發酵蒸餾型黃芪酒釀制工藝研究

柴 智，張若楠，樊慧杰，孫 琳，董睛睛，李艷彥，李瑞雪，李艷榮，盧建生，周 然*

（1.山西中醫藥大學 基礎醫學院，山西 晉中 030619；2.忻州五臺山隨息居養生酒研究有限公司，山西 忻州 034000）

中藥藥酒歷史悠久。中醫學認為酒性溫，味辛苦甘，為百藥之長；可溫經散寒、通絡止痛、消積化瘀、引藥入經。中草藥多能強身健體，且毒副作用小，與酒相溶，藥增酒性，酒助藥行，相得益彰[1]。飲服或外涂藥酒是一種常見的養生方法，可調制亞健康、預防疾病、保健延年[2]。藥酒已成為中醫治病保健的常用飲品。藥酒的制備方法有：浸泡法、滲漉法、回流提取法、煎煮法等[3]，其中浸泡法最為常用，浸提后通過蒸餾技術提高酒精純度[4]。

中藥黃芪（Astragalus membranaceus）主產于我國內蒙古、山西、吉林、甘肅等地，宜春秋采挖。其性溫味甘，歸脾、肺經，是益氣固表之圣藥，可固表止汗、托瘡生肌、益氣升陽。現代藥理研究發現，黃芪含有黃芪多糖、皂苷類、黃酮類、蛋白質、生物堿、氨基酸等多種有效成分，具有增強免疫力、促進代謝、改善心肝功能、抗衰老、抗腫瘤、抗病原微生物等作用[5-9]。其中黃芪多糖為黃芪的主要成分，具有免疫調節、抗炎、改善記憶等作用[10-14]。研究表明，黃芪保健酒中含有較豐富的多糖，8種人體必需氨基酸以及鈣、鎂等礦物質元素，其營養價值與保健功效都十分顯著[15]。中藥在發酵過程中，微生物細胞以中藥材為營養源進行生長、分裂、代謝和繁殖，利用特有酶系和代謝方式進行合成轉化，同時，藥材中某些活性成分的含量亦會提高或產生新的活性物質，一些不能被人體直接利用的成分通過微生物轉化后可被人體吸收，從而提高藥效[16]。

高粱性溫，能疏通經脈、行氣和血、蠲痹散結、辟惡逐穢。蒸餾酒以高粱為主要釀造原料，酒精度較高。蒸餾提取技術是常見高酒精度白酒的主要釀造工藝，明顯區別于釀造低度數糯米酒的傳統發酵工藝。以高粱為釀造原料具有出酒率高、發酵時能夠較容易進入藥材組織細胞中，促進置換和擴散，使得藥材中的有效成分與酒體充分融合等優勢[17]。

目前市場上的黃芪酒多采用浸泡勾兌工藝，雖操作簡便但缺乏發酵過程中的生物轉化和代謝反應，口感欠佳。然而黃芪中淀粉、葡萄糖含量極少，且具有抑菌作用，若采取蒸餾酒發酵釀造工藝，提高黃芪投料比盡管可以提高酒中黃芪有效成分含量，但會影響出酒率且容易造成酒體發酸，破壞酒質[18]。

本研究采用傳統白酒釀制方法，選擇高粱酒作為基質酒，將黃芪藥材與高粱進行混合發酵，并選取出酒率、酒中黃芪總多糖含量及感官評分為3個評價指標，考察黃芪與高粱不同質量比、不同發酵溫度和發酵時間對此指標的影響，篩選最優釀制工藝，以期制得一種藥香明顯、感官純正又能保證出酒率的新型發酵蒸餾型黃芪酒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃芪：山西省渾源縣市售；高粱、稻殼、大曲：山西省蘭花青酒業有限公司；高活性生香干酵母：澳福酵母公司；D-無水葡萄糖對照品：中國藥品生物制品檢定所；乙腈（色譜純）：濟南潔奧化工有限公司；甲醇：南京試劑股份有限公司；氨試液：北京華科盛精細化工產品貿易有限公司；水飽和正丁醇：鄭州冠輝化工產品有限公司。

1.2 儀器與設備

TYJ-300型酒坊釀酒蒸餾器：曲阜市天陽機械制造有限公司；100X型釀酒冷凝器：曲阜市恒誠釀酒設備有限公司；LY-200L型土陶發酵缸、LY-100L型儲酒壇：瀘州隆源陶業有限公司；ZD320型膜過濾器：海寧市正大過濾設備有限公司；QBY-15型氣動隔膜泵：上海永良泵業制造有限公司；OYD-55T3G型不銹鋼調酒器：永康市歐亞達工貿有限公司；GRQW型電熱蒸米機：卓然食品機械有限公司；UltiMate 3000DGLC型高效液相色譜儀：賽默飛世爾科技有限公司；RE-52CS型真空旋轉蒸發儀：鄭州南北儀器設備有限公司；AB204-S型分析天平：梅特勒-托利多國際貿易有限公司。

