甘蔗清汁发酵型保健酒配方工艺优化

王小明 ，王利，覃逸明 ，张鹏 ，陈碧 *

1. 广西科技师范学院食品与生化工程学院（来宾 546199）；

2. 广西科技师范学院特色瑶药资源研究与开发重点实验室（来宾 546199）

红枣含有三萜类化合物及环磷酸腺苷等，能够增强肌力、消除疲劳、扩张血管、增加心肌收缩力，对防治心血管系统疾病有良好的作用[1]，且具有较强的抗癌、抗过敏作用等。枸杞含有丰富的胡萝卜素、维生素A1、B1、B2、C以及钙、铁等有益眼睛的必需营养，故俗称“明眼子”，枸杞还具有防癌[2]，增强机体免疫力的作用[3]，用于补气强精，滋补肝肾、抗衰老、降血压、防治动脉粥样硬化、保护肝脏、促进肝细胞再生等。党参为常用中药，性平味甘，具有补中益气、健脾益肺的功能，主治脾肺虚弱、气短心悸、食少便溏、虚喘咳嗽、内热消渴等症[4-9]。砂仁主治脾胃气滞，宿食不消，腹痛痞胀，噎膈呕吐，寒泻冷痢[10-12]。甘蔗清汁或甘蔗糖蜜经过发酵、蒸馏和陈酿等工艺制成的酒，可称为朗姆酒或姥姆酒[13-16]。该酒饮用可以使人产生提神兴奋，具有生津散疲功效[17-19]。

常用的天然产物和活性成分提取方法存在有效成分损失大、周期长、提取率不高等缺点，超声波辅助浸提能大大提高药材中有效成分提取率，加快中药材活性物质析出，使保健酒浸提时间缩短、浸提温度降低，且有助于酒味与药味的融合，实现高效生产优质保健酒，可解决常规保健酒制备过程中药材需要较高温度和较长时间浸泡的弊端。近年来，超声波辅助提取技术在食品、药业、化工、植物活性成分提取中广泛应用[20-21]，效果显著。红枣、枸杞、党参和砂仁四味中药泡制的饮用药酒在南方多地有长期的饮用历史，以甘蔗清汁为主要原料，经发酵、蒸馏制备成适当酒精度的基酒，通过对民间长期饮用的药酒进行配方工艺优化，制备优质的甘蔗清汁发酵型保健酒。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红枣，超市特选红枣；枸杞，超市特选枸杞；党参，正规药店购买；砂仁，正规药店购买；甘蔗，糖料蔗品种；酵母，高品质啤酒酵母。

1.2 仪器与设备

酒精折射仪，禹城田园信科光学仪器有限公司；电子分析天平，上海越平科学仪器有限公司；甘蔗压榨机：广东恒联食品机械有限公司，电热恒温鼓风干燥箱，上海跃进医疗器械有限公司；FW177中草药粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；BILON-2000CT多用途恒温超声波提取机，上海比朗仪器制造有限公司；KQ3200DA型数控超声清洗器，昆山市超声仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 甘蔗清汁制备基酒

挑选高品质无虫害的糖料蔗，削皮后放到压榨机进行压榨，得到甘蔗汁，把甘蔗汁进行过滤澄清灭菌，得到甘蔗清汁。向甘蔗清汁中依次加入适量亚硫酸、活化后的啤酒酵母菌液进行发酵[22]，控制好发酵温度和发酵时间，发酵成酒精度为10%vol左右的发酵醪液，将发酵好的醪液进行蒸馏，得到酒精度20%～50%vol的甘蔗清汁发酵型蒸馏基酒[13-16]。

1.3.3 保健酒药材制备

对红枣、枸杞、党参、砂仁分别进行挑选，选择无虫害无霉烂且饱满的高品质产品，分别经过清洗晾干，红枣去核，各种药材分开单独粉碎过筛得到药材粉。按照不同配方比例混合各种药材，得到需要的保健酒药材混比配方。

