黃精果酒主發酵工藝研究

宋藝君，郭濤，李積秀

（1.陜西中醫藥大學藥學院，陜西咸陽712046；2.解放軍第451醫院，陜西西安710054）

黃精是百合科植物滇黃精、黃精、多花黃精的干燥根莖[1]。黃精主產于我國東北、華北、西北地區，多花黃精以江南一帶為主，滇黃精主要分布在以云南為中心的西南地區，具有補氣養陰、健脾、潤肺、益腎的功效。黃精主要含有多糖、皂苷、黃酮、生物堿、木質素等成分，另外還含有多種人體必需的氨基酸和微量元素，以及多種蒽醌類化合物[2]，具有降血糖、抗衰老、提高免疫力，抗病原微生物、抗腫瘤等作用[3]，可以治療糖尿病、冠心病、高血壓等疾病。

果酒是在酵母菌等微生物的作用下釀成的，隨著人們生活水平的提高，因為果酒具有“安全無害、營養保健”的特點，人們對其需求越來越高。果酒的品質主要受原材料質量、釀酒酵母及釀造工藝等因素影響[4]，所以確定最佳生產工藝條件對釀造出好的酒至關重要。

根據文獻報道[5-7]，黃精的研究主要集中在化學成分、藥理藥效和臨床應用方面，這些年來，隨著營養、保健食品的興起，黃精開始應用于食品工業[8-9]，如黃精果脯、黃精飲料等，本試驗采用正交試驗設計，以酒精度和感官評分作為評價指標，確定黃精最佳主發酵工藝，以期為黃精果酒的產業化生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃精：采自陜西漢中，新鮮黃精切片，烘干；RX60干酵母：法國Laffort公司；EX－V果膠酶（100活力單位）：法國拉曼集團；酚酞：天津市天力化學試劑有限公司；次甲基藍：天津市天新精細化工開發中心；白砂糖（食品級）：廣州一德路批發市場；Milli－Q蒸餾水：用（Millipore，Bedford，MA）純化水系統制得；葡萄糖、偏重亞硫酸鉀、鹽酸、氫氧化鈉、硫酸銅、酒石酸鉀鈉：廣州化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

SPX－Ⅱ系列生化培養箱：上海新苗醫療器械制造有限公司；KQ－50DE型數控超聲儀：昆山市超聲儀器有限公司；APLI手持折光儀：衡州艾普計量儀器有限公司；BSA223S精密電子天平、PB－10pH計：北京賽多利斯儀器系統有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 黃精酒加工工藝流程

黃精+10倍質量水浸泡→煎煮→藥液和藥渣的混合物→過濾藥渣→藥液→澄清→酵母活化→成分調整→接種發酵→倒瓶→后發酵→澄清→灌裝→殺菌→陳釀→成品

1.3.2 感官評價

果酒呈淡黃色，醇香可口，具有黃精特有的香氣，味道純正，無異味，澄清，符合GB/T 15038－2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的要求。由8名感官評分人員對混合果酒進行感官評分（滿分100分），感官評分標準見表1。

1.3.3 主發酵工藝單因素試驗設計

酵母活化[10－11]：在干酵母中加入10倍量38℃～42℃溫水，于40℃恒溫水浴活化30 min，每隔10分鐘攪拌一次。

發酵時間對主發酵的影響：固定料液比1∶10（g/mL），微沸狀態煎煮0.5 h，干酵母0.5 g/L，SO260 mg/L，果膠酶60 mg/L，原料液pH值3.5，于25℃分別發酵7、14、21、28、35 d，評價指標為酒精度和感官評分。

發酵溫度對主發酵的影響：固定料液比1∶10（g/mL），微沸狀態煎煮0.5 h，干酵母0.5 g/L，SO260 mg/L，果膠酶 60 mg/L，原料液 pH 值 3.5，分別于 18、21、24、27、30℃發酵14 d，評價指標為酒精度和感官評分。

果膠酶用量對主發酵的影響：固定料液比1∶10（g/mL），微沸狀態煎煮 0.5 h，干酵母 0.5 g/L，SO260 mg/L，原料液pH值3.5，果膠酶用量分別為0、30、60、90、120 mg/L，于 25 ℃發酵 14 d，評價指標為酒精度和感官評分。

干酵母用量對主發酵的影響：固定料液比1∶10（g/mL），微沸狀態煎煮 0.5 h，SO260 mg/L，原料液 pH 值3.5，果膠酶 60 mg/L，干酵母用量分別為 0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 g/L，于25℃發酵14 d，評價指標為酒精度和感官評分。

1.3.4 主發酵工藝正交優化試驗

稱取黃精50 g，選用發酵時間、發酵溫度、果膠酶用量、干酵母用量作為考察因素，在其他工藝條件都不變的情況下，進行四因素三水平的正交試驗L9（34），評價指標為酒精度和感官評分，因素和水平見表2。

表2 主發酵條件優化正交試驗因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment for main fermentation condition optimization

1.3.5 測定指標分析方法[12]

