響應(yīng)面法優(yōu)化敦煌萃酒的調(diào)配工藝

張 輝，李寧淵，彭 濤*，張小燕，劉小波，李 冰，賈鴻震

（甘肅省輕工研究院有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

配制酒是我國古老的酒種之一，與釀造酒、蒸餾酒并列為三大飲料酒[1]。配制酒一般含有豐富的礦物質(zhì)、多糖、氨基酸、類脂、有機酸、維生素、黃酮、皂苷、生物堿等營養(yǎng)和功效成分[2]。國內(nèi)外都有以動植物為原料的傳統(tǒng)配制酒產(chǎn)品，國外主要有味美思酒、利口酒和金酒等[3-4]，國內(nèi)則是將具有地方特色的原料用于配制酒的制作中（如紅景天、苦蕎、火龍果、牛肝菌等[5-10]）。配制酒的功效成分主要來源于輔料，根據(jù)其功效劃分，分為延緩衰老、美容健身、抗疲勞、免疫調(diào)節(jié)和抗腫瘤等。徐媛[11]以太子參為原料，研制出具有緩解體力疲勞的保健酒；馬永全等[12]以南藥五味子為原料，發(fā)現(xiàn)五味子的體積分數(shù)70%乙醇提取物和水提取物均具有清除自由基的能力；左蕾蕾等[13]以香菇、猴頭菇、金針菇為主要原料，以清香型白酒為基酒泡制，制得一種以提高免疫力為主要保健功效的食用菇保健酒。

隨著健康中國概念的提出，功能性食品行業(yè)迎來了快速發(fā)展機遇，人們對具有營養(yǎng)、保健功效的配制酒的需求越來越旺盛[14]。目前，市場上大部分中藥材配制酒制備時，都是整藥或飲片進行浸提，且以植物粗多糖、總黃酮、總皂苷等功效成分中的某一種成分為指標進行產(chǎn)品調(diào)配優(yōu)化，產(chǎn)品功效成分單一。敦煌萃酒是以甘肅道地藥材黨參、黃芪等為原料，采用超聲波提取技術(shù)分別進行水提和醇提，輔以醬香型基酒，經(jīng)過配伍、調(diào)味、老熟、精濾、灌裝制得，但由于酒體中的植物粗多糖、總黃酮、總皂苷功效成分的溶解性不同，導致三者不能高值共存于酒體中，功效成分析出，出現(xiàn)酒體渾濁現(xiàn)象，影響產(chǎn)品品質(zhì)。

本研究以甘肅黨參、黃芪為原料，將其低溫粉碎后進行超聲波充分提取，以醬香型白酒作為基酒[15]，以粗多糖、總黃酮、總皂苷含量及感官評分為評價指標，利用單因素及響應(yīng)面試驗優(yōu)化敦煌萃酒的調(diào)配工藝參數(shù)[16-17]，以期實現(xiàn)產(chǎn)品中功效成分最大程度的高值共存，對保證產(chǎn)品品質(zhì)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

中藥材（黨參、黃芪）水提液、中藥材醇提液：甘肅省輕工研究院有限責任公司；醬香型基酒（56%vol）、調(diào)味酒（65%vol）：瀘州巴蜀液酒業(yè)（集團）有限公司；蘆丁標準品、苯酚、硫酸、無水乙醇、香草醛、冰醋酸、高氯酸、XAD-2大孔樹脂（純度≥98%）、無水氧化鋁、硝酸鋁[Al（NO3）3·9H2O]、醋酸鉀（均為分析純）：國藥集團化學試劑公司。其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

722S型可見分光光度計：廣州航信科學儀器有限公司；ES1035A型分析天平：廈門群隆儀器有限公司；XC-500C型超聲波清洗儀：濟寧鑫欣超聲電子設(shè)備有限公司；L-550型離心機：湖南長沙湘儀離心機儀器有限公司；SHZ-D（III）型循環(huán)水真空泵：上海貝侖儀器設(shè)備有限公司；HD-E804-34A型恒溫鼓風干燥箱：東莞市海達儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 敦煌萃酒生產(chǎn)工藝流程及操作要點

