响应面法优化敦煌萃酒的调配工艺

张 辉，李宁渊，彭 涛*，张小燕，刘小波，李 冰，贾鸿震

（甘肃省轻工研究院有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

配制酒是我国古老的酒种之一，与酿造酒、蒸馏酒并列为三大饮料酒[1]。配制酒一般含有丰富的矿物质、多糖、氨基酸、类脂、有机酸、维生素、黄酮、皂苷、生物碱等营养和功效成分[2]。国内外都有以动植物为原料的传统配制酒产品，国外主要有味美思酒、利口酒和金酒等[3-4]，国内则是将具有地方特色的原料用于配制酒的制作中（如红景天、苦荞、火龙果、牛肝菌等[5-10]）。配制酒的功效成分主要来源于辅料，根据其功效划分，分为延缓衰老、美容健身、抗疲劳、免疫调节和抗肿瘤等。徐媛[11]以太子参为原料，研制出具有缓解体力疲劳的保健酒；马永全等[12]以南药五味子为原料，发现五味子的体积分数70%乙醇提取物和水提取物均具有清除自由基的能力；左蕾蕾等[13]以香菇、猴头菇、金针菇为主要原料，以清香型白酒为基酒泡制，制得一种以提高免疫力为主要保健功效的食用菇保健酒。

随着健康中国概念的提出，功能性食品行业迎来了快速发展机遇，人们对具有营养、保健功效的配制酒的需求越来越旺盛[14]。目前，市场上大部分中药材配制酒制备时，都是整药或饮片进行浸提，且以植物粗多糖、总黄酮、总皂苷等功效成分中的某一种成分为指标进行产品调配优化，产品功效成分单一。敦煌萃酒是以甘肃道地药材党参、黄芪等为原料，采用超声波提取技术分别进行水提和醇提，辅以酱香型基酒，经过配伍、调味、老熟、精滤、灌装制得，但由于酒体中的植物粗多糖、总黄酮、总皂苷功效成分的溶解性不同，导致三者不能高值共存于酒体中，功效成分析出，出现酒体浑浊现象，影响产品品质。

本研究以甘肃党参、黄芪为原料，将其低温粉碎后进行超声波充分提取，以酱香型白酒作为基酒[15]，以粗多糖、总黄酮、总皂苷含量及感官评分为评价指标，利用单因素及响应面试验优化敦煌萃酒的调配工艺参数[16-17]，以期实现产品中功效成分最大程度的高值共存，对保证产品品质具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

中药材（党参、黄芪）水提液、中药材醇提液：甘肃省轻工研究院有限责任公司；酱香型基酒（56%vol）、调味酒（65%vol）：泸州巴蜀液酒业（集团）有限公司；芦丁标准品、苯酚、硫酸、无水乙醇、香草醛、冰醋酸、高氯酸、XAD-2大孔树脂（纯度≥98%）、无水氧化铝、硝酸铝[Al（NO3）3·9H2O]、醋酸钾（均为分析纯）：国药集团化学试剂公司。其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

722S型可见分光光度计：广州航信科学仪器有限公司；ES1035A型分析天平：厦门群隆仪器有限公司；XC-500C型超声波清洗仪：济宁鑫欣超声电子设备有限公司；L-550型离心机：湖南长沙湘仪离心机仪器有限公司；SHZ-D（III）型循环水真空泵：上海贝仑仪器设备有限公司；HD-E804-34A型恒温鼓风干燥箱：东莞市海达仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 敦煌萃酒生产工艺流程及操作要点

中药材原料→低温粉碎→配料混合→加水浸泡→超声波水提→冷冻离心取汁→水提液暂存→滤渣烘干→醇提液浸泡→超声波醇提→醇提液暂存→调配→贮存老熟→精滤→灌装→灯检→外包装→检验→成品入库

原料选择：选择优质的黄芪、党参等中药材。

水提液制备：低温粉碎后的中药材按1∶15加入纯净水，常温浸泡30 min后超声波提取3次，每次时间30 min，超声间隔时间为3 s，提取结束后将提取液在转速5 000 r/min、温度5 ℃条件下离心10 min，过滤后得到的上清液即为水提液。

醇提液制备：水提液离心后的滤渣烘干后，按1∶10加入酒精度为75%vol的基酒中溶媒，充分混匀后，在常温下超声波提取3次，每次时间30 min，超声间隔时间为3 s，提取结束后即得醇提液。

调配：根据药材配伍和酒精度要求，以酱香型白酒为基酒，按照一定的配比添加中药材水提液、醇提液，并辅以调味酒等进行充分融合，得到敦煌萃酒初产品。

贮存老熟：在15 ℃的贮藏条件下陈酿老熟1～2个月。

精滤、灌装：在常温条件下经过硅藻土粗滤，孔径40～80 μm膜过滤后，去除酒液中的药材悬浮，使酒液澄清透亮后即可灌装得敦煌萃酒成品。

1.3.2 敦煌萃酒调配工艺优化单因素试验

以敦煌萃酒粗多糖含量、总黄酮含量、总皂苷含量和感官评分为评价指标，分别考察水提液添加量（3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%），醇提液添加量（2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%），调味酒添加量（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）和成品酒精度（40%vol、45%vol、50%vol、55%vol、60%vol）对敦煌萃酒品质的影响。

