苦蕎石斛葉復合發酵酒的工藝優化

夏 雨，吳姍姍，王涌善，吳俏槿，劉靄莎，黎 攀，張延杰，杜 冰

（1. 中山洪力健康食品產業研究院有限公司，廣東 中山 528437；2. 華南農業大學食品學院，廣東廣州 510642；3. 咀香園健康食品（中山） 有限公司，廣東 中山 528437）

0 引言

苦蕎學名為韃靼蕎麥（Fagopyrum tataricum（L.）Gaertn），屬蓼科（Polygonaceae） 蕎麥屬（FagopyrumMill）[1]。苦蕎能夠提供普通糧食所缺少的黃酮、槲皮素等功能性成分[2]，是一種營養豐富的糧食作物。近年來，隨著物質生活水平和健康意識的提高，人們越來越關注苦蕎及其制品的研究開發，苦蕎酒在降血脂、抗氧化等方面有很強的活性，營養價值高，值得深入研究和開發。傳統苦蕎酒的釀造方法多采用固態、半固態發酵工藝，生產周期長、原料利用率低。現代苦蕎酒釀造工藝中，采用酶法液化和添加高活性干酵母，可以縮短發酵時間，提高原料的糖酒轉化率及利用率，改善酒的口感和風味[3]。

鐵皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo） 又叫黑節草，屬于微子目，為我國傳統名貴中藥材，主要藥用部位是新鮮或干燥的莖[4]。現代藥理學研究表明，鐵皮石斛具有降血壓、抗腫瘤、降血糖等作用[5]。研究發現鐵皮石斛葉主要含有多糖、黃酮、生物堿等活性成分，具有抗氧化、調節免疫力、抗炎等藥理作用，與鐵皮石斛莖的化學構成及藥理作用相似[6]。并且，鐵皮石斛葉對DPPH 自由基的清除能力優于莖[7]。鐵皮石斛葉為加工鐵皮石斛鮮條的副產品，常被收集起來曬干廉價銷售。目前，國內外對鐵皮石斛葉的開發利用較少，市場上幾乎沒有以鐵皮石斛葉為主要原料的產品。

采用植物乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、產乳酸芽孢桿菌和釀酒酵母多種益生菌復合發酵苦蕎石斛葉2 種原料，將2 種原料的營養保健功能結合起來，可以開發出風味獨特、營養豐富的苦蕎石斛葉發酵酒，豐富發酵酒市場。通過單因素試驗和正交試驗優化苦蕎石斛葉發酵酒生產工藝條件，以期為苦蕎深加工提供新的方向，并為鐵皮石斛葉資源的利用提供思路，提高鐵皮石斛產業的附加值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鐵皮石斛葉，云南芒市紅河群鑫石斛種植有限公司提供；云南昭通云蕎1 號黑苦蕎，購于當地市場；芽孢桿菌（Bacillus sp.） DU-106，篩選自傳統發酵奶酪，保存于華南農業大學新資源食品與功能原料評價與研究中心，菌種質量濃度的1012CFU/g；釀酒酵母菌（Saccharomyces cerevisiae） 171，安琪酵母公司提供，菌種質量濃度108CFU/g；鼠李糖乳桿菌、產乳酸芽孢桿菌，實驗室保留菌種，菌種質量濃度的1012CFU/g；菊粉，上海如吉生物科技發展有限公司提供；白砂糖，市售；鄰苯二甲酸氫鉀、氯化鈉、酚酞溶液、氫氧化鈉溶液，均為分析純。

1.2 儀器與設備

VD-650 型桌上式潔凈式工作臺，蘇州凈化設備有限公司產品；DHP600 型電熱恒溫培養箱，北京市永光明醫療儀器廠產品；BS110S 型精密電子天平，北京賽多利斯天平有限公司產品；PHS-3D 型pH計，上海精密科學儀器有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 苦蕎石斛葉發酵酒的操作要點和工藝流程及操作要點

（1） 原料預處理。選取葉片完整、無蟲蛀、無枯萎的鐵皮石斛葉，熱燙處理10～20 s；選取籽粒飽滿、無霉變的苦蕎，研磨脫殼后淘洗加水煮熟。瀝干水分后，將石斛葉和苦蕎裝入發酵罐中；鐵皮石斛葉與苦蕎按照4∶1 的比例加入發酵罐中。

（2） 菌種活化。將0.1 g 菌粉加入50 mL 已滅菌的生理鹽水中，于30 ℃下活化30 min，得到菌種活化液。其中，菌粉是由植物乳桿菌∶鼠李糖菌∶乳酸菌DU-106∶酵母菌∶NaCl∶葡萄糖∶菊粉∶抗消化糊精按1∶1∶10∶110∶30∶300∶15∶45 配比的菌種及營養物質組成。

（3） 調配。加入一定比例的白砂糖至煮開冷卻后的水中，攪拌使其溶解后裝入發酵罐中。

（4） 發酵。向發酵罐中添加一定量的菌種活化液，放置恒溫培養箱中進行發酵。

（5） 過濾。用0.45 μm 的濾膜過濾，得到成品。

1.3.2 苦蕎鐵皮石斛發酵酒工藝優化單因素試驗

其他條件不變，分別考查發酵時間1～10 d；菌種接種量1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%；發酵溫度26，28，30，32，34 ℃；白砂糖添加量14%，16%，18%，20%，22%時對苦蕎石斛葉發酵酒的總酸、酒精度的影響。

