葛根高粱复合酿造山西老陈醋的工艺优化

赵红年，赵芳，林汲*，梁丽娟

(1.山西梁汾醋业有限公司，山西 晋中 030622；2.山西省晋中市质量技术监督检验测试所，山西 晋中 030600)

葛根是我国卫生部批准的药食两用植物，为豆科植物野葛的干燥根，习称野葛。秋、冬二季采挖，趁鲜切成厚片或小块，干燥。葛根富含异黄酮成分葛根素、葛根素木糖甙、大豆黄酮、大豆黄酮甙、β-谷甾醇、花生酸，又含大量淀粉(新鲜葛根中含量为19%～20%)等10余种功效成分，具有解肌退热、透疹、生津止渴、升阳止泻之功。现代医学研究证明，葛根素具有提高免疫、增强心肌收缩力、保护心肌细胞、降低血压、抗血小板聚集等作用。因此，葛根是一种非常具有开发前景的植物资源，但是目前国内对于葛根的开发利用并不完善，通常利用的3种途径是提取黄酮类化合物、加工淀粉和制作中药，但是只占一小部分，且这3种利用途径不能有效结合，严重浪费了资源，而酿醋工艺可以充分开发利用葛根的所有成分，是一种让葛根通过酿造增值的有效途径[1-4]。目前葛根醋的酿造工艺主要是葛根通过液化、糖化工艺液态发酵食醋，未见采用固态发酵工艺酿造葛根醋的报道[5,6]，因此，将葛根、高粱复配利用山西老陈醋固态工艺酿造山西老陈醋的加工工艺进行了初步探索，并确定了基本工艺参数，为丰富谷物酿造山西老陈醋的功能性成分提供了参考，具有重要的社会和经济效益。

1 材料与方法

1.1 材料

葛根：购于太原市万民大药房；高粱、大曲、麸皮、谷糠：市售。

1.2 试剂

浓硫酸(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)：购自国药集团化学试剂有限公司；酚酞(分析纯)：天津市科欧化学试剂有限公司；无水乙醇(分析纯)：天津光复化学试剂厂；甲醇(色谱纯)、乙腈(色谱纯)：赛默飞世尔科技公司；葛根素标准品(色谱纯)：上海安谱实验科技股份有限公司。

1.3 试验仪器

BSA223S型分析天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；0-40型酒精计 河北省武强县同辉仪表厂；PHS-3C型数显酸度计 上海仪电科学股份仪器有限公司；DH-500A型电热恒温培养箱 北京中兴伟业仪器有限公司；UV-5100型分光光度计 上海元析仪器有限公司；Agilent-1260高效液相色谱仪、Alltech1260-UV型紫外检测器；KQ5200型超声清洗器 昆山市超声仪器有限公司；TGL-16G离心机 上海安亭科学仪器厂。

1.4 试验方法

1.4.1 山西老陈醋酿造工艺流程[7-10]

高粱、葛根粉碎、蒸料：高粱粉碎成4～6瓣，最好不带粉面。葛根粉碎为一定目数与粉碎的高粱复配，加入80%冷开水搅拌均匀润料12 h以上，使充分吸水，待水分浸透即可进行蒸煮，料分批加入，每次待蒸汽冒出再装，装满后圆，盖锅盖，以大火蒸熟即可。蒸料不粘、不夹硬心。把蒸熟的料去除，置于冷却池内，同时加入开水，摊平焖料，冷却至室温即可拌曲，进入酒精发酵。

图1 葛根高粱复合山西老陈醋酿造工艺流程图Fig.1 Process flow diagram of Shanxi aged vinegar fermented by Pueraria lobata and sorghum

酒精发酵：加入复配料62.5%的大曲粉，搅拌均匀，加入一定总水量，装入大缸进行浓醪酒精发酵，敞口发酵3 d，每天打耙1次，发酵温度最高不超34 ℃，然后封缸密闭发酵15 d，检测酒精度含量达9%～11%，总酸<2.50 g/dL。

醋酸发酵：酒醪和麸皮、谷糠按照一定的比例进行拌醅，拌醅的酒精度5.0%～5.5%，水分(63±1.5)%左右，置于浅缸中接入10%的“火种”进行醋酸发酵，每天翻醅1次，第3～4天温度达到最高43～45 ℃，然后发酵温度逐渐降低，第8～10天成熟。

