轮叶党参糯米酒发酵特性的研究

刘艳秋，孙广仁，杨奇，包怡红*

（1.东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040；2.北华大学林学院，吉林吉林132013）

轮叶党参糯米酒发酵特性的研究

刘艳秋1，2，孙广仁2，杨奇2，包怡红1*

（1.东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040；2.北华大学林学院，吉林吉林132013）

以轮叶党参和糯米为主要原料，以酒精度结合感官评分为考察指标，在单因素试验的基础上通过正交试验优化轮叶党参糯米酒发酵工艺条件。结果表明，最佳发酵工艺条件为轮叶党参添加量4%，初始糖含量24%，酵母添加量0.2%，发酵温度25℃。发酵21 d后，酒精度可达12.71%vol，残糖1.01%。使用0.6 g/L壳聚糖澄清后，最终得到的产品酒体醇厚，酸甜适中，具有淡淡的轮叶党参特有香味。通过抗氧化试验，澄清后DPPH自由基清除率为85.59%。

轮叶党参；糯米酒；发酵特性

轮叶党参（Codonopsis lanceolataBenth.et.Hook.f）又名羊乳、山海螺、山地瓜、四叶参、羊奶、羊奶参、白蟒肉、山胡萝卜、北沙参等，为桔梗科党参属多年生草质缠绕性藤本植物[1]，在我国吉林省长白山地区广泛栽培，具有抗氧化[2-3]、调节机体免疫力[4-7]、抗炎[8]、抗癌[9-10]、保护肝功能[11]等生物学功效，目前轮叶党参开发主要有低盐产品[12]、轮叶党参脆片[13]、发酵饮料[14]等。

糯米酒以其独特的风味越来越被消费者接受，因此，近年来关于糯米酒的营养成分强化、风味的多样化以及发酵条件优化等成为研究人员的关注热点，如朱英莲[15]研究了雪梨糯米酒产品的调配；周桃英等[16]得出了菠萝糯米酒的发酵条件。本试验以轮叶党参和糯米为原料，利用单因素试验结合正交试验，优化轮叶党参糯米酒发酵工艺条件，为轮叶党参的开发利用提供新途径。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

轮叶党参：吉林省桦甸市；糯米：北京金秋谷香商贸有限公司；安琪甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；壳聚糖、冰醋酸：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

LH-T032型糖度计：杭州陆恒生物科技有限公司；SPX-25085-11型生化培养箱：上海新苗医疗器械制造有限公司；722型紫外分光光度计：北京普析通用仪器有限公司；HHS型电热恒温水浴锅：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；OHG-924385-III型电热恒温鼓风干燥箱：上海新苗医疗器械制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 轮叶党参糯米酒发酵条件的优化

（1）轮叶党参糯米酒发酵单因素试验

分别研究轮叶党参的添加量（2%、3%、4%、5%、6%）、初始糖含量（18%、20%、22%、24%、26%）、酵母添加量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）、发酵温度（19℃、21℃、23℃、25℃、27℃）对轮叶党参糯米酒发酵的影响。

（2）轮叶党参糯米酒发酵条件优化

在单因素试验的基础上，分别以轮叶党参添加量、初始糖含量、酵母添加量、发酵温度为变量因子，进行正交试验，确定轮叶党参糯米酒的最佳发酵条件，正交试验因素与水平见表1。

表1 糯米酒发酵条件优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for glutionous rice wine fermentation conditions optimization

1.3.3 壳聚糖澄清法

准确称取0.5 g壳聚糖加入50 mL 0.1%的冰醋酸溶液中，加热充分溶解，配制成10 g/L的壳聚糖冰醋酸溶液，准确量取20 mL发酵酒，添加一定体积的壳聚糖冰醋酸溶液，使最终壳聚糖含量分别为0.2 g/L、0.4 g/L、0.6 g/L、0.8 g/L、1.0 g/L、1.2 g/L、1.4 g/L、1.6 g/L、1.8 g/L，24 h后取上清液在波长560 nm处测定透光率，以蒸馏水作空白对照。

1.3.4 测定方法

酒精度、挥发酸、总酸和总糖：均按照GB/T15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的方法检测。

感官评价：选取30名品评员，其中包括10名食品专业人员，另外20名为非专业人员（其中20～30岁、30～40岁、40～50岁、50～60岁、60～70岁各4名）。食品专业人员权重0.6，非专业人员权重0.4，满分100分。感官评分标准见表2。

表2 轮叶党参糯米酒感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standards ofCodonopsis lanceolata glutionous rice wine

