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)

摘 要:该试验以敦煌萃酒液中的粗多糖、总黄酮、总皂苷含量及感官评分为评价指标,利用单因素试验及响应面试验优化敦煌萃酒的调配工艺。结果表明,敦煌萃酒最佳调配工艺为中药材(党参、黄芪)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、总黄酮、总皂苷含量分别为(126.34±0.52)mg/100 mL、(63.28±0.83)mg/100 mL、(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。

关键词:调配工艺;粗多糖;总黄酮;总皂苷;感官评分;响应面法

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(NO33·9H2O]、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

不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

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

注:“*”表示对结果影响显著(P<0.05);“**”表示对结果影响极显著(P<0.01)。

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AC对感官评分影响显著(P<0.05);一次项B、交互项ABACBDCD及二次项A2B2C2D2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ABACBDCD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。

参考文献:

[1] 王洪,罗惠波,黄治国,等.我国配制酒沉淀形成原因及处理方法研究进展[J].中国酿造,2016,35(8):9-12.

[2] 张国栋,陈芳玮,胡博然.不同澄清剂对植物性配制酒澄清效果的比较[J].酿酒科技,2014(7):65-68.

[3] ÁNGELES POZO-BAYÓN M,VICTORIA MORENO-ARRIBAS M.Sherry wines[J].Adv Food Nutr Res,2011,63:17-40.

[4] VICHI S,AUMATELL M R,BUXADERAS S,et al.Assessment of some diterpenoids in commercial distilled gin[J].Anal Chim Acta,2008,628(2):222-229.

[5] 王静,杨猛,张二飞.红景天银杏保健酒工艺研究与开发[J].食品研究与开发,2014,35(20):79-82.

[6] 任金玫,闫宗科.西凤苦荞配制酒工艺研究[J].酿酒,2020,47(5):108-110.

[7] 方堃.响应面法优化火龙果酒发酵工艺及其鸡尾酒的调配[J].中国酿造,2019,38(4):192-197.

[8] 施汉钰,刘瑰琦,葛江丽,等.美味牛肝菌酒饮品配制工艺的研究[J].林业科技,2014,39(6):29-31.

[9] 丁立孝,胡晓文,丁振.芦笋保健酒工艺研究与开发[J].食品研究与开发,2010,31(7):82-84.

[10] 张玲,曾婉玲,李春海.菠萝蜜露酒加工工艺研究[J].食品研究与开发,2015,36(4):94-98.

[11] 徐媛.抗疲劳太子参保健酒的研制与开发[D].福州:福建中医药大学,2014.

[12] 马永全,刘福瑜,于新.南药五味子提取物清除自由基活性的研究[J].食品工业,2010,31(3):1-4.

[13] 左蕾蕾,曾里,曾凡骏.一种提高免疫力的三菇保健酒的研制[J].酿酒,2011,38(2):74-76.

[14] 李晓晓,任晶婧,李艳艳,等.配制酒个性化设计及设计实例[J].酿酒,2014,41(5):92-95.

[15] 何发梅,徐俐,陈娟,等.酱香型蜂蜜配制酒的工艺优化及体外抗氧化能力分析究[J].食品研究与开发,2015,41(11):134-141.

[16] 马永全,于新,张晓毅,等.调配型五味子药酒工艺研究[J].安徽农业科学,2010,38(17):9193-9194,9249.

[17] CAI M,WANG S J,LIANG H H.Optimization of ultrasound-assisted ultrafiltration of Radix astragalus extracts with hollow fiber membrane using response surface methodology[J].Sep Purif Technol,2012,100:74-81.

[18] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.SN/T 4260—2015 出口植物源食品中粗多糖的测定苯酚-硫酸法[S].北京:中国标准出版社,2015.

[19] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.SN/T 4592—2016 出口食品中总黄酮的测定[S].北京:中国标准出版社,2016.

[20] 安徽省食品行业协会.T/AHFIA 004—2018 食品中总皂苷含量的测定分光光度法[S].合肥:安徽省食品行业协会,2018.

[21] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 26760—2011 酱香型白酒[S].北京:中国标准出版社,2011.

[22] ASSUMI R,PAL R K,KAUR C,et al.Physico-chemical characteristics and sensory quality of pineapple vermouth[J].Ind J Hort,2014,71(3):402-407.

[23] 方志娥.党参总皂苷的提取纯化及对大鼠肾缺血再灌注损伤的保护作用研究[D].重庆:重庆医科大学,2010.

[24] 曹勇,马艳梅,商雪娇,等.响应面法优化超声辅助醇提黄芪黄酮最佳工艺[J].食品工业科技,2014,35(22):278-280,285.

[25] 李瑞燕.党参水溶性多糖的提取工艺研究[D].太原:山西医科大学,2007.

[26] 劳军,王楠楠.探究影响黄芪多糖抗氧化活性的因素[J].中国食品,2020(14):121-122.

Optimization of blending process of Dunhuang Cui-jiu by response surface methodology

ZHANG Hui,LI Ningyuan,PENG Tao*,ZHANG Xiaoyan,LIU Xiaobo,LI Bing,JIA Hongzhen
(Gansu Province Light Industry Research Institute Co.,Ltd.,Lanzhou 730000,China)

Abstact: Using the content of crude polysaccharide,total flavonoids and total saponins and sensory score as evaluation indexes,the blending process of Dunhuang Cui-jiu (a kind of blended liquor) was optimized by single factor test and response surface test.The results showed that the optimal blending technology of Dunhuang Cui-jiu was water extract 4%and alcohol extract of Chinese herbal medicine (Codonopsis pilosula and Astragalus membranaceus)4%,flavoring liquor 0.6%and alcohol content of finished product 51.5%vol.Under these conditions,the contents of crude polysaccharides,total flavonoids and total saponins in Dunhuang Cui-jiu were(126.34±0.52)mg/100 ml,(63.28±0.83)mg/100 ml and(125.46±0.61)mg/100 ml,respectively,and the sensory score reached 97.6 points.At this time,the color of the liquor was light yellow,and the sauce aroma was delicate and elegant,and the taste was delicate,with slight fragrance of medicine,elegant tail fragrance,and sweet aftertaste.

Key words: blending process;crude polysaccharide;total flavonoids;total saponins;sensory score;response surface methodology

中图分类号:TS262.3

文章编号:0254-5071(2022)08-0217-06

doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2022.08.037

引文格式: 张辉,李宁渊,彭涛,等.响应面法优化敦煌萃酒的调配工艺[J].中国酿造,2022,41(8):217-222.

收稿日期:2021-11-29

修回日期:2022-02-09

基金项目:2020年甘肃省青年科技基金计划(20JR10RA567)

作者简介:张 辉(1992-),男,工程师,本科,研究方向为食品科学与工程。

*通讯作者: 彭 涛(1970-),男,教授级高级工程师,硕士,研究方向为食品发酵。