发酵蒸馏型黄芪酒酿制工艺研究

柴 智，张若楠，樊慧杰，孙 琳，董睛睛，李艳彦，李瑞雪，李艳荣，卢建生，周 然*

（1.山西中医药大学 基础医学院，山西 晋中 030619；2.忻州五台山随息居养生酒研究有限公司，山西 忻州 034000）

中药药酒历史悠久。中医学认为酒性温，味辛苦甘，为百药之长；可温经散寒、通络止痛、消积化瘀、引药入经。中草药多能强身健体，且毒副作用小，与酒相溶，药增酒性，酒助药行，相得益彰[1]。饮服或外涂药酒是一种常见的养生方法，可调制亚健康、预防疾病、保健延年[2]。药酒已成为中医治病保健的常用饮品。药酒的制备方法有：浸泡法、渗漉法、回流提取法、煎煮法等[3]，其中浸泡法最为常用，浸提后通过蒸馏技术提高酒精纯度[4]。

中药黄芪（Astragalus membranaceus）主产于我国内蒙古、山西、吉林、甘肃等地，宜春秋采挖。其性温味甘，归脾、肺经，是益气固表之圣药，可固表止汗、托疮生肌、益气升阳。现代药理研究发现，黄芪含有黄芪多糖、皂苷类、黄酮类、蛋白质、生物碱、氨基酸等多种有效成分，具有增强免疫力、促进代谢、改善心肝功能、抗衰老、抗肿瘤、抗病原微生物等作用[5-9]。其中黄芪多糖为黄芪的主要成分，具有免疫调节、抗炎、改善记忆等作用[10-14]。研究表明，黄芪保健酒中含有较丰富的多糖，8种人体必需氨基酸以及钙、镁等矿物质元素，其营养价值与保健功效都十分显著[15]。中药在发酵过程中，微生物细胞以中药材为营养源进行生长、分裂、代谢和繁殖，利用特有酶系和代谢方式进行合成转化，同时，药材中某些活性成分的含量亦会提高或产生新的活性物质，一些不能被人体直接利用的成分通过微生物转化后可被人体吸收，从而提高药效[16]。

高粱性温，能疏通经脉、行气和血、蠲痹散结、辟恶逐秽。蒸馏酒以高粱为主要酿造原料，酒精度较高。蒸馏提取技术是常见高酒精度白酒的主要酿造工艺，明显区别于酿造低度数糯米酒的传统发酵工艺。以高粱为酿造原料具有出酒率高、发酵时能够较容易进入药材组织细胞中，促进置换和扩散，使得药材中的有效成分与酒体充分融合等优势[17]。

目前市场上的黄芪酒多采用浸泡勾兑工艺，虽操作简便但缺乏发酵过程中的生物转化和代谢反应，口感欠佳。然而黄芪中淀粉、葡萄糖含量极少，且具有抑菌作用，若采取蒸馏酒发酵酿造工艺，提高黄芪投料比尽管可以提高酒中黄芪有效成分含量，但会影响出酒率且容易造成酒体发酸，破坏酒质[18]。

本研究采用传统白酒酿制方法，选择高粱酒作为基质酒，将黄芪药材与高粱进行混合发酵，并选取出酒率、酒中黄芪总多糖含量及感官评分为3个评价指标，考察黄芪与高粱不同质量比、不同发酵温度和发酵时间对此指标的影响，筛选最优酿制工艺，以期制得一种药香明显、感官纯正又能保证出酒率的新型发酵蒸馏型黄芪酒。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黄芪：山西省浑源县市售；高粱、稻壳、大曲：山西省兰花青酒业有限公司；高活性生香干酵母：澳福酵母公司；D-无水葡萄糖对照品：中国药品生物制品检定所；乙腈（色谱纯）：济南洁奥化工有限公司；甲醇：南京试剂股份有限公司；氨试液：北京华科盛精细化工产品贸易有限公司；水饱和正丁醇：郑州冠辉化工产品有限公司。

1.2 仪器与设备

TYJ-300型酒坊酿酒蒸馏器：曲阜市天阳机械制造有限公司；100X型酿酒冷凝器：曲阜市恒诚酿酒设备有限公司；LY-200L型土陶发酵缸、LY-100L型储酒坛：泸州隆源陶业有限公司；ZD320型膜过滤器：海宁市正大过滤设备有限公司；QBY-15型气动隔膜泵：上海永良泵业制造有限公司；OYD-55T3G型不锈钢调酒器：永康市欧亚达工贸有限公司；GRQW型电热蒸米机：卓然食品机械有限公司；UltiMate 3000DGLC型高效液相色谱仪：赛默飞世尔科技有限公司；RE-52CS型真空旋转蒸发仪：郑州南北仪器设备有限公司；AB204-S型分析天平：梅特勒-托利多国际贸易有限公司。

