黄芪米酒发酵的条件优化

杨丽华，鲁娜，张雪舂，孟建宇

（内蒙古农业大学生命科学学院应用与环境微生物实验室，内蒙古 呼和浩特 010011）

米酒是我国民间的一种传统发酵食品,已经有两千多年的食用历史，其所含酒精少，营养成分易于人体消化吸收，是老百姓喜爱的一种营养品。米酒因其功能而得到关注，随着米酒产品的多样化、功能化和米酒生产的规范化发展，其在酒类饮品中的市场占有率越来越高[1-2]。

黄芪是我国西北部一种十分常见的中药材，其中又以内蒙古武川的黄芪品质为最好[3]。黄芪中含有丰富的黄芪多糖、生物碱、氨基酸、黄酮和皂苷等化合物及其他微量元素（如硒元素）[4-6]，具有抗病原菌、抗辐射、抗衰老、抗疲劳、调节血糖、调节免疫力、抗肿瘤等功效[7-11]。而黄芪多糖是黄芪中最重要的天然有效成分，能提高巨噬细胞活性，增强细胞生理代谢，是理想的免疫增强剂[12]，是在黄芪药理作用中起决定性因素的生物大分子[13-15]。近年来，已有将黄芪用于保健酒类的研发，如王静等[3]采用酵母发酵制得一款黄酮含量达29.85 mg/L的黄芪红景天银杏发酵型保健酒；周瑶等[5]利用酵母发酵黄芪制得一款醇香协调的黄芪酒；卢开华等[16]进行了黄芪黄酒工艺的初探；胡彦营[17]以大麦芽、黄芪、啤酒花为原料进行了黄芪保健啤酒的研制；刘全亮等[18]以当地优质的燕麦为主要原料，采用生料酿酒工艺开发了燕麦黄芪酒；赖敏辉[19]等进行了黄芪黍米黄酒酿造工艺的研究；柴智等[20]进行了发酵蒸馏型黄芪酒的酿制工艺的研究。

黄米又称黍米，是我国北方重要的粮食作物之一，其粗蛋白和淀粉的含量高于大米、小麦等，富含维生素、矿物质和微量元素等多种营养元素[21-22]，是酿造米酒的优质原料。为了充分利用野生资源，提升米酒产品的营养功效，并开发新型北方米酒，本研究以黄米和糯米为主要原料，加入黄芪进行发酵，研究黄芪添加量、黄米与糯米混合比例和酒曲添加量对黄芪米酒品质的影响，从而探究黄芪米酒发酵工艺的最佳条件，为黄芪米酒工业化发展提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 发酵原料

黄米：内蒙古蒙清农业科技有限公司；长糯米：安徽燕之坊食品有限公司；黄芪：内蒙古源态生种养殖专业合作社；甜酒曲：安琪酵母股份有限公司。

1.2 试剂及仪器

浓硫酸（分析纯）、标准葡萄糖样品（99.6%）：天津市化学试剂三厂；苯酚（分析纯）：天津市风船化学试剂科技有限公司。

沪0397-41-2005型电热恒温培养箱、XMTD-204数显式电热恒温水浴锅：上海跃进医疗器械有限公司；YP5002型电子天平：上海佑科仪器仪表有限公司；FA2004B型电子天平：上海菁海仪器有限公司；WYT型手持测糖仪：上海邦西仪器科技有限公司；DSX-280KB30型高压灭菌锅：上海申安医疗器械厂；DL-109型电热鼓风干燥箱：天津市实验仪器厂；UV-3200型紫外可见分光光度计：上海凌析仪器有限公司；SCQ-5201B型超声波清洗仪：上海声彦超声波仪器有限公司。

1.3 黄芪提取液的制备

准确称取黄芪饮片3、5、8g，先分别放入盛有100mL蒸馏水的烧杯中，用超声波清洗仪在300 W、40 kHz下超声10 min，再将烧杯放入水浴锅中沸水浴1.5 h，最后用六层纱布将黄芪提取液过滤两遍去除黄芪渣，滤液用蒸馏水定容到100 mL备用。

1.4 黄芪米酒工艺流程

1.5 黄芪米酒中多糖含量的检测

取1 g黄芪米酒发酵物置于100 mL的烧杯中，加入适量的蒸馏水浸提5 min后用纱布滤除残渣，将发酵物过滤液用蒸馏水定容至100 mL，搅拌。用移液管准确吸取过滤液1 mL置于25 mL容量瓶中，并定容使溶液稀释25倍。再从上述稀释好的溶液中取1 mL溶液置于试管中，先加入1 mL的5%苯酚溶液后迅速加入5 mL浓硫酸并立即摇匀，放入水浴锅中沸水加热15 min，最后用流水快速冷却，作为供试液[23]。在490 nm下测定供试液的吸光值并根据葡萄糖标准曲线，见图 1。回归方程 y=63.696x+0.009 1（R2=0.998 8），计算多糖浓度，再根据黄芪米酒发酵物的稀释倍数计算出1 g发酵物中多糖的含量。

