朱思潔,劉良禹,2,田多,王先桂,王禹澄,劉旭東
(1.茅臺學(xué)院 食品科學(xué)與工程系,貴州 仁懷 564507;2.中國海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東 青島 266071;3.茅臺學(xué)院實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中心,貴州 仁懷 564507)
天麻(Gastrodiaelata)又名赤箭、獨(dú)搖芝、離母、合離草、神草、鬼督郵、木浦、明天麻、定風(fēng)草、白龍皮等,是蘭科天麻屬多年生草本植物,主產(chǎn)于四川、云南、貴州等地,是一味常用而較名貴的中藥,味甘、平,無毒,潤而不燥[1]。天麻中的化學(xué)成分主要有天麻素、酚類、多糖類、甾醇類以及多種氨基酸、有機(jī)酸、微量元素等,具有鎮(zhèn)靜、抗癲癇、安眠、提高機(jī)體的免疫功能、抗腫瘤、抗衰老、降血脂、降血糖、神經(jīng)保護(hù)作用等功能活性[2-3]。由于天麻的藥用價值、保健作用日益受到人們的重視,天麻已被作為原材料用以生產(chǎn)茶、酒、食品及化妝品,在臨床上已被加工成的產(chǎn)品有膠囊、口服液、丸劑、片劑、注射液以及天麻與其他中藥組方的復(fù)方產(chǎn)品。
近年來,隨著酒業(yè)的迅速發(fā)展,酒與中藥材相結(jié)合的飲品也有了較大發(fā)展,對這類產(chǎn)品的研究也成為熱點(diǎn)。健康酒是指具有保健作用的酒,通常以藥食同源的中藥材為原料,采用傳統(tǒng)白酒或黃酒為基酒,添加適量具有保健功能的成分,如枸杞、人參、當(dāng)歸等,經(jīng)過浸泡、過濾、灌裝等工藝制成。目前市場上的健康酒種類繁多,包括植物型健康酒、動物型健康酒、菌類健康酒等。其中,植物型健康酒比較常見,如枸杞酒、人參酒、天麻酒等,天麻酒通常是以天麻和其他中藥材為原料通過發(fā)酵或浸泡滲漉等方式加工制得的健康養(yǎng)生酒[4-5]。研究證明適當(dāng)劑量的天麻靈芝酒能延長果蠅的壽命,降低老年小鼠肝臟和血清中過氧化脂質(zhì)(lipid peroxide,LPO)的含量,提高老年小鼠血清中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的含量[6]。此外,將天麻泡酒之后還具有祛風(fēng)通絡(luò)、治療腰肌損傷、關(guān)節(jié)炎、頭痛等功效[7]。但這樣的復(fù)合藥酒中的成分復(fù)雜,主要功能活性成分也不明確。因此,在人們越來越注重養(yǎng)生的今天,研制對人體健康有益的新型天麻健康酒具有很大的市場前景。
醬香型白酒亦稱茅香型白酒,以茅臺為代表,屬大曲酒類。醬香突出、幽雅細(xì)膩,空杯留香幽雅持久,入口柔綿醇厚,回味悠長[8]。醬香型白酒因其特殊的加工工藝使其易揮發(fā)物質(zhì)少,對人體刺激小,酸度高,有利于健康,此外因其含有SOD,具有清除人體內(nèi)多余的自由基、抗腫瘤、抗疲勞、抗病毒、抗衰老的作用[9-11]。
本研究擬選取遵義道真、銅仁德江、六盤水、黔西南、畢節(jié)大方5 個產(chǎn)地天麻樣品,篩選品質(zhì)最佳的天麻為原材料,運(yùn)用超聲浸提方法,將天麻浸泡在醬香酒中制得醬香天麻健康酒。試驗運(yùn)用單因素正交試驗設(shè)計,以天麻素、天麻多糖含量為指標(biāo),探究超聲時間、超聲溫度、醬香酒體積分?jǐn)?shù)3 個因素對醬香天麻健康酒品質(zhì)的影響,以期獲得品質(zhì)佳、風(fēng)味獨(dú)特的醬香天麻酒,為醬香酒的產(chǎn)品多元化創(chuàng)造條件,同時也為黔地天麻原材料的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。
紅天麻(干制品):畢節(jié)大方地區(qū)天麻、六盤水地區(qū)天麻、銅仁德江地區(qū)天麻、遵義道真地區(qū)天麻、黔西南地區(qū)天麻;天麻素(純度≥98%):北京索萊寶科技有限公司;乙腈(色譜純):天津醫(yī)藥化學(xué)技術(shù)有限公司;磷酸、葡萄糖(純度≥98%):上海試劑總廠;濃硫酸:天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;醬香酒基酒(55% vol):茅臺集團(tuán)保健酒公司;苯酚:成都金山化學(xué)試劑有限公司。除特殊標(biāo)記外,其他化學(xué)試劑均為分析純。