1.3.3 敦煌萃酒调配工艺优化响应面试验

在单因素试验的基础上，以感官评分（y）为响应值，以水提液添加量（A）、醇提液添加量（B）、调味酒添加量（C）和成品酒精度（D）为自变量，运用Design-Expert 8.0.6软件中的Box-Behnken试验设计进行4因素3水平响应面试验优化。敦煌萃酒调配工艺优化响应面试验因素与水平见表1。

表1 敦煌萃酒调配工艺优化响应面试验因素与水平Table 1 Factors and levels of response surface test for blending process optimization of Dunhuang Cui-jiu

1.3.4 测定方法[18-20]

粗多糖含量：参考SN/T 4260—2015《出口植物源食品中粗多糖的测定苯酚-硫酸法》进行测定；总黄酮含量：参考SN/T 4592—2016《出口食品中总黄酮的测定》进行测定；总皂苷类物质含量：参考T/AHFIA 004—2018《食品中总皂苷含量的测定分光光度法》进行测定。

感官品评试验[21-22]：将调配的敦煌萃酒酒精度控制在53%vol，然后在室温（25 ℃）条件下放置7 d，使酒体融合协调，组织9位国家级白酒品酒师担任评价员，对配制酒从外观、香气、滋味和风格进行全面评价，每位评价员单独进行评分，不得相互交流，取9人评分的平均分，满分100分。

表2 敦煌萃酒感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standards of Dunhuang Cui-jiu

1.3.5 数据统计与分析

采用Excel2010对单因素试验数据进行处理并作图（每组试验设置3个平行，所有数据均以“平均值±标准差”表示）。使用统计产品与服务解决方案（statistical product and service solutions，SPSS）软件单因素方差分析（analysis of variance，ANOVA）检验中的最小显著性差异法（least-significant difference，LSD）和邓肯法进行显著性分析，显著性水平P＜0.05。运用Design-Expert 8.0.6中的Box-Behnken中心试验设计对试验结果进行分析并作图。

2 结果与分析

2.1 敦煌萃酒调配工艺优化单因素试验结果

2.1.1 水提液添加量的影响

由图1可知，随着水提液添加量的增加，敦煌萃酒的粗多糖、总黄酮及总皂苷含量也逐渐增大，感官评分呈先升高后降低的趋势，在水提液添加量为4.0%时，感官评分最高为96.53分，此时酒体中粗多糖含量为116.44 mg/100 mL，总黄酮含量为65.54 mg/100 mL，总皂苷含量为115.88 mg/100 mL，酒体颜色呈金黄色，功能性成分物质含量较高，因此在后续优化试验中选择水提液添加量为4.0%。

图1 水提液添加量对敦煌萃酒品质的影响Fig. 1 Effect of water extract addition on Dunhuang Cui-jiu quality

2.1.2 醇提液添加量的影响

由图2可知，随着醇提液添加量的增加，敦煌萃酒的粗多糖、总黄酮及总皂苷含量也逐渐增大，醇提液添加量为4.5%时粗多糖含量略微下降，但差异不显著（P＞0.05），这是因为醇提液是通过体积分数70%的乙醇溶液进行提取的，醇提液的加入使得总黄酮和皂苷类物质含量逐渐增加，但是粗多糖类物质会逐渐形成饱和，并开始出现沉淀，含量下降[23-26]。同时随着醇提液添加量的增加，敦煌萃酒感官评分呈先升高后降低的趋势，在醇提液添加量为4.0%时感官评分最高，为94.69分，此时酒体中粗多糖含量为127.08 mg/100 mL，总黄酮含量为61.27 mg/100 mL，总皂苷含量为115.34 mg/100 mL，酒体颜色呈金黄色，功能性成分物质含量较高。因此在后续优化试验中选择醇提液添加量为4.0%。

图2 醇提液添加量对敦煌萃酒品质的影响Fig. 2 Effect of alcohol extract addition on Dunhuang Cui-jiu quality

2.1.3 调味酒添加量的影响

由图3可知，调味酒的添加量对敦煌萃酒中的粗多糖、总黄酮及总皂苷的影响较小，只有当调味酒添加量为0.8%时，酒中的粗多糖、总黄酮及总皂苷含量显著高于调味酒为0.2%的含量，其余添加量时差异不显著（P＞0.05）。随着调味酒添加量的增加，敦煌萃酒感官评分呈现先升高后降低的趋势，当调味酒添加量为0.6%时感官评分最高，为96.26分，此时酒体中粗多糖含量为115.08 mg/100 mL，总黄酮含量为69.88mg/100mL，总皂苷含量为117.54mg/100 mL，酒体颜色呈金黄色，功能性成分物质含量较高。因此在后续优化试验中选择调味酒添加量为0.6%。

