避光保存条件下影响红曲酒色价稳定的因素

刘双平，赵泽素，刘海坡，吴玉峰，毛健*

1(粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心(江南大学)，江苏 无锡，214122) 2(江南大学(绍兴)产业技术研究院，浙江 绍兴，312000) 3(中国酒业协会，北京，100089)4(国家黄酒工程技术研究中心，浙江 绍兴，312000)

红曲酒是以糯米为原料，经过蒸煮、拌曲、糖化发酵酿制而成的一种低度黄酒[1]。红曲酒与其他黄酒最大的不同是以红曲作为糖化发酵剂，从而使其酒味香醇、酯香浓厚、口感清冽爽口且酒体呈现独特的棕红色[2]。红曲含有红曲色素等次级代谢产物，赋予了酒体明亮的红色[3]。

红曲色素是一种天然色素，按颜色差异分为红、橙、黄3大类。然而，由于红曲色素对光、热、pH等因素敏感[4]，极易发生降解，从而使红曲酒褪色，导致货架期缩短，品质降低。稳定红曲酒颜色是提高红曲酒外观品质的重要手段。研究发现光照是影响红曲酒色价不稳定的首要因素[5]，特别是自然光和紫外线，使得红色素比黄色素和橙色素降解更快[6]；
避光下储存红曲酒，能够一定程度上提高红色价的稳定性[5]。然而，实验发现红曲酒在长期避光储藏过程中仍会发生显著的褪色现象，目前关于红曲酒在避光条件下导致色价降低的因素仍不清楚。

红曲酒的酿造过程是一个复杂的系统，其色价稳定性可能受有机酸、氨基酸等物质和煎酒温度、储存温度、酒精度、氧气、pH等工艺条件影响。为此，本研究探讨了长期避光储存条件下红曲酒酒体物质及加工储藏指标对红曲酒色泽稳定性的影响，以期为保护红曲酒色泽提供科学方法。

1.1 材料与试剂

红曲及红曲酒样品，福建漳州某红曲酒工厂。

甲醇、乙腈、无水乙醇、氨基酸等(均为分析纯)，国药集团化学有限公司；
酒石酸、乳酸、乙酸、儿茶素、没食子酸、绿原酸等高效液相色谱和气相色谱-质谱检测使用的化学标准品，Sigma公司。

1.2 仪器与设备

UV-1800型紫外分光光度计，上海美普达仪器有限公司；
Waters e2695高效液相色谱系统，美国Waters科技有限公司；
安捷伦A1100高效液相色谱仪，安捷伦科技有限公司；
气相色谱质谱联用仪，赛默飞世尔科技公司。

1.3 实验方法

1.3.1 红曲酒的相关指标测定方法

常规理化指标的测定：还原糖、总酸、氨基态氮、酒精度参照GB/T 13662—2018《黄酒》进行测定。

有机酸含量和游离氨基酸含量参照刘芸雅的方法[7]，采用HPLC法测定。

挥发性风味物质参照ZHOU等[8]的方法，采用GC-MS法测定。

1.3.2 红曲酒中色价的测定

色价参照GB 1886.19—2015《食品安全国家标准 食品添加剂 红曲米》，采用紫外分光光度计法测定。

使用紫外可见分光光度计测定溶液在410、465、510 nm的吸光度，分别表示黄色素、橙色素、红色素含量，以A410、A465、A510表示。色素保存率的计算如公式(1)所示：

(1)

式中：A，红曲浸提液或红曲酒储存后吸光度；
A0，红曲浸提液或红曲酒储存前吸光度。

1.3.3 酒体本身指标对红曲酒避光保存色价的影响

1.3.3.1 红曲浸提液的制备

称取一定量的红曲按1∶10(g∶mL)的固液比溶于蒸馏水中，过滤后再重复浸泡3次，合并滤液即得红曲浸提液。

1.3.3.2 pH值对红曲酒色价的影响

分别用1 mol/L乳酸和1 mol/L NaHCO3溶液调整红曲浸提液pH为3、4、5、6、7、8，之后将其静置于37 ℃恒温培养箱中避光存放，定时取样测定色价并计算色价保存率[9]。

1.3.3.3 有机酸、氨基酸、酚类化合物对红曲酒色价的影响

分别调整红曲浸提液成分3 g/L乙酸、3 g/L乳酸，3 g/L酒石酸、3 g/L柠檬酸、2 g/L 17种常见氨基酸、80 mg/L儿茶素、80 mg/L没食子酸和80 mg/L绿原酸，装入陶瓷瓶中，37 ℃恒温培养箱避光存放，定时取样测定色价并计算色价保存率。