1.3 方法

1.3.1 发酵蒸馏型黄芪酒的加工工艺流程及操作要点

本试验工艺采用清香大曲酒传统生产工艺，即清蒸二次清、地缸固态分离发酵法，其工艺流程如下。

操作要点：原材料预加工包括粉碎、润料、蒸料。粉碎：按照黄芪与高粱质量比例不同，取经过预处理后的黄芪和高粱为原料，混匀后粉碎，黄芪粉碎为细粉占黄芪总质量的30%以上，高粱粉碎为4～8瓣/粒。润料：使用80℃的水进行润糁处理20 h。蒸料：润糁后进行装甑蒸料80 min。每次发酵时添加占原料总量9.9%的大曲，0.1%的酵母。

经过两次发酵后获得成品药酒。在试验过程中，将原料经过粉碎、润糁、蒸料、发酵、蒸馏后可获得大米查酒与粮糟，把所获粮糟进行二次发酵蒸馏即可获得二米查酒，将大米查酒与二米查酒按照45∶55比例勾兑即可获得黄芪酒。

1.3.2 酿制发酵蒸馏型黄芪酒的单因素试验设计

黄芪与高粱质量配比：在酒曲接种量为10%，15℃条件下发酵40d，观察黄芪与高粱不同的质量配比（0∶1、1∶18、1∶9、1∶4.5、1∶2.25、1∶0）对黄芪酒的出酒率、黄芪总多糖含量以及感官评分的影响。

发酵温度：在酒曲接种量为10%，黄芪与高粱质量比为1∶9条件下发酵40 d，观察不同的发酵温度（11℃、13℃、15℃、17℃、19℃）对黄芪酒出酒率、黄芪总多糖含量以及感官评分的影响。

发酵时间：在酒曲接种量为10%，黄芪与高粱质量比为1∶9，发酵温度为15 ℃的条件下分别发酵20 d、30 d、40 d、50 d、60 d，观察不同发酵时间对黄芪酒的出酒率、黄芪总多糖含量以及感官评分的影响。

1.3.3 酿制发酵蒸馏型黄芪酒的正交试验设计

在单因素试验的基础上以黄芪与高粱质量比、发酵温度与发酵时间为考察因素，以黄芪酒的感官评分为评定指标，设计L9（33）正交试验，确定最优发酵条件。正交试验因素与水平见表1。

表1 优化发酵条件正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation conditions optimization

1.3.4 测定方法

出酒率计算公式如下：

1.3.5 黄花酒的品质指标

（1）理化指标检测：

按GB 2757—2003《蒸溜酒及配制酒卫生标准》与GB/T 10781.2—2006《清香型白酒国家标准》中规定的方法进行测定。

（2）微生物指标检测：

按GB/T 4789.25—2003《食品卫生微生物学检测酒类检测》中规定的方法进行测定。

（3）感官评定：

由10人组成的专家尝评小组对所酿制的黄芪酒进行尝评，从色泽、香气、口味、风格四方面给予评分，最终取10位专家的平均分，满分100分。评分标准见表2。

表2 黄芪酒的感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standards ofA.membranaceusliquor

1.3.6 黄芪总多糖的测定

对照品溶液的制备：精密称取无水葡萄糖对照品，加水制成含无水葡萄糖0.4 mg/mL的溶液。

葡萄糖标准曲线的制备：精密量取对照品溶液3 mL、4 mL、5 mL、6 mL、7 mL、8 mL分别置50 mL量瓶中，定容摇匀。精密量取上述各溶液2 mL，置具塞试管中，分别加5%苯酚溶液1 mL，涡旋，使混匀，迅速加入硫酸5 mL，涡旋，使混匀，于沸水浴中保持15 min，取出，置冰水浴中迅速冷却至室温，取出，以相应试剂为空白，按照紫外-可见分光光度法[19]，在波长490 nm处测定吸光度值。以OD490nm值为纵坐标，葡萄糖质量浓度（μg/mL）为横坐标，绘制标准曲线，得回归方程Y=0.000 4X+0.802 5（相关系数R=0.999 8）。

供试品（黄芪酒）溶液的制备及多糖含量测定：分别吸取不同条件下酿制的成品酒50 mL，蒸干。所得浸膏加入80 mL蒸馏水，摇匀后过滤，取续滤液，加水定容至100 mL，作为供试品溶液备用。精密量取供试品溶液2 mL，按照上述无水葡萄糖的测定方法进行测定，代入标准曲线回归方程，计算，即得多糖含量。以每毫升酒中多糖的质量与每毫升酒中黄芪的质量比计算酒中多糖的含量（%）。