高速萬能粉碎機(jī)(DFY-200C):北京科偉永興有限公司;超聲波清洗器(SB-800DT):寧波新芝生物科技有限公司;數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱(GZX-9070):天津市泰斯特儀器有限公司;紫外分光光度計(UV-5100):上海元析儀器有限公司;高效液相色譜儀(1260-VWD)、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀[7890B;VF-WAXms(60 m×0.25 mm×0.25 μm]:安捷倫科技有限公司。
1.3.1 天麻品種篩選
選取遵義道真、銅仁德江、六盤水、黔西南、畢節(jié)大方5 個產(chǎn)地天麻樣品。分別將5 組天麻樣品經(jīng)粉碎后加入85% 的乙醇進(jìn)行超聲處理后,測定樣品中天麻素、天麻多糖含量,取品質(zhì)最佳的樣品為天麻健康酒的加工原材料。
1.3.2 醬香天麻健康酒制作工藝
1.3.2.1 工藝流程
天麻(55 ℃烘干)→粉碎過篩→超聲浸泡處理→粗濾→澄清處理→精濾→調(diào)味→裝瓶→成品→檢測。
1.3.2.2 工藝操作要點(diǎn)
1)原料選擇:選取果實(shí)飽滿、大小均一、無霉變、無蟲眼的天麻樣品。
2)原料清洗烘干:將干制天麻(含水量為7%)原料放入超聲清洗儀器中清洗15 min 后取出置于55 ℃烘箱,熱風(fēng)干燥30 min 后取出備用。
3)原料粉碎過篩:將洗凈烘干后的原料用粉碎機(jī)對天麻粉碎后通過80 目篩進(jìn)行篩選。
4)原料超聲浸泡處理:選用體積分?jǐn)?shù)為70%的醬香酒(70 mL 醬香基酒,30 mL 水)加入5 g 天麻樣品進(jìn)行浸泡24 h 后的樣品進(jìn)行45 ℃超聲處理45 min。
5)澄清過濾:用8 層紗布進(jìn)行簡單過濾,選用明膠澄清劑澄清處理,再用低溫高速離心機(jī)以4 ℃、4 000 r/min離心處理取澄清液。
6)調(diào)味:以白砂糖、檸檬酸、少量基酒溝調(diào)。
7)成品裝罐:取澄清液置于滅菌后的玻璃瓶中,封蓋保存。
1.3.2.3 單因素試驗
以產(chǎn)品的天麻素和天麻多糖含量為指標(biāo),分別考察超聲時間、超聲溫度、醬香酒體積分?jǐn)?shù)對醬香天麻健康酒產(chǎn)品品質(zhì)的影響。單因素試驗因素水平見表1。
1.3.2.4 正交試驗
在單因素試驗的基礎(chǔ)上,進(jìn)行正交試驗設(shè)計。設(shè)計超聲溫度、超聲時間、醬香酒體積分?jǐn)?shù)三因素三水平的正交試驗,試驗結(jié)果以天麻素和天麻多糖含量為指標(biāo)確定出醬香天麻健康酒的最佳工藝條件,正交試驗因素與水平見表2。
表2 正交試驗因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment
1.4.1 酒精度、總酸、總酯含量測定
酒精度測定參照GB 5009.225—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測定》[12]的方法??偹帷⒖傰ズ繀⒄蘸匚涞萚13]的方法測定。
1.4.2 天麻素含量測定
參考文獻(xiàn)[14]的方法測定天麻含量。
色譜柱:UF-C18(4.6 mm×250 mm,5 μm);流動相為A:0.1% 磷酸水,流動相B:乙腈。梯度洗脫條件:0~35 min,B:3%~30% 乙腈;35~45 min,B:30%~70%乙腈。流速:1 mL/min,柱溫30 ℃,檢測波長221 nm。
天麻素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:精確稱取5.0 mg 天麻素標(biāo)品,用蒸餾水定容至50 mL,配成濃度為0.10 mg/mL天麻素標(biāo)品溶液,按照所需濃度分別配制標(biāo)準(zhǔn)品溶液,過0.45 μm 膜后送入高效液相色譜儀檢測,進(jìn)樣量分別為0、2、5、10、15、20 μL。以天麻素含量(ng/μL)為橫坐標(biāo),峰面積為縱坐標(biāo),繪制天麻素標(biāo)準(zhǔn)曲線。