中藥材原料→低溫粉碎→配料混合→加水浸泡→超聲波水提→冷凍離心取汁→水提液暫存→濾渣烘干→醇提液浸泡→超聲波醇提→醇提液暫存→調(diào)配→貯存老熟→精濾→灌裝→燈檢→外包裝→檢驗→成品入庫

原料選擇：選擇優(yōu)質(zhì)的黃芪、黨參等中藥材。

水提液制備：低溫粉碎后的中藥材按1∶15加入純凈水，常溫浸泡30 min后超聲波提取3次，每次時間30 min，超聲間隔時間為3 s，提取結(jié)束后將提取液在轉(zhuǎn)速5 000 r/min、溫度5 ℃條件下離心10 min，過濾后得到的上清液即為水提液。

醇提液制備：水提液離心后的濾渣烘干后，按1∶10加入酒精度為75%vol的基酒中溶媒，充分混勻后，在常溫下超聲波提取3次，每次時間30 min，超聲間隔時間為3 s，提取結(jié)束后即得醇提液。

調(diào)配：根據(jù)藥材配伍和酒精度要求，以醬香型白酒為基酒，按照一定的配比添加中藥材水提液、醇提液，并輔以調(diào)味酒等進行充分融合，得到敦煌萃酒初產(chǎn)品。

貯存老熟：在15 ℃的貯藏條件下陳釀老熟1～2個月。

精濾、灌裝：在常溫條件下經(jīng)過硅藻土粗濾，孔徑40～80 μm膜過濾后，去除酒液中的藥材懸浮，使酒液澄清透亮后即可灌裝得敦煌萃酒成品。

1.3.2 敦煌萃酒調(diào)配工藝優(yōu)化單因素試驗

以敦煌萃酒粗多糖含量、總黃酮含量、總皂苷含量和感官評分為評價指標，分別考察水提液添加量（3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%），醇提液添加量（2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%），調(diào)味酒添加量（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）和成品酒精度（40%vol、45%vol、50%vol、55%vol、60%vol）對敦煌萃酒品質(zhì)的影響。

1.3.3 敦煌萃酒調(diào)配工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以感官評分（y）為響應(yīng)值，以水提液添加量（A）、醇提液添加量（B）、調(diào)味酒添加量（C）和成品酒精度（D）為自變量，運用Design-Expert 8.0.6軟件中的Box-Behnken試驗設(shè)計進行4因素3水平響應(yīng)面試驗優(yōu)化。敦煌萃酒調(diào)配工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗因素與水平見表1。

表1 敦煌萃酒調(diào)配工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface test for blending process optimization of Dunhuang Cui-jiu

1.3.4 測定方法[18-20]

粗多糖含量：參考SN/T 4260—2015《出口植物源食品中粗多糖的測定苯酚-硫酸法》進行測定；總黃酮含量：參考SN/T 4592—2016《出口食品中總黃酮的測定》進行測定；總皂苷類物質(zhì)含量：參考T/AHFIA 004—2018《食品中總皂苷含量的測定分光光度法》進行測定。

感官品評試驗[21-22]：將調(diào)配的敦煌萃酒酒精度控制在53%vol，然后在室溫（25 ℃）條件下放置7 d，使酒體融合協(xié)調(diào)，組織9位國家級白酒品酒師擔任評價員，對配制酒從外觀、香氣、滋味和風格進行全面評價，每位評價員單獨進行評分，不得相互交流，取9人評分的平均分，滿分100分。

表2 敦煌萃酒感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of Dunhuang Cui-jiu

1.3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel2010對單因素試驗數(shù)據(jù)進行處理并作圖（每組試驗設(shè)置3個平行，所有數(shù)據(jù)均以“平均值±標準差”表示）。使用統(tǒng)計產(chǎn)品與服務(wù)解決方案（statistical product and service solutions，SPSS）軟件單因素方差分析（analysis of variance，ANOVA）檢驗中的最小顯著性差異法（least-significant difference，LSD）和鄧肯法進行顯著性分析，顯著性水平P＜0.05。運用Design-Expert 8.0.6中的Box-Behnken中心試驗設(shè)計對試驗結(jié)果進行分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 敦煌萃酒調(diào)配工藝優(yōu)化單因素試驗結(jié)果