2 结果与分析

2.1 酿制黄芪酒的单因素试验结果

2.1.1 不同黄芪与高粱质量比对黄芪酒品质的影响

黄芪与高粱质量比对黄芪酒品质的影响见图1。由图1可知，黄芪与高粱质量比为0∶1（即纯高粱酿制）时，出酒率为47.82%，感官评分为61分，无药香味；黄芪与高粱质量比为1∶18时，出酒率为43.46%，仅次于纯高粱出酒率，但黄芪总多糖含量仅为7.69%，药香味太过清淡，感官评分为70分；黄芪与高粱质量比为1∶9时，出酒率为41.25%，黄芪总多糖含量为10.37%，药香淡雅宜人，酒味自然协调，感官评分为85分；黄芪与高粱质量比为1∶4.5和1∶2.25时，黄芪总多糖含量分别为11.28%和13.72%，药香浓郁，但感官评分较黄芪与高粱质量比1∶9时有所下降，分别为74分和67分，且出酒率太低，分别为36.43%和21.58%；黄芪与高粱质量比为1∶0（即纯黄芪酿制）时，出酒率仅为1.23%，虽黄芪总多糖含量较高，为16.13%，但口感酸且有尾水味，感官评分较其余组黄芪酒明显下降，仅为38分。综合出酒率、黄芪总多糖含量、感官评分三方面考虑，黄芪与高粱最优质量比为1∶9。

图1 黄芪与高粱质量比对黄芪酒品质的影响Fig.1 Effect of mass ratio ofA.membranaceusand sorghum on the quality of liquor

2.1.2 不同发酵温度对黄芪酒品质的影响

发酵温度对黄芪酒品质的影响见图2。由图2可知，随着发酵温度的升高，出酒率和感官评分在15℃时达到峰值，药酒中黄芪总多糖含量进入平台期。由11℃升至15℃时，出酒率、药酒中黄芪总多糖含量和感官评分分别逐渐增加至42.16%、10.12%和84分。温度继续升高超过15℃时，出酒率和感官评分逐渐降低，黄芪总多糖含量增长速度减缓，无明显变化。综合考虑出酒率、黄芪总多糖含量和感官评分三方面来考虑，最佳发酵温度为15℃。

图2 发酵温度对黄芪酒品质的影响Fig.2 Effect of fermentation temperature on the quality of A.membranaceusliquor

2.1.3不同发酵时间对黄芪酒品质的影响

发酵时间对黄芪酒品质的影响见图3。由图3可知，发酵时间由20 d延长40 d时，出酒率、药酒中黄芪总多糖含量和感官评分分别逐渐增加至40.89%、10.45%和83分。随着发酵时间继续延长，出酒率、药酒中黄芪总多糖含量增加幅度减缓，但感官评分明显下降。综合出酒率、黄芪总多糖含量、感官评分三方面因素考虑，最佳发酵时间为40 d。

图3 发酵时间对黄芪酒品质的影响Fig.3 Effect of fermentation time on the quality of A.membranaceusliquor

2.2 工艺条件优化正交试验

以黄芪与高粱质量比、发酵温度与发酵时间为评价因素，以黄芪酒的感官评分为评定指标，进行黄芪酒发酵条件优化正交试验。结果与分析见表3，方差分析结果见表4。

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 conditions optimization

由表3可知，RA＞RC＞RB，对黄芪酒的酿制影响较大的因素为A（黄芪与高粱的质量比），其次为C（发酵时间），影响较小的因素为B（发酵温度）。最优酿制条件为A2B2C2，即黄芪与高粱质量比为1∶9，发酵温度为15℃，发酵时间为40 d。在此条件下酿制所得酒的出酒率为42.16%，多糖含量为10.45%，感官评分为83分。

表4 正交试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiment results

由表4可知，方差分析结果与极差分析结果一致，A、C两因素对发酵结果的影响略高于B因素，且3个因素对结果影响均显著（P＜0.05）。

2.3 产品指标

2.3.1 理化检测指标

对产品的理化指标进行测定，结果见表5。由表5可知，试验酿制所得黄芪酒的甲醇、杂醇油、铅、锰等指标均符合GB 2757—2012《蒸馏酒及配制酒卫生标准》标准要求。

表5 理化指标检测结果Table 5 Determination results of physical and chemical indexes

由表5可知，试验酿制的黄芪酒在总酸、总酯、乙酸乙酯、固形物等测试指标均符合GB/T 10781.2—2006《清香型白酒国家标准》标准要求。

2.3.2 感官评价指标

试验酿制所得黄芪酒色泽清亮、口味柔甜、香气淡雅，符合GB/T 10781.2—2006《清香型白酒国家标准》中要求。

2.3.3 微生物指标

致病菌：未检出；大肠菌群≤3 MPN/100 mL。

3 结论

本研究单因素试验结果显示，综合考虑出酒率、黄芪总多糖含量、感官评分指标，黄芪与高粱最优质量比为1∶9，最佳发酵温度为15℃，最佳发酵时间为40 d。在单因素试验的基础上，3水平3因素正交试验得出同样的结果，且发现黄芪酒的酿制影响较大的因素为黄芪与高粱的质量比，其次为发酵时间，影响较小的因素为发酵温度。结果提示，在今后的酿酒过程中需严格控制此三项条件，特别是黄芪与高粱的质量比和发酵时间。

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