天麻中天麻素含量測定:準(zhǔn)確稱量2 g 天麻樣品,加50 mL 體積分?jǐn)?shù)75% 乙醇中,搖勻,60 ℃超聲輔助浸提30 min,抽濾去除殘渣,重復(fù)上述過程兩次,取濾液減壓蒸去乙醇,過濾,加入體積比為3∶97 的乙腈溶液25 mL,得到天麻提取液。取天麻提取液1 mL,過0.45 μm 膜后送入高效液相色譜儀檢測。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算天麻提取液中天麻素的含量。
醬香天麻健康酒樣液天麻素含量測定:取天麻酒樣品1 mL 溶液,過0.45 μm 膜后送入高效液相色譜儀檢測。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算醬香天麻健康酒樣液中天麻素的含量。
1.4.3 多糖含量測定
天麻中多糖含量測定:參考文獻(xiàn)[15]的方法,采用苯酚硫酸法對天麻中多糖含量測定,用電子天平準(zhǔn)確稱量5 種天麻各5 g,加入100 mL 75% 乙醇,搖勻,超聲溫度為60 ℃,提取時間為30 min,抽濾,把濾液接入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,減壓蒸去乙醇,再加50 mL 的蒸餾水重溶后過濾,得到天麻多糖提取液,取天麻多糖提取液1 mL定容至100 mL 容量瓶內(nèi)作為供試樣品溶液,在490 nm波長下測定式樣品溶液的吸光值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算天麻樣品中多糖的含量。
醬香天麻健康酒樣液多糖含量的測定:采用苯酚硫酸法對醬香天麻健康酒樣液多糖含量測定,取天麻酒樣品1 mL 定容至100 mL 容量瓶內(nèi)作為供試樣品溶液,在490 nm 波長下測定式樣品溶液的吸光值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算醬香天麻健康酒樣品中多糖的含量。
參考文獻(xiàn)[16]的方法進(jìn)行測定。
1.5.1 樣品準(zhǔn)備
量取各類酒樣10 mL,置于20 mL 固相微萃取儀采樣瓶中,插入裝有固相微萃?。ㄊ褂肈VB/PDMS/PDMS )萃取頭的手動進(jìn)樣器,在50 ℃條件下頂空萃取30 min 后,移出萃取頭并立即插入氣相色譜儀進(jìn)樣口中,熱解析2 min 進(jìn)樣。
1.5.2 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(gas chromatography mass spectrometry,GC-MS)分析條件
氣相參數(shù):進(jìn)樣口溫度240 ℃,分流進(jìn)樣,分流比為5∶1;載氣(高純氦氣)流速:1.5 mL/min、恒流模式;柱溫箱控溫程序:起始溫度40 ℃、保持2 min,以6 ℃/min升至110 ℃,保持10 min,再以10 ℃/min 升至240 ℃保持10 min。
質(zhì)譜參數(shù):離子源溫度230 ℃,四極桿溫度150 ℃,接口溫度250 ℃,掃描范圍m/z 40~400,電離能量70 eV,溶劑延遲9 min。1.6 數(shù)據(jù)處理與分析
試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0 進(jìn)行處理,采用Origin 8.5 進(jìn)行作圖。
天麻的主要有效成分為天麻素、天麻多糖、對羥基苯甲醛、對羥基苯甲醇和巴利森苷,其中天麻素、天麻多糖含量最高[17]。不同地區(qū)天麻樣品天麻素和天麻多糖含量結(jié)果如圖1 所示。
圖1 貴州5 個地區(qū)天麻樣品天麻素和天麻多糖的含量Fig.1 Content of gastrodin and polysaccharide in Gastrodia elata samples from five regions in Guizhou
由圖1 可知,銅仁德江天麻所含天麻素、天麻多糖含量均高于其他4 組,分別可達(dá)到(41.83±0.20)ng/μL、(3.17±0.03)mg/mL。浸泡型天麻酒的主要藥用成分為天麻素和天麻多糖[18],其具有豐富的生物活性,故作為天麻品質(zhì)評價的主要指標(biāo)。由結(jié)果分析可知銅仁德江天麻可作為研究醬香天麻健康酒的原料。
