甘蔗清汁發酵型保健酒配方工藝優化

王小明 ，王利，覃逸明 ，張鵬 ，陳碧 *

1. 廣西科技師范學院食品與生化工程學院（來賓 546199）；

2. 廣西科技師范學院特色瑤藥資源研究與開發重點實驗室（來賓 546199）

紅棗含有三萜類化合物及環磷酸腺苷等，能夠增強肌力、消除疲勞、擴張血管、增加心肌收縮力，對防治心血管系統疾病有良好的作用[1]，且具有較強的抗癌、抗過敏作用等。枸杞含有豐富的胡蘿卜素、維生素A1、B1、B2、C以及鈣、鐵等有益眼睛的必需營養，故俗稱“明眼子”，枸杞還具有防癌[2]，增強機體免疫力的作用[3]，用于補氣強精，滋補肝腎、抗衰老、降血壓、防治動脈粥樣硬化、保護肝臟、促進肝細胞再生等。黨參為常用中藥，性平味甘，具有補中益氣、健脾益肺的功能，主治脾肺虛弱、氣短心悸、食少便溏、虛喘咳嗽、內熱消渴等癥[4-9]。砂仁主治脾胃氣滯，宿食不消，腹痛痞脹，噎膈嘔吐，寒瀉冷痢[10-12]。甘蔗清汁或甘蔗糖蜜經過發酵、蒸餾和陳釀等工藝制成的酒，可稱為朗姆酒或姥姆酒[13-16]。該酒飲用可以使人產生提神興奮，具有生津散疲功效[17-19]。

常用的天然產物和活性成分提取方法存在有效成分損失大、周期長、提取率不高等缺點，超聲波輔助浸提能大大提高藥材中有效成分提取率，加快中藥材活性物質析出，使保健酒浸提時間縮短、浸提溫度降低，且有助于酒味與藥味的融合，實現高效生產優質保健酒，可解決常規保健酒制備過程中藥材需要較高溫度和較長時間浸泡的弊端。近年來，超聲波輔助提取技術在食品、藥業、化工、植物活性成分提取中廣泛應用[20-21]，效果顯著。紅棗、枸杞、黨參和砂仁四味中藥泡制的飲用藥酒在南方多地有長期的飲用歷史，以甘蔗清汁為主要原料，經發酵、蒸餾制備成適當酒精度的基酒，通過對民間長期飲用的藥酒進行配方工藝優化，制備優質的甘蔗清汁發酵型保健酒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅棗，超市特選紅棗；枸杞，超市特選枸杞；黨參，正規藥店購買；砂仁，正規藥店購買；甘蔗，糖料蔗品種；酵母，高品質啤酒酵母。

1.2 儀器與設備

酒精折射儀，禹城田園信科光學儀器有限公司；電子分析天平，上海越平科學儀器有限公司；甘蔗壓榨機：廣東恒聯食品機械有限公司，電熱恒溫鼓風干燥箱，上海躍進醫療器械有限公司；FW177中草藥粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司；BILON-2000CT多用途恒溫超聲波提取機，上海比朗儀器制造有限公司；KQ3200DA型數控超聲清洗器，昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 甘蔗清汁制備基酒

挑選高品質無蟲害的糖料蔗，削皮后放到壓榨機進行壓榨，得到甘蔗汁，把甘蔗汁進行過濾澄清滅菌，得到甘蔗清汁。向甘蔗清汁中依次加入適量亞硫酸、活化后的啤酒酵母菌液進行發酵[22]，控制好發酵溫度和發酵時間，發酵成酒精度為10%vol左右的發酵醪液，將發酵好的醪液進行蒸餾，得到酒精度20%～50%vol的甘蔗清汁發酵型蒸餾基酒[13-16]。

1.3.3 保健酒藥材制備

對紅棗、枸杞、黨參、砂仁分別進行挑選，選擇無蟲害無霉爛且飽滿的高品質產品，分別經過清洗晾干，紅棗去核，各種藥材分開單獨粉碎過篩得到藥材粉。按照不同配方比例混合各種藥材，得到需要的保健酒藥材混比配方。

