黄精果酒主发酵工艺研究

宋艺君，郭涛，李积秀

（1.陕西中医药大学药学院，陕西咸阳712046；2.解放军第451医院，陕西西安710054）

黄精是百合科植物滇黄精、黄精、多花黄精的干燥根茎[1]。黄精主产于我国东北、华北、西北地区，多花黄精以江南一带为主，滇黄精主要分布在以云南为中心的西南地区，具有补气养阴、健脾、润肺、益肾的功效。黄精主要含有多糖、皂苷、黄酮、生物碱、木质素等成分，另外还含有多种人体必需的氨基酸和微量元素，以及多种蒽醌类化合物[2]，具有降血糖、抗衰老、提高免疫力，抗病原微生物、抗肿瘤等作用[3]，可以治疗糖尿病、冠心病、高血压等疾病。

果酒是在酵母菌等微生物的作用下酿成的，随着人们生活水平的提高，因为果酒具有“安全无害、营养保健”的特点，人们对其需求越来越高。果酒的品质主要受原材料质量、酿酒酵母及酿造工艺等因素影响[4]，所以确定最佳生产工艺条件对酿造出好的酒至关重要。

根据文献报道[5-7]，黄精的研究主要集中在化学成分、药理药效和临床应用方面，这些年来，随着营养、保健食品的兴起，黄精开始应用于食品工业[8-9]，如黄精果脯、黄精饮料等，本试验采用正交试验设计，以酒精度和感官评分作为评价指标，确定黄精最佳主发酵工艺，以期为黄精果酒的产业化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黄精：采自陕西汉中，新鲜黄精切片，烘干；RX60干酵母：法国Laffort公司；EX－V果胶酶（100活力单位）：法国拉曼集团；酚酞：天津市天力化学试剂有限公司；次甲基蓝：天津市天新精细化工开发中心；白砂糖（食品级）：广州一德路批发市场；Milli－Q蒸馏水：用（Millipore，Bedford，MA）纯化水系统制得；葡萄糖、偏重亚硫酸钾、盐酸、氢氧化钠、硫酸铜、酒石酸钾钠：广州化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

SPX－Ⅱ系列生化培养箱：上海新苗医疗器械制造有限公司；KQ－50DE型数控超声仪：昆山市超声仪器有限公司；APLI手持折光仪：衡州艾普计量仪器有限公司；BSA223S精密电子天平、PB－10pH计：北京赛多利斯仪器系统有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 黄精酒加工工艺流程

黄精+10倍质量水浸泡→煎煮→药液和药渣的混合物→过滤药渣→药液→澄清→酵母活化→成分调整→接种发酵→倒瓶→后发酵→澄清→灌装→杀菌→陈酿→成品

1.3.2 感官评价

果酒呈淡黄色，醇香可口，具有黄精特有的香气，味道纯正，无异味，澄清，符合GB/T 15038－2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的要求。由8名感官评分人员对混合果酒进行感官评分（满分100分），感官评分标准见表1。

1.3.3 主发酵工艺单因素试验设计

酵母活化[10－11]：在干酵母中加入10倍量38℃～42℃温水，于40℃恒温水浴活化30 min，每隔10分钟搅拌一次。

发酵时间对主发酵的影响：固定料液比1∶10（g/mL），微沸状态煎煮0.5 h，干酵母0.5 g/L，SO260 mg/L，果胶酶60 mg/L，原料液pH值3.5，于25℃分别发酵7、14、21、28、35 d，评价指标为酒精度和感官评分。

发酵温度对主发酵的影响：固定料液比1∶10（g/mL），微沸状态煎煮0.5 h，干酵母0.5 g/L，SO260 mg/L，果胶酶 60 mg/L，原料液 pH 值 3.5，分别于 18、21、24、27、30℃发酵14 d，评价指标为酒精度和感官评分。

果胶酶用量对主发酵的影响：固定料液比1∶10（g/mL），微沸状态煎煮 0.5 h，干酵母 0.5 g/L，SO260 mg/L，原料液pH值3.5，果胶酶用量分别为0、30、60、90、120 mg/L，于 25 ℃发酵 14 d，评价指标为酒精度和感官评分。

干酵母用量对主发酵的影响：固定料液比1∶10（g/mL），微沸状态煎煮 0.5 h，SO260 mg/L，原料液 pH 值3.5，果胶酶 60 mg/L，干酵母用量分别为 0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 g/L，于25℃发酵14 d，评价指标为酒精度和感官评分。

1.3.4 主发酵工艺正交优化试验

称取黄精50 g，选用发酵时间、发酵温度、果胶酶用量、干酵母用量作为考察因素，在其他工艺条件都不变的情况下，进行四因素三水平的正交试验L9（34），评价指标为酒精度和感官评分，因素和水平见表2。

表2 主发酵条件优化正交试验因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment for main fermentation condition optimization

1.3.5 测定指标分析方法[12]

