山药发酵酒的制备工艺优化

樊龙星，张朝正，赵华

工业发酵微生物教育部重点实验室，天津市工业微生物重点实验室，天津市微生物代谢与发酵过程控制技术工程中心，天津科技大学生物工程学院（天津 300457）

山药是一种传统的中药，属于薯蓣科（Dioscoreaceae）薯蓣属植物[1]。山药中富含山药多糖、尿囊素、皂苷和黄酮等已被研究的营养成分。其中，山药多糖具有降低糖脂[2]、提高免疫力[3]、抗氧化[4]、延缓衰老[5]、预防组织疾病[6]等功效。尿囊素具有促进细胞生长，预防皮肤开裂，软化角质蛋白和缓解疼痛[7-8]等功效。皂苷具有缓解疲劳[9]、调节心血管[10]、预防肿瘤[11]等功效。黄酮具有抗氧化性、改善心脑血管疾病、降低血糖和胆固醇等功效[12]。因此，山药具有极高的保健和药用价值。

山药酒作为新兴酒种，其制备工艺各异。试验使用河南焦作的铁棍山药为原材料，对酵母接种量，温度和发酵时间进行单因素和正交试验，确定最佳发酵条件，为混合饮料的研发作铺垫。

1 材料与方法

1.1 材料

铁棍山药（河南焦作）；酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）：安琪活性干酵母；高效液化酶（诺维信公司）；高效糖化酶（诺维信公司）。

1.2 设备与仪器

Centrifuge 5418微量离心机（德国Eppendorf公司）；Agilent 7980A气相色谱仪（安捷伦科技有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 酒精度检测

利用气相色谱法检测样品的酒精度[13]。

样品处理：将发酵后的样品离心取上清液，过0.22 μm的滤膜注入色谱瓶中，加盖密闭保藏。

气相色谱条件：色谱柱HP-5的石英柱（30 m×0.25 μm×0.25 mm），载气为氮气，分流比20∶1，流速1.0 mL/min，进样量1.0 μL，进样口温度200 ℃，检测器温度200 ℃，柱温箱初始温度40 ℃，保持5 min，再以20 ℃/min升至170 ℃，保持1 min。空气流速400 mL/min，氢气流速40 mL/min。

1.3.2 还原糖检测

将捣碎的山药样品置于250 mL容量品中，采用直接滴定法检测其中的还原糖含量[14]。

城乡规划中的农村景观设计应遵循相应的原则，提高城乡规划的整体质量。为了遵循协调的原则，城乡规划中的农村景观设计具有不同的内容类型，需要根据当地地形和景观进行规划和设计，生态保护的要求和历史文化的特点.结合农村景观与园林景观的设计规划，提高了农村景观要素与内容的和谐统一，促进了农村景观的良好发展。农村景观与园林景观的结合，规划中地理特征的鲜明表现，区域文化的灵活融合和规划设计的历史发展，对提高城乡规划的整体质量具有催化作用。

1.3.3 单因素试验方法

以酒精度和残糖为主要标准，分别以酵母接种量（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%），温度（20，25，30，35和40 ℃）和发酵时间（16，20，24，28和32 h）为影响因素，进行单因素试验，确定影响因素的最佳试验水平，为正交试验奠定基础。

1.3.4 正交试验方法

根据单因素试验结果，以酒精度作为主要衡量指标，以酵母接种量、温度和发酵时间为自变量进行正交试验，以确定发酵山药的最佳条件。正交试验设计见表1。

表1 正交试验水平

2 结果与讨论

2.1 单因素试验

2.1.1 接种量对发酵的影响

将酵母菌以原料的0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%进行接种，在25 ℃下，发酵24 h，将发酵液离心取上清液，对其进行检测，确定酵母最佳接种量，试验结果如图1所示。

图1 接种量对发酵的影响

2.1.2 温度对发酵的影响

按照原料0.2%的接种量接入酵母，在15，20，25，30和35 ℃温度下进行发酵，发酵时间24 h，将发酵液离心，取上清进行检测，确定最佳发酵温度，试验结果如图2所示。

随着温度升高，酒精度不断上升，达到最大时，还原糖不断降低趋近于0。温度25 ℃时，酒精度达到最大，温度继续升高，酒精度几乎不再变化，还原糖在25 ℃时达到1.74 g/L，温度继续升高，变化较小。因此选择25 ℃为最佳发酵温度。

图2 温度对发酵的影响

2.1.3 时间对发酵的影响

按照原料的0.2%接种量接入酵母，在25 ℃，分别发酵12，16，20，24和28 h，将发酵液离心，取上清液进行检测，确定最佳发酵时间，结果如图3所示。

由图3可知，在一定发酵时间内，时间越长，酒精度越高，还原糖的含量越低，在原料一定情况下，发酵时间16 h时，发酵液的酒精度达到最大，还原糖含量降低到最小，随着时间延长，其值几乎没有变化。因此选择最佳发酵时间16 h。

图3 时间对发酵的影响

2.2 正交试验

表2 正交试验结果

表3 方差分析结果

正交试验是在单因素最佳发酵条件的基础上进行的，以酒精度为考察指标。由表2可知，在接种量，温度和发酵时间3个影响因素中，各因素的极差RC＞RA＞RB，即在对山药发酵作用的影响由大到小依次为发酵时间、接种量、温度，且山药最佳发酵条件为A2B3C3，即接种量0.2%，温度30 ℃，发酵时间20 h。在此条件下进行验证试验，得到酒精度为3.96%vol。由表3可知，发酵时间对山药发酵具有显著影响，而其他2个因素的影响未达到显著水平。

3 结论

以山药为原料，通过单因素试验和正交试验，确定山药发酵的最佳发酵条件为：酵母接入量是原料0.2%，温度30 ℃，发酵时间20 h。各因素对山药发酵的影响依次为：发酵时间＞接种量＞温度。发酵时间对山药发酵具有显著影响，其他条件无显著影响。在最优条件下进行验证试验，结果显示酒精度为3.96%vol，为混合饮料的配制提供依据。