黃精山楂酒的研制及揮發性成分分析

張建萍，蔡望秋，陳尚龍，陳安徽，李 超

（1.徐州工程學院食品（生物）工程學院，江蘇徐州 221018；2.徐州工程學院江蘇省食品資源開發與質量安全重點建設實驗室，江蘇徐州 221018）

黃精（Polygonatum sibiricum）為黃精屬植物，含有豐富的多糖、皂苷、木脂素，具有較高的藥用價值和保健作用。黃精多糖具有抗衰老、抗炎、抗病毒以及增強大腦的學習和記憶功能的作用[1]；黃精皂苷具有化痰止咳、抗炎、抗腫瘤、抗真菌等保健作用[2]；黃精木脂素具有較強的生物活性，能抗氧化和清除自由基，還可以增強免疫力、促進蛋白質和糖類的合成[3]。

山楂較酸，不適于直接食用，山楂經加工和發酵等工藝制成的山楂酒不僅保留原有的營養成分，同時具有濃郁果香和醇厚風味，深受消費者的喜愛。山楂酒能助消化、消積食、活血化瘀、增強心肌的收縮能力、防止冠心病等心腦血管疾病的作用[4]。隨著經濟的快速發展和健康意識的提高，市場對具有保健功效的果酒需求越來越大[5]。保健營養型果酒一般是指在果酒生產過程中添加一些藥食同源的植物原料、微生物原料、功能性低聚糖、營養物質等經調制或者直接發酵制成的一類果酒，具有保健、營養、預防疾病、養生等作用。本試驗以酒黃精和新鮮山楂為原料，釀制黃精山楂酒，使之具有較強保健功效，同時使用氣-質聯用技術（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MC）[6-12]對黃精山楂酒揮發性成分進行定性和定量分析。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

原料：酒黃精、山楂，市售。

菌種及試劑：酵母，安琪酵母股份有限公司；無水葡萄糖、二氯甲烷等化學試劑，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 黃精山楂酒制作工藝流程

本試驗所采用的工藝流程見圖1。

沸水加熱：山楂含有鞣酸，會影響人體胃腸道功能，入沸水中加熱可使鞣酸揮發去除，同時對山楂進行護色處理，防止其發生褐變，影響果酒色澤。

圖1 工藝流程

酒黃精破碎：首先將酒黃精直接粉碎過40 目篩，然后稱取一定量酒黃精粉末后加水攪勻，最后用超聲波細胞粉碎機進行破碎，破碎條件為：超聲功率300 W，超聲時間5 s，間隔3 s，超聲50次。

1.2.2 感官評定方案

根據李華等[13]對果酒感官評定的研究，從外觀（色度、透明度）、香氣和滋味3 個方面設計方案對黃精山楂酒進行感官評定，評定分為10 分、8 分、6分、4 分、2 分、0 分6 個等級，總分為30 分。實驗邀請20 名本專業的學生對黃精山楂酒進行品嘗和評分，以去掉最高分和最低分的平均分為黃精山楂酒感官評定得分。感官評定方案見表1。

1.2.3 揮發性成分的提取與測定

黃精山楂酒揮發性成分的提取[14]：取100 mL酒樣至250 mL分液漏斗中，加入50 mL二氯甲烷進行液液萃取（振蕩5 次，每次振蕩1 min，每隔5 min振蕩1次），靜置分層后，分離有機相，重復提取3次后合并有相機，加入適量無水硫酸鈉，置于-18 ℃冰箱中過夜，冷凍脫水。過濾除去硫酸鈉的提取液經旋轉蒸發器濃縮至5 mL，再用氮氣吹掃至1.0 mL，裝入小瓶，密封冷藏備用。

黃精山楂酒揮發性成分的測定參考文獻[15-21]。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

表1 感官評定方案

2.1.1 含糖量對感官評定的影響

含糖量直接影響酵母繁殖和代謝的速度，由于山楂本身含糖量較低，直接發酵導致山楂果酒的酒精度偏低，影響果酒品質，不利于陳釀和貯存，所以發酵前需調整含糖量。試驗固定其他條件，只改變含糖量，研究其對黃精山楂酒的影響，結果見圖2。

圖2 含糖量對黃精山楂酒的影響

由圖2可知，當含糖量在5%～20%時，黃精山楂酒感官評定得分隨含糖量增加而升高，之后緩慢下降。

2.1.2 酵母添加量的優化對感官評定的影響

酵母添加量也是影響果酒品質的重要因素。試驗固定其他條件，只改變酵母添加量，研究其對黃精山楂酒的影響，結果如圖3所示。

圖3 酵母添加量對黃精山楂酒的影響

由圖3 可知，當酵母添加量在0.05%～0.15%時，黃精山楂酒感官評定得分隨酵母添加量增加而升高，之后緩慢下降。

2.1.3 發酵溫度的優化對感官評定的影響

發酵溫度可以控制酵母的繁殖速度，過高的發酵溫度加快了酵母繁殖和發酵速度，導致酵母衰敗變快，發酵過早停止，果酒口感較差。試驗固定其他條件，只改變發酵溫度，研究其對黃精山楂酒的影響，結果如圖4所示。

