三七黃精黨參保健酒澄清工藝的優(yōu)化

周家明 ，趙會(huì)邦 ，馬 妮，趙 愛(ài)，馮光泉*

（1.文山學(xué)院三七研究院，文山663099；2.文山學(xué)院化工學(xué)院，文山663099）

三七黃精黨參保健酒中含有三七皂苷、黃酮、氨基酸、淀粉、多糖、生物堿等多種藥理與功效成分和多種營(yíng)養(yǎng)成分，具有增強(qiáng)免疫力的功效。但由于原料酒的成分與這些營(yíng)養(yǎng)或功效成分之間發(fā)生物理、化學(xué)、生化反應(yīng)、制作用水水質(zhì)和原料酒質(zhì)量及加工工藝等原因，而使得保健酒在儲(chǔ)存和銷售過(guò)程中，常產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生許多沉淀。保健酒的感官指標(biāo)應(yīng)具備的第一點(diǎn)就是保健酒必須色澤和諧、澄清無(wú)混濁，而這種因長(zhǎng)時(shí)間放置而出現(xiàn)的失光和沉淀現(xiàn)象正違背了這一條，使得消費(fèi)者難以接受，影響了產(chǎn)品的銷售狀況。目前對(duì)三七黃精黨參保健酒的凈化后處理主要是采用超濾法，超濾法雖然可以使濾后的酒體清澈透明，但需要昂貴的超濾機(jī)，處理成本高，且設(shè)備需要專業(yè)人員定期進(jìn)行維修，這給三七黃精黨參保健酒的生產(chǎn)帶來(lái)了不少問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)主要采用硅藻土添加量、皂土添加量、淀粉添加量、澄清時(shí)間來(lái)進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，即控制其他條件不變，改變硅藻土、皂土、淀粉的添加量、靜置的時(shí)間，以三七黃精黨參保健酒的透光率為考察指標(biāo)，研究這四個(gè)因素的變化對(duì)該保健酒透光率的影響，再在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得出硅藻土、皂土、淀粉的最佳添加量及最佳澄清時(shí)間，達(dá)到優(yōu)化澄清工藝的目的，為該保健酒的凈化后處理提供新的處理方法，并為其他保健酒的澄清優(yōu)化工藝研究提供參考。

1 材料和試劑

1.1 材料

三七主根；黃精（干燥根莖）；黨參；白酒；硅藻土（宜興市君聯(lián)硅藻土有限公司）；皂土（四川省仁壽興大工貿(mào)有限公司）；預(yù)糊化淀粉（德州高峰淀粉有限公司）。

1.2 試劑

蒸餾水；純化水；鹽酸溶液（1+1）；氫氧化鈉溶液（200g/L）；葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液（2.5g/L）；費(fèi)林溶液Ⅰ、費(fèi)林溶液Ⅱ；次甲基藍(lán)指示劑（10g/L）；氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液[c(NaOH)=0.1moL/L]：按GB/T601配制與標(biāo)定；1%酚酞指示劑溶液；氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液 [c(NaOH)=3.5moL/L]：按GB/T601配制；硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液[c(?H2SO4)=0.1moL/L]：按GB/T601配制與標(biāo)定；乙醇（無(wú)酯）溶液[40%（體積分?jǐn)?shù)）]；酚酞指示劑（10g/L）：按GB/T603配制。

1.3 儀器設(shè)備

圓底燒瓶；錐形瓶；濾紙；抽濾瓶；冷凝管；石英比色皿（型號(hào)751；金壇市白塔石英廠）；容量瓶；酸式滴定管；堿式滴定管；移液管；溫度計(jì)；燒杯；滴管；全玻璃蒸餾器 （500mL）等。設(shè)備：電子天平 (型號(hào)CPA225D；上海巴玖實(shí)業(yè)有限公司)；200克手提式高速萬(wàn)能粉碎機(jī)(型號(hào)：DFT-200；溫嶺市林大機(jī)械有限公司)；低溫冷卻液循環(huán)泵(型號(hào):OLSB-5L/25；鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)；循環(huán)水式真空泵(型號(hào)SHZD(Ⅲ)；鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)；數(shù)顯恒溫水箱(型號(hào)HH-420；常州奧華儀器有限公司)；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(型號(hào)BUCHI RotavaperR-200；上海亞榮生化儀器有限公司)；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（型號(hào)DGG-9620A；上海齊欣科學(xué)儀器有限公司）；恒溫水浴鍋 （型號(hào)DK-98-II；天津市泰斯特儀器有限公司）；數(shù)顯恒溫電熱板（型號(hào)DB-3D）；紫外/可見(jiàn)分光光度計(jì)（型號(hào)759S；上海元析儀器有限公司）。

