都昊賢，王步江，2

（1.天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300384；2.天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心，天津 300384）

人參作為一類重要的農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)，其種植最早可以追溯到我國(guó)的東漢時(shí)期[1-2]。在土壤、氣候、種植模式等條件的影響下，我國(guó)的人參種植形成了以吉林省長(zhǎng)白縣為主要產(chǎn)區(qū)的可持續(xù)發(fā)展模式[3]?，F(xiàn)代研究表明，人參中含有多種活性成分，如人參皂苷、多糖、氨基酸、揮發(fā)油、生物堿、酚酸、脂肪酸、多肽等[4-8]。許多專家學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，人參提取物具有多種藥理作用，如抗氧化、抗衰老、抗抑郁、增強(qiáng)免疫等[9-10]。

我國(guó)酒文化有著深厚的歷史底蘊(yùn)，當(dāng)前，大健康產(chǎn)業(yè)成為時(shí)代發(fā)展的潮流，因此具有健康屬性的酒將會(huì)迎來(lái)高質(zhì)量發(fā)展的新趨勢(shì)[11]。目前，參酒的研究主要是以發(fā)酵型人參酒為主，通過(guò)發(fā)酵工藝提高人參皂苷和人參多糖的得率[12-13]。紅參酒相關(guān)研究?jī)?nèi)容較少，紅參是人參經(jīng)蒸制后干燥的根和根莖，在蒸制過(guò)程中，人參中的還原糖與氨基酸發(fā)生了美拉德反應(yīng)而產(chǎn)生褐色物質(zhì)[14]。以紅參為原料，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，開(kāi)展響應(yīng)面試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，旨在為紅參酒的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅參（五年根），產(chǎn)地為吉林；50%Vol、55%Vol、60%Vol白酒，天津市直沽釀酒廠提供；人參皂苷Re標(biāo)準(zhǔn)品（純度98%），北京索萊寶科技有限公司提供；香草醛（分析純），上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供；冰乙酸（分析純），天津市匯杭化工科技有限公司提供；高氯酸（分析純），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司提供；甲醇（分析純），天津市大茂化學(xué)試劑廠提供。

1.2 試驗(yàn)儀器

分析天平（OHAUS），奧豪斯儀器上海有限公司產(chǎn)品；T6型紫外分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品；HWS28型電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；Elmasonic P型超聲清洗機(jī)，德國(guó)艾爾瑪公司產(chǎn)品；Starter-3100型pH計(jì)，奧豪斯儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 紅參的前處理

取整顆紅參，參莖部分切成厚度為0.5 cm的薄片，根須部位切成1 cm小段，將切好的參莖放入保鮮袋中混勻，取樣時(shí)按參莖和根須質(zhì)量比3∶1進(jìn)行稱量。

1.3.2 人參總皂苷含量的測(cè)定

（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作。參考趙亞等人[15]的方法配制人參皂苷Re標(biāo)液并制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，于波長(zhǎng)560 nm處測(cè)定吸光度，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：Y=3.062 5X+0.016 4，R2=0.999 2，具有良好的線性關(guān)系。

（2）紅參酒人參總皂苷含量測(cè)定。吸取紅參酒1 mL于10 mL具塞比色管中，置于60℃水浴揮干，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的香草醛-冰乙酸溶液0.2 mL，再加入高氯酸溶液0.8 mL，混合均勻，使殘?jiān)咳芙?，重新置?0℃水浴加熱10 min，取出后用冰水冷卻，加入冰乙酸溶液5.0 mL，立即用分光光度計(jì)于波長(zhǎng)560 nm處，以試劑空白為參比，測(cè)定吸光度。

1.3.3 紅參酒色度的測(cè)定方法

紅參酒的色度測(cè)定參考鄭新華[16]應(yīng)用于浸泡青梅酒的色度測(cè)量方法。用蒸餾水調(diào)零，分別測(cè)定紅參酒于波長(zhǎng)420，520，620 nm處的吸光度。