2.1.1 水提液添加量的影響

由圖1可知，隨著水提液添加量的增加，敦煌萃酒的粗多糖、總黃酮及總皂苷含量也逐漸增大，感官評分呈先升高后降低的趨勢，在水提液添加量為4.0%時，感官評分最高為96.53分，此時酒體中粗多糖含量為116.44 mg/100 mL，總黃酮含量為65.54 mg/100 mL，總皂苷含量為115.88 mg/100 mL，酒體顏色呈金黃色，功能性成分物質(zhì)含量較高，因此在后續(xù)優(yōu)化試驗中選擇水提液添加量為4.0%。

圖1 水提液添加量對敦煌萃酒品質(zhì)的影響Fig. 1 Effect of water extract addition on Dunhuang Cui-jiu quality

2.1.2 醇提液添加量的影響

由圖2可知，隨著醇提液添加量的增加，敦煌萃酒的粗多糖、總黃酮及總皂苷含量也逐漸增大，醇提液添加量為4.5%時粗多糖含量略微下降，但差異不顯著（P＞0.05），這是因為醇提液是通過體積分數(shù)70%的乙醇溶液進行提取的，醇提液的加入使得總黃酮和皂苷類物質(zhì)含量逐漸增加，但是粗多糖類物質(zhì)會逐漸形成飽和，并開始出現(xiàn)沉淀，含量下降[23-26]。同時隨著醇提液添加量的增加，敦煌萃酒感官評分呈先升高后降低的趨勢，在醇提液添加量為4.0%時感官評分最高，為94.69分，此時酒體中粗多糖含量為127.08 mg/100 mL，總黃酮含量為61.27 mg/100 mL，總皂苷含量為115.34 mg/100 mL，酒體顏色呈金黃色，功能性成分物質(zhì)含量較高。因此在后續(xù)優(yōu)化試驗中選擇醇提液添加量為4.0%。

圖2 醇提液添加量對敦煌萃酒品質(zhì)的影響Fig. 2 Effect of alcohol extract addition on Dunhuang Cui-jiu quality

2.1.3 調(diào)味酒添加量的影響

由圖3可知，調(diào)味酒的添加量對敦煌萃酒中的粗多糖、總黃酮及總皂苷的影響較小，只有當調(diào)味酒添加量為0.8%時，酒中的粗多糖、總黃酮及總皂苷含量顯著高于調(diào)味酒為0.2%的含量，其余添加量時差異不顯著（P＞0.05）。隨著調(diào)味酒添加量的增加，敦煌萃酒感官評分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當調(diào)味酒添加量為0.6%時感官評分最高，為96.26分，此時酒體中粗多糖含量為115.08 mg/100 mL，總黃酮含量為69.88mg/100mL，總皂苷含量為117.54mg/100 mL，酒體顏色呈金黃色，功能性成分物質(zhì)含量較高。因此在后續(xù)優(yōu)化試驗中選擇調(diào)味酒添加量為0.6%。

圖3 調(diào)味酒添加量對敦煌萃酒品質(zhì)的影響Fig. 3 Effect of flavoring wine addition on Dunhuang Cui-jiu quality

2.1.4 成品酒精度對敦煌萃酒感官評分的影響

由圖4可知，隨著成品酒精度的增加，敦煌萃酒感官評分隨著成品酒精度的增加呈先上升后下降的趨勢，在酒精度為50%vol時，感官評分最高，為96.87分，此時酒體顏色呈金黃色，聞香醬香細膩、優(yōu)雅，入口陳香細致，略有藥香味，尾香淡雅，回味甘甜。因此在后續(xù)優(yōu)化試驗中選擇成品酒精度為50%vol。

圖4 成品酒精度對敦煌萃酒感官評分的影響Fig. 4 Effect of finished product alcohol content on sensory score of Dunhuang Cui-jiu

2.2 敦煌萃酒調(diào)配工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗結(jié)果

2.2.1 敦煌萃酒調(diào)配工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

通過Design-Expert 8.0.6設(shè)計優(yōu)化試驗，以敦煌萃酒的感官評分為評價指標。Box-Behnken試驗設(shè)計及結(jié)果見表3，方差分析見表4。

表3 敦煌萃酒調(diào)配工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Design and results of response surface test for blending process optimization of Dunhuang Cui-jiu