酒精度的测定：密度瓶法；总酸的测定：酸碱滴定法；总糖的测定：氧化还原滴定法。

2 结果与分析

2.1 发酵时间对主发酵的影响

不同发酵时间对主发酵的影响结果见图1。

图1 发酵时间对主发酵的影响Fig.1 Efforts of fermentation time on main fermentation

由图1可知，随着发酵时间的延长，酒精度和感官评分均呈现先增加后缓慢减小的趋势，其中酒精度增加的幅度大于感官评分。酒精度在28天后基本保持稳定，可认为主发酵在28 d左右基本结束，感官评分也在28 d达到最高值。综合考虑，选择发酵时间为28 d。

2.2 发酵温度对主发酵的影响

温度是影响发酵的重要因素之一，温度太高或太低，发酵代谢产物的类型及数量将不同，酒的口感和风味也将不同。随着发酵温度进一步升高，酵母衰老速度加快，杂菌容易生长，进而影响果酒品质[13]。

不同发酵温度对主发酵的影响结果见图2。

由图2可知，随着发酵温度的升高，酒精度和感官评分均先增高后降低。从18℃～24℃，发酵速度逐步加快，在24℃时发酵最快，从24℃～30℃，发酵速度呈现下降趋势。发酵温度为24℃时，酒精度和感官评分最高，因此选择发酵温度为24℃。

2.3 果胶酶用量对主发酵的影响

果胶酶是一种可以分解果胶的酶，如果酶解果胶不彻底，不仅会影响出汁率和酒后期的澄清处理，还会最终影响到成品酒的营养功效成分的含量。不同果胶酶用量对主发酵的影响结果见图3。

由图3可知，随着果胶酶用量的增加，酒精度基本上没有变化，说明果胶酶用量对酒精度的影响很小，感官评分先增加后减小，变化幅度也很小。当果胶酶用量为60 mg/L时，感官评分最好，此后呈下降趋势。综合考虑，选择果胶酶用量为60 mg/L。

图3 果胶酶用量对主发酵的影响Fig.3 Effect of pectinase dosage on main fermentation

2.4 干酵母用量对主发酵的影响

不同干酵母用量对主发酵的影响结果见图4。

图4 干酵母用量对主发酵的影响Fig.4 Effect of yeast inoculums on main fermentation

由图4可知，随着干酵母用量的增加，酒精度逐渐升高，感官评分先增加后降低。当干酵母用量为0.1g/L～0.5 g/L时，酒精度变化幅度稍大，此后在干酵母用量为0.5 g/L～0.9 g/L时，酒精度呈缓慢增加趋势，可能是因为干酵母用量增加会促进酵母迅速繁殖，但繁殖速度过快会加快呼吸作用，过早消耗醪液中的糖分从而不利于酒精度的积累；当干酵母用量为0.5 g/L时，感官评分最好，此后呈下降趋势。综合考虑，选择干酵母用量为0.5 g/L。

2.5 发酵条件优化正交试验

正交试验结果与分析见表3，方差分析结果见表4和表5。

由表3可知，各因素对感官评分影响的主次顺序为D>B>A>C，即干酵母用量影响最大，其次是发酵温度、发酵时间，最后是果胶酶用量。最佳组合为A2B3C2D2；各因素对酒精度影响的主次顺序为B>D>A>C，即发酵温度影响最大，其次是干酵母用量、发酵时间，最后是果胶酶用量。最佳组合为A2B3C3D2。综合考虑，选择A2B3C2D2，即发酵时间21 d，发酵温度27℃，果胶酶用量60 mg/L，干酵母用量0.5 g/L。

表3 发酵条件优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation condition optimization

表4 以感官评分为指标的方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments for alcohol content optimization

表5 以酒精度为指标的方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal experiments for sensory evaluation score optimization

方差分析结果（见表4、表5）显示，发酵时间、发酵温度、干酵母用量对感官评分影响显著（P<0.05）；发酵温度和干酵母用量对酒精度影响显著（P<0.05），发酵时间对酒精度影响不显著（P>0.05）。综合考虑，选择A2B3C1D2，即发酵时间21 d，发酵温度27℃，果胶酶用量30 mg/L，干酵母用量0.5 g/L。

2.6 验证试验

取黄精，选择最优组合方案进行3次平行试验，结果见表6。

表6 3次平行试验结果Table 6 Results of three paralleled experiments

从表6可以看出，在最优组合发酵条件下，产品酒精度为（7.8±0.3）%vol，感官评分为（86±3.5）分。

2.7 产品质量标准

2.7.1 理化指标

酒精度8%vol，总酸4.5 g/L（以酒石酸计），总糖24.7 g/L（以葡萄糖计），半甜型。

2.7.2 微生物指标

细菌菌落总数≤50个/mL，大肠菌群数≤3 MPN/100 mL，致病菌：不得检出。

3 结论

在单因素试验结果的基础上，以酒液中酒精度、感官评分为评价指标，确定黄精酒的最佳发酵工艺条件为发酵时间21 d，发酵温度27℃，果胶酶用量30 mg/L，干酵母用量0.5 g/L。在该条件下得到的黄精酒的酒精度为（7.8±0.3）%vol，感官评分为（86±3.5）分。