酒精度的測定：密度瓶法；總酸的測定：酸堿滴定法；總糖的測定：氧化還原滴定法。

2 結果與分析

2.1 發酵時間對主發酵的影響

不同發酵時間對主發酵的影響結果見圖1。

圖1 發酵時間對主發酵的影響Fig.1 Efforts of fermentation time on main fermentation

由圖1可知，隨著發酵時間的延長，酒精度和感官評分均呈現先增加后緩慢減小的趨勢，其中酒精度增加的幅度大于感官評分。酒精度在28天后基本保持穩定，可認為主發酵在28 d左右基本結束，感官評分也在28 d達到最高值。綜合考慮，選擇發酵時間為28 d。

2.2 發酵溫度對主發酵的影響

溫度是影響發酵的重要因素之一，溫度太高或太低，發酵代謝產物的類型及數量將不同，酒的口感和風味也將不同。隨著發酵溫度進一步升高，酵母衰老速度加快，雜菌容易生長，進而影響果酒品質[13]。

不同發酵溫度對主發酵的影響結果見圖2。

由圖2可知，隨著發酵溫度的升高，酒精度和感官評分均先增高后降低。從18℃～24℃，發酵速度逐步加快，在24℃時發酵最快，從24℃～30℃，發酵速度呈現下降趨勢。發酵溫度為24℃時，酒精度和感官評分最高，因此選擇發酵溫度為24℃。

2.3 果膠酶用量對主發酵的影響

果膠酶是一種可以分解果膠的酶，如果酶解果膠不徹底，不僅會影響出汁率和酒后期的澄清處理，還會最終影響到成品酒的營養功效成分的含量。不同果膠酶用量對主發酵的影響結果見圖3。

由圖3可知，隨著果膠酶用量的增加，酒精度基本上沒有變化，說明果膠酶用量對酒精度的影響很小，感官評分先增加后減小，變化幅度也很小。當果膠酶用量為60 mg/L時，感官評分最好，此后呈下降趨勢。綜合考慮，選擇果膠酶用量為60 mg/L。

圖3 果膠酶用量對主發酵的影響Fig.3 Effect of pectinase dosage on main fermentation

2.4 干酵母用量對主發酵的影響

不同干酵母用量對主發酵的影響結果見圖4。

圖4 干酵母用量對主發酵的影響Fig.4 Effect of yeast inoculums on main fermentation

由圖4可知，隨著干酵母用量的增加，酒精度逐漸升高，感官評分先增加后降低。當干酵母用量為0.1g/L～0.5 g/L時，酒精度變化幅度稍大，此后在干酵母用量為0.5 g/L～0.9 g/L時，酒精度呈緩慢增加趨勢，可能是因為干酵母用量增加會促進酵母迅速繁殖，但繁殖速度過快會加快呼吸作用，過早消耗醪液中的糖分從而不利于酒精度的積累；當干酵母用量為0.5 g/L時，感官評分最好，此后呈下降趨勢。綜合考慮，選擇干酵母用量為0.5 g/L。

2.5 發酵條件優化正交試驗

正交試驗結果與分析見表3，方差分析結果見表4和表5。

由表3可知，各因素對感官評分影響的主次順序為D>B>A>C，即干酵母用量影響最大，其次是發酵溫度、發酵時間，最后是果膠酶用量。最佳組合為A2B3C2D2；各因素對酒精度影響的主次順序為B>D>A>C，即發酵溫度影響最大，其次是干酵母用量、發酵時間，最后是果膠酶用量。最佳組合為A2B3C3D2。綜合考慮，選擇A2B3C2D2，即發酵時間21 d，發酵溫度27℃，果膠酶用量60 mg/L，干酵母用量0.5 g/L。

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 condition optimization

表4 以感官評分為指標的方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments for alcohol content optimization

表5 以酒精度為指標的方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal experiments for sensory evaluation score optimization

方差分析結果（見表4、表5）顯示，發酵時間、發酵溫度、干酵母用量對感官評分影響顯著（P<0.05）；發酵溫度和干酵母用量對酒精度影響顯著（P<0.05），發酵時間對酒精度影響不顯著（P>0.05）。綜合考慮，選擇A2B3C1D2，即發酵時間21 d，發酵溫度27℃，果膠酶用量30 mg/L，干酵母用量0.5 g/L。

2.6 驗證試驗

取黃精，選擇最優組合方案進行3次平行試驗，結果見表6。

表6 3次平行試驗結果Table 6 Results of three paralleled experiments

從表6可以看出，在最優組合發酵條件下，產品酒精度為（7.8±0.3）%vol，感官評分為（86±3.5）分。

2.7 產品質量標準

2.7.1 理化指標

酒精度8%vol，總酸4.5 g/L（以酒石酸計），總糖24.7 g/L（以葡萄糖計），半甜型。

2.7.2 微生物指標

細菌菌落總數≤50個/mL，大腸菌群數≤3 MPN/100 mL，致病菌：不得檢出。

3 結論

在單因素試驗結果的基礎上，以酒液中酒精度、感官評分為評價指標，確定黃精酒的最佳發酵工藝條件為發酵時間21 d，發酵溫度27℃，果膠酶用量30 mg/L，干酵母用量0.5 g/L。在該條件下得到的黃精酒的酒精度為（7.8±0.3）%vol，感官評分為（86±3.5）分。