1.3.4 保健酒感官評價方法

根據試驗方法制備保健酒，遴選10人組成感官評定小組，按照感官評定標準對保健酒的色澤、香氣、形態和滋味進行感官評分，取平均值。感官評定標準見表1。

1.3.5 藥材配方單因素與正交試驗設計

1.3.5.1 藥材配方單因素試驗設計

常規浸提的基酒酒精度30%vol，酒液250 mL，浸提時間72 h。以感官評分為評價指標進行單因素試驗，分別研究各單因素對藥材配方的影響。初始條件分別取：紅棗1.5 g、枸杞1.5 g、黨參1.5 g、砂仁1.5 g。選取各因素變量分別為：紅棗（0.5，1.0，1.5，2.0和2.5 g）、枸杞（0.5，1.0，1.5，2.0和2.5 g）、黨參（0.5，1.0，1.5，2.0和2.5 g）、砂仁（0.5，1.0，1.5，2.0和2.5 g），進行單因素試驗。

1.3.5.2 藥材配方正交試驗設計

根據單因素試驗結果可知，最佳的藥材配比為紅棗1.5 g、枸杞1.5 g、黨參2.0 g、砂仁1.0 g。選取紅棗（1.0，1.5和2.0 g）、枸杞（1.0，1.5和2.0 g）、黨參（1.5，2.0和2.5 g）、砂仁（0.5，1.0和1.5 g）進行藥材配比正交試驗L9(34)設計，正交試驗因素與水平如表2所示，研究確定最佳藥材配方。

表1 保健酒感官評定標準與分值

表2 藥材配方配比正交試驗因素與水平 g

1.3.6 保健酒超聲波輔助浸提單因素與正交試驗設計

1.3.6.1 保健酒超聲波輔助浸提單因素試驗設計

以感官評分為指標進行單因素試驗，分別研究各單因素對保健酒超聲波輔助浸提的影響。初始條件分別取：酒精度30%vol、料液比1∶30 g/mL、超聲波功率150 W、超聲波溫度50℃、超聲波時間90 min。選取各因素變量分別為：酒精度（10%，20%，30%，40%和50%vol）、料液比（1∶10，1∶20，1∶30，1∶40和1∶50 g/mL）、超聲波功率（90，120，150，180和210 W）、超聲波溫度（30，40，50，60和70℃）、超聲波時間（30，60，90，120和150 min）進行單因素試驗。

1.3.6.2 保健酒超聲波輔助浸提正交試驗設計

根據單因素試驗結果可知，最佳酒精度為30%vol、料液比為1∶40 g/mL、超聲波功率為150 W、超聲波溫度為40℃、超聲波時間為120 min。選取酒精度（20%，30%和40%vol）、料液比（1∶30，1∶40和1∶50 g/mL）、超聲波功率（120，150和180 W）、超聲波溫度（30，40和50℃）、超聲波時間（90，120和150 min）進行超聲波浸提正交試驗L18(37)設計，正交試驗因素與水平如表3所示，研究確定最佳超聲波浸提工藝條件。

表3 超聲波輔助浸提正交試驗因素與水平

1.3.7 檢測項目及方法

參考相關標準，對保健酒的酒精度[23]、甲醇[24]、重金屬Pb[25]指標進行檢測，以確定產品品質。

2 結果與分析

2.1 藥材配方單因素試驗結果與分析

由圖1感官評分可知，隨著紅棗添加量的增加，感官評分先升高，由于紅棗肉為暗褐色且含糖量較高，隨著紅棗添加量的不斷增加，酒的色澤會劣變，酒體整體感官評分下降，紅棗添加量為1.5 g時，保健酒感官評分最高，因此選擇1.5 g為紅棗最佳添加量。枸杞添加量在0.5 g至1.5 g時，保健酒色澤逐漸變得紅亮誘人，感官評分隨著添加量增加先升高，枸杞添加量達到1.5 g時，保健酒感官評分最高，當繼續增加枸杞添加量時，由于枸杞的苦味和色澤，可使酒體口感變差、顏色變暗等，因此選擇1.5 g為枸杞最佳添加量。隨著黨參添加量的增加，保健酒感官評分呈現先上升后下降的趨勢，當黨參添加量為2.0 g時，感官評分最高，繼續增加黨參添加量時，由于黨參味甘且藥味較濃，可影響保健酒的氣味，因此選擇2.0 g為黨參最佳添加量。隨著砂仁添加量的增加，保健酒感官評分呈現先上升后下降趨勢，當砂仁添加量為0.5 g時，保健酒砂仁藥味不明顯，當砂仁添加量為1.0 g時，砂仁味較為溫和，保健酒感官評分最高，因此選擇1.0 g為砂仁最佳添加量。