1.3.4 保健酒感官评价方法

根据试验方法制备保健酒，遴选10人组成感官评定小组，按照感官评定标准对保健酒的色泽、香气、形态和滋味进行感官评分，取平均值。感官评定标准见表1。

1.3.5 药材配方单因素与正交试验设计

1.3.5.1 药材配方单因素试验设计

常规浸提的基酒酒精度30%vol，酒液250 mL，浸提时间72 h。以感官评分为评价指标进行单因素试验，分别研究各单因素对药材配方的影响。初始条件分别取：红枣1.5 g、枸杞1.5 g、党参1.5 g、砂仁1.5 g。选取各因素变量分别为：红枣（0.5，1.0，1.5，2.0和2.5 g）、枸杞（0.5，1.0，1.5，2.0和2.5 g）、党参（0.5，1.0，1.5，2.0和2.5 g）、砂仁（0.5，1.0，1.5，2.0和2.5 g），进行单因素试验。

1.3.5.2 药材配方正交试验设计

根据单因素试验结果可知，最佳的药材配比为红枣1.5 g、枸杞1.5 g、党参2.0 g、砂仁1.0 g。选取红枣（1.0，1.5和2.0 g）、枸杞（1.0，1.5和2.0 g）、党参（1.5，2.0和2.5 g）、砂仁（0.5，1.0和1.5 g）进行药材配比正交试验L9(34)设计，正交试验因素与水平如表2所示，研究确定最佳药材配方。

表1 保健酒感官评定标准与分值

表2 药材配方配比正交试验因素与水平 g

1.3.6 保健酒超声波辅助浸提单因素与正交试验设计

1.3.6.1 保健酒超声波辅助浸提单因素试验设计

以感官评分为指标进行单因素试验，分别研究各单因素对保健酒超声波辅助浸提的影响。初始条件分别取：酒精度30%vol、料液比1∶30 g/mL、超声波功率150 W、超声波温度50℃、超声波时间90 min。选取各因素变量分别为：酒精度（10%，20%，30%，40%和50%vol）、料液比（1∶10，1∶20，1∶30，1∶40和1∶50 g/mL）、超声波功率（90，120，150，180和210 W）、超声波温度（30，40，50，60和70℃）、超声波时间（30，60，90，120和150 min）进行单因素试验。

1.3.6.2 保健酒超声波辅助浸提正交试验设计

根据单因素试验结果可知，最佳酒精度为30%vol、料液比为1∶40 g/mL、超声波功率为150 W、超声波温度为40℃、超声波时间为120 min。选取酒精度（20%，30%和40%vol）、料液比（1∶30，1∶40和1∶50 g/mL）、超声波功率（120，150和180 W）、超声波温度（30，40和50℃）、超声波时间（90，120和150 min）进行超声波浸提正交试验L18(37)设计，正交试验因素与水平如表3所示，研究确定最佳超声波浸提工艺条件。

表3 超声波辅助浸提正交试验因素与水平

1.3.7 检测项目及方法

参考相关标准，对保健酒的酒精度[23]、甲醇[24]、重金属Pb[25]指标进行检测，以确定产品品质。

2 结果与分析

2.1 药材配方单因素试验结果与分析

由图1感官评分可知，随着红枣添加量的增加，感官评分先升高，由于红枣肉为暗褐色且含糖量较高，随着红枣添加量的不断增加，酒的色泽会劣变，酒体整体感官评分下降，红枣添加量为1.5 g时，保健酒感官评分最高，因此选择1.5 g为红枣最佳添加量。枸杞添加量在0.5 g至1.5 g时，保健酒色泽逐渐变得红亮诱人，感官评分随着添加量增加先升高，枸杞添加量达到1.5 g时，保健酒感官评分最高，当继续增加枸杞添加量时，由于枸杞的苦味和色泽，可使酒体口感变差、颜色变暗等，因此选择1.5 g为枸杞最佳添加量。随着党参添加量的增加，保健酒感官评分呈现先上升后下降的趋势，当党参添加量为2.0 g时，感官评分最高，继续增加党参添加量时，由于党参味甘且药味较浓，可影响保健酒的气味，因此选择2.0 g为党参最佳添加量。随着砂仁添加量的增加，保健酒感官评分呈现先上升后下降趋势，当砂仁添加量为0.5 g时，保健酒砂仁药味不明显，当砂仁添加量为1.0 g时，砂仁味较为温和，保健酒感官评分最高，因此选择1.0 g为砂仁最佳添加量。

