹。稻米的主要成分是淀粉，與秈米和粳米不同的是，糯米中的淀粉幾乎全是支鏈淀粉。支鏈淀粉所具有的高度分支結(jié)構(gòu)，使其在冷水中極易與溶劑水分子以氫鍵結(jié)合，保持高度有序的水合淀粉粒狀態(tài)。吸水率的相對(duì)大小和支鏈淀粉含量有很大一致性，支鏈淀粉含量越高，吸水率越大。

（2）浸米前后稻米特性的差異性分析

不同種類稻米粉在浸米前后的顆粒形貌掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）結(jié)果見圖2-3，分別為未浸米和浸米4天的微觀結(jié)構(gòu)。

稻米的主要成分是稻米淀粉，稻米淀粉顆粒多數(shù)以復(fù)合淀粉粒的形式存在，20～60個(gè)淀粉小顆粒形成一個(gè)稻米淀粉的復(fù)粒，淀粉粒徑在2～8μm。浸米前的稻米粉顆粒形態(tài)在不同種類之間沒有明顯的差別。顆粒形貌呈多面體，棱角尖銳突出，多為比較平整的多邊形平面，部分顆粒表面少有凹陷，尤其粳糯米和秈糯米更為明顯。其中粳糯米粉的顆粒形貌為5μm左右的不規(guī)則顆粒。

浸米4天后，淀粉復(fù)粒形態(tài)表面的顆粒感和多邊形平面的尖銳棱角明顯消失，特別是粳糯米和秈糯米，整個(gè)表面變得不規(guī)則，結(jié)構(gòu)松散，呈現(xiàn)土坡和丘陵的形貌。有研究表明長(zhǎng)期浸泡在水中會(huì)引起原料糯米化學(xué)成分、物理性質(zhì)、顆粒表面和橫切面顯微結(jié)構(gòu)的變化。由圖2-2可知粳糯米和秈糯米的吸水率較高，浸米后形貌的不同可能是由不同種類稻米吸水后顆粒膨脹產(chǎn)生吸水率差異引起的。米粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)后期黃酒釀造有很大影響，中心柔軟疏松有利于后期蒸米過程中糊化、微生物侵入和酶的作用。

（3）糊化特性

采用RVA手段來分析不同種類稻米粉的糊化特性。圖2-4是4種稻米浸米前后的糊化特性曲線，可以發(fā)現(xiàn)不同種類稻米粉的糊化特性有顯著差異，而且浸米工藝顯著地影響了稻米粉的糊化特性。

從圖2-4可以看出，不同種類稻米的黏度變化曲線有很大差異。浸米4天后與未浸米的樣品相比其糊化黏度曲線發(fā)生明顯變化，浸米工藝顯著地影響了稻米粉的糊化特性。浸米前后4種稻米粉的糊化溫度比較均為：粳糯米<秈糯米<粳米<秈米。與浸米前相比，粳糯米和秈糯米兩種糯米的糊化黏度曲線變化更明顯，4種稻米浸米4天后的糊化溫度均有所降低，在3℃左右，其中秈米降低程度最大，為3.1℃。浸米工藝有利于淀粉糊化，從而使稻米更容易蒸煮。

除秈米外，幾種浸米4天后稻米粉的糊化黏度均顯著升高，其中粳糯米浸米后的糊化黏度升高最大，峰值黏度從1770×10-3Pa·s升高到3510×10-3Pa·s。與其他幾種稻米不同的是，粳糯米經(jīng)浸米后其峰值黏度、低谷黏度、終值黏度和崩解值、回生值均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。除粳糯米外，其他3種米浸米4天后其終值黏度和回生值均有所降低。回生值即峰值黏度與低谷黏度之差，也稱淀粉的老化，它表示面粉糊逐漸冷卻時(shí)發(fā)生的直鏈淀粉和脂質(zhì)的復(fù)合重組回生，從而引起黏度的增加。浸米前后4種稻米粉回生值的大小均為粳糯米<秈糯米<粳米<秈米，這說明糯米蒸飯后更不易老化回生。淀粉是稻米胚乳的主要成分，其糊化特性對(duì)蒸飯的特性有很大影響。在清酒中的研究表明米飯粒的老化回生與其酶解率密切相關(guān)，直鏈淀粉含量越高越容易老化，越不利于清酒的釀造。