熏醅：40%成熟醋醅进行熏醅，熏醅温度为70～90 ℃，每天翻醅1次，5 d之后出醅称为“熏醅”。

淋醋：采用循环套淋的方法进行，将白醅淋醋液加热至沸，放到熏醅重浸泡4 h；淋醋的醋液为新醋，每吨主粮，控制淋醋质量为600～700 kg，余下的淡醋液作为下次醋醅浸泡用。新醋酸度一般为5.0～5.5 g/dL。

陈酿：新醋储放至室外缸内，一年四季日晒夜露，冬捞冰。总酸≥6.0 g/dL，为山西老陈醋。

成品：经过滤、灭菌、灌装、检验合格为成品。

1.4.2 单因素试验

1.4.2.1 葛根占高粱重量比对山西老陈醋风味的影响

将葛根粉碎成10目，以高粱重量计，分别添加10%、20%、30%、40%的葛根粉，按照传统工艺酿造山西老陈醋，感官评价其对山西老陈醋风味的影响。

1.4.2.2 葛根粉碎粒度对山西老陈醋中葛根素含量的影响

将葛根分别粉碎成5，10，15，20目，与高粱复合蒸煮，经酒精发酵、醋酸发酵、熏醅淋醋、陈酿，对山西老陈醋中葛根素含量进行比较，确定最适葛根粉碎粒度。

1.4.2.3 原料蒸煮时间对山西老陈醋中葛根素含量的影响

将润料完成的复合原料分别蒸煮40，50，60，70 min，进行酒精发酵、醋酸发酵、熏醅淋醋、陈酿，对山西老陈醋中葛根素含量比较，确定最佳原料蒸煮时间。

1.4.2.4 酒精发酵时间对山西老陈醋中葛根素含量的影响

不同酒精发酵时间9，12，15，18 d的酒醪，经醋酸发酵、熏醅、淋醋、陈酿，对山西老陈醋中葛根素含量进行比较，确定最适酒精发酵时间。

1.4.2.5 熏醅时间对山西老陈醋葛根素含量影响

不同熏醅时间2，3，4，5 d，经淋醋、陈酿，对山西老陈醋中葛根素含量进行比较，确定最适熏醅时间。

1.4.3 正交试验优化葛根素含量工艺

在单因素试验的基础上，以原料蒸煮时间、葛根粉碎粒度、酒精发酵时间、熏醅时间为影响因素，以6.00 g/dL总酸中葛根素的含量为考察指标，对葛根高粱复合酿造山西老陈醋的工艺条件进行L9(34)正交试验设计，正交试验因素与水平见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments

1.4.4 葛根素检测方法[11,12]

样品处理：取5 mL样品，加1 mL 10.4%亚铁氰化钾和1 mL 20%硫酸锌用水定容至25 mL，5000 r/min离心15 min，取上清液加70%甲醇超声提取30 min，冷却至室温，然后用70%甲醇定容至10 mL。

色谱条件：色谱柱为C18色谱柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流动相：甲醇∶36%乙酸(优级纯)∶水为25∶10∶65；流速：0.6 mL/min；检测波长：250 nm；进样体积：10 μL。

1.4.5 理化指标检测方法

总酸的测定[13]：按国标GB/T 5009.41-2003《食醋卫生标准的分析方法》中的方法进行测定；感官评价[14]：按国标GB/T 19777-2013中的方法进行测定，感官评价(满分100分)标准见表2。

表2 山西老陈醋感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standard of Shanxi aged vinegar

续 表

1.4.6 统计分析方法

利用正交设计助手II V3.1、Origin 8.5和SPSS 22.0等软件进行试验设计和数据分析。

2 结果与分析

2.1葛根占高粱重量比对山西老陈醋风味的影响原料中添加葛根会影响山西老陈醋的风味，试验以主粮高粱的10%、20%、30%、40%添加葛根，对各试验组进行感官比较。

表3 不同葛根添加量的山西老陈醋感官品评价Table 3 Sensory evaluation of Shanxi aged vinegar with different additive amount of Pueraria lobata