1.3.3.4 酒精度对红曲酒色价的影响

用无水乙醇将红曲浸提液的酒度调配成0%vol、5%vol、10%vol、15%vol、20%vol、28%vol、38%vol，之后装入陶瓷瓶中，37 ℃恒温培养箱避光存放，定时取样测定色价并计算色价保存率。

1.3.4 加工储藏条件对红曲酒避光保存色价的影响

1.3.4.1 灌装温度对红曲酒色价的影响

将红曲原酒分装于陶瓷瓶中，密封保存，分别置于60、70、80、90、100 ℃下保温60 min，定时取样测定色价并计算色价保存率。

1.3.4.2 贮藏温度和时间对红曲酒色价的影响

将陶瓷瓶装的红曲原酒分别置于4、25、37 ℃条件下避光存放，定时取样测定色价并计算色价保存率。

1.3.4.3 氧气对红曲酒色价的影响

将红曲原酒分装到外包锡箔纸的棕色补料瓶中，分别在厌氧(瓶中通入氮气，氮吹2 min，排尽瓶内氧气，取样时一边氮吹一边取样)和有氧(每隔2周通入10 mL空气)条件下避光存放，定时取样测定色价并计算色价保存率。

1.3.5 提高红曲酒色价稳定性验证实验

用汗酒将红曲酒酒度调到38%vol，装到陶瓷瓶中，之后放入4 ℃冰箱中避光存放，定时取样测定色价并计算色价保存率。

1.4 统计分析

所有实验得到的数据用SPSS 22.0软件进行Duncan’s差异显著性分析，显著性水平为P<0.05。实验均重复3次，所有指标的测定结果均以平均值±标准差表示，采用Origin 2018和GraphPad Prism8软件作图。

2.1 红曲酒中色价的稳定性分析

跟踪福建漳州某红曲酒工厂生产过程中红曲酒色价变化(图1)，发现红曲酒煎酒前后红曲酒色价损失为5.70%，可能是由于采用高温短时煎酒工艺，色价损失较少。在随后的陶瓷酒坛避光常温储存过程中，色价随着储存时间延长，显著下降。180 d后，色价下降了64.10%，酒体颜色由初始的鲜红色变为棕黄色，褪色现象显著。虽然采用了避光保存方法，红曲酒色价仍然会显著降低，说明除光照外，仍然存在使红曲酒色价不稳定的因素。由于在储存过程中并未有人为因素干扰，研究人员分析导致红曲酒色价不稳定的主要因素应该包括红曲酒的理化成分和工艺条件2个部分。

图1 货架期的红曲黄酒的色价稳定性Fig.1 Color stability of Hong Qu glutinous rice wine during shelf life

2.2 红曲酒主要理化指标及其对避光储存时色价的影响

2.2.1 红曲酒主要理化指标

对市售红曲酒理化指标分析发现，红曲酒的pH为4～5，有机酸是导致其成酸性的主要因素。醋酸、乳酸、琥珀酸、苹果酸和酮戊二酸是红曲酒中的主要有机酸，占总量的86.10%，其中乳酸和乙酸比例最高，分别为28.16%和35.73%。有机酸是红曲酒中重要的风味物质，适量的有机酸对红曲酒的酸味起着不可或缺的作用，对酯类物质形成也有一定的促进作用[10]。

氨基酸是红曲酒的主要营养成分之一，对红曲酒的营养价值和风味形成有重要贡献。市售红曲酒中游离氨基酸总量为4.12 g/L，其中苦味氨基酸占比最高，占总量的54.87%，甜味氨基酸次之，为27.22%，而鲜味氨基酸和涩味氨基酸分别仅占总量的10.51%和7.40%，因此市售红曲酒的苦味相对较多，鲜甜味较少。总的来说，其在口感上偏苦涩，鲜甜味较少。

表1 市售红曲酒的主要理化指标Table 1 Main physical and chemical indexes of Hong Qu glutinous rice wine sold in market

挥发性风味物质是形成红曲酒香气的重要成分，红曲黄酒中的挥发性风味物质主要包括醇类、酸类、醛类、酯类、酚类等，实验中检测到了14种酯类、4种醇类、4种酸类、6种醛类和5种酚类物质。酯类含量较高，是最主要的风味物质，占其总量的61.75%；
而酚类物质占总量的12.82%，是红曲酒中重要的抗氧化成分，已有研究证明酚类能够保护色素[11]。

2.2.2 pH对避光储存时色价的影响

由于红曲酒中有机酸大部分为乳酸，通过添加乳酸将红曲浸提液调整到不同pH，避光保存90 d。结果表明，红曲色素对pH的耐受性较好，3种色素色价均在70%以上(图2-a)。当pH 7时，色素保存率相对较好，均在90%左右，这与张帝[9]、郑虹等[12]对红曲色素结论一致。当pH为4～9时，黄色素的保存率均在90%以上，当pH 3的强酸环境下，黄色素保存率略微下降，但仍在85%以上，说明pH在3～9范围内对黄色素的稳定性几乎无明显影响。综上，pH对红曲酒色价稳定性影响不大。

