黃精酵素飲料的工藝研究

袁林祥

（湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410208）

黃精為百合科黃精屬多年生草本植物，歸脾、肺、腎經(jīng)，具有健脾潤(rùn)肺、益氣養(yǎng)陰之功效。《本草經(jīng)疏》 記載太陽(yáng)之草名黃精，餌之可以長(zhǎng)生，《本草綱目》記載常服黃精可延年益壽[1]。現(xiàn)代研究表明，黃精含有黃酮、多糖、氨基酸、甾體皂苷、生物堿等有效成分[2-3]，其功效包括調(diào)節(jié)血脂血糖[4-6]、抗衰老[7-9]、抗腫瘤[10]、調(diào)節(jié)免疫力[11]等多種生理功能，是一種具有多功能的藥食同源資源。

酵素是指利用乳酸菌、酵母菌等有益菌株對(duì)果蔬、藥食同源中藥等植物進(jìn)行發(fā)酵，而含有一定活性物質(zhì)的產(chǎn)品[12-13]。經(jīng)過(guò)發(fā)酵后的產(chǎn)品可進(jìn)一步增加其功效，降低副作用或產(chǎn)生其他活性物質(zhì)[14-15]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及健康意識(shí)的加強(qiáng)，人們的飲食觀念從“吃飽”“吃好”逐漸轉(zhuǎn)為“吃得營(yíng)養(yǎng)”“吃得健康”。利用藥食同源植物資源，開發(fā)具有一定保健作用的新產(chǎn)品成為一種趨勢(shì)。

以黃精為主要原料，超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）為指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)正交試驗(yàn)優(yōu)化黃精酵素飲料的發(fā)酵工藝，旨在探尋黃精酵素飲料的最適發(fā)酵工藝，為黃精的綜合利用和開發(fā)提供新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃精，市售；酵母，安琪酵母股份有限公司提供；鄰苯三酚、過(guò)二硫酸鉀、維C、乙二胺四乙酸二鈉（均為分析純），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；蒸餾水為實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 儀器與設(shè)備

ATY124 型電子天平，日本島津儀器有限公司產(chǎn)品；HH-6S 型恒溫水浴鍋，鞏義中天儀器科技有限公司產(chǎn)品；UV1900 型雙光束紫外可見分光光度計(jì)，上海佑科儀器儀表有限公司產(chǎn)品；ST3100 型pH 計(jì)，奧豪斯儀器（常州）有限公司產(chǎn)品；PAC-101 型數(shù)顯糖度儀，杭州陸恒生物科技有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

黃精→蒸制→浸泡→提取→過(guò)濾→接種發(fā)酵→檢測(cè)→成品。

1.3.2 黃精酵素產(chǎn)品品質(zhì)的確定方法

利用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)發(fā)酵工藝進(jìn)行研究，以發(fā)酵終點(diǎn)的SOD 酶活力為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定產(chǎn)品品質(zhì)。采用鄰苯三酚自氧化法測(cè)定黃精酵素飲料樣品的SOD 酶活力[16-17]。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

將初始糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)（按Brix 值計(jì)）（14%，18%，22%，26%，30%）、料液比（1∶60，1∶70，1∶80，1∶90，1∶100）、發(fā)酵時(shí)間（16，24，32，40，48 h）、酵母質(zhì)量分?jǐn)?shù)（1%，2%，3%，4%，5%）設(shè)置為單因素，研究以上幾個(gè)因素對(duì)黃精酵素發(fā)酵終點(diǎn)SOD 活力的影響，確定最佳的單因素水平。

1.3.4 正交試驗(yàn)

依據(jù)上述所測(cè)得各單因素的試驗(yàn)結(jié)果，選取糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、料液比、發(fā)酵時(shí)間、酵母質(zhì)量分?jǐn)?shù)4 個(gè)因素各3 水平，以黃精酵素發(fā)酵終點(diǎn)SOD 酶活力作為指標(biāo)，進(jìn)行正交試驗(yàn)。

發(fā)酵工藝優(yōu)化正交因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 發(fā)酵工藝優(yōu)化正交因素與水平設(shè)計(jì)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)SOD 值的影響

糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)SOD 值的影響見圖1。

圖1 糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)SOD 值的影響

由圖1 可知，黃精酵素飲料SOD 值隨糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加先上升后下降。當(dāng)糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)（Brix）26%時(shí)，達(dá)最高點(diǎn)，當(dāng)糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)（Brix）＞26%時(shí)，SOD 值有所下降。因此選取Brix 為22%，26%，30%此3 個(gè)初始糖度水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.2 黃精料液比對(duì)SOD 值的影響

黃精料液比對(duì)SOD 值的影響見圖2。

圖2 黃精料液比對(duì)SOD 值的影響

由圖2 可知，黃精酵素飲料SOD 值隨料液比的增加先上升后下降。當(dāng)黃精料液比為1∶80 時(shí)，達(dá)最高點(diǎn)；當(dāng)黃精料液比大于1∶80 時(shí)，SOD 值有所下降。因此，選取1∶70，1∶80，1∶90 此3 個(gè)初始料液比水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)SOD 值的影響

發(fā)酵時(shí)間對(duì)SOD 值的影響見圖3。

圖3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)SOD 值的影響

由圖3 可知，黃精酵素飲料SOD 值隨發(fā)酵時(shí)間的增加先上升后下降。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為24 h 時(shí)，達(dá)最高點(diǎn)；當(dāng)黃精發(fā)酵時(shí)間大于24 h 時(shí)，SOD 值有所下降。因此選取16，24，32 h 此3 個(gè)初始發(fā)酵時(shí)間水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.4 酵母質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)SOD 值的影響

酵母質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)SOD 值的影響見圖4。

圖4 酵母質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)SOD 值的影響

由圖4 可知，黃精酵素飲料SOD 值隨發(fā)酵質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加先上升后下降。當(dāng)發(fā)酵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，達(dá)最高點(diǎn)，當(dāng)酵母質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3%時(shí)，SOD 值有所下降。因此選取2%，3%，4%此3 個(gè)初始發(fā)酵質(zhì)量分?jǐn)?shù)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，按正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選取初始糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)Brix（22%，26%，30%）、料液比（1∶70，1∶80，1∶90）、發(fā)酵時(shí)間（16，24，32 h）及酵母質(zhì)量分?jǐn)?shù)（2%，3%，4%）進(jìn)行試驗(yàn)。

黃精飲料酵素發(fā)酵L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 黃精飲料酵素發(fā)酵L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2 可知，黃精酵素發(fā)酵的糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）、料液比（B）、發(fā)酵時(shí)間（C）及酵母質(zhì)量分?jǐn)?shù)（D）4 個(gè)因素的極差（R）表現(xiàn)為RC＞RA＞RD＞RB，即影響黃精酵素發(fā)酵的主次影響因素依次為發(fā)酵時(shí)間、糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、酵母質(zhì)量分?jǐn)?shù)、料液比。得到最優(yōu)組合為A3B1C2D3，即黃精酵素的最佳發(fā)酵工藝為糖初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)（Brix）30%，料液比1∶70，發(fā)酵時(shí)間24 h，酵母質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2.3.1 感官指標(biāo)

所制備的黃精酵素組織形態(tài)均勻、澄清透明，色澤呈紫紅色，有黃精特有的香氣。

2.3.2 理化指標(biāo)

最優(yōu)工藝產(chǎn)品的pH 值為4.89，可溶性固形物為12%。

2.3.3 微生物指標(biāo)符合GB7 101—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)飲料》。微生物指標(biāo)及結(jié)果見表3。

表3 微生物指標(biāo)及結(jié)果

3 結(jié)論

以黃精為原料，SOD 酶活力為指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)研究了初始糖度、料液比、發(fā)酵時(shí)間、酵母質(zhì)量分?jǐn)?shù)4 個(gè)因素對(duì)黃精酵素飲料的SOD 值的影響，單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)優(yōu)化了黃精酵素飲料的發(fā)酵工藝。優(yōu)化后的黃精酵素飲料的發(fā)酵工藝為初始糖度（Brix）30%，料液比1∶70，發(fā)酵時(shí)間24 h，酵母質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%。發(fā)酵后的黃精酵素飲料色澤紅亮鮮艷、透明澄清，有黃精特有香氣。該研究為黃精酵素的進(jìn)一步開發(fā)提供了參考，豐富了黃精產(chǎn)品的加工種類。