由表3可知，当葛根添加量为高粱重量的40%时，所酿得的山西老陈醋中有淡淡药香味，影响山西老陈醋的风味，因此葛根的最适添加量为30%。

2.2 葛根粉碎粒度对山西老陈醋中葛根素含量的影响

图2 葛根粉碎粒度对山西老陈醋中葛根素含量的影响Fig.2 Effect of grinding particle size on Pueraria lobata content in Shanxi aged vinegar

由图2可知，葛根粉碎粒度对山西老陈醋中葛根素含量有一定的影响，葛根粉碎得越细，葛根素越容易溶出，但是粉碎得越细能耗越高，因此需要综合考虑。葛根粉碎粒度在5～10目之间有显著差异，但是10，15，20目没有明显的差别，根据葛根素的含量和能耗综合比较，葛根粉碎粒度10目为最佳工艺条件。

2.3 原料蒸煮时间对山西老陈醋中葛根素含量的影响

图3 复合原料蒸煮时间对山西老陈醋中葛根素含量的影响Fig.3 Effect of cooking time of composite materials on Pueraria lobata content in Shanxi aged vinegar

由图3可知，复合原料蒸煮时间为50 min时，山西老陈醋中的葛根素含量达到最大，可能随着蒸煮时间的延长，在高温情况下，葛根素缓慢氧化分解，造成产品中的葛根素含量降低，因此复合原料蒸煮时间50 min为最佳工艺条件。

2.4 酒精发酵时间对山西老陈醋中葛根素含量的影响

图4 酒精发酵时间对山西老陈醋中葛根素含量的影响Fig.4 Effect of alcohol fermentation time on Pueraria lobata content in Shanxi aged vinegar

由图4可知，葛根素易溶于酒精，因此随着发酵时间的延长，酒精度提高，葛根素逐渐溶于酒醪中，随着发酵时间的延长，葛根素含量在酒醪中达到平衡，其浓度不再增加，酒精发酵15 d的山西老陈醋中葛根素的浓度达到最高，所以酒精发酵时间以15 d最佳。

2.5 熏醅时间对山西老陈醋中葛根素含量的影响

图5 熏醅时间对山西老陈醋葛根素含量的影响Fig.5 Effects of fumigation time on Pueraria lobata content in Shanxi aged vinegar

由图5可知，熏醅过程是一个复杂的美拉德反应和部分稻壳、谷糠碳化的过程，随着熏醅时间的增加，产生大量的熏香风味物质丰富了食醋的风味，同时产生的活性炭在淋醋过程中吸附一些物质，在熏醅前3 d葛根素的含量基本不变，随着熏醅时间的延长，葛根素逐渐降低，因此熏醅时间3 d为最佳工艺条件，既产生了熏香，又保留了葛根素的含量。

2.6 正交试验结果

基于各种单因素之间相互影响，本着科学严谨的态度，本试验采用L9(34)正交表进行正交试验，以确定最佳工艺条件，试验结果见表4。

表4 正交试验结果分析Table 4 Analysis of orthogonal experiment results

由表4可知，山西老陈醋中葛根素的含量与葛根粉碎粒度、复合原料蒸煮时间、酒精发酵时间、熏醅时间均有关系，其中影响最大的为葛根粉碎粒度，其次为复合原料蒸煮时间、酒精发酵时间、熏醅时间。最佳工艺组合为：A2B2C2D2，即葛根粉碎粒度10目，复合原料蒸煮时间50 min，酒精发酵时间15 d，熏醅时间3 d，按照上述工艺条件酿造的山西老陈醋中葛根素含量为75.5 mg/dL，高于各正交试验组[15]。

3 结论

通过单因素试验和正交试验，结合感官评价确定葛根高粱复合酿造山西老陈醋最佳工艺为：葛根占高粱重量比为30%，葛根粉碎粒度10目，复合原料蒸煮时间50 min，酒精发酵时间15 d，熏醅时间3 d，所制得的山西老陈醋葛根素含量达75.5 mg/dL[16]。该工艺酿造的山西老陈醋不仅保留了其风味特征，还增加了功能成分葛根素的含量，显著提高了山西老陈醋的保健功效。