2.2.3 有机酸、氨基酸、多酚对避光储存时色价的影响

红曲酒体系组成较为复杂，其主要成分有机酸、氨基酸、多酚是否会影响红曲黄酒颜色稳定性，尚未见报道。本研究发现，乳酸、乙酸的添加均会降低红曲酒色价稳定性(图2-b)，添加了乳酸、乙酸的红曲浸提液避光储存90 d后红色素保存率为35.71%和36.22%，与对照相比，红色素的稳定性分别降低了13.58%和11.59%。在避光条件下，乙酸、乳酸、酒石酸、柠檬酸对溶液的颜色稳定性影响较大，且溶液中有明显的沉淀，这可能是由于酸加速了水与色素的相互作用，例如酯键断裂[13]，从而影响了红曲酒颜色的稳定性。

添加了儿茶素、没食子酸、绿原酸的红曲浸提液避光储存90 d后红色素保存率分别为58.97%、51.51%、49.68%(图2-c)，显著高于对照组，而橙黄色素的保存率与对照组没有明显差异，说明多酚化合物对红色素有一定的保护作用。已有研究发现，红曲原酒中添加绿茶提取物，能够有效提高红曲酒陈酿过程中的色价稳定性[14]，结合本研究结果，分析原因可能是绿茶中的儿茶素等茶多酚含量较高，缓解了色价降低[15]。然而，茶叶中含有大量的咖啡碱等使机体兴奋的化合物[16]，加上红曲酒中酒精的刺激[17]，茶叶红曲黄酒饮用后可能导致头疼、断片等宿醉问题。

另外，单独添加氨基酸中的甘氨酸或组氨酸后，红色价的稳定性分别提高了8.94%或6.99%，但整体添加17种游离氨基酸对避光保存90 d的红曲酒色价没有显著影响。

2.2.4 酒精度对避光储存时色价的影响

红曲酒避光存放90 d后，酒度为5%vol时，红色价和黄色价的保存率显著降低(图2-d)，但随着酒度的提高(5%vol～38%vol)，3种色价的保存率均显著升高。表明了随酒度的升高，红曲酒的颜色稳定性更高。同时，在光照条件下，也发现类似现象，如酒度的增大提高了栀子黄色素的色价稳定性，降低了紫外光对红曲红色价的破坏[18]。生产中可以采用添加红曲酒副产物-汗酒来提高红曲酒酒度，从而提高产品颜色的稳定性。

综上，研究发现酒体物质中有机酸、pH对红曲酒颜色稳定虽有一定影响，但效果不大；
酒精度对提高红曲酒的色价稳定性最有效，其次是多酚化合物和氨基酸。

a-pH值；
b-有机酸；
c-多酚；
d-酒精度图2 避光条件下储存90 d后酒体成分及理化指标对红曲酒色价的影响Fig.2 Effects of wine composition and physical and chemical indexes on color value of Hong Qu glutinous rice wine after 90 days of storage under dark conditions注：原酒为新压榨的红曲酒；
对照为储存90 d后的原酒，不同小写字母表示不同色价有显著差异(P<0.05)(下同)

2.3 加工贮藏条件对红曲酒色价的影响

2.3.1 灌装温度对避光储存时色价的影响

黄酒杀菌普遍采用热杀菌工艺，故又称为“煎酒”，其煎酒温度一般为85～93 ℃[19]。黄酒生产采用热灌装，灌瓶杀菌后大量酒堆积在一起，酒体降温较慢，因此本研究适当延长了灌装后的观测时间至60 min，以评估红曲酒灌瓶后缓慢降温过程对色价的影响。当温度≤60 ℃时，红曲色素的稳定性较好(图3-a)，红曲酒中的红色价保存率为94.63%，同时橙色素和黄色素保存率分别为93.10%和98.25%；
当温度>70 ℃时，随着温度升高，色素降解的趋势也显著加快；
当煎酒温度为80 ℃时，红曲酒中的红色素、橙色素和黄色素保存率分别为80.45%、85.41%、96.60%，当温度达到100 ℃时，红曲酒中的红色价、橙色价和黄色价保存率分别为68.60%、76.09%、92.06%。可见，经过不同条件的加热处理，红曲色素中的红色素和橙色素稳定性均受到了破坏，随着灌瓶温度的提高，其降解程度加大，而黄色素在受热条件下保存率较高，这可能是因为红色素、橙色素由于长时间受热，结构发生了变化，并向黄色素结构转变，导致红曲酒的棕红色逐渐变浅，酒体逐渐呈黄色[20]，但黄色素在热处理过程中不饱和酮结构和链状共轭双键均会消失，降解产物为无色[21]，因此随着储存时间的进一步延长，红曲酒的黄色将逐渐褪成无色。

