黄精山楂酒的研制及挥发性成分分析

张建萍，蔡望秋，陈尚龙，陈安徽，李 超

（1.徐州工程学院食品（生物）工程学院，江苏徐州 221018；2.徐州工程学院江苏省食品资源开发与质量安全重点建设实验室，江苏徐州 221018）

黄精（Polygonatum sibiricum）为黄精属植物，含有丰富的多糖、皂苷、木脂素，具有较高的药用价值和保健作用。黄精多糖具有抗衰老、抗炎、抗病毒以及增强大脑的学习和记忆功能的作用[1]；黄精皂苷具有化痰止咳、抗炎、抗肿瘤、抗真菌等保健作用[2]；黄精木脂素具有较强的生物活性，能抗氧化和清除自由基，还可以增强免疫力、促进蛋白质和糖类的合成[3]。

山楂较酸，不适于直接食用，山楂经加工和发酵等工艺制成的山楂酒不仅保留原有的营养成分，同时具有浓郁果香和醇厚风味，深受消费者的喜爱。山楂酒能助消化、消积食、活血化瘀、增强心肌的收缩能力、防止冠心病等心脑血管疾病的作用[4]。随着经济的快速发展和健康意识的提高，市场对具有保健功效的果酒需求越来越大[5]。保健营养型果酒一般是指在果酒生产过程中添加一些药食同源的植物原料、微生物原料、功能性低聚糖、营养物质等经调制或者直接发酵制成的一类果酒，具有保健、营养、预防疾病、养生等作用。本试验以酒黄精和新鲜山楂为原料，酿制黄精山楂酒，使之具有较强保健功效，同时使用气-质联用技术（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MC）[6-12]对黄精山楂酒挥发性成分进行定性和定量分析。

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

原料：酒黄精、山楂，市售。

菌种及试剂：酵母，安琪酵母股份有限公司；无水葡萄糖、二氯甲烷等化学试剂，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 黄精山楂酒制作工艺流程

本试验所采用的工艺流程见图1。

沸水加热：山楂含有鞣酸，会影响人体胃肠道功能，入沸水中加热可使鞣酸挥发去除，同时对山楂进行护色处理，防止其发生褐变，影响果酒色泽。

图1 工艺流程

酒黄精破碎：首先将酒黄精直接粉碎过40 目筛，然后称取一定量酒黄精粉末后加水搅匀，最后用超声波细胞粉碎机进行破碎，破碎条件为：超声功率300 W，超声时间5 s，间隔3 s，超声50次。

1.2.2 感官评定方案

根据李华等[13]对果酒感官评定的研究，从外观（色度、透明度）、香气和滋味3 个方面设计方案对黄精山楂酒进行感官评定，评定分为10 分、8 分、6分、4 分、2 分、0 分6 个等级，总分为30 分。实验邀请20 名本专业的学生对黄精山楂酒进行品尝和评分，以去掉最高分和最低分的平均分为黄精山楂酒感官评定得分。感官评定方案见表1。

1.2.3 挥发性成分的提取与测定

黄精山楂酒挥发性成分的提取[14]：取100 mL酒样至250 mL分液漏斗中，加入50 mL二氯甲烷进行液液萃取（振荡5 次，每次振荡1 min，每隔5 min振荡1次），静置分层后，分离有机相，重复提取3次后合并有相机，加入适量无水硫酸钠，置于-18 ℃冰箱中过夜，冷冻脱水。过滤除去硫酸钠的提取液经旋转蒸发器浓缩至5 mL，再用氮气吹扫至1.0 mL，装入小瓶，密封冷藏备用。

黄精山楂酒挥发性成分的测定参考文献[15-21]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

表1 感官评定方案

2.1.1 含糖量对感官评定的影响

含糖量直接影响酵母繁殖和代谢的速度，由于山楂本身含糖量较低，直接发酵导致山楂果酒的酒精度偏低，影响果酒品质，不利于陈酿和贮存，所以发酵前需调整含糖量。试验固定其他条件，只改变含糖量，研究其对黄精山楂酒的影响，结果见图2。

图2 含糖量对黄精山楂酒的影响

由图2可知，当含糖量在5%～20%时，黄精山楂酒感官评定得分随含糖量增加而升高，之后缓慢下降。

2.1.2 酵母添加量的优化对感官评定的影响

酵母添加量也是影响果酒品质的重要因素。试验固定其他条件，只改变酵母添加量，研究其对黄精山楂酒的影响，结果如图3所示。

图3 酵母添加量对黄精山楂酒的影响

由图3 可知，当酵母添加量在0.05%～0.15%时，黄精山楂酒感官评定得分随酵母添加量增加而升高，之后缓慢下降。

2.1.3 发酵温度的优化对感官评定的影响

发酵温度可以控制酵母的繁殖速度，过高的发酵温度加快了酵母繁殖和发酵速度，导致酵母衰败变快，发酵过早停止，果酒口感较差。试验固定其他条件，只改变发酵温度，研究其对黄精山楂酒的影响，结果如图4所示。