2.1.5.2　浸米過程中米漿水的動(dòng)態(tài)變化

（1）浸米過程中pH的變化分析

浸米是黃酒生產(chǎn)的前端工藝，主要是為了使稻米吸水膨脹以利于蒸煮，同時(shí)使米飯酸化，使黃酒發(fā)酵在初始階段即獲得一定的初始酸度，從而抑制雜菌的生長(zhǎng)繁殖，保證酵母菌的正常發(fā)酵。浸米效果的優(yōu)劣將直接影響黃酒的品質(zhì)。浸泡過程中主要的變化是稻米吸水膨脹、主要成分分解、稻米及漿水酸度的變化等。由圖2-5可知，4種稻米米漿水的pH變化趨勢(shì)基本一致，0～1天時(shí)先緩慢下降，第2天時(shí)米漿水的pH值下降幅度明顯增大，到第4天米漿水的pH基本趨于平穩(wěn)。浸米初始，4種稻米的米漿水pH值為6.48～6.80，隨著浸米的進(jìn)行，從開始時(shí)的近中性逐漸下降至低于4.0，其中粳糯米的米漿水pH最低（pH=3.44）。在浸米過程中，pH不斷下降，標(biāo)志微生物的生長(zhǎng)繁殖和有機(jī)酸的積累。米漿水pH的降低主要是由乳酸桿菌發(fā)酵而產(chǎn)生乳酸，乳酸桿菌主要來源于周圍環(huán)境微生物菌群和從原料米帶入。對(duì)不同種類稻米浸泡24h后所得的米漿水進(jìn)行理化指標(biāo)分析，浸米24時(shí)后pH值在6.2～6.5。在相同溫度下浸米，米的種類會(huì)影響米漿水的成分。原料米的不同是引起浸米初始階段pH值差異的主要因素。

（2）浸米過程中總酸的變化分析

浸米時(shí)，米粒表面的微生物利用溶解的糖分、蛋白質(zhì)、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖。黃酒浸米過程中多種微生物能夠共同生長(zhǎng)。米漿水中的優(yōu)勢(shì)菌群乳酸菌屬代謝產(chǎn)生乳酸，使米漿水酸度增加，4種稻米浸米過程中總酸含量先緩慢上升、后迅速增加，第4天后趨勢(shì)減緩。第1天米漿水的酸度沒有明顯變化，從第2天起，缸里不斷冒出小氣泡，米漿水總酸含量有明顯上升。和其他種類稻米相比，粳糯米的米漿水總酸上升最快，浸米結(jié)束時(shí)總酸含量達(dá)到最高值3.52g/L。姬中偉等在浸米時(shí)間對(duì)黃酒品質(zhì)的影響研究中也發(fā)現(xiàn)糯米所得米漿水總酸含量高于粳米和秈米。究其原因，一方面是和原料帶入的微生物有關(guān)，不同種類的米在同樣條件下浸米，其米漿水總酸和米漿水中微生物是不同的。另一方面是由于不同稻米淀粉的結(jié)構(gòu)有很大差異。粳糯米和秈糯米支鏈淀粉含量較高，高度分支化的支鏈淀粉更易和水結(jié)合。在對(duì)不同種類稻米水結(jié)合力的研究中發(fā)現(xiàn)，糯米的水結(jié)合力高于粳米和秈米。從前面電鏡掃描圖也可以看出糯米在浸米過程中更易膨脹，結(jié)構(gòu)松散，淀粉內(nèi)部溶出物增加，使得米漿水中的有機(jī)物含量增加，從而更有利于微生物的生長(zhǎng)。而有機(jī)酸是乳酸菌代謝的主要產(chǎn)物，乳酸菌的數(shù)量與米漿水的酸度有著直接關(guān)系。故粳糯米的米漿水總酸較高。浸米后期總酸增加趨勢(shì)減緩，主要原因是當(dāng)酸度增加到一定限度時(shí)，乳酸菌的生長(zhǎng)受到抑制，從而導(dǎo)致乳酸菌生長(zhǎng)和產(chǎn)酸速度減慢。另一方面，隨著浸米時(shí)間的延長(zhǎng)，米漿水中有機(jī)物的含量逐漸下降，不利于微生物的生長(zhǎng)繁殖。