表4 響應(yīng)面試驗結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of response surface test results

利用Design-Expert 8.0.6試驗設(shè)計及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析對表3的數(shù)據(jù)進行多元回歸分析擬合。以水提液添加量（A）、醇提液添加量（B）、調(diào)味酒添加量（C）和成品酒精度（D）為自變量，擬合得到感官評分的二次回歸方程：

y=96.02+0.85A+1.28B+0.98C+0.10D+2.0AB+2.05AC+1.02AD+0.66BC-4.04BD+2.43CD-5.01A2-6.53B2-2.39C2-2.85D2

由表4可以看出，擬合的感官評分的整個回歸模型極顯著（P＜0.000 1），決定系數(shù)R2=0.962 7，調(diào)整決定系數(shù)R2Adj=0.925 5，失擬項檢驗不顯著（P=0.915 1＞0.05），說明該模型的擬合性較好，能夠較好的反應(yīng)4個變量之間的關(guān)系。一次項A、C對感官評分影響顯著（P＜0.05）；一次項B、交互項AB、AC、BD、CD及二次項A2、B2、C2、D2對感官評分影響極顯著（P＜0.01）。

2.2.2 響應(yīng)面交互作用分析及工藝參數(shù)驗證

從圖5中可以看出，交互項AB、AC、BD、CD對感官評分影響極顯著（P＜0.01），其余項不顯著（P＞0.05），該結(jié)果與方差分析結(jié)果一致。

圖5 各因素間交互作用對敦煌萃酒感官評分影響的響應(yīng)面和等高線圖Fig. 5 Response surface plots and contour lines of effect of interaction between each factors on sensory score of Dunhuang Cui-jiu

通過利用Design-Expert 8.0.6對中藥材水提液、醇提液、調(diào)味酒添加量和成品酒精度進行設(shè)計分析，得到敦煌萃酒理論最佳調(diào)配工藝為中藥材水提液添加量3.97%、醇提液添加量4.00%、調(diào)味酒添加量0.61%、成品酒精度51.46%vol，在此條件下預(yù)測敦煌萃酒粗多糖含量為125.13 mg/100 mL、總黃酮含量為64.21 mg/100 mL、總皂苷含量為124.18 mg/100 mL、感官評分達到96.08分。為方便實際操作，修改敦煌萃酒最佳調(diào)配工藝為中藥材水提液添加量4%、醇提液添加量4%、調(diào)味酒添加量0.6%、成品酒精度51.5%vol，在此條件下進行3次平行試驗，得到敦煌萃酒粗多糖含量（126.34±0.52）mg/100 mL、總黃酮含量（63.28±0.83）mg/100 mL、總皂苷含量（125.46±0.61）mg/100 mL，感官評分達到97.6分，與預(yù)測值接近。此時酒體色澤呈淡黃色，醬香細膩、優(yōu)雅，入口陳香細致，略有藥香味，尾香淡雅，回味甘甜，經(jīng)國家級品酒師品評后一致認為，入口柔而不烈、醇厚香濃、回味悠長，酒體風格突出。

3 結(jié)論

本研究通過探索黨參、黃芪等中藥材水提液、醇提液、調(diào)味酒添加量和成品酒精度對敦煌萃酒中粗多糖、總黃酮、總皂苷含量及感官評分的影響，利用響應(yīng)面法優(yōu)化得到敦煌萃酒最佳調(diào)配工藝為：中藥材水提液添加量4%、醇提液添加量4%、調(diào)味酒添加量0.6%、成品酒精度51.5%vol。在此條件下，敦煌萃酒中粗多糖含量為（126.34±0.52）mg/100 mL、總黃酮含量為（63.28±0.83）mg/100 mL、總皂苷含量為（125.46±0.61）mg/100 mL，感官評分達到97.6分。此時酒體色澤淡黃，醬香細膩、優(yōu)雅，入口陳香細致，略有藥香味，尾香淡雅，回味甘甜，酒中的粗多糖、總黃酮和總皂苷等生物活性物質(zhì)實現(xiàn)了最大程度的高值共存。該研究可為功能性配制酒的調(diào)配工藝研究提供一定的理論參考。