黃芪米酒發(fā)酵的條件優(yōu)化

楊麗華，魯娜，張雪舂，孟建宇

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院應(yīng)用與環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011）

米酒是我國(guó)民間的一種傳統(tǒng)發(fā)酵食品,已經(jīng)有兩千多年的食用歷史，其所含酒精少，營(yíng)養(yǎng)成分易于人體消化吸收，是老百姓喜愛(ài)的一種營(yíng)養(yǎng)品。米酒因其功能而得到關(guān)注，隨著米酒產(chǎn)品的多樣化、功能化和米酒生產(chǎn)的規(guī)范化發(fā)展，其在酒類飲品中的市場(chǎng)占有率越來(lái)越高[1-2]。

黃芪是我國(guó)西北部一種十分常見(jiàn)的中藥材，其中又以內(nèi)蒙古武川的黃芪品質(zhì)為最好[3]。黃芪中含有豐富的黃芪多糖、生物堿、氨基酸、黃酮和皂苷等化合物及其他微量元素（如硒元素）[4-6]，具有抗病原菌、抗輻射、抗衰老、抗疲勞、調(diào)節(jié)血糖、調(diào)節(jié)免疫力、抗腫瘤等功效[7-11]。而黃芪多糖是黃芪中最重要的天然有效成分，能提高巨噬細(xì)胞活性，增強(qiáng)細(xì)胞生理代謝，是理想的免疫增強(qiáng)劑[12]，是在黃芪藥理作用中起決定性因素的生物大分子[13-15]。近年來(lái)，已有將黃芪用于保健酒類的研發(fā)，如王靜等[3]采用酵母發(fā)酵制得一款黃酮含量達(dá)29.85 mg/L的黃芪紅景天銀杏發(fā)酵型保健酒；周瑤等[5]利用酵母發(fā)酵黃芪制得一款醇香協(xié)調(diào)的黃芪酒；盧開(kāi)華等[16]進(jìn)行了黃芪黃酒工藝的初探；胡彥營(yíng)[17]以大麥芽、黃芪、啤酒花為原料進(jìn)行了黃芪保健啤酒的研制；劉全亮等[18]以當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)的燕麥為主要原料，采用生料釀酒工藝開(kāi)發(fā)了燕麥黃芪酒；賴敏輝[19]等進(jìn)行了黃芪黍米黃酒釀造工藝的研究；柴智等[20]進(jìn)行了發(fā)酵蒸餾型黃芪酒的釀制工藝的研究。

黃米又稱黍米，是我國(guó)北方重要的糧食作物之一，其粗蛋白和淀粉的含量高于大米、小麥等，富含維生素、礦物質(zhì)和微量元素等多種營(yíng)養(yǎng)元素[21-22]，是釀造米酒的優(yōu)質(zhì)原料。為了充分利用野生資源，提升米酒產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)功效，并開(kāi)發(fā)新型北方米酒，本研究以黃米和糯米為主要原料，加入黃芪進(jìn)行發(fā)酵，研究黃芪添加量、黃米與糯米混合比例和酒曲添加量對(duì)黃芪米酒品質(zhì)的影響，從而探究黃芪米酒發(fā)酵工藝的最佳條件，為黃芪米酒工業(yè)化發(fā)展提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 發(fā)酵原料

黃米：內(nèi)蒙古蒙清農(nóng)業(yè)科技有限公司；長(zhǎng)糯米：安徽燕之坊食品有限公司；黃芪：內(nèi)蒙古源態(tài)生種養(yǎng)殖專業(yè)合作社；甜酒曲：安琪酵母股份有限公司。

1.2 試劑及儀器

濃硫酸（分析純）、標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖樣品（99.6%）：天津市化學(xué)試劑三廠；苯酚（分析純）：天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司。

滬0397-41-2005型電熱恒溫培養(yǎng)箱、XMTD-204數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司；YP5002型電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；FA2004B型電子天平：上海菁海儀器有限公司；WYT型手持測(cè)糖儀：上海邦西儀器科技有限公司；DSX-280KB30型高壓滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠；DL-109型電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津市實(shí)驗(yàn)儀器廠；UV-3200型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海凌析儀器有限公司；SCQ-5201B型超聲波清洗儀：上海聲彥超聲波儀器有限公司。