（3）浸米過程中氨基酸態(tài)氮的變化分析

在浸米過程中，米漿水的組成發(fā)生著復(fù)雜的變化。稻米本身及微生物的蛋白酶在水溶液中不斷將米表皮的蛋白質(zhì)分解成氨基酸等。如圖2-5所示，除粳糯米外，其他3種稻米的米漿水氨基酸態(tài)氮指標(biāo)在整個(gè)浸米過程中呈現(xiàn)雖略有波動(dòng)但逐步上升的趨勢(shì)。粳糯米的氨基酸態(tài)氮在0～2天時(shí)下降，而后又逐步上升，最后仍高于浸米初期的氨基酸態(tài)氮值。粳糯米的氨基酸態(tài)氮在整個(gè)浸米過程中高于其他3種稻米。米漿水中大部分乳酸桿菌能分泌少量的酸性蛋白酶，有微弱分解蛋白質(zhì)為胨和多肽的能力；而絕大部分乳酸桿菌如干酪乳酸桿菌、短乳酸桿菌、植物乳酸桿菌等具有較強(qiáng)酸性內(nèi)肽酶、氨肽酶、羧肽酶、寡肽酶活力，能分解胨和多肽為氨基酸等，提供給乳酸桿菌生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)，從而促進(jìn)發(fā)酵產(chǎn)生大量氨基酸。釀酒原料中粳糯米的蛋白質(zhì)含量相對(duì)較高，以上原因使得粳糯米的氨基酸態(tài)氮整體水平較高。同時(shí)，粳糯米米漿水的氨基酸態(tài)氮值呈現(xiàn)“凹形”的變化趨勢(shì)，主要是因?yàn)榻壮跗诰疵椎拿诐{水中微生物尤其是乳酸菌屬生長(zhǎng)繁殖較快，代謝消耗氨基酸的速度高于蛋白質(zhì)溶出和氨基酸產(chǎn)生的速度；而后期隨著微生物代謝的減緩，氨基酸態(tài)氮又呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。

（4）浸米過程中還原糖的變化分析

浸米過程中稻米吸水溶解出部分淀粉，經(jīng)米粒本身含有和微生物產(chǎn)生的淀粉酶作用生成糖，為米漿水中的微生物所利用，從圖2-5中可知，浸米過程中米漿水的還原糖含量整體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。浸米初期，還原糖含量在0.50～0.60g/L之間，隨后還原糖含量不斷上升，在第2天達(dá)到最高值；從第3天起，米漿水中的還原糖呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。原因是隨著稻米的不斷吸水膨脹，微生物產(chǎn)酶滲入稻米顆粒，尤其是淀粉酶類對(duì)淀粉分子有所降解，而且浸泡也會(huì)導(dǎo)致稻米的破、斷和損傷，從而增加固形物的溶出。在浸米引起的糯米理化特性改變及其對(duì)油果（Yukwa，韓國(guó)傳統(tǒng)膨化食品）的品質(zhì)影響研究中也發(fā)現(xiàn)，水的長(zhǎng)期浸泡使得糯米的纖維基質(zhì)出現(xiàn)很多空洞，表面結(jié)構(gòu)松散，甚至使得一些單個(gè)淀粉顆粒釋放出來；而這些浸泡引起的結(jié)構(gòu)變化，可能會(huì)允許顆粒表面和內(nèi)部進(jìn)入更多的水，從而影響稻米的浸米特性。