抗氧化能力的测定：采用参考文献[17]的方法，准确称取一定量的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH），用乙醇溶解并稀释至吸光度值为0.7，将试样和3 mL DPPH溶液混匀，避光放置30 min，用无水DPPH自由基乙醇为空白对照，在波长517 nm处测定吸光度值，并计算清除率。

式中：Mi为1 mL无水乙醇加入3 mL DPPH的吸光度值；Mj为

1 mL待测液加入3 mL DPPH的吸光度值；M0为1 mL待测液加入3 mL无水乙醇的吸光度值。

2 结果与分析

2.1 轮叶党参添加量对发酵酒品质的影响

分别添加轮叶党参2%、3%、4%、5%、6%，酵母添加量0.3%，初始糖含量为18%，发酵温度为25℃，发酵时间为21d，主发酵结束后测定酒精度，并进行感官评定，结果见图1。

图1 轮叶党参添加量对糯米酒发酵的影响Fig.1 Effect ofCodonopsis lanceolataaddition on glutionous rice wine fermentation

由图1可知，发酵酒的酒精度、感官评分随轮叶党参添加量的增加呈先上升后下降的趋势，当添加量为4%时，发酵酒具有淡淡的轮叶党参香气，此时酒精度为8.1%vol，感官评分为80分，均为最高，因此选择轮叶党参添加量4%为宜。

2.2 初始糖含量对轮叶党参发酵酒品质的影响

分别添加蔗糖18%、20%、22%、24%、26%，酵母添加量0.3%，轮叶党参添加量4%，发酵温度25℃，发酵时间21 d，主发酵结束后测定酒精度，并进行感官评定，结果见图2。

图2 初始糖含量对轮叶党参糯米酒发酵的影响Fig.2 Effect of initial sucrose addition onCodonopsis lanceolata glutionous rice wine fermentation

由图2可知，发酵酒的酒精度一直呈明显上升趋势，感官评分开始阶段一直呈上升趋势，当初始糖含量＞24%时略有下降，此时口感偏甜，这也与目前人们要求低糖饮食相矛盾，所以选择初始糖含量为24%，此时感官评分为87分。

2.3 酵母添加量对轮叶党参糯米发酵酒品质的影响

分别添加酵母0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%，轮叶党参添加量4%，初始糖含量24%，发酵温度25℃条件下发酵21d，主发酵结束后测定酒精度，并进行感官评定，结果见图3。

图3 酵母添加量对轮叶党参糯米酒发酵的影响Fig.3 Effect of yeast addition onCodonopsis lanceolata glutionous rice wine fermentation

由图3可知，发酵酒的酒精度和感官评分随着酵母添加量的增加先逐渐增加。随后保持平缓，当酵母添加量为0.3%时，酒精度为11.8%vol，感官评分为90分，酸甜适口，当酵母添加超过0.3%时，酒精度变化不明显，说明发酵液中供酵母发酵的营养基质含量是一定的，过多的酵母并不能提高发酵酒的酒精度，同时也会增加成本，所以最佳酵母添加量为0.3%。

2.4 发酵温度对轮叶党参发酵酒的影响

分别设定温度为19℃、21℃、23℃、25℃、27℃，酵母添加量0.3%，轮叶党参添加量4%，初始糖度24%，发酵21 d，主发酵结束后测定酒精度，并进行感官评定，结果见图4。

图4 发酵温度对轮叶党参糯米酒发酵的影响Fig.4 Effect of fermentation temperature onCodonopsis lanceolata glutionous rice wine fermentation

从图4可知，发酵酒的酒精度、感官评分随发酵温度的增加开始阶段呈逐渐增加趋势，随后略有下降，在发酵过程中温度升高，发酵周期缩短，当温度达到25℃时，酒精度达到最大值13%vol，此时感官评分为90分，当温度高于25℃，发酵周期缩短，开始有少量的醋酸菌和乳酸菌利用酒精发酵，所以酒精度开始下降，并且随着温度的增加口感也较差，所以最佳发酵温度为25℃。

2.5 轮叶党参糯米酒工艺条件优化

在单因素试验的基础上，以轮叶党参添加量、初始糖含量、酵母添加量、发酵温度为影响因子，发酵酒的感官评分为考察指标，采用正交试验确定最佳的发酵工艺条件，结果见表3。

表3 糯米酒发酵条件优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for glutionous rice wine fermentation conditions optimization