1.3 黃芪提取液的制備

準(zhǔn)確稱取黃芪飲片3、5、8g，先分別放入盛有100mL蒸餾水的燒杯中，用超聲波清洗儀在300 W、40 kHz下超聲10 min，再將燒杯放入水浴鍋中沸水浴1.5 h，最后用六層紗布將黃芪提取液過(guò)濾兩遍去除黃芪渣，濾液用蒸餾水定容到100 mL備用。

1.4 黃芪米酒工藝流程

1.5 黃芪米酒中多糖含量的檢測(cè)

取1 g黃芪米酒發(fā)酵物置于100 mL的燒杯中，加入適量的蒸餾水浸提5 min后用紗布濾除殘?jiān)瑢l(fā)酵物過(guò)濾液用蒸餾水定容至100 mL，攪拌。用移液管準(zhǔn)確吸取過(guò)濾液1 mL置于25 mL容量瓶中，并定容使溶液稀釋25倍。再?gòu)纳鲜鱿♂尯玫娜芤褐腥? mL溶液置于試管中，先加入1 mL的5%苯酚溶液后迅速加入5 mL濃硫酸并立即搖勻，放入水浴鍋中沸水加熱15 min，最后用流水快速冷卻，作為供試液[23]。在490 nm下測(cè)定供試液的吸光值并根據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線，見(jiàn)圖 1?；貧w方程 y=63.696x+0.009 1（R2=0.998 8），計(jì)算多糖濃度，再根據(jù)黃芪米酒發(fā)酵物的稀釋倍數(shù)計(jì)算出1 g發(fā)酵物中多糖的含量。

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Glucose standard curve

1.6 黃芪米酒發(fā)酵條件優(yōu)化

1.6.1 黃芪添加量對(duì)黃芪米酒的影響

發(fā)酵溫度30℃、酒曲接種量0.4%，黃米和糯米的質(zhì)量比為1∶1，黃芪添加量分別設(shè)為0%、3%、5%、8%，按1.3中方法制得黃芪提取液。用黃芪提取液蒸米，進(jìn)行為期72 h的發(fā)酵，分別在發(fā)酵24、48、72 h時(shí)測(cè)定多糖含量，選出黃芪米酒發(fā)酵時(shí)最佳的黃芪添加量，并測(cè)定所得黃芪米酒的pH值、出汁率、感官評(píng)分等指標(biāo)。

1.6.2 黃米和糯米質(zhì)量比對(duì)黃芪米酒的影響

發(fā)酵溫度30℃、酒曲接種量定為0.4%，黃米和糯米的質(zhì)量比分別設(shè)為 1∶1、1∶2、2∶1，用黃芪添加量為5%的黃芪提取液蒸米，進(jìn)行為期72 h的發(fā)酵，分別在24、48、72 h時(shí)測(cè)定多糖含量，選出黃芪米酒發(fā)酵時(shí)最佳的黃米和糯米質(zhì)量比，并測(cè)定所得黃芪米酒的pH值、出汁率、感官評(píng)分等指標(biāo)。

1.6.3 酒曲接種量對(duì)黃芪米酒的影響

發(fā)酵溫度30℃、黃米和糯米的質(zhì)量比1∶2，再將黃芪米酒發(fā)酵時(shí)的酒曲接種量分別設(shè)為0.2%、0.4%、0.6%，用黃芪添加量為5%的黃芪提取液蒸米，進(jìn)行為期72 h的發(fā)酵，分別在發(fā)酵的24、48、72 h時(shí)測(cè)定多糖含量，選出黃芪米酒發(fā)酵時(shí)最佳的酒曲接種量，并測(cè)定所得黃芪米酒的pH值、出汁率、感官評(píng)分等指標(biāo)。

1.6.4 正交試驗(yàn)

以黃芪添加量、黃米和糯米質(zhì)量比、酒曲接種量設(shè)計(jì)三因素三水平的L9（33）正交試驗(yàn)，確定黃芪米酒釀造的最佳工藝參數(shù)。具體正交試驗(yàn)因素及水平見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素及水平Table 1 Factors and levels of the orthogonal test

1.7 理化指標(biāo)的測(cè)定

用紗布將玻璃發(fā)酵罐中的米酒過(guò)濾，用力擠壓出發(fā)酵物中所含汁液，用量筒量取出汁液體積，再根據(jù)米酒發(fā)酵完成時(shí)發(fā)酵物的初始質(zhì)量計(jì)算出米酒的出汁率（出汁率/%=發(fā)酵完成后出汁量/發(fā)酵物的初始質(zhì)量×100）；pH值測(cè)定：pH計(jì)；糖度測(cè)定：手持測(cè)糖儀。