图1 葡萄糖标准曲线Fig.1 Glucose standard curve

1.6 黄芪米酒发酵条件优化

1.6.1 黄芪添加量对黄芪米酒的影响

发酵温度30℃、酒曲接种量0.4%，黄米和糯米的质量比为1∶1，黄芪添加量分别设为0%、3%、5%、8%，按1.3中方法制得黄芪提取液。用黄芪提取液蒸米，进行为期72 h的发酵，分别在发酵24、48、72 h时测定多糖含量，选出黄芪米酒发酵时最佳的黄芪添加量，并测定所得黄芪米酒的pH值、出汁率、感官评分等指标。

1.6.2 黄米和糯米质量比对黄芪米酒的影响

发酵温度30℃、酒曲接种量定为0.4%，黄米和糯米的质量比分别设为 1∶1、1∶2、2∶1，用黄芪添加量为5%的黄芪提取液蒸米，进行为期72 h的发酵，分别在24、48、72 h时测定多糖含量，选出黄芪米酒发酵时最佳的黄米和糯米质量比，并测定所得黄芪米酒的pH值、出汁率、感官评分等指标。

1.6.3 酒曲接种量对黄芪米酒的影响

发酵温度30℃、黄米和糯米的质量比1∶2，再将黄芪米酒发酵时的酒曲接种量分别设为0.2%、0.4%、0.6%，用黄芪添加量为5%的黄芪提取液蒸米，进行为期72 h的发酵，分别在发酵的24、48、72 h时测定多糖含量，选出黄芪米酒发酵时最佳的酒曲接种量，并测定所得黄芪米酒的pH值、出汁率、感官评分等指标。

1.6.4 正交试验

以黄芪添加量、黄米和糯米质量比、酒曲接种量设计三因素三水平的L9（33）正交试验，确定黄芪米酒酿造的最佳工艺参数。具体正交试验因素及水平见表1。

表1 正交试验因素及水平Table 1 Factors and levels of the orthogonal test

1.7 理化指标的测定

用纱布将玻璃发酵罐中的米酒过滤，用力挤压出发酵物中所含汁液，用量筒量取出汁液体积，再根据米酒发酵完成时发酵物的初始质量计算出米酒的出汁率（出汁率/%=发酵完成后出汁量/发酵物的初始质量×100）；pH值测定：pH计；糖度测定：手持测糖仪。

1.8 感官评分

待发酵结束后，以黄芪米酒发酵物品尝时的口感和滋味、发酵汁液的色泽、酒糟中米粒的大小和完整程度、米酒散发出来的香气等为指标对黄芪米酒进行打分，满分为10分[24]。

1.9 数据处理

试验结果取3次平行试验的平均值，数据表示为平均值±标准差，应用Excel2019软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 黄芪添加量对黄芪米酒的影响

黄芪添加量对黄芪米酒中多糖含量的影响见图2。

图2 黄芪添加量对黄芪米酒中多糖含量的影响Fig.2 Effect of Astragalus addition amount on polysaccharide content in Astragalus rice wine

用不同浓度的黄芪提取液蒸米并发酵，在发酵72h时，黄芪添加量为3%和5%的黄芪米酒试验组的多糖含量均高于未添加黄芪的米酒试验组，且在黄芪添加量为5%时，黄芪米酒中可测得的多糖含量为最大值。黄芪添加量为8%的黄芪米酒，在发酵过程中的48 h时测得其多糖含量达到最大值，在之后的发酵过程中其多糖含量呈下降趋势。可见，一定浓度的黄芪对米酒发酵会有促进作用，但当黄芪添加浓度过高时又会对米酒的发酵起到抑制作用，使多糖含量降低。

从表2可以看出，随着黄芪添加量的增加，黄芪米酒的糖度呈上升趋势，pH值先上升后下降，在黄芪添加量为8%时糖度为最大值。但黄芪添加量过大时，大量黄芪多糖的存在可能影响了米酒本身的品质与口感，此时的米酒偏酸，口感发涩。当黄芪添加量为5%时，黄芪米酒中糖的含量适中，米酒酸甜度适中，口感软糯，并且此时由于对淀粉充分的糖化，使米中的结合水最大限度地转化成为游离水，因此出汁率高。故5%的黄芪添加量对于黄芪米酒发酵过程中多糖成分的保留起最佳作用，且此条件下黄芪米酒的各理化指标符合米酒的标准，口味最佳。

表2 黄芪添加量对黄芪米酒的影响Table 2 Effect of Astragalus addition amount on Astragalus rice wine