图4 发酵温度对黄精山楂酒的影响

由图4 可知，当发酵温度在20～26 ℃时，黄精山楂酒感官评定得分随发酵温度升高而缓慢升高，之后缓慢下降。

2.1.4 酒黄精添加量对感官评定的影响

过高的酒黄精添加量会掩盖山楂的果香，过低则会降低黄精山楂酒的保健功效。试验固定其他条件，只改变酒黄精添加量，研究其对黄精山楂酒的影响，结果如图5所示。

图5 酒黄精添加量对黄精山楂酒的影响

由图5 可知，当酒黄精添加量在1%～3%时，黄精山楂酒感官评定得分随酒黄精添加量增加而升高，之后迅速下降。

2.2 黄精山楂酒制作工艺的优化

以含糖量、酵母添加量、发酵温度和酒黄精添加量为影响因素，以感官评定得分为指标，选用L9(34)正交表进行正交试验设计[22]，试验设计及试验结果见表2，对试验结果进行方差分析见表3。

由表2 可知，对黄精山楂酒感官评定得分影响顺序为D＞B＞A＞C，即酒黄精添加量＞酵母添加量＞含糖量＞发酵温度，分析最佳条件为A2B2C3D2；由表3 可知，酒黄精添加量对黄精山楂酒感官评定得分影响显著（P＜0.05），酵母添加量、含糖量和发酵温度对黄精山楂酒感官评定得分的影响不显著。

表2 正交试验设计及实验结果

表3 正交试验方差分析

为了进一步验证正交试验结果的可靠性与重现性，在分析最佳条件A2B2C3D2下，重复制作6 批黄精山楂酒，其平均感官评定得分为28.3（高于实验最佳值27.8 分）。因此，黄精山楂酒最佳制作工艺为A2B2C3D2，即含糖量为20%、酵母添加量为0.15%、发酵温度为28 ℃和酒黄精添加量为3%。

2.3 黄精山楂酒理化指标检测

在黄精山楂酒最佳制作工艺（含糖量为20%、酵母添加量为0.15%、发酵温度为28 ℃和酒黄精添加量为3%）条件下发酵制作3 批黄精山楂酒。参考葡萄酒、果酒通用分析方法[23]，用密度瓶法测定黄精山楂酒的酒精度和干浸出物，用电位滴定法测定黄精山楂酒的总酸，用直接滴定法测定黄精山楂酒的总糖和还原糖，黄精山楂酒理化指标测定结果见表4。

由表4可知，黄精山楂酒的酒精度为10.55%vol，干浸出物含量为79.9 g/L，总酸含量为13.97 g/L，还原糖含量为7.84 g/L，总糖含量为13.07 g/L，相对标准偏差（RSD）≤3.59%。

2.4 黄精山楂酒挥发性成分的测定与分析

黄精山楂酒的总离子流色谱图如图6 所示，挥发性成分及相对含量见表5。

由表5 可知，黄精山楂酒中挥发性物质共38种，其中醇类9种、酯类8种、酸类8种、烷类8种、烯类2种、醛类3种，果酒中占主要比例的挥发性成分是醇类、酯类和酸类。由于气质分析中浓缩步骤采用的是液液萃取法，以二氯甲烷为溶剂，所以检测出的挥发性成分中，二氯甲烷不属于黄精山楂酒的成分，另外二氯甲烷属于有机溶剂，对色谱柱有一定的腐蚀，因而会有一部分含硅化合物从色谱柱中流出，故试验中需去除。

表4 黄精山楂酒理化性质

表5 黄精山楂酒挥发性成分及其相对含量

醇类和酯类挥发性物质对黄精山楂酒的香气起重要作用，具有独特的发酵醇香和酯香，其中醇类占挥发性成分的56.86%，酯类占挥发性成分的18.41%。苯乙醇占挥发性成分的20.15%，具有独特的清甜花香，对黄精山楂酒总体香气具有不可忽视的作用。酯类具有芳香风味，是黄精山楂酒总体香气的重要组成成分。酸类占挥发性成分的17.34%，也是黄精山楂酒总体香气的重要组成成分，由于山楂本身具有较高的酸度，导致酸类物质在黄精山楂酒挥发性成分中占比偏高。

图6 黄精山楂酒挥发性成分总离子流图

3 结论

在单因素试验的基础上，通过正交试验优化得到黄精山楂酒最佳制作工艺：含糖量为20%、酵母添加量为0.15%、发酵温度为28 ℃和酒黄精添加量为3%，经方差分析得酒黄精添加量对黄精山楂酒制作影响显著。在此条件下制作黄精山楂酒的酒精度为10.55%vol，干浸出物含量为79.9 g/L，总酸含量为13.97 g/L，还原糖含量为7.84 g/L，总糖含量为13.07 g/L，RSD≤3.59%。黄精山楂酒检出挥发性成分38 种，其中醇类占挥发性成分的56.86%，酯类占18.41%，酸类占17.34%，醇类和酯类挥发性物质对黄精山楂酒的香气起重要作用，具有独特的发酵醇香和酯香。