1.3.3 苦蕎石斛葉發酵酒工藝優化正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，設計正交試驗對苦蕎石斛葉發酵酒的品質進行綜合評價，確定最佳的發酵工藝。

苦蕎石斛葉發酵酒發酵工藝優化正交試驗因素與水平見表1。

表1 苦蕎石斛葉發酵酒發酵工藝優化正交試驗因素與水平

1.3.4 測定方法

酒精度[8]按GB 5009.225—2016《酒中乙醇濃度的測定》測定，總酸[9]按照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》測定。

2 結果與分析

2.1 苦蕎鐵皮石斛葉發酵酒工藝優化單因素試驗

2.1.1 發酵時間

發酵時間對苦蕎石斛葉發酵酒的總酸和酒精度的影響見圖1。

圖1 發酵時間對苦蕎石斛葉發酵酒的總酸和酒精度的影響

由圖1 可知，當發酵到第8 天時，鐵皮石斛葉發酵酒的總酸百分比達到峰值，第9 天時總酸百分比已經開始下降，而全過程中酒精度持續上升，但第8 天后上升趨勢減緩。

發酵前8 d，酵母菌繁殖旺盛，發酵效率較快，苦蕎石斛葉發酵酒酒精度增幅明顯；隨著發酵時間的延長，酒精度增加不大，可能是酵母老化，活性程度降低，產酒能力下降[10]。綜合考慮酒精度和總酸含量2 個方面，確定鐵皮石斛葉發酵酒最佳發酵時間為8 d。

2.1.2 菌種接種量

菌種接種量對苦蕎石斛葉發酵酒的總酸和酒精度的影響見圖2。

圖2 菌種接種量對苦蕎石斛葉發酵酒的總酸和酒精度的影響

由圖2 可知，當接種量為2%時，苦蕎石斛葉發酵酒的酒精度達到最高，之后呈下降趨勢；而總酸含量持續上升，但在接種量超過2%之后，酒精度上升趨勢下降。

在一定范圍內，隨著菌種量的增加，發酵產物也會增加。當菌種接種量為2%時，酒精度達到最高值，發酵較為充分。酵母需要消耗一定的糖分來維持自身的生長繁殖，接種量過高時，菌種繁殖過量反而會造成底物消耗加快，代謝產物積累過多，限制生長發酵，造成酒精轉化程度降低[11]。因此，確定最佳的菌種接種量為2%。

2.1.3 發酵溫度

發酵溫度對苦蕎石斛葉發酵酒的總酸和酒精度的影響見圖3。

圖3 發酵溫度對苦蕎石斛葉發酵酒的總酸和酒精度的影響

由圖3 可知，在發酵溫度30 ℃時，鐵皮石斛葉發酵酒的酒精度達到峰值，而總酸含量一直持續上升。發酵溫度對酵母的生長代謝和發酵速率有很大的影響。發酵溫度過低導致酵母生長緩慢，發酵周期增長；發酵溫度過高，酵母生長繁殖速度過快，代謝產物積累增多，影響發酵酒的風味。當發酵溫度達到30 ℃時，酵母產酒能力達到最高值，繼續升高溫度，酒精度開始下降[12]。因此，確定最適宜發酵溫度為30 ℃。

2.1.4 白砂糖添加量

白砂糖添加量對苦蕎石斛葉發酵酒的總酸和酒精度的影響見圖4。

圖4 白砂糖添加量對苦蕎石斛葉發酵酒的總酸和酒精度的影響

由圖4 可知，在研究范圍內，白砂糖添加量越高，對應的鐵皮石斛葉發酵酒的總酸和酒精度就越高，當白砂糖添加量達到18%時，總酸百分比和酒精度增長相對減緩。糖度過低將導致酵母所需的營養物質不夠而使最終的酒精度不足[13-14]，初始糖度為18%～22%時，酒精度升高和總酸百分比增加趨勢變緩，糖度過大，會造成發酵液滲透壓增加，抑制酵母的活性，發酵速率減慢[15]。因此，確定最適宜白砂糖添加量為18%。

2.2 苦蕎石斛葉發酵酒正交試驗

對發酵時間、菌種接種量、發酵溫度、白砂糖添加量的正交試驗結果如下：

苦蕎石斛葉發酵酒正交試驗結果見表2。

表2 苦蕎石斛葉發酵酒正交試驗結果

由表2 可知，各因素對鐵皮石斛發酵酒酒精度的顯著影響排序是A＞D＞C＞B，各因素對鐵皮石斛發酵酒總酸含量的顯著影響排序是A＞D＞C＞B，菌種接種量對發酵酒的影響不顯著。結合成本考慮，菌種接種量選取1.5%，因此正交優化試驗的的最佳組合為A3B1C3D2。

3 結論

綜合酒精度和總酸百分比2 個指標和成本，對于發酵溫度、白砂糖添加量、接種量和發酵時間的選擇分析，得出最佳發酵條件為發酵時間9 d，接種量1.5%，發酵溫度32 ℃，白砂糖添加量18%。在此工藝條件下得到的苦蕎石斛葉發酵酒色澤均勻，酸度適宜，總酸為8.8%，酒精度為7.8%Vol。

采用苦蕎石斛葉混合發酵釀制保健酒[16]，充分利用了苦蕎和鐵皮石斛葉的營養價值和保健作用， 對今后保健酒的制備有一定的實踐指導意義。