從第3天起，米漿水中的還原糖含量隨著微生物的生長(zhǎng)繁殖，尤其是乳酸菌屬代謝產(chǎn)酸不斷消耗而逐漸降低。另外可能是隨著浸米時(shí)間的延長(zhǎng)，米粒中的淀粉溶出減少，進(jìn)一步加劇了還原糖含量的降低。而粳米的米漿水中還原糖含量在整個(gè)浸米過程中呈現(xiàn)一直降低的趨勢(shì)，可能原因是直鏈淀粉相對(duì)較高，淀粉顆粒的結(jié)構(gòu)越致密牢固導(dǎo)致蛋白質(zhì)與淀粉的結(jié)合越緊密，不易于吸水溶脹，且粒形呈橢圓形，整個(gè)浸米過程中米粒基本完整，使得溶出物減少。總之，淀粉結(jié)構(gòu)的不同會(huì)影響稻米吸水性、淀粉溶脹能力等，引起米漿水中有機(jī)物含量產(chǎn)生差異，從而使得微生物的生長(zhǎng)繁殖有所不同，進(jìn)一步引起米漿水中各個(gè)理化指標(biāo)的差異。

2.1.5.3　浸米結(jié)束時(shí)米漿水中游離氨基酸、有機(jī)酸的含量

（1）浸米結(jié)束時(shí)米漿水中游離氨基酸含量分析

米漿水是黃酒生產(chǎn)浸米工序中的副產(chǎn)物。在黃酒生產(chǎn)過程中，其米漿水產(chǎn)生量較大。米漿水中含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)、糖類、有機(jī)酸，其中氨基酸多達(dá)18種。此外米漿水中還有大量對(duì)釀酒有益的乳酸菌、酵母等。由于米漿水中含有大量含氮物質(zhì)，米漿水的外排將導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。另外，米漿水中的氨基酸可通過飯帶入酒醪中，可提供給酵母利用，從而有利于黃酒風(fēng)味的改善。浸米結(jié)束時(shí)，采用高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）對(duì)4種稻米的米漿水中氨基酸含量進(jìn)行測(cè)定分析，結(jié)果如圖2-6所示。

4種稻米的米漿水中氨基酸種類豐富，共同的氨基酸種類有12種，其中苯丙氨酸、異亮氨酸、γ-氨基丁酸和精氨酸4種氨基酸均占到總量的60%以上，而在粳米中則高達(dá)78.56%。氨基酸總含量的高低依次是粳糯米>粳米>秈米>秈糯米；粳糯米與其他3種稻米的氨基酸總量均具有顯著性差異（p<0.05）。另外，粳糯米的蛋白質(zhì)含量高于其他3種稻米，且浸米過程中氨基酸態(tài)氮也高于其他種類稻米。米漿水中氨基酸主要是由米表皮的蛋白質(zhì)分解成氨基酸，不同種類稻米的米漿水中氨基酸含量的差異可能主要是由稻米中的蛋白質(zhì)含量差異引起的。

（2）浸米結(jié)束時(shí)米漿水中有機(jī)酸含量分析

米漿水中的優(yōu)勢(shì)菌群是乳酸菌屬，在整個(gè)浸米過程中代謝產(chǎn)生乳酸，從而使稻米酸化，保證后期發(fā)酵的正常進(jìn)行。浸米結(jié)束時(shí)采用HPLC對(duì)米漿水中的有機(jī)酸進(jìn)行分析，結(jié)果如圖2-7所示。

從圖2-7可知，不同種類稻米的米漿水中有機(jī)酸總含量有很大差異，粳糯米的米漿水中有機(jī)酸總含量最高，為7.36g/L；其次是秈糯米；秈米最低，為3.39g/L。浸米結(jié)束時(shí)米漿水酸度要求大于0.3g/100mL（以琥珀酸計(jì)），4種米漿水的有機(jī)酸含量均符合浸米的酸度要求。4種稻米的米漿水中有機(jī)酸主要是乳酸，其次是乙酸，檸檬酸在粳糯米的米漿水中含量較高，而在秈米中未檢出。產(chǎn)生這種差異的原因可能是粳糯米的米漿水中還原糖和氨基酸等含量都較高，為微生物尤其是乳酸菌屬的生長(zhǎng)繁殖提供了更多的營(yíng)養(yǎng)成分，從而代謝產(chǎn)生更多的有機(jī)酸，有利于后期發(fā)酵的正常進(jìn)行。