图3 调味酒添加量对敦煌萃酒品质的影响Fig. 3 Effect of flavoring wine addition on Dunhuang Cui-jiu quality

2.1.4 成品酒精度对敦煌萃酒感官评分的影响

由图4可知，随着成品酒精度的增加，敦煌萃酒感官评分随着成品酒精度的增加呈先上升后下降的趋势，在酒精度为50%vol时，感官评分最高，为96.87分，此时酒体颜色呈金黄色，闻香酱香细腻、优雅，入口陈香细致，略有药香味，尾香淡雅，回味甘甜。因此在后续优化试验中选择成品酒精度为50%vol。

图4 成品酒精度对敦煌萃酒感官评分的影响Fig. 4 Effect of finished product alcohol content on sensory score of Dunhuang Cui-jiu

2.2 敦煌萃酒调配工艺优化响应面试验结果

2.2.1 敦煌萃酒调配工艺优化响应面试验设计及结果

通过Design-Expert 8.0.6设计优化试验，以敦煌萃酒的感官评分为评价指标。Box-Behnken试验设计及结果见表3，方差分析见表4。

表3 敦煌萃酒调配工艺优化响应面试验设计及结果Table 3 Design and results of response surface test for blending process optimization of Dunhuang Cui-jiu

表4 响应面试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of response surface test results

利用Design-Expert 8.0.6试验设计及数据统计分析对表3的数据进行多元回归分析拟合。以水提液添加量（A）、醇提液添加量（B）、调味酒添加量（C）和成品酒精度（D）为自变量，拟合得到感官评分的二次回归方程：

y=96.02+0.85A+1.28B+0.98C+0.10D+2.0AB+2.05AC+1.02AD+0.66BC-4.04BD+2.43CD-5.01A2-6.53B2-2.39C2-2.85D2

由表4可以看出，拟合的感官评分的整个回归模型极显著（P＜0.000 1），决定系数R2=0.962 7，调整决定系数R2Adj=0.925 5，失拟项检验不显著（P=0.915 1＞0.05），说明该模型的拟合性较好，能够较好的反应4个变量之间的关系。一次项A、C对感官评分影响显著（P＜0.05）；一次项B、交互项AB、AC、BD、CD及二次项A2、B2、C2、D2对感官评分影响极显著（P＜0.01）。

2.2.2 响应面交互作用分析及工艺参数验证

从图5中可以看出，交互项AB、AC、BD、CD对感官评分影响极显著（P＜0.01），其余项不显著（P＞0.05），该结果与方差分析结果一致。

图5 各因素间交互作用对敦煌萃酒感官评分影响的响应面和等高线图Fig. 5 Response surface plots and contour lines of effect of interaction between each factors on sensory score of Dunhuang Cui-jiu

通过利用Design-Expert 8.0.6对中药材水提液、醇提液、调味酒添加量和成品酒精度进行设计分析，得到敦煌萃酒理论最佳调配工艺为中药材水提液添加量3.97%、醇提液添加量4.00%、调味酒添加量0.61%、成品酒精度51.46%vol，在此条件下预测敦煌萃酒粗多糖含量为125.13 mg/100 mL、总黄酮含量为64.21 mg/100 mL、总皂苷含量为124.18 mg/100 mL、感官评分达到96.08分。为方便实际操作，修改敦煌萃酒最佳调配工艺为中药材水提液添加量4%、醇提液添加量4%、调味酒添加量0.6%、成品酒精度51.5%vol，在此条件下进行3次平行试验，得到敦煌萃酒粗多糖含量（126.34±0.52）mg/100 mL、总黄酮含量（63.28±0.83）mg/100 mL、总皂苷含量（125.46±0.61）mg/100 mL，感官评分达到97.6分，与预测值接近。此时酒体色泽呈淡黄色，酱香细腻、优雅，入口陈香细致，略有药香味，尾香淡雅，回味甘甜，经国家级品酒师品评后一致认为，入口柔而不烈、醇厚香浓、回味悠长，酒体风格突出。

3 结论

本研究通过探索党参、黄芪等中药材水提液、醇提液、调味酒添加量和成品酒精度对敦煌萃酒中粗多糖、总黄酮、总皂苷含量及感官评分的影响，利用响应面法优化得到敦煌萃酒最佳调配工艺为：中药材水提液添加量4%、醇提液添加量4%、调味酒添加量0.6%、成品酒精度51.5%vol。在此条件下，敦煌萃酒中粗多糖含量为（126.34±0.52）mg/100 mL、总黄酮含量为（63.28±0.83）mg/100 mL、总皂苷含量为（125.46±0.61）mg/100 mL，感官评分达到97.6分。此时酒体色泽淡黄，酱香细腻、优雅，入口陈香细致，略有药香味，尾香淡雅，回味甘甜，酒中的粗多糖、总黄酮和总皂苷等生物活性物质实现了最大程度的高值共存。该研究可为功能性配制酒的调配工艺研究提供一定的理论参考。