黃芪米酒發酵的條件優化

楊麗華，魯娜，張雪舂，孟建宇

（內蒙古農業大學生命科學學院應用與環境微生物實驗室，內蒙古 呼和浩特 010011）

米酒是我國民間的一種傳統發酵食品,已經有兩千多年的食用歷史，其所含酒精少，營養成分易于人體消化吸收，是老百姓喜愛的一種營養品。米酒因其功能而得到關注，隨著米酒產品的多樣化、功能化和米酒生產的規范化發展，其在酒類飲品中的市場占有率越來越高[1-2]。

黃芪是我國西北部一種十分常見的中藥材，其中又以內蒙古武川的黃芪品質為最好[3]。黃芪中含有豐富的黃芪多糖、生物堿、氨基酸、黃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、抗輻射、抗衰老、抗疲勞、調節血糖、調節免疫力、抗腫瘤等功效[7-11]。而黃芪多糖是黃芪中最重要的天然有效成分，能提高巨噬細胞活性，增強細胞生理代謝，是理想的免疫增強劑[12]，是在黃芪藥理作用中起決定性因素的生物大分子[13-15]。近年來，已有將黃芪用于保健酒類的研發，如王靜等[3]采用酵母發酵制得一款黃酮含量達29.85 mg/L的黃芪紅景天銀杏發酵型保健酒；周瑤等[5]利用酵母發酵黃芪制得一款醇香協調的黃芪酒；盧開華等[16]進行了黃芪黃酒工藝的初探；胡彥營[17]以大麥芽、黃芪、啤酒花為原料進行了黃芪保健啤酒的研制；劉全亮等[18]以當地優質的燕麥為主要原料，采用生料釀酒工藝開發了燕麥黃芪酒；賴敏輝[19]等進行了黃芪黍米黃酒釀造工藝的研究；柴智等[20]進行了發酵蒸餾型黃芪酒的釀制工藝的研究。

黃米又稱黍米，是我國北方重要的糧食作物之一，其粗蛋白和淀粉的含量高于大米、小麥等，富含維生素、礦物質和微量元素等多種營養元素[21-22]，是釀造米酒的優質原料。為了充分利用野生資源，提升米酒產品的營養功效，并開發新型北方米酒，本研究以黃米和糯米為主要原料，加入黃芪進行發酵，研究黃芪添加量、黃米與糯米混合比例和酒曲添加量對黃芪米酒品質的影響，從而探究黃芪米酒發酵工藝的最佳條件，為黃芪米酒工業化發展提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 發酵原料

黃米：內蒙古蒙清農業科技有限公司；長糯米：安徽燕之坊食品有限公司；黃芪：內蒙古源態生種養殖專業合作社；甜酒曲：安琪酵母股份有限公司。

1.2 試劑及儀器

濃硫酸（分析純）、標準葡萄糖樣品（99.6%）：天津市化學試劑三廠；苯酚（分析純）：天津市風船化學試劑科技有限公司。

滬0397-41-2005型電熱恒溫培養箱、XMTD-204數顯式電熱恒溫水浴鍋：上海躍進醫療器械有限公司；YP5002型電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；FA2004B型電子天平：上海菁海儀器有限公司；WYT型手持測糖儀：上海邦西儀器科技有限公司；DSX-280KB30型高壓滅菌鍋：上海申安醫療器械廠；DL-109型電熱鼓風干燥箱：天津市實驗儀器廠；UV-3200型紫外可見分光光度計：上海凌析儀器有限公司；SCQ-5201B型超聲波清洗儀：上海聲彥超聲波儀器有限公司。

1.3 黃芪提取液的制備

準確稱取黃芪飲片3、5、8g，先分別放入盛有100mL蒸餾水的燒杯中，用超聲波清洗儀在300 W、40 kHz下超聲10 min，再將燒杯放入水浴鍋中沸水浴1.5 h，最后用六層紗布將黃芪提取液過濾兩遍去除黃芪渣，濾液用蒸餾水定容到100 mL備用。

1.4 黃芪米酒工藝流程

1.5 黃芪米酒中多糖含量的檢測

取1 g黃芪米酒發酵物置于100 mL的燒杯中，加入適量的蒸餾水浸提5 min后用紗布濾除殘渣，將發酵物過濾液用蒸餾水定容至100 mL，攪拌。用移液管準確吸取過濾液1 mL置于25 mL容量瓶中，并定容使溶液稀釋25倍。再從上述稀釋好的溶液中取1 mL溶液置于試管中，先加入1 mL的5%苯酚溶液后迅速加入5 mL濃硫酸并立即搖勻，放入水浴鍋中沸水加熱15 min，最后用流水快速冷卻，作為供試液[23]。在490 nm下測定供試液的吸光值并根據葡萄糖標準曲線，見圖 1?；貧w方程 y=63.696x+0.009 1（R2=0.998 8），計算多糖濃度，再根據黃芪米酒發酵物的稀釋倍數計算出1 g發酵物中多糖的含量。