2 實(shí)驗(yàn)方法及內(nèi)容

2.1 制作工藝

2.1.1 工藝流程

原料（三七、黨參、黃精）→粉碎→提取→混合→配制→樣品→質(zhì)檢→包裝→成品

2.1.2 操作要點(diǎn)

三七、黨參的處理：用粉碎機(jī)把干燥三七、黨參粉碎過(guò)篩20目的顆粒，稱取一定的量分別放于圓底燒瓶里，于數(shù)顯恒溫水箱中，以90℃，70%(黨參用75%)乙醇回流提取3次，3次的料液比分別是1:10、1:8、1:6，時(shí)間分別是2、1.5、1h，然后混合三次提取的液體，待其冷卻后用定性濾紙抽濾兩次，并進(jìn)行濃縮，濃縮后的浸液到于燒杯中，用保鮮膜密封備用。

黃精處理過(guò)程：用剪刀把黃精片剪成小丁狀，于數(shù)顯恒溫水箱中，以最佳提取工藝：固液比1：15、提取溫度90℃、提取時(shí)間4h、提取1次對(duì)黃精小碎片進(jìn)行提取[1]，混合提取的液體，待其冷卻后用定性濾紙抽濾兩次，并進(jìn)行濃縮，濃縮后的浸液到于燒杯中，用保鮮膜密封備用。

保健酒的調(diào)制：按照配方量取一定的三七液、黃精液、黨參液，然后加入相應(yīng)量的包谷酒和純化水，使各種試液充分混合后便可制得三七黃精黨參保健酒。

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)

2.2.1 最大吸收峰的確定

用1cm的石英比色皿，以蒸餾水為參照，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)在400～980nm的波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)測(cè)定保健酒溶液的透光率，得出最大吸收峰處的波長(zhǎng)λmax。

2.2.2 正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)三種澄清劑的水平確定

準(zhǔn)確量取21份35mL該保健酒于21支試管中，然后按 0.6‰、0.8‰、1‰、1.2‰、1.4‰、1.6‰、1.8‰的比例分別稱取7分硅藻土、皂土、淀粉加入21支裝著保健酒的試管中，震動(dòng)試管使硅藻土、皂土、淀粉充分溶解后靜置10天，10天后測(cè)定這21組保健酒的透光率。

2.2.3 正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)澄清時(shí)間的水平確定

準(zhǔn)確量取7份35mL該保健酒于7支試管中，然后根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)得出的最佳添加量，量取相應(yīng)量的硅藻土、皂土、淀粉加入7支試管中，標(biāo)記其編號(hào)為①、②、③、④、⑤、⑥、⑦，震動(dòng)使其充分溶解后，分別放置2、6、10、14、18、22、26 天后測(cè)定其透光率。

2.3 正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

三七黃精黨參保健酒澄清工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)采用四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化來(lái)考察，四個(gè)因素分別是硅藻土添加量、皂土添加量、淀粉添加量、靜置澄清時(shí)間，三水平分別由單因素實(shí)驗(yàn)得出，以保健酒的透光率作為考察指標(biāo)來(lái)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

2.4 各理化指標(biāo)的檢測(cè)方法

透光率的檢測(cè)：用1cm的石英比色皿，以蒸餾水為參照于889nm波長(zhǎng)處測(cè)定；酒精度的檢測(cè)：酒精計(jì)發(fā)（20℃）；總糖的檢測(cè)：直接滴定法（以葡萄糖計(jì)）；總酸的檢測(cè)：酸堿滴定的指示劑法（以乙酸計(jì)）；可溶性固形物的檢測(cè)：稱量法；總酯的檢測(cè)：指示劑法（以乙酸乙酯計(jì)）。

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1.1 硅藻土添加量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

硅藻土是一種價(jià)格較低的過(guò)濾介質(zhì),而且是絮凝劑,自身的比表面積較大，帶有很強(qiáng)的負(fù)電荷，正負(fù)電荷相互吸引，就能夠?qū)⒕苹袔氲慕饘訇?yáng)離子進(jìn)行有效的吸附，降低保健酒中無(wú)機(jī)鹽渾濁沉淀的產(chǎn)生。同時(shí)，還能吸附單寧、色素等大分子物質(zhì)懸浮物，增加保健酒的透光率。按實(shí)驗(yàn)方案，加入該保健酒中的硅藻 土 的 量 分 別 是 0.012、0.028、0.035、0.042、0.049、0.056、0.063g/mL，靜置澄清10天，測(cè)得保健酒的透光率，結(jié)果如圖1所示。

