山茱萸黃酒發酵工藝的優化研究

李少華，李申，李翠翠

（1.河南職業技術學院，河南 鄭州 450046；2.南陽理工學院張仲景康養與食品學院，河南 南陽 473000）

黃酒是世界上最古老的酒類之一，被稱為液體蛋糕，更是中華民族的傳統酒，它是以稻米、黑米、黍米、玉米、小麥等為主要原料，經蒸料、加曲、糖化、發酵、壓榨、過濾、煎酒等工藝釀制而成[1]，含有葡萄糖、麥芽糖、糊精、甘油、有機酸、氨基酸等營養物質[2-3]，尤其是氨基酸的種類和含量都非常高，酒精含量約為14%～20%。黃酒可飲用，可作藥引，亦可烹飪調味。

隨著國民經濟的快速發展和人們生活水平的不斷提高，全民健康意識均普遍增強，人們更注重自身的健康狀況和日常養生，消費者對高酒精度、口感劇烈的白酒的熱度逐漸減退，轉而崇尚健康、養生、營養、口感溫和的酒類，而黃酒恰好是低度、營養、保健的釀造酒[4-5]。將具有一定保健功能的物質加入酒中，符合民眾酒類消費的心理。近年來，挖掘并研發出具有一定保健功能的酒類已成為諸多學者研究的熱點。林娟等[6]以綠茶和糯米為主要原料，采用正交試驗優化發酵工藝，研發出清亮透明、香醇濃郁、酸甜適中的發酵型保健茶酒。胡會萍等[7]探究了綠茶對甜米酒的影響，結果表明，綠茶汁的茶水料液比為1∶40（g/mL）時得到的米酒品質最佳。劉蒙佳等[8]以果酒專用酵母RW為釀酒菌種，優化了正山小種紅茶和番石榴汁發酵酒的工藝，研發出具有茶香、番石榴果香的風味酒。

山茱萸為植物山茱萸的干燥成熟果肉，在我國大量種植，主產區分布在河南、浙江、安徽等地，是我國衛健委頒布的藥食同源作物之一。山茱萸肉含有16種氨基酸和大量人體所必需的微量元素，性酸、微溫，具有補肝腎、澀精氣、治療腰膝酸痛、耳鳴、眩暈等功效，具有較好的保健功能[9-11]。諸多現代醫學研究已證實，山茱萸肉富含多糖、熊果酸、皂甙、環烯醚萜甙、齊墩果酸、沒食子酸等活性成分，具有消炎、抗菌、提高免疫力、抗衰老等功效[12-13]，近年來也陸續應用在保健、功能食品研發方面，比如保健飲料、養生白酒、果醬、果脯、果肉罐頭等[14-19]。對發酵酒而言，主要是通過將功能性物質浸泡、調配、勾兌等工藝加工而成，用山茱萸發酵黃酒的相關研究尚在起步階段，尤其是發酵工藝方面的數據比較缺乏。因此，本文采用單因素和正交試驗對山茱萸黃酒的加工工藝進行優化，旨在為山茱萸的精深加工提供新思路，為保健黃酒的開發奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

山茱萸（一級）：河南宛西制藥股份有限公司；糯米（一級）：黑龍江五常市興旺米業有限公司；酒曲：浙江力克生物科技有限公司；明膠（食品級）：清遠市清新區和暢食品原料有限公司；黃酒活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設備

恒溫水浴鍋（HH-S4）：江蘇金怡儀器科技有限公司；旋轉蒸發器（RE 52-86A）：上海亞榮生化儀器廠；電熱恒溫培養箱（DHP-9022）：上海精宏儀器有限公司；紫外-可見分光光度計（723N）：上海束句儀器科技有限公司；酸度計（PHS-25）：上海雷磁儀器有限公司。超聲波清洗機（TP300）：北京天鵬電子新技術有限公司；臺式低速自動平衡離心機（MG/LDZ4-1.2）：北京中西遠大科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 山茱萸提取液的制備

提取：取除雜后的山茱萸果肉，冷凍干燥后粉碎，過40目篩，以5倍的質量加入蒸餾水，在一定溫度下超聲波輔助提取70 min，重復操作2次，3 000 r/min離心15 min后過濾，合并濾液，過濾后使用旋轉蒸發儀進行濃縮，得到山茱萸粗提液。

降酸：采用碳酸鈣和碳酸鈉對粗提液進行降酸處理，總酸測定采用GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的酸堿滴定法，pH值采用酸度計進行測定。