2.2.1 超聲時間對醬香天麻健康酒中天麻素以及天麻多糖含量的影響
超聲時間對天麻素和天麻多糖含量的影響如圖2所示。
圖2 超聲時間對天麻素和天麻多糖含量的影響Fig.2 Effects of ultrasonic time on the content of gastrodin and polysaccharide
由圖2 可知,隨著超聲時間的延長,酒中天麻素、天麻多糖含量先增加后減少,45 min 時天麻素和天麻多糖含量均達(dá)到最大,分別為(45.52±0.54 )ng/μL、(3.33±0.04)mg/mL,45 min 后天麻素、天麻多糖含量均逐漸減少。袁志鷹等[19]研究結(jié)果顯示,天麻素、對羥基苯甲醛、對羥基苯甲醇等有效成分在浸泡溶劑中達(dá)到平衡后隨著浸泡時間的延長,由于降解或其他原因其濃度呈現(xiàn)降低趨勢,濃度最高時為最大溶出。故超聲浸泡天麻酒工藝時選擇超聲時間40、45、50 min 進(jìn)行后續(xù)正交試驗。
2.2.2 超聲溫度對醬香天麻健康酒中天麻素以及天麻多糖含量的影響
超聲溫度對天麻素和天麻多糖含量的影響如圖3所示。
圖3 超聲溫度對天麻素和天麻多糖含量的影響Fig.3 Effects of ultrasonic temperature on the content of gastrodin and polysaccharide
由圖3 可知,隨著超聲溫度的升高,酒中天麻素、天麻多糖含量逐漸增加,25 ℃時天麻素、天麻多糖含量開始逐漸減少,45 ℃時天麻素、天麻多糖含量又開始逐漸增加,直到55 ℃天麻素和天麻多糖含量達(dá)到最大,分別為(46.71±0.45)ng/μL、(3.48±0.05)mg/mL。55 ℃后天麻素、天麻多糖含量均逐漸減少。超聲提取中草藥的最佳溫度在40~46 ℃,對遇熱不穩(wěn)定、易水解的或氧化的藥材中的有效成分具有保護(hù)作用,同時節(jié)約能耗[20],故選擇超聲溫度50、55、60 ℃進(jìn)行后續(xù)正交試驗。
2.2.3 醬香酒體積分?jǐn)?shù)變化對醬香天麻健康酒中天麻素以及天麻多糖含量的影響
不同體積分?jǐn)?shù)的醬香酒對天麻素和天麻多糖含量如圖4 所示。
圖4 醬香酒體積分?jǐn)?shù)對天麻素和天麻多糖含量的影響Fig.4 Effects of alcohol concentration on the content of gastrodin and polysaccharide
由圖4 可知,隨著超聲時間的延長,酒中天麻素、天麻多糖含量先增加后減少,當(dāng)醬香酒體積分?jǐn)?shù)到達(dá)70% 時天麻素和天麻多糖含量達(dá)到最大,分別為(46.68±0.22)ng/μL、(3.48 ±0.02)mg/mL。醬香酒體積分?jǐn)?shù)在70% 后天麻素、天麻多糖含量均逐漸減少。白酒中的主要成分為乙醇,天麻有效成分在乙醇中的溶解度隨醬香酒體積分?jǐn)?shù)變化而變化,張素萍[21]研究結(jié)果顯示,乙醇浸提中草藥最佳濃度為72.5%,隨著乙醇濃度增加活性成分含量降低,故選擇醬香酒體積分?jǐn)?shù)65%、75%、70% 進(jìn)行后續(xù)正交試驗。
2.3.1 以天麻素為指標(biāo)正交試驗結(jié)果
在單因素試驗的基礎(chǔ)上,以超聲時間、超聲溫度、醬香酒體積分?jǐn)?shù)設(shè)計三因素三水平的正交試驗,對醬香天麻健康酒的工藝進(jìn)行優(yōu)化,以天麻素含量為指標(biāo)的正交試驗結(jié)果見表3。
表3 L9(33)正交試驗結(jié)果Table 3 Results of orthogonal experiment with gastrodin as the indicator
由表3 可知,最佳工藝條件組合為A1B2C1,即酒超聲溫度為45 ℃、超聲時間45 min、醬香酒體積分?jǐn)?shù)為65%。由極差R 可知,對成品品質(zhì)的影響大小順序為A>C>B,即對產(chǎn)品天麻素含量影響最大的因素是超聲溫度,影響因素最小的是超聲時間。
2.3.2 以多糖含量為指標(biāo)正交試驗結(jié)果
在單因素試驗的基礎(chǔ)上,以超聲時間、超聲溫度、醬香酒體積分?jǐn)?shù)設(shè)計三因素三水平的正交試驗,對醬香天麻健康酒的工藝進(jìn)行優(yōu)化,以天麻多糖為指標(biāo)正交試驗結(jié)果見表4。
