發(fā)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(yī)藥大學 基礎醫(yī)學院，山西 晉中 030619；2.忻州五臺山隨息居養(yǎng)生酒研究有限公司，山西 忻州 034000）

中藥藥酒歷史悠久。中醫(yī)學認為酒性溫，味辛苦甘，為百藥之長；可溫經(jīng)散寒、通絡止痛、消積化瘀、引藥入經(jīng)。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(yǎng)生方法，可調(diào)制亞健康、預防疾病、保健延年[2]。藥酒已成為中醫(yī)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(chǎn)于我國內(nèi)蒙古、山西、吉林、甘肅等地，宜春秋采挖。其性溫味甘，歸脾、肺經(jīng)，是益氣固表之圣藥，可固表止汗、托瘡生肌、益氣升陽。現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)，黃芪含有黃芪多糖、皂苷類、黃酮類、蛋白質(zhì)、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(diào)節(jié)、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(zhì)元素，其營養(yǎng)價值與保健功效都十分顯著[15]。中藥在發(fā)酵過程中，微生物細胞以中藥材為營養(yǎng)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(chǎn)生新的活性物質(zhì)，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(jīng)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(qū)別于釀造低度數(shù)糯米酒的傳統(tǒng)發(fā)酵工藝。以高粱為釀造原料具有出酒率高、發(fā)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(yōu)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(fā)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(fā)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(fā)酸，破壞酒質(zhì)[18]。

本研究采用傳統(tǒng)白酒釀制方法，選擇高粱酒作為基質(zhì)酒，將黃芪藥材與高粱進行混合發(fā)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(zhì)量比、不同發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間對此指標的影響，篩選最優(yōu)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(fā)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(yè)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(chǎn)品貿(mào)易有限公司；水飽和正丁醇：鄭州冠輝化工產(chǎn)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(fā)酵缸、LY-100L型儲酒壇：瀘州隆源陶業(yè)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(yè)制造有限公司；OYD-55T3G型不銹鋼調(diào)酒器：永康市歐亞達工貿(mào)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(fā)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(mào)易有限公司。

1.3 方法

1.3.1 發(fā)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(tǒng)生產(chǎn)工藝，即清蒸二次清、地缸固態(tài)分離發(fā)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(zhì)量比例不同，取經(jīng)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(zhì)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(fā)酵時添加占原料總量9.9%的大曲，0.1%的酵母。

經(jīng)過兩次發(fā)酵后獲得成品藥酒。在試驗過程中，將原料經(jīng)過粉碎、潤糝、蒸料、發(fā)酵、蒸餾后可獲得大米查酒與糧糟，把所獲糧糟進行二次發(fā)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(fā)酵蒸餾型黃芪酒的單因素試驗設計

黃芪與高粱質(zhì)量配比：在酒曲接種量為10%，15℃條件下發(fā)酵40d，觀察黃芪與高粱不同的質(zhì)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(fā)酵溫度：在酒曲接種量為10%，黃芪與高粱質(zhì)量比為1∶9條件下發(fā)酵40 d，觀察不同的發(fā)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(fā)酵時間：在酒曲接種量為10%，黃芪與高粱質(zhì)量比為1∶9，發(fā)酵溫度為15 ℃的條件下分別發(fā)酵20 d、30 d、40 d、50 d、60 d，觀察不同發(fā)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(fā)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(zhì)量比、發(fā)酵溫度與發(fā)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(yōu)發(fā)酵條件。正交試驗因素與水平見表1。

表1 優(yōu)化發(fā)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(zhì)指標

（1）理化指標檢測：

按GB 2757—2003《蒸溜酒及配制酒衛(wèi)生標準》與GB/T 10781.2—2006《清香型白酒國家標準》中規(guī)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(wèi)生微生物學檢測酒類檢測》中規(guī)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(zhì)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(shù)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(xù)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(zhì)量與每毫升酒中黃芪的質(zhì)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(zhì)量比對黃芪酒品質(zhì)的影響

黃芪與高粱質(zhì)量比對黃芪酒品質(zhì)的影響見圖1。由圖1可知，黃芪與高粱質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(xié)調(diào)，感官評分為85分；黃芪與高粱質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(yōu)質(zhì)量比為1∶9。

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

2.1.2 不同發(fā)酵溫度對黃芪酒品質(zhì)的影響

發(fā)酵溫度對黃芪酒品質(zhì)的影響見圖2。由圖2可知，隨著發(fā)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(xù)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(fā)酵溫度為15℃。

圖2 發(fā)酵溫度對黃芪酒品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on the quality of A.membranaceusliquor

2.1.3不同發(fā)酵時間對黃芪酒品質(zhì)的影響

發(fā)酵時間對黃芪酒品質(zhì)的影響見圖3。由圖3可知，發(fā)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(fā)酵時間繼續(xù)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(fā)酵時間為40 d。

圖3 發(fā)酵時間對黃芪酒品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of fermentation time on the quality of A.membranaceusliquor

2.2 工藝條件優(yōu)化正交試驗

以黃芪與高粱質(zhì)量比、發(fā)酵溫度與發(fā)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(fā)酵條件優(yōu)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(fā)酵條件優(yōu)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(zhì)量比），其次為C（發(fā)酵時間），影響較小的因素為B（發(fā)酵溫度）。最優(yōu)釀制條件為A2B2C2，即黃芪與高粱質(zhì)量比為1∶9，發(fā)酵溫度為15℃，發(fā)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(fā)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(chǎn)品指標

2.3.1 理化檢測指標

對產(chǎn)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(wèi)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(yōu)質(zhì)量比為1∶9，最佳發(fā)酵溫度為15℃，最佳發(fā)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(fā)現(xiàn)黃芪酒的釀制影響較大的因素為黃芪與高粱的質(zhì)量比，其次為發(fā)酵時間，影響較小的因素為發(fā)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(zhì)量比和發(fā)酵時間。

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