具體計(jì)算公式如下：

式中：D——紅參酒的色度；

OD420——紅參酒于波長(zhǎng)420 nm處的吸光度；

OD520——紅參酒于波長(zhǎng)520 nm處的吸光度；

OD620——紅參酒于波長(zhǎng)620 nm處的吸光度。

1.3.4 紅參酒透光率的測(cè)定方法

紅參酒的透光率測(cè)定參考王英[17]應(yīng)用于靈芝首烏酒的透光率測(cè)量方法。用蒸餾水調(diào)零，測(cè)定人參酒于波長(zhǎng)635 nm處的吸光度，吸光度的大小與酒的透光率呈正相關(guān)。

1.3.5 紅參酒的pH值測(cè)定方法

紅參酒的pH值使用電子pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

1.3.6 單因素試驗(yàn)

（1）超聲時(shí)間的考查。稱量4.000 0 g（精確至0.000 1 g）的紅參于食品級(jí)塑料瓶，按照基酒倍數(shù)12倍，加入50%Vol的基酒，室溫浸泡18 d后，在超聲頻率37 kHz，超聲溫度40℃條件下，分別以超聲時(shí)間5，10，15，20，25 min，連續(xù)超聲處理7 d，然后將酒樣分別收集，供測(cè)定。

（2）超聲間隔的考查。稱量4.000 0 g（精確至0.000 1）的紅參于食品級(jí)塑料瓶，按照基酒倍數(shù)12倍，加入50%Vol的基酒，室溫浸泡18 d后，在超聲頻率37 kHz，超聲溫度40℃條件下，確保超聲總時(shí)長(zhǎng)不變的基礎(chǔ)下，分別按超聲時(shí)間10 min，每隔2 d超聲處理20 min，每隔3 d超聲處理30 min進(jìn)行，將超聲12 d后的酒樣分別收集，供測(cè)定。

1.3.7 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)之上，選擇基酒酒精度、超聲時(shí)間和超聲間隔3個(gè)因素，采用Design Expert 10.0軟件進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)，稱量4.000 0 g（精確至0.000 1 g）于食品級(jí)塑料瓶，按照基酒倍數(shù)12倍加入基酒，在室溫下浸泡18 d后，按響應(yīng)面試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的條件超聲12 d，以人參總皂苷含量為響應(yīng)值，對(duì)紅參酒的超聲工藝進(jìn)行優(yōu)化。

響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，結(jié)果取算術(shù)平均值。運(yùn)用SPSS Statistics 17.0和Design Expert 10.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 基酒基本性質(zhì)的考查

基酒的基本性質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 基酒的基本性質(zhì)

由表2可以看出，基酒酒精度升高，透光率下降，pH值下降。

2.2 單因素試驗(yàn)

2.2.1 超聲時(shí)間的考查

超聲時(shí)間對(duì)紅參酒品質(zhì)的影響見(jiàn)表3。

表3 超聲時(shí)間對(duì)紅參酒品質(zhì)的影響

由表3可以看出，紅參酒的色度和透光率值隨超聲時(shí)間的增加而增大，pH值呈上升趨勢(shì)。與對(duì)照組相比，進(jìn)行超聲的紅參酒在色度、透光率和pH值方面均上升。超聲處理的試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，人參總皂苷含量顯著提高（p＜0.05）。紅參酒中人參總皂苷含量隨著超聲時(shí)間的增長(zhǎng)而增加，超聲25 min時(shí)人參總皂苷含量達(dá)到最大值。綜上所述，選擇超聲時(shí)間15，20，25 min作為后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)的3個(gè)水平條件。

2.2.2 超聲間隔的考查

超聲間隔對(duì)紅參酒品質(zhì)的影響見(jiàn)表4。

表4 超聲間隔對(duì)紅參酒品質(zhì)的影響

由表4可以看出，每3 d超聲30 min的紅參酒總皂苷含量為4.87 mg/100 mL，優(yōu)于每天超聲10 min和每2 d超聲20 min的紅參酒，可能是由于長(zhǎng)時(shí)間超聲使紅參組織結(jié)構(gòu)受到反復(fù)的壓縮和拉抻[18]，更利于人參皂苷溶出。

2.3 響應(yīng)面試驗(yàn)

2.3.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及顯著性分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)以優(yōu)化超聲輔助工藝的條件。

響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，人參總皂苷含量指標(biāo)方差分析見(jiàn)表6。