圖1 紅棗、枸杞、黨參、砂仁對保健酒感官品質評價的影響

2.2 藥材配方正交優化試驗結果與分析

由表4可知，四個因素中影響保健酒感官評分的主次順序為D＞A＞B＞C，砂仁添加量是最主要影響因素，其他依次是紅棗、枸杞、黨參添加量。從k值可知最優配方組合為A2B2C2D3。由于正交表中沒有該組合，因此按該組合進行驗證試驗，所得產品感官評定得分為91.5分，高于表4中所有試驗組合的得分。因此，最佳藥材配方為紅棗1.5 g、枸杞1.5 g、黨參2.0 g、砂仁1.5 g。

表4 藥材配方正交優化試驗結果

2.3 保健酒超聲波輔助浸提單因素試驗結果與分析

由圖2可知，酒精度30%vol時保健酒感官評分最高，因為酒精度過低影響藥材的浸提效率，酒精度過高又不符合南方消費者的飲酒愛好。若料液比過小，經超聲波浸提后，酒體的顏色過深，不透亮，而且藥材味濃；若料液比過高，酒體顏色會變淺，藥材味變淡，料液比1∶40 g/mL時感官評分最高。超聲波功率120 W與150 W的感官評分差異不明顯，功率低時藥材浸提不充分，造成藥材有效成分浪費，功率過高又會引起酒色澤暗和口感苦澀，超聲波功率150 W時感官評分最高。超聲波溫度在30～50℃時，感官評分差異不明顯，40℃時感官評分最高，溫度過高可能造成藥材活性成分損失。超聲波時間120 min時感官評分最高，隨著浸提時間的延長，可引起酒色澤暗和口感苦澀。

2.4 保健酒超聲波輔助浸提正交試驗結果與分析

由表5可知，采用超聲波輔助浸提中藥材中的活性成分，影響保健酒感官評分的主次因素依次為A＞C＞B＞E＞D，酒精度對保健酒感官評分影響最大，是最主要因素，其次是超聲波功率，再者是料液比，而后是超聲波時間，影響最小的超聲波溫度。超聲波浸提因其本身具有空化作用和熱效應，故對保健酒感官品質有較大影響。從k值可知，最優組合為A2B2C2D2E2。正交表中沒有該試驗組合，按該最優組合進行試驗驗證，所得產品感官評分為93.1分，高于表5中所有試驗組合的評分值。因此可以確定超聲波輔助浸提保健酒的最優工藝組合為：酒精度30%vol、料液比1∶40 g/mL、超聲波功率150 W、超聲波溫度40℃、超聲波時間120 min。

圖2 超聲波輔助浸提各單因素對保健酒感官品質的影響

表5 超聲波輔助浸提正交優化試驗結果

2.5 理化指標檢測結果

酒精度，28.7%vol；甲醇，0.1 g/L；重金屬Pb，未檢出。

3 結論與討論

在單因素試驗的基礎上，經正交試驗優化，最佳藥材配方為：紅棗1.5 g、枸杞1.5 g、黨參2.0 g、砂仁1.5 g。超聲波輔助浸提保健酒的最優工藝組合為：酒精度30%vol、料液比1∶40 g/mL、超聲波功率150 W、超聲波溫度40℃、超聲波時間120 min。在此工藝條件下制得的保健酒顏色黃亮，清澈無分層，藥味中和，酒香醇爽，苦澀味淡，有一定回味。產品理化指標符合相關標準要求。產品具有開胃消食、補中益氣、和脾胃、除煩渴等功效，適用于濕濁中阻、消化不良、食欲不振、惡心嘔吐、胃脘脹痛等。我國西南地區糖料蔗資源豐富，以甘蔗清汁為原料經發酵制備蒸餾酒，再配以民間長期飲用過的藥酒配方，采用超聲波輔助浸提，使藥材中的有效成分充分溶出，制成色、香、形、味俱佳的保健酒，可以提高甘蔗生產及加工附加值，為甘蔗深加工和綜合利用開拓新渠道。