圖1 硅藻土添加量對(duì)保健酒透光率的影響

從圖1可以看出，硅藻土對(duì)三七黃精黨參保健酒的澄清效果很好，開(kāi)始時(shí)該保健酒的透光率隨著硅藻土添加量的增加而不斷地增大，當(dāng)硅藻土的添加量在0.042g/mL時(shí)，保健酒的透光率達(dá)到最大值99.1%。達(dá)到最大值之后，隨著硅藻土用量的增加該保健酒的透光率反而逐漸下降，但基本維持在98%以上。這可能是因?yàn)楫?dāng)硅藻土對(duì)保健酒中金屬離子的吸附達(dá)到一種平衡狀態(tài)后，再繼續(xù)加入過(guò)量的硅藻土就會(huì)引入金屬離子，形成其他的無(wú)機(jī)鹽渾濁沉淀；同時(shí)，絮凝沉淀物在該保健酒中保留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)重新溶解而降低保健酒的澄清度。綜合以上數(shù)據(jù)及分析，選擇1.0‰，1.2‰，1.4‰作為正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的三個(gè)水平。

3.1.2 皂土添加量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

皂土是保健酒澄清工藝中常用的澄清劑，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，7支盛有該保健酒的試管中加入皂土的量分別 為 0.012、0.028、0.035、0.042、0.049、0.056、0.063g/mL，同樣靜置澄清10天后，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定該保健酒的透光率，以皂土的添加量為橫坐標(biāo)，保健酒的透光率為縱坐標(biāo)作圖，所得結(jié)果如圖2所示。

圖2 皂土添加量對(duì)保健酒透光率的影響

從圖2可以看出，隨著皂土添加量的增多保健酒的透光率有很明顯的增大，很快地在0.035g/mL處達(dá)到了最大值99.3%，當(dāng)皂土的添加量在0.042～0.049g/mL時(shí)，保健酒的透光率開(kāi)始有明顯的下降，隨后下降趨勢(shì)開(kāi)始變緩。這可能是因?yàn)橐婚_(kāi)始時(shí)，加入的皂土吸取了保健酒中的水后會(huì)膨脹并分散在水中，形成一些穩(wěn)定且?guī)ж?fù)電荷的膠體微粒，正負(fù)電荷相互吸引，就會(huì)使保健酒中的那些帶有正電荷的混濁性物質(zhì)產(chǎn)生絮狀沉淀物而保健酒變得澄清；同時(shí)，剛開(kāi)始時(shí)皂土能完全與保健酒中的單寧、蛋白質(zhì)、多糖、色素等產(chǎn)生凝聚作用，使小顆粒變成大顆粒而沉降，以使保健酒達(dá)到澄清的目的。而后面隨著皂土的用量繼續(xù)增加，保健酒的透光率反而明顯下降是因?yàn)檫^(guò)量的皂土使原先形成絮狀沉淀物重新變成穩(wěn)定的渾濁膠體。綜上，正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)選擇0.8‰，1.0‰，1.2‰作為它的三個(gè)水平。

3.1.3 淀粉添加量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

淀粉經(jīng)糊化后，分子內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)消失，體積比原來(lái)增加了數(shù)十倍，形成了一種海綿狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在水中呈一定的膠體狀態(tài)，因而，澄清保健酒不僅具有吸附作用，也一定程度上具有絮凝作用。按照實(shí)驗(yàn)方案，往7支盛有三七黃精黨參保健酒的試管中分別加入 0.012、0.028、0.035、0.042、0.049、0.056、0.063g/mL預(yù)糊化淀粉，同樣靜置澄清10天，然后用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定其透光率，以預(yù)糊化淀粉的用量為橫坐標(biāo)，靜置澄清后保健酒的透光率為縱坐標(biāo)作圖，所得結(jié)果如圖3所示。

圖3 淀粉添加量對(duì)保健酒透光率的影響

根據(jù)圖3可知，預(yù)糊化淀粉對(duì)三七黃精黨參保健酒的澄清作用很大，7組保健酒經(jīng)預(yù)糊化淀粉處理后透光率基本都在98%以上。當(dāng)預(yù)糊化淀粉的用量在0.021～0.035g/mL內(nèi)，保健酒的透光率隨著預(yù)糊化淀粉添加量的增大而有較為明顯的增大，而當(dāng)預(yù)糊化淀粉的添加量達(dá)到0.042g/mL使，保健酒的透光率只增大了0.1%，且達(dá)到了最大值99.2%，之后隨著添加量的增大保健酒的透光率反而下降，但下降趨勢(shì)不太明顯。這可能是因?yàn)閯傞_(kāi)始加入預(yù)糊化淀粉時(shí)，預(yù)糊化淀粉吸附了保健酒中的金屬離子，減少了保健酒中無(wú)機(jī)鹽渾濁沉淀的產(chǎn)生，同時(shí)由于預(yù)糊化淀粉在保健酒中的絮凝作用而使保健酒得以澄清；而隨著保健酒中金屬離子被逐漸吸附完而達(dá)到吸附平衡，過(guò)量的預(yù)糊化淀粉就會(huì)使原先形成的絮狀沉淀物重新變成穩(wěn)定的渾濁膠體；此外，如果絮凝沉淀物在保健酒中停留的時(shí)間較長(zhǎng)，它自身也會(huì)重新溶解而使保健酒的透光率降低。綜合以上數(shù)據(jù)及分析，選擇1.0‰，1.2‰，1.4‰作為正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的三個(gè)水平。