2.3.2 贮藏温度和时间对避光储存时色价的影响

结合红曲酒在实际生产流通过程中的情况，本研究将红曲酒分别在4、25、37 ℃下避光存放，每隔一定时间测定色价。避光储存90 d后，4 ℃下红色价、橙色价和黄色价的保存率分别为69.19%、74.82%和78.12%(图3-b)，25和37 ℃下色价保存率均显著降低，尤其是红色价保存率分别仅为45.95%和34.69%，说明避光条件下，室温储存是导致色价降低的主要因素，低温(<4 ℃)储运是保证红曲酒色价稳定性的有效方式。多数天然色素对热敏感，如花青素[22]和萝卜蓝色素[23]。研究发现红曲黄色素的热降解与光降解机制不同，黄色素在光照下褪色是因为α,β-不饱和酮结构的助色基团消失，而热降解是因为生色基团α,β-不饱和酮结构及共轭双键均受到破坏，颜色直接消失[21]，橙色素在光照下褪色是由于其发生了电子能级跃迁，提高了光降解能量，从而加快褪色，红色素的光降解机制与黄色素一致[24]，然而关于红色素和橙色素热降解机制仍有待探索。

a-灌装温度；
b-氧气及储存温度图3 避光条件下储存90 d后加工储存条件对 红曲酒色价的影响Fig.3 Influence of processing and storage conditions on color value of Hong Qu glutinous rice wine after 90 days of storage under dark conditions

2.3.3 氧气对避光储存时色价的影响

红曲酒在陶坛储存过程中，陶坛壁微孔能够缓慢渗入氧气，促进酒体陈化，但尚不清楚氧气是否能够影响红曲酒避光储存过程中颜色的稳定性。通过定时通入定量氧气，研究了氧气对不同储存温度(4、25、37 ℃)下红曲酒色价的影响(图3-b)。发现氧气不影响红曲酒色价稳定性，与徐海笑等[21]研究类似。

2.4 提高红曲酒色价稳定性的策略

通过对红曲酒成分以及加工储藏条件的分析，发现pH、有机酸、温度和氧气影响了红曲酒颜色稳定性，其中，温度是影响红曲酒颜色稳定性的首要因素，灌装温度比储存温度对红曲酒色价稳定影响大；
而氨基酸、多酚、乙醇可以延缓红曲酒色素降解，前两者虽起到了一定作用，但作用远不如酒精度。

虽然红曲酒生产采用高温杀菌，但高温瞬时杀菌装备、超高温瞬时灭菌等装备的出现，能够有效缩短杀菌时间，从而避免煎酒对色价的破坏。储运过程虽然温度低，但时间长，是导致红曲酒色价降低的主要原因。根据上述研究结论，提出提高酒度、降低储存温度的红曲酒生产方式(图4)。通过汗酒调整酒度为38%vol，在4 ℃下避光存放90 d后的色素保存率为91.27%，是单独4 ℃下储存的1.25倍，是现有室温存放的2.27倍；
存放120 d后，其色素保存率为87.73%，是单独4 ℃下储存的1.23倍，是现有室温存放的2.32倍。因此，高酒度低温储存是保护红曲酒色价稳定性的有效方法。

图4 避光条件下红曲酒在不同酒度和温度下色价稳定性Fig.4 Color stability of Hong Qu glutinous rice wine at different temperatures under the condition of avoiding light

红曲酒在货架期的颜色稳定对于其在食品行业的发展具有重要意义。本文研究了避光条件下不同因素对红曲黄酒颜色稳定性的影响。研究结果表明，避光储存条件下，各因素对色价的降解能力分别是：灌装温度>储存温度>pH>有机酸>氧气；
而对红曲酒颜色稳定性的提高能力分别是4 ℃储存>酒精度>多酚成分>氨基酸。

虽然灌装温度对红曲酒的影响最大，但因高温灌装杀菌是一个必要的过程，因此可以通过控制储存温度和酒度来使红曲酒色价保持稳定。本研究发现4 ℃储存对红曲酒的护色效果最好。此外，红曲酒煎酒产生的副产物汗酒可以用来提高酒度，既可省去黄酒灭菌这一过程，同时还可将副产物加以利用，节约资源。因此，综合考虑，红曲酒过滤完后加入汗酒调节酒度到38%vol，之后放入4 ℃条件下储存以达到护色的效果。

汗酒的使用可以有效提高红曲酒副产物的附加值，4 ℃冷藏存放工艺在黄酒行业内业已成熟，如张家港酿酒有限公司、会稽山绍兴酒股份有限公司均已采用冷藏储酒，相关技术可快速在红曲酒行业推广。

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