圖1 葡萄糖標準曲線Fig.1 Glucose standard curve

1.6 黃芪米酒發酵條件優化

1.6.1 黃芪添加量對黃芪米酒的影響

發酵溫度30℃、酒曲接種量0.4%，黃米和糯米的質量比為1∶1，黃芪添加量分別設為0%、3%、5%、8%，按1.3中方法制得黃芪提取液。用黃芪提取液蒸米，進行為期72 h的發酵，分別在發酵24、48、72 h時測定多糖含量，選出黃芪米酒發酵時最佳的黃芪添加量，并測定所得黃芪米酒的pH值、出汁率、感官評分等指標。

1.6.2 黃米和糯米質量比對黃芪米酒的影響

發酵溫度30℃、酒曲接種量定為0.4%，黃米和糯米的質量比分別設為 1∶1、1∶2、2∶1，用黃芪添加量為5%的黃芪提取液蒸米，進行為期72 h的發酵，分別在24、48、72 h時測定多糖含量，選出黃芪米酒發酵時最佳的黃米和糯米質量比，并測定所得黃芪米酒的pH值、出汁率、感官評分等指標。

1.6.3 酒曲接種量對黃芪米酒的影響

發酵溫度30℃、黃米和糯米的質量比1∶2，再將黃芪米酒發酵時的酒曲接種量分別設為0.2%、0.4%、0.6%，用黃芪添加量為5%的黃芪提取液蒸米，進行為期72 h的發酵，分別在發酵的24、48、72 h時測定多糖含量，選出黃芪米酒發酵時最佳的酒曲接種量，并測定所得黃芪米酒的pH值、出汁率、感官評分等指標。

1.6.4 正交試驗

以黃芪添加量、黃米和糯米質量比、酒曲接種量設計三因素三水平的L9（33）正交試驗，確定黃芪米酒釀造的最佳工藝參數。具體正交試驗因素及水平見表1。

表1 正交試驗因素及水平Table 1 Factors and levels of the orthogonal test

1.7 理化指標的測定

用紗布將玻璃發酵罐中的米酒過濾，用力擠壓出發酵物中所含汁液，用量筒量取出汁液體積，再根據米酒發酵完成時發酵物的初始質量計算出米酒的出汁率（出汁率/%=發酵完成后出汁量/發酵物的初始質量×100）；pH值測定：pH計；糖度測定：手持測糖儀。

1.8 感官評分

待發酵結束后，以黃芪米酒發酵物品嘗時的口感和滋味、發酵汁液的色澤、酒糟中米粒的大小和完整程度、米酒散發出來的香氣等為指標對黃芪米酒進行打分，滿分為10分[24]。

1.9 數據處理

試驗結果取3次平行試驗的平均值，數據表示為平均值±標準差，應用Excel2019軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 黃芪添加量對黃芪米酒的影響

黃芪添加量對黃芪米酒中多糖含量的影響見圖2。

圖2 黃芪添加量對黃芪米酒中多糖含量的影響Fig.2 Effect of Astragalus addition amount on polysaccharide content in Astragalus rice wine

用不同濃度的黃芪提取液蒸米并發酵，在發酵72h時，黃芪添加量為3%和5%的黃芪米酒試驗組的多糖含量均高于未添加黃芪的米酒試驗組，且在黃芪添加量為5%時，黃芪米酒中可測得的多糖含量為最大值。黃芪添加量為8%的黃芪米酒，在發酵過程中的48 h時測得其多糖含量達到最大值，在之后的發酵過程中其多糖含量呈下降趨勢?？梢?，一定濃度的黃芪對米酒發酵會有促進作用，但當黃芪添加濃度過高時又會對米酒的發酵起到抑制作用，使多糖含量降低。

從表2可以看出，隨著黃芪添加量的增加，黃芪米酒的糖度呈上升趨勢，pH值先上升后下降，在黃芪添加量為8%時糖度為最大值。但黃芪添加量過大時，大量黃芪多糖的存在可能影響了米酒本身的品質與口感，此時的米酒偏酸，口感發澀。當黃芪添加量為5%時，黃芪米酒中糖的含量適中，米酒酸甜度適中，口感軟糯，并且此時由于對淀粉充分的糖化，使米中的結合水最大限度地轉化成為游離水，因此出汁率高。故5%的黃芪添加量對于黃芪米酒發酵過程中多糖成分的保留起最佳作用，且此條件下黃芪米酒的各理化指標符合米酒的標準，口味最佳。

表2 黃芪添加量對黃芪米酒的影響Table 2 Effect of Astragalus addition amount on Astragalus rice wine