1.3 方法

1.3.1 發酵蒸餾型黃芪酒的加工工藝流程及操作要點

本試驗工藝采用清香大曲酒傳統生產工藝，即清蒸二次清、地缸固態分離發酵法，其工藝流程如下。

操作要點：原材料預加工包括粉碎、潤料、蒸料。粉碎：按照黃芪與高粱質量比例不同，取經過預處理后的黃芪和高粱為原料，混勻后粉碎，黃芪粉碎為細粉占黃芪總質量的30%以上，高粱粉碎為4～8瓣/粒。潤料：使用80℃的水進行潤糝處理20 h。蒸料：潤糝后進行裝甑蒸料80 min。每次發酵時添加占原料總量9.9%的大曲，0.1%的酵母。

經過兩次發酵后獲得成品藥酒。在試驗過程中，將原料經過粉碎、潤糝、蒸料、發酵、蒸餾后可獲得大米查酒與糧糟，把所獲糧糟進行二次發酵蒸餾即可獲得二米查酒，將大米查酒與二米查酒按照45∶55比例勾兌即可獲得黃芪酒。

1.3.2 釀制發酵蒸餾型黃芪酒的單因素試驗設計

黃芪與高粱質量配比：在酒曲接種量為10%，15℃條件下發酵40d，觀察黃芪與高粱不同的質量配比（0∶1、1∶18、1∶9、1∶4.5、1∶2.25、1∶0）對黃芪酒的出酒率、黃芪總多糖含量以及感官評分的影響。

發酵溫度：在酒曲接種量為10%，黃芪與高粱質量比為1∶9條件下發酵40 d，觀察不同的發酵溫度（11℃、13℃、15℃、17℃、19℃）對黃芪酒出酒率、黃芪總多糖含量以及感官評分的影響。

發酵時間：在酒曲接種量為10%，黃芪與高粱質量比為1∶9，發酵溫度為15 ℃的條件下分別發酵20 d、30 d、40 d、50 d、60 d，觀察不同發酵時間對黃芪酒的出酒率、黃芪總多糖含量以及感官評分的影響。

1.3.3 釀制發酵蒸餾型黃芪酒的正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上以黃芪與高粱質量比、發酵溫度與發酵時間為考察因素，以黃芪酒的感官評分為評定指標，設計L9（33）正交試驗，確定最優發酵條件。正交試驗因素與水平見表1。

表1 優化發酵條件正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation conditions optimization

1.3.4 測定方法

出酒率計算公式如下：

1.3.5 黃花酒的品質指標

（1）理化指標檢測：

按GB 2757—2003《蒸溜酒及配制酒衛生標準》與GB/T 10781.2—2006《清香型白酒國家標準》中規定的方法進行測定。

（2）微生物指標檢測：

按GB/T 4789.25—2003《食品衛生微生物學檢測酒類檢測》中規定的方法進行測定。

（3）感官評定：

由10人組成的專家嘗評小組對所釀制的黃芪酒進行嘗評，從色澤、香氣、口味、風格四方面給予評分，最終取10位專家的平均分，滿分100分。評分標準見表2。

表2 黃芪酒的感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards ofA.membranaceusliquor

1.3.6 黃芪總多糖的測定

對照品溶液的制備：精密稱取無水葡萄糖對照品，加水制成含無水葡萄糖0.4 mg/mL的溶液。

葡萄糖標準曲線的制備：精密量取對照品溶液3 mL、4 mL、5 mL、6 mL、7 mL、8 mL分別置50 mL量瓶中，定容搖勻。精密量取上述各溶液2 mL，置具塞試管中，分別加5%苯酚溶液1 mL，渦旋，使混勻，迅速加入硫酸5 mL，渦旋，使混勻，于沸水浴中保持15 min，取出，置冰水浴中迅速冷卻至室溫，取出，以相應試劑為空白，按照紫外-可見分光光度法[19]，在波長490 nm處測定吸光度值。以OD490nm值為縱坐標，葡萄糖質量濃度（μg/mL）為橫坐標，繪制標準曲線，得回歸方程Y=0.000 4X+0.802 5（相關系數R=0.999 8）。

供試品（黃芪酒）溶液的制備及多糖含量測定：分別吸取不同條件下釀制的成品酒50 mL，蒸干。所得浸膏加入80 mL蒸餾水，搖勻后過濾，取續濾液，加水定容至100 mL，作為供試品溶液備用。精密量取供試品溶液2 mL，按照上述無水葡萄糖的測定方法進行測定，代入標準曲線回歸方程，計算，即得多糖含量。以每毫升酒中多糖的質量與每毫升酒中黃芪的質量比計算酒中多糖的含量（%）。