圖4 發酵溫度對黃精山楂酒的影響

由圖4 可知，當發酵溫度在20～26 ℃時，黃精山楂酒感官評定得分隨發酵溫度升高而緩慢升高，之后緩慢下降。

2.1.4 酒黃精添加量對感官評定的影響

過高的酒黃精添加量會掩蓋山楂的果香，過低則會降低黃精山楂酒的保健功效。試驗固定其他條件，只改變酒黃精添加量，研究其對黃精山楂酒的影響，結果如圖5所示。

圖5 酒黃精添加量對黃精山楂酒的影響

由圖5 可知，當酒黃精添加量在1%～3%時，黃精山楂酒感官評定得分隨酒黃精添加量增加而升高，之后迅速下降。

2.2 黃精山楂酒制作工藝的優化

以含糖量、酵母添加量、發酵溫度和酒黃精添加量為影響因素，以感官評定得分為指標，選用L9(34)正交表進行正交試驗設計[22]，試驗設計及試驗結果見表2，對試驗結果進行方差分析見表3。

由表2 可知，對黃精山楂酒感官評定得分影響順序為D＞B＞A＞C，即酒黃精添加量＞酵母添加量＞含糖量＞發酵溫度，分析最佳條件為A2B2C3D2；由表3 可知，酒黃精添加量對黃精山楂酒感官評定得分影響顯著（P＜0.05），酵母添加量、含糖量和發酵溫度對黃精山楂酒感官評定得分的影響不顯著。

表2 正交試驗設計及實驗結果

表3 正交試驗方差分析

為了進一步驗證正交試驗結果的可靠性與重現性，在分析最佳條件A2B2C3D2下，重復制作6 批黃精山楂酒，其平均感官評定得分為28.3（高于實驗最佳值27.8 分）。因此，黃精山楂酒最佳制作工藝為A2B2C3D2，即含糖量為20%、酵母添加量為0.15%、發酵溫度為28 ℃和酒黃精添加量為3%。

2.3 黃精山楂酒理化指標檢測

在黃精山楂酒最佳制作工藝（含糖量為20%、酵母添加量為0.15%、發酵溫度為28 ℃和酒黃精添加量為3%）條件下發酵制作3 批黃精山楂酒。參考葡萄酒、果酒通用分析方法[23]，用密度瓶法測定黃精山楂酒的酒精度和干浸出物，用電位滴定法測定黃精山楂酒的總酸，用直接滴定法測定黃精山楂酒的總糖和還原糖，黃精山楂酒理化指標測定結果見表4。

由表4可知，黃精山楂酒的酒精度為10.55%vol，干浸出物含量為79.9 g/L，總酸含量為13.97 g/L，還原糖含量為7.84 g/L，總糖含量為13.07 g/L，相對標準偏差（RSD）≤3.59%。

2.4 黃精山楂酒揮發性成分的測定與分析

黃精山楂酒的總離子流色譜圖如圖6 所示，揮發性成分及相對含量見表5。

由表5 可知，黃精山楂酒中揮發性物質共38種，其中醇類9種、酯類8種、酸類8種、烷類8種、烯類2種、醛類3種，果酒中占主要比例的揮發性成分是醇類、酯類和酸類。由于氣質分析中濃縮步驟采用的是液液萃取法，以二氯甲烷為溶劑，所以檢測出的揮發性成分中，二氯甲烷不屬于黃精山楂酒的成分，另外二氯甲烷屬于有機溶劑，對色譜柱有一定的腐蝕，因而會有一部分含硅化合物從色譜柱中流出，故試驗中需去除。

表4 黃精山楂酒理化性質

表5 黃精山楂酒揮發性成分及其相對含量

醇類和酯類揮發性物質對黃精山楂酒的香氣起重要作用，具有獨特的發酵醇香和酯香，其中醇類占揮發性成分的56.86%，酯類占揮發性成分的18.41%。苯乙醇占揮發性成分的20.15%，具有獨特的清甜花香，對黃精山楂酒總體香氣具有不可忽視的作用。酯類具有芳香風味，是黃精山楂酒總體香氣的重要組成成分。酸類占揮發性成分的17.34%，也是黃精山楂酒總體香氣的重要組成成分，由于山楂本身具有較高的酸度，導致酸類物質在黃精山楂酒揮發性成分中占比偏高。

圖6 黃精山楂酒揮發性成分總離子流圖

3 結論

在單因素試驗的基礎上，通過正交試驗優化得到黃精山楂酒最佳制作工藝：含糖量為20%、酵母添加量為0.15%、發酵溫度為28 ℃和酒黃精添加量為3%，經方差分析得酒黃精添加量對黃精山楂酒制作影響顯著。在此條件下制作黃精山楂酒的酒精度為10.55%vol，干浸出物含量為79.9 g/L，總酸含量為13.97 g/L，還原糖含量為7.84 g/L，總糖含量為13.07 g/L，RSD≤3.59%。黃精山楂酒檢出揮發性成分38 種，其中醇類占揮發性成分的56.86%，酯類占18.41%，酸類占17.34%，醇類和酯類揮發性物質對黃精山楂酒的香氣起重要作用，具有獨特的發酵醇香和酯香。