从极差分析可知，影响轮叶党参糯米酒发酵效果的因素依次为D＞A＞C＞B，即影响轮叶党参糯米酒发酵的因素依次是发酵温度、轮叶党参添加量、初始糖含量，最后为酵母添加量。最佳发酵工艺条件为A2B2C1D2，即轮叶党参添加量为4%，初始糖含量为24%，酵母添加量为0.2%，发酵温度为25℃。此条件下进行验证试验，结果表明，糯米酒酒精度为12.71%vol，感官评分为98分。

2.6 发酵过程中总糖度变化

表4 发酵过程中残糖含量变化Table 4 Change of total sugar content during fermentation process

在发酵前21 d轮叶党参发酵酒中糖度下降幅度较大，酒精含量明显上升，表明在此阶段酵母利用糖发酵速度最快。在第21～35天，酒精含量和糖度值趋于平缓，且误差变化幅度不大，说明此时主发酵基本完成。

2.7 发酵过程中酒精度变化

由表5可知，在发酵前21 d轮叶党参发酵酒中酒精含量明显上升，表明在此阶段酵母利用糖发酵速度最快。在第28 d～35 d，酒精含量趋于平缓，且误差变化幅度不大，说明此时主发酵基本完成，因此主发酵时间选择21 d为宜。

表5 发酵过程中酒精度变化Table 5 Change of alcohol content during fermentation process

2.8 轮叶党参糯米酒澄清试验

研究壳聚糖添加量对轮叶党参糯米酒的澄清效果，结果见图5。从图5可以看出，随着壳聚糖添加量的增加，澄清效果越来越明显，当壳聚糖添加量为0.6 g/L时，透光率达到99.8%，当添加量＞0.6 g/L时，透光率呈下降趋势，可能是由于壳聚糖浓度过高会吸附轮叶党参糯米酒中色素类物质，使酒色变淡，经0.6 g/L的壳聚糖处理的轮叶党参糯米酒贮藏30 d，未发现颗粒上浮及沉淀现象。

图5 不同壳聚糖添加量对轮叶党参糯米酒澄清度的影响Fig.5 Effect of different chitosan addition on clarity of Codonopsis lanceolataglutionous rice wine

2.9 轮叶党参糯米酒抗氧化能力的测定

比较发酵前后，澄清前后对轮叶党参糯米酒的DPPH自由基清除能力、酒精度和总酸变化，结果见表6。

表6 轮叶党参糯米酒的DPPH自由基清除率Table 6 DPPH free radical scavenging rate ofCodonopsis lanceolataglutionous rice wine

轮叶党参中含有的多糖和皂苷等活性成分具有抗氧化性，通过表6可知，通过发酵能够提高清除DPPH自由基的能力，说明轮叶党参经过发酵可能使活性物质增加，或者经过发酵转化成具有清除DPPH自由基的活性物质。但是经过壳聚糖法澄清后，清除DPPH自由基的能力下降，酒精度和总酸含量也下降，可能是壳聚糖吸附了活性成分。

3 结论

本试验通过单因素试验和正交试验得出轮叶党参糯米酒发酵的最佳发酵工艺条件为轮叶党参添加量4%，初始糖含量24%，酵母添加量0.2%，发酵温度25℃；主发酵结束后残糖量为1.01%，酒精度为12.71%vol，经发酵过程轮叶党参抗氧化能力增强，采用壳聚糖澄清法其确定添加量为0.6 g/L，澄清后DPPH自由基清除率为85.59%。

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Research on fermentation characteristics ofCodonopsis lanceolataglutionous rice wine

LIU Yanqiu1,2,SUN Guangren2,YANG Qi2,BAO Yihong1*
(1.College of Forest,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China;2.College of Forest,Beihua University,Jilin 132013,China)

UsingCodonopsis lanceolataand glutionous rice as main raw material,alcohol content combined with sensory evaluation score as evaluation indexes,on the basis of single factor experiments,the optimal fermentation conditions forC.lanceolataglutionous rice wine were optimized by orthogonal experiments as follows:C.lanceolata4%,initial sugar content 24%,yeast 0.2%,fermentation temperature 25℃.After primary fermentation for 21 d,the alcohol content of the wine was 12.71%vol,total sugar content was 1.01%.After clarification with 0.6 g/L chitosan,the product was full-bodied,sweet and sour moderate,withC.lanceolataflavor.The antioxidant experiments showed that the DPPH scavenging rate of wine after clarification was 89.59%.

Codonopsis lanceolata;glutinous rice wine;fermentation characteristic

TS261.4

0254-5071（2017）04-0099-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.04.021

2016-11-28

刘艳秋（1979-），女，讲师，博士研究生，研究方向为林特产加工及其转化。

*通讯作者：包怡红（1970-），女，教授，博士，研究方向为食品生物技术与功能性。