1.8 感官評(píng)分

待發(fā)酵結(jié)束后，以黃芪米酒發(fā)酵物品嘗時(shí)的口感和滋味、發(fā)酵汁液的色澤、酒糟中米粒的大小和完整程度、米酒散發(fā)出來(lái)的香氣等為指標(biāo)對(duì)黃芪米酒進(jìn)行打分，滿分為10分[24]。

1.9 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果取3次平行試驗(yàn)的平均值，數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，應(yīng)用Excel2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃芪添加量對(duì)黃芪米酒的影響

黃芪添加量對(duì)黃芪米酒中多糖含量的影響見(jiàn)圖2。

圖2 黃芪添加量對(duì)黃芪米酒中多糖含量的影響Fig.2 Effect of Astragalus addition amount on polysaccharide content in Astragalus rice wine

用不同濃度的黃芪提取液蒸米并發(fā)酵，在發(fā)酵72h時(shí)，黃芪添加量為3%和5%的黃芪米酒試驗(yàn)組的多糖含量均高于未添加黃芪的米酒試驗(yàn)組，且在黃芪添加量為5%時(shí)，黃芪米酒中可測(cè)得的多糖含量為最大值。黃芪添加量為8%的黃芪米酒，在發(fā)酵過(guò)程中的48 h時(shí)測(cè)得其多糖含量達(dá)到最大值，在之后的發(fā)酵過(guò)程中其多糖含量呈下降趨勢(shì)?？梢?jiàn)，一定濃度的黃芪對(duì)米酒發(fā)酵會(huì)有促進(jìn)作用，但當(dāng)黃芪添加濃度過(guò)高時(shí)又會(huì)對(duì)米酒的發(fā)酵起到抑制作用，使多糖含量降低。

從表2可以看出，隨著黃芪添加量的增加，黃芪米酒的糖度呈上升趨勢(shì)，pH值先上升后下降，在黃芪添加量為8%時(shí)糖度為最大值。但黃芪添加量過(guò)大時(shí)，大量黃芪多糖的存在可能影響了米酒本身的品質(zhì)與口感，此時(shí)的米酒偏酸，口感發(fā)澀。當(dāng)黃芪添加量為5%時(shí)，黃芪米酒中糖的含量適中，米酒酸甜度適中，口感軟糯，并且此時(shí)由于對(duì)淀粉充分的糖化，使米中的結(jié)合水最大限度地轉(zhuǎn)化成為游離水，因此出汁率高。故5%的黃芪添加量對(duì)于黃芪米酒發(fā)酵過(guò)程中多糖成分的保留起最佳作用，且此條件下黃芪米酒的各理化指標(biāo)符合米酒的標(biāo)準(zhǔn)，口味最佳。

表2 黃芪添加量對(duì)黃芪米酒的影響Table 2 Effect of Astragalus addition amount on Astragalus rice wine

2.2 黃米和糯米質(zhì)量比對(duì)黃芪米酒的影響

用不同質(zhì)量比的黃米和糯米制備黃芪米酒，在發(fā)酵72 h時(shí)，黃米和糯米質(zhì)量比為1∶2的米酒試驗(yàn)組的多糖含量最大；黃米和糯米質(zhì)量比為2∶1的黃芪米酒，在發(fā)酵48 h時(shí)多糖含量就達(dá)到最大值，在之后的發(fā)酵過(guò)程中其多糖含量呈下降趨勢(shì)?？梢?jiàn)，米酒中糯米含量增加對(duì)米酒發(fā)酵會(huì)有促進(jìn)作用，但糯米含量過(guò)高又會(huì)降低米酒中多糖含量。

圖3 黃米和糯米質(zhì)量比對(duì)黃芪米酒中多糖含量的影響Fig.3 Effect of ratios of yellow rice and glutinous rice on polysaccharide content in Astragalus rice wine

表3 不同黃米和糯米質(zhì)量比對(duì)黃芪米酒的影響Table 3 Effect of ratios of yellow rice and glutinous rice on Astragalus rice wine