3.1.4 澄清時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)前三個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，往待澄清的7組35mL的三七黃精黨參保健酒中分別加入硅藻土0.042g/mL、皂土 0.035g/mL、淀粉 0.042g/mL，靜置一段時(shí)間使該保健酒澄清透明。為了研究該保健酒的最佳靜置

澄清時(shí)間，設(shè)計(jì)該保健酒的澄清時(shí)間分別為2、6、10、14、18、22、26d，靜置澄清時(shí)間到后，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定各組該保健酒的透光率，以澄清時(shí)間為橫坐標(biāo)，保健酒的透光率為縱坐標(biāo)作圖，結(jié)果如圖4所示。

圖4 澄清時(shí)間對(duì)保健酒透光率的影響

從圖4可以看出，澄清時(shí)間對(duì)保健酒透光率影響很大，澄清時(shí)間在2～10d內(nèi)，保健酒的透光率隨著澄清時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷地增大；澄清時(shí)間在10～26d內(nèi)，澄清時(shí)間越長(zhǎng)保健酒的透光率越大，但透光率值增大不明顯，基本保持不變，澄清了26d之后，保健酒的透光率達(dá)到最大值99.4%，故選擇18、22、26d作為正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的三個(gè)水平。

3.2 正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

為了進(jìn)一步優(yōu)化該保健酒澄清工藝的條件，本實(shí)驗(yàn)在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以硅藻土添加量（A）、皂土添加量（B）、淀粉添加量（C）、靜置澄清時(shí)間（D）為因素在不同水平下進(jìn)行L9(34)4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)對(duì)三七黃精黨參保健酒的澄清工藝進(jìn)行優(yōu)化，以該保健酒的透光率T889(%)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而找出該保健酒的最佳澄清工藝條件。正交實(shí)驗(yàn)的因素及水平如表1所示，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的因素與水平

表2 澄清工藝優(yōu)化正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2的正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并根據(jù)R值可推斷出，各因素A（硅藻土添加量）、B（皂土添加量）、C（預(yù)糊化淀粉添加量）、D（澄清時(shí)間）對(duì)三七黃精黨參保健酒的透光率的影響由強(qiáng)到弱的順序是A＞C＞B＞D，它的最佳澄清工藝為ABCD，即添加相當(dāng)于保健酒量的1.0‰的硅藻土，0.8‰的皂土，1.0‰的預(yù)糊化淀粉及靜置澄清18天，此條件下該保健酒的透光率可達(dá)到99.5%，澄清效果最好。

3.3 靜置澄清處理前后保健酒的各理化指標(biāo)的變化

根據(jù)正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得的最佳靜置澄清工藝對(duì)三七黃精黨參保健酒進(jìn)行澄清實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)該保健酒靜置澄清處理前后的透光率、酒精度、總糖、總酸、可溶性固形物、總酯等理化指標(biāo)做檢測(cè)及進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 三七黃精黨參保健酒處理前后各理化指標(biāo)的變化

由表3可知，經(jīng)該澄清工藝處理后，三七黃精黨參保健酒的透光率增大了許多，且酒精度、總糖、總酸、可溶性固形物、總酯等物質(zhì)含量基本保持不變，能較好地保持該保健酒原有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和特色風(fēng)味。

4 結(jié)論

單一澄清劑處理三七黃精黨參保健酒效果最佳的是皂土，經(jīng)該保健酒量的1‰的皂土靜置處理后的保健酒透光率可達(dá)到99.3%；復(fù)合澄清劑靜置澄清18天后，該保健酒的透光率可達(dá)到95%，澄清效果優(yōu)于單一澄清劑的澄清效果；當(dāng)加入三七黃精黨參保健酒中的硅藻土的量為保健酒的1.0‰，皂土的量為0.8‰，預(yù)糊化淀粉的量為1.0‰[2]，并靜置澄清18天時(shí)，該保健酒的透光率最高，可達(dá)到99.5%，澄清效果最佳；最佳澄清工藝處理前后，該保健酒中總糖、總酸、可溶性固形物等物質(zhì)的含量變化不大，對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分保持得很好，同時(shí)，保健酒的透光率明顯增大了，處理后的保健酒清亮有光澤、口感爽快醇和。