2.2 黃米和糯米質量比對黃芪米酒的影響

用不同質量比的黃米和糯米制備黃芪米酒，在發酵72 h時，黃米和糯米質量比為1∶2的米酒試驗組的多糖含量最大；黃米和糯米質量比為2∶1的黃芪米酒，在發酵48 h時多糖含量就達到最大值，在之后的發酵過程中其多糖含量呈下降趨勢?？梢?，米酒中糯米含量增加對米酒發酵會有促進作用，但糯米含量過高又會降低米酒中多糖含量。

圖3 黃米和糯米質量比對黃芪米酒中多糖含量的影響Fig.3 Effect of ratios of yellow rice and glutinous rice on polysaccharide content in Astragalus rice wine

表3 不同黃米和糯米質量比對黃芪米酒的影響Table 3 Effect of ratios of yellow rice and glutinous rice on Astragalus rice wine

在發酵過程中支鏈淀粉容易被糖化，直鏈淀粉不容易被糖化。黃米中直鏈淀粉含量高，而糯米中支鏈淀粉含量高，因此在混合米中提高糯米的比例可以提高糖度，促進黃米糖化。根據理化指標和綜合評價，當黃米與糯米質量比為1∶2時，對于黃芪米酒發酵過程中多糖成分的保留起最佳作用，且黃芪米酒的酸甜度適宜，有獨特的酒香與米香的清涼香味，此時黃芪米酒口感最佳。

2.3 酒曲接種量對黃芪米酒的影響

酒曲接種量對黃芪米酒中多糖含量的影響見圖4，酒曲接種量對黃芪米酒的影響見表4。

表4 酒曲接種量對黃芪米酒的影響Table 4 Effect of inoculation quantity of wine koji on Astragalus rice wine

圖4 酒曲接種量對黃芪米酒中多糖含量的影響Fig.4 Effect of inoculation quantity of wine koji on polysaccharide content in Astragalus rice wine

酒曲接種量對黃芪米酒中多糖含量有一定的影響。從圖4可以看出，在整個發酵過程當中，0.4%酒曲接種量試驗組的黃芪米酒多糖含量整體上高于0.2%和0.6%試驗組，故0.4%的酒曲接種量對于黃芪米酒發酵過程中多糖成分的保留效果最佳。

由表4可知，隨著接種量的增加，黃芪米酒的pH值稍微有些下降，糖度呈上升的趨勢。接種量為0.6%時淀粉消耗量大，使黃米及糯米得到了充分的發酵，發酵產生乳酸等酸性物質引起pH值下降，同時也產生較多的糖類物質，使得糖度最大，為23.67%。酒曲量過少（0.2%）時酒味淡，不能使黃米及糯米充分發酵，糖度低，酸甜味不明顯。根據理化指標和感官評分，在酒曲量為0.6%時黃芪米酒的風味較佳，酸甜度較適宜，有明顯的酒香和發酵后的米香，感官評分較高。

2.3 正交試驗分析

以黃芪添加量（A）、黃米和糯米質量比（B）、酒曲接種量（C）進行三因素三水平的正交試驗，結果見表6。

表6 黃芪米酒的正交試驗Table 6 Orthogonal experimental results of Astragalus rice wine

由表6可知，正交試驗中A2B2C3是最優水平組合，從極值可以看出對黃芪米酒中多糖含量影響排序是C＞B＞A，故A2B2C3是黃芪米酒發酵的最佳工藝條件，即黃芪添加量5%，黃米與糯米的質量比1∶2，接種量0.6%。此時黃芪米酒的口感風味最佳，黃米及糯米顆粒飽滿完整，酸甜可口，風味柔和。

2.4 驗證試驗

為了進一步驗證試驗結果的可靠性，將黃芪米酒發酵的工藝條件設置為黃芪添加量5%，黃米與糯米的質量比1∶2，接種量0.6%，在此工藝條件下進行3次重復試驗，得到感官評分為8.2分，比較試驗結果的數值小于3%，說明黃芪米酒發酵工藝參數可靠。

3 結論

將黃芪和米酒結合，進行黃芪米酒的發酵，這樣不僅可以充分利用黃芪的價值，而且能為黃芪和新式米酒的開發開辟新的道路。添加黃芪可顯著提高黃米米酒中風味物質含量，強化米酒的功能性。本文以黃芪添加量、黃米和糯米的質量比、酒曲接種量進行單因素試驗和正交試驗，以黃芪米酒中多糖含量、出汁率、pH值、糖度及感官評分作為評判標準，確定了黃芪米酒的最佳發酵條件：黃芪添加量5%、黃米和糯米的質量比1∶2、酒曲接種量0.6%，此條件下黃芪多糖含量可達179.379 4 mg/g，所得的黃芪米酒酒樣米粒飽滿均勻，酸甜適中，風味柔和，口感最佳。