在發(fā)酵過(guò)程中支鏈淀粉容易被糖化，直鏈淀粉不容易被糖化。黃米中直鏈淀粉含量高，而糯米中支鏈淀粉含量高，因此在混合米中提高糯米的比例可以提高糖度，促進(jìn)黃米糖化。根據(jù)理化指標(biāo)和綜合評(píng)價(jià)，當(dāng)黃米與糯米質(zhì)量比為1∶2時(shí)，對(duì)于黃芪米酒發(fā)酵過(guò)程中多糖成分的保留起最佳作用，且黃芪米酒的酸甜度適宜，有獨(dú)特的酒香與米香的清涼香味，此時(shí)黃芪米酒口感最佳。

2.3 酒曲接種量對(duì)黃芪米酒的影響

酒曲接種量對(duì)黃芪米酒中多糖含量的影響見(jiàn)圖4，酒曲接種量對(duì)黃芪米酒的影響見(jiàn)表4。

表4 酒曲接種量對(duì)黃芪米酒的影響Table 4 Effect of inoculation quantity of wine koji on Astragalus rice wine

圖4 酒曲接種量對(duì)黃芪米酒中多糖含量的影響Fig.4 Effect of inoculation quantity of wine koji on polysaccharide content in Astragalus rice wine

酒曲接種量對(duì)黃芪米酒中多糖含量有一定的影響。從圖4可以看出，在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程當(dāng)中，0.4%酒曲接種量試驗(yàn)組的黃芪米酒多糖含量整體上高于0.2%和0.6%試驗(yàn)組，故0.4%的酒曲接種量對(duì)于黃芪米酒發(fā)酵過(guò)程中多糖成分的保留效果最佳。

由表4可知，隨著接種量的增加，黃芪米酒的pH值稍微有些下降，糖度呈上升的趨勢(shì)。接種量為0.6%時(shí)淀粉消耗量大，使黃米及糯米得到了充分的發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)生乳酸等酸性物質(zhì)引起pH值下降，同時(shí)也產(chǎn)生較多的糖類物質(zhì)，使得糖度最大，為23.67%。酒曲量過(guò)少（0.2%）時(shí)酒味淡，不能使黃米及糯米充分發(fā)酵，糖度低，酸甜味不明顯。根據(jù)理化指標(biāo)和感官評(píng)分，在酒曲量為0.6%時(shí)黃芪米酒的風(fēng)味較佳，酸甜度較適宜，有明顯的酒香和發(fā)酵后的米香，感官評(píng)分較高。

2.3 正交試驗(yàn)分析

以黃芪添加量（A）、黃米和糯米質(zhì)量比（B）、酒曲接種量（C）進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 黃芪米酒的正交試驗(yàn)Table 6 Orthogonal experimental results of Astragalus rice wine

由表6可知，正交試驗(yàn)中A2B2C3是最優(yōu)水平組合，從極值可以看出對(duì)黃芪米酒中多糖含量影響排序是C＞B＞A，故A2B2C3是黃芪米酒發(fā)酵的最佳工藝條件，即黃芪添加量5%，黃米與糯米的質(zhì)量比1∶2，接種量0.6%。此時(shí)黃芪米酒的口感風(fēng)味最佳，黃米及糯米顆粒飽滿完整，酸甜可口，風(fēng)味柔和。

2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，將黃芪米酒發(fā)酵的工藝條件設(shè)置為黃芪添加量5%，黃米與糯米的質(zhì)量比1∶2，接種量0.6%，在此工藝條件下進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，得到感官評(píng)分為8.2分，比較試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)值小于3%，說(shuō)明黃芪米酒發(fā)酵工藝參數(shù)可靠。

3 結(jié)論

將黃芪和米酒結(jié)合，進(jìn)行黃芪米酒的發(fā)酵，這樣不僅可以充分利用黃芪的價(jià)值，而且能為黃芪和新式米酒的開(kāi)發(fā)開(kāi)辟新的道路。添加黃芪可顯著提高黃米米酒中風(fēng)味物質(zhì)含量，強(qiáng)化米酒的功能性。本文以黃芪添加量、黃米和糯米的質(zhì)量比、酒曲接種量進(jìn)行單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，以黃芪米酒中多糖含量、出汁率、pH值、糖度及感官評(píng)分作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，確定了黃芪米酒的最佳發(fā)酵條件：黃芪添加量5%、黃米和糯米的質(zhì)量比1∶2、酒曲接種量0.6%，此條件下黃芪多糖含量可達(dá)179.379 4 mg/g，所得的黃芪米酒酒樣米粒飽滿均勻，酸甜適中，風(fēng)味柔和，口感最佳。