表5 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

表6 人參總皂苷含量指標(biāo)方差分析

運(yùn)用軟件對(duì)人參總皂苷含量（R1）與基酒酒精度（A）、超聲時(shí)間（B）和超聲間隔（C）進(jìn)行三元二次方程擬合，則擬合方程為：

經(jīng)過(guò)響應(yīng)面擬合，模型方程具有顯著性，且相關(guān)系數(shù)R2=0.960 5，表明模型擬合方程良好。由表6分析發(fā)現(xiàn)，超聲時(shí)間和超聲間隔對(duì)人參總皂苷含量影響顯著，3個(gè)因素對(duì)人參總皂苷含量影響程度大小為超聲時(shí)間＞超聲間隔＞基酒酒精度。模型中B、C、AB、BC、A2、B2、C2對(duì)紅參酒中人參總皂苷含量影響極顯著，其余項(xiàng)影響不顯著。

2.3.2 響應(yīng)面各因素相互作用分析

超聲時(shí)間和超聲間隔的相互作用對(duì)人參總皂苷含量影響的響應(yīng)面和等高線圖見(jiàn)圖1，超聲時(shí)間和基酒酒精度的相互作用對(duì)人參總皂苷含量影響的響應(yīng)面和等高線圖見(jiàn)圖2，超聲間隔和基酒酒精度的相互作用對(duì)人參總皂苷含量影響的響應(yīng)面和等高線圖見(jiàn)圖3。

由圖1～圖3可以看出，響應(yīng)面等高線圖可展現(xiàn)各因素間交互作用的強(qiáng)弱，三維響應(yīng)面圖的曲面坡度陡峭表明影響顯著，反之則不顯著[19]。等高線圖越趨向橢圓，表明兩因素相互作用影響顯著。

由圖1可以看出，當(dāng)基酒酒精度不變時(shí)，人參總皂苷含量隨超聲時(shí)間的增加而增加，隨超聲間隔的增加呈先增后減的趨勢(shì)。超聲時(shí)間與超聲間隔相互作用的等高線圖呈橢圓形，曲面較陡，表明兩因素間相互作用影響顯著。

圖1 超聲時(shí)間和超聲間隔的相互作用對(duì)人參總皂苷含量影響的響應(yīng)面和等高線圖

由圖2可以看出，基酒酒精度和超聲時(shí)間接近最優(yōu)水平時(shí)等高線間距變大，等高線呈橢圓形，表明基酒酒精度和超聲時(shí)間的交互作用對(duì)人參總皂苷含量影響顯著，與方差分析結(jié)果一致。

圖2 超聲時(shí)間和基酒酒精度的相互作用對(duì)人參總皂苷含量影響的響應(yīng)面和等高線圖

由圖3可以看出，以超聲時(shí)間為定量，人參總皂苷含量隨著超聲間隔或基酒酒精度的增大呈現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì)，變化幅度較小且曲面較平緩，說(shuō)明超聲間隔與基酒酒精度的相互作用對(duì)人參總皂苷的含量影響不顯著。

圖3 超聲間隔和基酒酒精度的相互作用對(duì)人參總皂苷含量影響的響應(yīng)面和等高線圖

2.3.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

應(yīng)用Design Eexpert 10.0得到紅參酒的最佳超聲提取工藝為基酒酒精度60.00%Vol，超聲處理時(shí)間20.62 min，超聲間隔1.77 d，此時(shí)人參總皂苷含量為4.25 mg/100 mL?？紤]到可行性，將最佳工藝參數(shù)調(diào)整為基酒酒精度60%Vol，超聲時(shí)間21 min，超聲間隔2 d，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，測(cè)得人參總皂苷含量為4.02 mg/100 mL，與預(yù)測(cè)值接近，說(shuō)明該模型可行。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)超聲時(shí)間對(duì)紅參酒的色度、透光率等指標(biāo)產(chǎn)生影響，超聲提取工藝可以顯著提高浸泡型紅參酒的人參總皂苷含量。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了響應(yīng)面試驗(yàn)，得到紅參酒的最佳超聲提取工藝為基酒酒精度60%Vol，超聲時(shí)間21 min，超聲間隔2 d。