图1 红枣、枸杞、党参、砂仁对保健酒感官品质评价的影响

2.2 药材配方正交优化试验结果与分析

由表4可知，四个因素中影响保健酒感官评分的主次顺序为D＞A＞B＞C，砂仁添加量是最主要影响因素，其他依次是红枣、枸杞、党参添加量。从k值可知最优配方组合为A2B2C2D3。由于正交表中没有该组合，因此按该组合进行验证试验，所得产品感官评定得分为91.5分，高于表4中所有试验组合的得分。因此，最佳药材配方为红枣1.5 g、枸杞1.5 g、党参2.0 g、砂仁1.5 g。

表4 药材配方正交优化试验结果

2.3 保健酒超声波辅助浸提单因素试验结果与分析

由图2可知，酒精度30%vol时保健酒感官评分最高，因为酒精度过低影响药材的浸提效率，酒精度过高又不符合南方消费者的饮酒爱好。若料液比过小，经超声波浸提后，酒体的颜色过深，不透亮，而且药材味浓；若料液比过高，酒体颜色会变浅，药材味变淡，料液比1∶40 g/mL时感官评分最高。超声波功率120 W与150 W的感官评分差异不明显，功率低时药材浸提不充分，造成药材有效成分浪费，功率过高又会引起酒色泽暗和口感苦涩，超声波功率150 W时感官评分最高。超声波温度在30～50℃时，感官评分差异不明显，40℃时感官评分最高，温度过高可能造成药材活性成分损失。超声波时间120 min时感官评分最高，随着浸提时间的延长，可引起酒色泽暗和口感苦涩。

2.4 保健酒超声波辅助浸提正交试验结果与分析

由表5可知，采用超声波辅助浸提中药材中的活性成分，影响保健酒感官评分的主次因素依次为A＞C＞B＞E＞D，酒精度对保健酒感官评分影响最大，是最主要因素，其次是超声波功率，再者是料液比，而后是超声波时间，影响最小的超声波温度。超声波浸提因其本身具有空化作用和热效应，故对保健酒感官品质有较大影响。从k值可知，最优组合为A2B2C2D2E2。正交表中没有该试验组合，按该最优组合进行试验验证，所得产品感官评分为93.1分，高于表5中所有试验组合的评分值。因此可以确定超声波辅助浸提保健酒的最优工艺组合为：酒精度30%vol、料液比1∶40 g/mL、超声波功率150 W、超声波温度40℃、超声波时间120 min。

图2 超声波辅助浸提各单因素对保健酒感官品质的影响

表5 超声波辅助浸提正交优化试验结果

2.5 理化指标检测结果

酒精度，28.7%vol；甲醇，0.1 g/L；重金属Pb，未检出。

3 结论与讨论

在单因素试验的基础上，经正交试验优化，最佳药材配方为：红枣1.5 g、枸杞1.5 g、党参2.0 g、砂仁1.5 g。超声波辅助浸提保健酒的最优工艺组合为：酒精度30%vol、料液比1∶40 g/mL、超声波功率150 W、超声波温度40℃、超声波时间120 min。在此工艺条件下制得的保健酒颜色黄亮，清澈无分层，药味中和，酒香醇爽，苦涩味淡，有一定回味。产品理化指标符合相关标准要求。产品具有开胃消食、补中益气、和脾胃、除烦渴等功效，适用于湿浊中阻、消化不良、食欲不振、恶心呕吐、胃脘胀痛等。我国西南地区糖料蔗资源丰富，以甘蔗清汁为原料经发酵制备蒸馏酒，再配以民间长期饮用过的药酒配方，采用超声波辅助浸提，使药材中的有效成分充分溶出，制成色、香、形、味俱佳的保健酒，可以提高甘蔗生产及加工附加值，为甘蔗深加工和综合利用开拓新渠道。