2.2 黄米和糯米质量比对黄芪米酒的影响

用不同质量比的黄米和糯米制备黄芪米酒，在发酵72 h时，黄米和糯米质量比为1∶2的米酒试验组的多糖含量最大；黄米和糯米质量比为2∶1的黄芪米酒，在发酵48 h时多糖含量就达到最大值，在之后的发酵过程中其多糖含量呈下降趋势。可见，米酒中糯米含量增加对米酒发酵会有促进作用，但糯米含量过高又会降低米酒中多糖含量。

图3 黄米和糯米质量比对黄芪米酒中多糖含量的影响Fig.3 Effect of ratios of yellow rice and glutinous rice on polysaccharide content in Astragalus rice wine

表3 不同黄米和糯米质量比对黄芪米酒的影响Table 3 Effect of ratios of yellow rice and glutinous rice on Astragalus rice wine

在发酵过程中支链淀粉容易被糖化，直链淀粉不容易被糖化。黄米中直链淀粉含量高，而糯米中支链淀粉含量高，因此在混合米中提高糯米的比例可以提高糖度，促进黄米糖化。根据理化指标和综合评价，当黄米与糯米质量比为1∶2时，对于黄芪米酒发酵过程中多糖成分的保留起最佳作用，且黄芪米酒的酸甜度适宜，有独特的酒香与米香的清凉香味，此时黄芪米酒口感最佳。

2.3 酒曲接种量对黄芪米酒的影响

酒曲接种量对黄芪米酒中多糖含量的影响见图4，酒曲接种量对黄芪米酒的影响见表4。

表4 酒曲接种量对黄芪米酒的影响Table 4 Effect of inoculation quantity of wine koji on Astragalus rice wine

图4 酒曲接种量对黄芪米酒中多糖含量的影响Fig.4 Effect of inoculation quantity of wine koji on polysaccharide content in Astragalus rice wine

酒曲接种量对黄芪米酒中多糖含量有一定的影响。从图4可以看出，在整个发酵过程当中，0.4%酒曲接种量试验组的黄芪米酒多糖含量整体上高于0.2%和0.6%试验组，故0.4%的酒曲接种量对于黄芪米酒发酵过程中多糖成分的保留效果最佳。

由表4可知，随着接种量的增加，黄芪米酒的pH值稍微有些下降，糖度呈上升的趋势。接种量为0.6%时淀粉消耗量大，使黄米及糯米得到了充分的发酵，发酵产生乳酸等酸性物质引起pH值下降，同时也产生较多的糖类物质，使得糖度最大，为23.67%。酒曲量过少（0.2%）时酒味淡，不能使黄米及糯米充分发酵，糖度低，酸甜味不明显。根据理化指标和感官评分，在酒曲量为0.6%时黄芪米酒的风味较佳，酸甜度较适宜，有明显的酒香和发酵后的米香，感官评分较高。

2.3 正交试验分析

以黄芪添加量（A）、黄米和糯米质量比（B）、酒曲接种量（C）进行三因素三水平的正交试验，结果见表6。

表6 黄芪米酒的正交试验Table 6 Orthogonal experimental results of Astragalus rice wine

由表6可知，正交试验中A2B2C3是最优水平组合，从极值可以看出对黄芪米酒中多糖含量影响排序是C＞B＞A，故A2B2C3是黄芪米酒发酵的最佳工艺条件，即黄芪添加量5%，黄米与糯米的质量比1∶2，接种量0.6%。此时黄芪米酒的口感风味最佳，黄米及糯米颗粒饱满完整，酸甜可口，风味柔和。

2.4 验证试验

为了进一步验证试验结果的可靠性，将黄芪米酒发酵的工艺条件设置为黄芪添加量5%，黄米与糯米的质量比1∶2，接种量0.6%，在此工艺条件下进行3次重复试验，得到感官评分为8.2分，比较试验结果的数值小于3%，说明黄芪米酒发酵工艺参数可靠。

3 结论

将黄芪和米酒结合，进行黄芪米酒的发酵，这样不仅可以充分利用黄芪的价值，而且能为黄芪和新式米酒的开发开辟新的道路。添加黄芪可显著提高黄米米酒中风味物质含量，强化米酒的功能性。本文以黄芪添加量、黄米和糯米的质量比、酒曲接种量进行单因素试验和正交试验，以黄芪米酒中多糖含量、出汁率、pH值、糖度及感官评分作为评判标准，确定了黄芪米酒的最佳发酵条件：黄芪添加量5%、黄米和糯米的质量比1∶2、酒曲接种量0.6%，此条件下黄芪多糖含量可达179.379 4 mg/g，所得的黄芪米酒酒样米粒饱满均匀，酸甜适中，风味柔和，口感最佳。