2.1.5.4　不同浸米時(shí)間的米飯中揮發(fā)性成分的差異性

（1）浸米2h米飯的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量分析

為探究不同種類稻米蒸飯揮發(fā)性成分的差異性，以及對(duì)比分析浸米工藝對(duì)米飯揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，相同條件下測(cè)定4種稻米浸米2h米飯的揮發(fā)性成分。吸水率特性曲線及相關(guān)研究表明，4種稻米浸米2h時(shí)米粒持水已基本達(dá)到穩(wěn)定。4種稻米浸米2h后瀝干稻米表面水分，蒸飯后對(duì)米飯的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析。所有的米飯樣品共檢測(cè)到86種揮發(fā)性成分，包括19種醛酮類化合物、25種烷烴類化合物、13種醇類化合物、11種酯類化合物、6種酚類化合物、7種雜環(huán)類化合物以及5種其他類化合物。不同種類稻米的米飯揮發(fā)性成分在各類化合物中各有不同，雖然烴類化合物占到總揮發(fā)性成分的46%以上，但因烴類化合物對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)較小，故不作風(fēng)味物質(zhì)含量統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖2-8。

從圖2-8可以看出，非烴類的物質(zhì)多為飽和狀態(tài)，以醛類、醇類、醚類和酯類為主。浸米2h后粳糯米的米飯揮發(fā)性成分含量最高，其次是秈糯米，秈米和粳米的含量最低。4種稻米蒸飯的揮發(fā)性化合物組成基本一致，酚類化合物含量最高，主要化合物是3，5-二叔丁基鄰苯二酚和對(duì)乙烯基愈創(chuàng)木酚；蒸飯中對(duì)乙烯基愈創(chuàng)木酚的含量為秈米>粳米>秈糯米>粳糯米，且秈米中的該物質(zhì)含量與其他種類稻米具有顯著性差異（p<0.05）。4種米飯揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中含量最高的酚類化合物沒有顯著性差異。雜環(huán)類化合物也占有很大的比重，主要是2-戊基呋喃和吲哚，其中粳糯米飯中的2-戊基呋喃的含量（1.95μg/100g）遠(yuǎn)高于其他3種稻米，吲哚的含量也處于最高水平。吲哚是米飯揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中重要風(fēng)味成分。

（2）浸米4天米飯的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量分析

浸米4天的米飯樣品共檢測(cè)到82種揮發(fā)性成分，包括13種醛酮類化合物、13種烷烴類化合物、19種醇類化合物、15種酯類化合物、9種酚類化合物、8種酸類化合物、4種雜環(huán)類化合物以及1種其他類化合物。不同種類稻米的米飯揮發(fā)性成分在各類化合物中各有不同，結(jié)果如圖2-9。

浸米4天秈糯米的米飯揮發(fā)性成分含量最高，其次是粳糯米。揮發(fā)性成分主要是酯類化合物、酸類化合物和醇類化合物。粳糯米的雜環(huán)類化合物含量最高，而秈糯米的酯類化合物遠(yuǎn)高于其他3種稻米。經(jīng)過浸米工藝，4種稻米米飯的非烴類揮發(fā)性化合物總含量均增加，其中酚類化合物和醛酮類化合物顯著降低，而酸類化合物和酯類化合物含量增加。酸類化合物主要是丁酸類化合物，在秈糯米中達(dá)到20.90μg/100g；酯類化合物主要是丁酸酯類化合物，包括丁酸丁酯、丁酸己酯、丁酸異戊酯和丁酸乙酯等。這是因?yàn)榻走^程中米粒進(jìn)行了一定程度的發(fā)酵，酸類化合物增加。經(jīng)過浸米工藝米飯中的醇類化合物有所增加。另外，醇類化合物中的苯乙醇含量增加了1倍，尤其是粳糯米，從67.59μg/100g上升到175.26μg/100g，增加了159.30%；而秈糯米因生成了大量的丁酸苯乙酯，其苯乙醇含量基本不變。