2 結果與分析

2.1 釀制黃芪酒的單因素試驗結果

2.1.1 不同黃芪與高粱質量比對黃芪酒品質的影響

黃芪與高粱質量比對黃芪酒品質的影響見圖1。由圖1可知，黃芪與高粱質量比為0∶1（即純高粱釀制）時，出酒率為47.82%，感官評分為61分，無藥香味；黃芪與高粱質量比為1∶18時，出酒率為43.46%，僅次于純高粱出酒率，但黃芪總多糖含量僅為7.69%，藥香味太過清淡，感官評分為70分；黃芪與高粱質量比為1∶9時，出酒率為41.25%，黃芪總多糖含量為10.37%，藥香淡雅宜人，酒味自然協調，感官評分為85分；黃芪與高粱質量比為1∶4.5和1∶2.25時，黃芪總多糖含量分別為11.28%和13.72%，藥香濃郁，但感官評分較黃芪與高粱質量比1∶9時有所下降，分別為74分和67分，且出酒率太低，分別為36.43%和21.58%；黃芪與高粱質量比為1∶0（即純黃芪釀制）時，出酒率僅為1.23%，雖黃芪總多糖含量較高，為16.13%，但口感酸且有尾水味，感官評分較其余組黃芪酒明顯下降，僅為38分。綜合出酒率、黃芪總多糖含量、感官評分三方面考慮，黃芪與高粱最優質量比為1∶9。

圖1 黃芪與高粱質量比對黃芪酒品質的影響Fig.1 Effect of mass ratio ofA.membranaceusand sorghum on the quality of liquor

2.1.2 不同發酵溫度對黃芪酒品質的影響

發酵溫度對黃芪酒品質的影響見圖2。由圖2可知，隨著發酵溫度的升高，出酒率和感官評分在15℃時達到峰值，藥酒中黃芪總多糖含量進入平臺期。由11℃升至15℃時，出酒率、藥酒中黃芪總多糖含量和感官評分分別逐漸增加至42.16%、10.12%和84分。溫度繼續升高超過15℃時，出酒率和感官評分逐漸降低，黃芪總多糖含量增長速度減緩，無明顯變化。綜合考慮出酒率、黃芪總多糖含量和感官評分三方面來考慮，最佳發酵溫度為15℃。

圖2 發酵溫度對黃芪酒品質的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on the quality of A.membranaceusliquor

2.1.3不同發酵時間對黃芪酒品質的影響

發酵時間對黃芪酒品質的影響見圖3。由圖3可知，發酵時間由20 d延長40 d時，出酒率、藥酒中黃芪總多糖含量和感官評分分別逐漸增加至40.89%、10.45%和83分。隨著發酵時間繼續延長，出酒率、藥酒中黃芪總多糖含量增加幅度減緩，但感官評分明顯下降。綜合出酒率、黃芪總多糖含量、感官評分三方面因素考慮，最佳發酵時間為40 d。

圖3 發酵時間對黃芪酒品質的影響Fig.3 Effect of fermentation time on the quality of A.membranaceusliquor

2.2 工藝條件優化正交試驗

以黃芪與高粱質量比、發酵溫度與發酵時間為評價因素，以黃芪酒的感官評分為評定指標，進行黃芪酒發酵條件優化正交試驗。結果與分析見表3，方差分析結果見表4。

表3 發酵條件優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation conditions optimization

由表3可知，RA＞RC＞RB，對黃芪酒的釀制影響較大的因素為A（黃芪與高粱的質量比），其次為C（發酵時間），影響較小的因素為B（發酵溫度）。最優釀制條件為A2B2C2，即黃芪與高粱質量比為1∶9，發酵溫度為15℃，發酵時間為40 d。在此條件下釀制所得酒的出酒率為42.16%，多糖含量為10.45%，感官評分為83分。

表4 正交試驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiment results

由表4可知，方差分析結果與極差分析結果一致，A、C兩因素對發酵結果的影響略高于B因素，且3個因素對結果影響均顯著（P＜0.05）。

2.3 產品指標

2.3.1 理化檢測指標

對產品的理化指標進行測定，結果見表5。由表5可知，試驗釀制所得黃芪酒的甲醇、雜醇油、鉛、錳等指標均符合GB 2757—2012《蒸餾酒及配制酒衛生標準》標準要求。

表5 理化指標檢測結果Table 5 Determination results of physical and chemical indexes

由表5可知，試驗釀制的黃芪酒在總酸、總酯、乙酸乙酯、固形物等測試指標均符合GB/T 10781.2—2006《清香型白酒國家標準》標準要求。

2.3.2 感官評價指標

試驗釀制所得黃芪酒色澤清亮、口味柔甜、香氣淡雅，符合GB/T 10781.2—2006《清香型白酒國家標準》中要求。

2.3.3 微生物指標

致病菌：未檢出；大腸菌群≤3 MPN/100 mL。

3 結論

本研究單因素試驗結果顯示，綜合考慮出酒率、黃芪總多糖含量、感官評分指標，黃芪與高粱最優質量比為1∶9，最佳發酵溫度為15℃，最佳發酵時間為40 d。在單因素試驗的基礎上，3水平3因素正交試驗得出同樣的結果，且發現黃芪酒的釀制影響較大的因素為黃芪與高粱的質量比，其次為發酵時間，影響較小的因素為發酵溫度。結果提示，在今后的釀酒過程中需嚴格控制此三項條件，特別是黃芪與高粱的質量比和發酵時間。

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