降澀：采用明膠對粗提液進行脫澀處理，去除其中的單寧。向山茱萸提取液中加入0.17%的明膠，在脫澀時間為35 min、脫澀溫度為32℃的條件下進行脫澀處理，離心后取上清液測定單寧含量。單寧含量的測定采用Folin-Ciocalteu法[20]。最后，收集降酸、脫澀后的山茱萸提取液，備用。

1.3.2 糯米預處理

糯米用冷水浸泡約14 h，直至米粒浸透無白心，撈出瀝干后進行蒸飯。蒸至冒蒸汽5 min后，撒入適量清水，再大火蒸10 min，得到膨脹發亮、松散柔軟、顆粒分明的飯粒[21]。攤涼至36℃～38℃即可。

1.3.3 多糖含量的測定

取適量山茱萸黃酒真空蒸發濃縮后加入無水乙醇靜置過夜，產生的沉淀依次用80%乙醇、丙酮、乙醚反復淋洗后溶于90℃熱水中，不斷攪拌并保溫3 h后用氯仿多次萃取以除去蛋白質等雜質，制得的山茱萸多糖沉淀再用乙醇、丙酮、乙醚淋洗多次后真空冷凍干燥并稱重，即為純化的山茱萸多糖[22]。

1.3.4 酒精度測定

采用蒸餾比重法測定室溫條件下（25℃）山茱萸黃酒的酒精度[23]。通過查詢“酒精度與溫度校正表”將酒精度換算成20℃下的酒精度。

1.4 工藝優化試驗

1.4.1 單因素試驗

以黃酒理化指標和感官評分為主要考察指標，在適宜發酵溫度條件下，設置單因素試驗分別考察山茱萸提取液與干糯米的液料比、酒曲添加量、酵母添加量和發酵時間對黃酒酒精度、多糖、皂甙含量和感官評分的影響。具體方案設定如下：固定酒曲添加量2.0%、酵母添加量0.25%、糖化2 d、發酵6 d，設定山茱萸提取液與干糯米的液料比分別為 2∶7、3∶7、4∶7、5∶7、6∶7（mL/g）；固定山茱萸提取液與干糯米液料比為4∶7（mL/g）、酵母添加量 0.25%、糖化 2 d、發酵 6 d，設定酒曲添加量分別為1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%；固定茱萸提取液與干糯米液料比為4∶7（mL/g）、酒曲添加量2.0%、糖化2 d、發酵6 d，設定酵母添加量分別為0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%；固定茱萸提取液與干糯米液料比為 4∶7（mL/g）、酒曲添加量 2.0%、酵母添加量0.25%、糖化2 d，設定發酵時間分別為4、5、6、7、8 d。

1.4.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，選擇山茱萸提取液與干糯米的液料比、酒曲添加量、酵母添加量和發酵時間4個因素，采用L9（34）正交試驗優化黃酒的發酵工藝。

1.4.3 驗證試驗

在優化的最佳工藝條件下制備山茱萸黃酒，并對黃酒的酒精度、總糖、總酸、非糖固形物含量等基礎指標[24]和多糖、皂甙等活性成分的含量進行測定，最后，結合感官評價[25]結果確定最終工藝。

1.5 數據處理

試驗數據采用Excel 2016軟件進行統計分析及作圖，正交試驗設計采用SPSS17.0軟件。

2 結果與分析

2.1 山茱萸提取液與干糯米的液料比的確定

液料比對山茱萸黃酒酒精度、總糖含量、總酸含量、感官品質的影響見表1。

表1 液料比對山茱萸黃酒酒精度、總糖含量、總酸含量、感官品質的影響Table 1 Effects of liquid-solid ratio on wine precision，total sugar content，total acid content，and sensory quality of Chinese rice wine from Cornus officinalis

由表 1 可以看出，液料比為2∶7（mL/g）和 3∶7（mL/g）時的黃酒色澤略淺，口感也偏淡，總糖及總酸含量也較低。當液料比為4∶7（mL/g）時，黃酒的感官性質和理化指標較好，而當液料比超過4∶7（mL/g）時，盡管總糖含量較高，但是口感已經變差，這可能是因為山茱萸提取液中的多糖、皂甙等活性物質抑制了菌種的繁殖所致，因此，液料比為4∶7（mL/g）時黃酒整體品質較好，以上指標均符合黃酒國家標準GB/T 13662—2018《黃酒》，屬于半甜型黃酒。

2.2 酒曲添加量的確定

酒曲添加量對山茱萸黃酒酒精度的影響見圖1。

圖1 酒曲添加量對山茱萸黃酒酒精度的影響Fig.1 Effect of adding amount of koji on alcohol content of Chinese rice wine from Cornus officinalis

由圖1可知，隨著酒曲添加量的增加，山茱萸黃酒的酒精度呈現先升高后降低的趨勢，當酒曲添加量為2.0%時，酒精度為10.4%vol，繼續增大酒曲添加量后，黃酒的酒精度升高趨勢開始變慢，而當添加量為3.0%時，酒精度反而下降。一般而言，當酒曲添加量較少時，米粒糖化不充分，不能為酵母菌發酵產生酒精提供充足的碳源；而當酒曲添加量較多時，糖化過快對發酵過程也不利，同樣導致酒精度下降，且會造成資源浪費。因此，選擇酒曲添加量為2.0%比較合適。

2.3 酵母添加量的確定

酵母添加量對山茱萸黃酒酒精度的影響見圖2。

圖2 酵母添加量對山茱萸黃酒酒精度的影響Fig.2 Effect of adding amount of yeast on alcohol content of Chinese rice wine from Cornus officinalis

隨著酵母添加量的增多，黃酒酒精度呈先上升后下降的趨勢，當酵母添加量為0.25%時，酒精度最大，為11.2%vol，隨后，酒精度呈下降趨勢。這可能是酵母添加量過低時，液料發酵不充分，所得酒精含量較低。而當酵母添加量過多時，發酵初期酵母迅速繁殖，呼吸旺盛，代謝產物積累，不利于酒精的積累。因此，選擇酵母添加量為0.25%進行后續試驗。

2.4 發酵時間的確定

發酵時間對山茱萸黃酒酒精度的影響見圖3。

圖3 發酵時間對黃酒酒精度的影響Fig.3 Effect of fermentation time on alcohol content of Chinese rice wine from Cornus officinalis

添加酵母后隨著發酵時間延長，黃酒的酒精度顯著增加，當發酵至第6天時，酒精度達到最大，而后開始下降。這可能是隨著發酵時間的延長，產物積累增加，促使底物濃度升高，且同時伴有其它次級代謝產物的產生，抑制酒精的生成。因此，發酵時間為6 d時發酵效果較佳。

2.5 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，選擇液料比、酒曲添加量、酵母添加量和發酵時間4個因素，采用L9（34）正交試驗優化黃酒的發酵工藝，設計的因素水平見表2。正交試驗結果見表3。

表2 L9（34）正交試驗因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment

表3 正交試驗結果Table 3 Results of orthogonal experiment

對正交試驗結果作極差分析可知，4個因素對山茱萸黃酒的酒精度的影響從大到小依次為酵母添加量、發酵時間、酒曲添加量和液料比，即C>D>B>A。根據各因素的k值得出最優的發酵工藝組合為A2B2C2D3，即山茱萸浸提液與干糯米液料比為4∶7（mL/g）、酒曲添加量為2.0%、酵母添加量為0.25%、發酵時間為7 d。

2.6 驗證試驗

以山茱萸黃酒的酒精度、總糖、總酸、非糖固形物、多糖、山茱萸皂甙含量和感官指標等為考察依據，對正交試驗實際最優組合A1B2C2D2和理論最優組合A2B2C2D3進行驗證試驗并比較分析，結果如表4所示。

表4 驗證試驗結果Table 4 Results of verification test

兩個組合得到的山茱萸黃酒的總糖含量、感官品質無明顯差別，而正交試驗優化的組合得到的黃酒的酒精度、非糖固形物含量、多糖、山茱萸皂甙含量均略高于組合A1B2C2D2，因此，山茱萸黃酒的最佳工藝條件為山茱萸浸提液與干糯米液料比4∶7（mL/g）、酒曲添加量2.0%、酵母添加量0.25%、發酵時間7 d。

3 結論

將山茱萸提取液經降酸、脫澀處理后加入糯米中，在酒曲的作用下進行發酵釀造山茱萸黃酒。以黃酒的理化指標、感官評分、活性成分含量為依據，通過單因素和正交試驗確定山茱萸黃酒的最優發酵工藝條件為山茱萸浸提液與干糯米液料比4∶7（mL/g）、酒曲添加量2.0%、酵母添加量0.25%、發酵時間7 d。該工藝下釀造的黃酒中酒精度為11.56%vol，總糖、多糖、山茱萸皂甙含量分別為44.35、31.12 g/L和0.046 g/L，黃酒呈棕黃色，清亮透明，有特有的醇香和山茱萸香氣，口感醇厚。整體來看，黃酒的酒精度、總糖、總酸、非糖固形物含量和感官指標均符合國家相關標準，屬于半甜型黃酒。