表4 L9(33)正交試驗結(jié)果Table 4 Results of orthogonal experiment with polysaccharide as the indicator
由表4 可知,最佳工藝條件組合為A1B2C1,即酒超聲溫度為45 ℃、超聲時間45 min 、醬香酒體積分?jǐn)?shù)為65%。由極差R 可知,對成品品質(zhì)的影響大小順序為C>A>B,即對產(chǎn)品天麻多糖含量影響最大的因素為醬香酒體積分?jǐn)?shù),影響因素最小的是超聲時間。
通過試驗結(jié)果進(jìn)行綜合分析確定其最佳工藝條件為酒超聲溫度45 ℃、超聲時間45 min、醬香酒體積分?jǐn)?shù)為65%。驗證試驗測定此條件下結(jié)天麻素含量47.14 ng/μL,天麻多糖含量3.58 mg/mL。
取用銅仁德江干天麻,粉碎過篩后,加入體積分?jǐn)?shù)65% 醬香酒中,經(jīng)45 ℃超聲處理45 min,配制成天麻健康酒,在感官上呈色澤微黃、清澈透明,具有淡淡的天麻藥香味,醬香突出,無明顯沉淀和其他異味。酒精度為32% vol,總酸為2.17g/L,總酯為3.27 g/L,符合GB/T 26760—2011《醬香型白酒》優(yōu)級白酒理化指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。
采用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對天麻健康酒及其對照品酒樣進(jìn)行分析,總流離子色譜圖如圖5、圖6 所示,分析二者風(fēng)味物質(zhì)如表5 所示。
圖5 對照品GC-MS 總離子流色譜圖Fig.5 GC-MS total ion chromatogram of reference substance
圖6 成品酒GC-MS 總離子流色譜圖Fig.6 GC-MS total ion chromatogram of finished product
表5 天麻健康酒中GC-MS 風(fēng)味物質(zhì)分析結(jié)果Table 5 Content of flavor compounds in Gastrodia elata healthcare Chinese baijiu
表5 中列出了天麻健康酒和其對照品酒樣中的揮發(fā)性成分,對照品中共檢測出19 種揮發(fā)性物質(zhì),其中酯類9 種,醛類5 種,醇類4 種,醚類1 種,含氮化合物1 種;天麻健康酒中共檢測出揮發(fā)性物質(zhì)26 種,其中酯類9 種,醛類4 種,醇類4 種,醚類1 種,其他化合物類8 種,其中己酸乙酯、環(huán)丁醇、壬醛、環(huán)氧乙烷、羥甲基環(huán)丙烷、二甲胺、酸草醯脲、羥基脲、DL-丙氨酸、二甲乙胺等是對照品里未發(fā)現(xiàn)物質(zhì);在乳酸乙酯、庚酸乙酯比例相對減少的同時,己酸乙酯、棕櫚酸乙酯相繼出現(xiàn)。其中,己酸乙酯起到增加物體香的作用,會使白酒具有窖香濃郁、余味悠長等特點(diǎn)[22]。乳酸乙酯是各個香型白酒風(fēng)味物質(zhì)的主要成分,但其含量對酒體也至關(guān)重要。乳酸乙酯比例過高后,會抑制酒的主體香同時使白酒生出原本不屬于酒的澀味,因而影響甚至改變酒的風(fēng)格[23]。若乳酸乙酯比例適當(dāng),則會增加酒體的醇厚感。在醬香天麻健康酒中,乳酸乙酯比例相對降低,同時與己酸乙酯互相結(jié)合后發(fā)生的協(xié)同作用,使酒體更加豐滿醇厚。棕櫚酸乙酯的出現(xiàn),給酒帶來了不一樣的堅果香[24];羥基脲增強(qiáng)了天麻健康保健酒的保健作用,在醫(yī)學(xué)上,羥基脲又稱為硫酸羥脲,用于治療惡性黑色素瘤、腸癌、胃癌、惡性淋巴癌等腫瘤疾病[25]。此外,在成品酒中檢測出的DL-丙氨酸在人體內(nèi)可被氧化為丙氨酸,而丙氨酸是人體內(nèi)合成維生素B6的原料,且DL-丙氨酸還具有合成蛋白質(zhì)、調(diào)節(jié)血糖等生物活性。綜上所述,天麻原料添加入醬香酒后可以看出酯類、醇類、醛類種類增多,其中酯類物質(zhì)具有水果甜香或花香氣味,醇類賦予酒體鮮香醇厚的特征香氣,醛類能協(xié)調(diào)各香氣組分,促進(jìn)其釋放,這些物質(zhì)都是天麻健康酒的主要揮發(fā)性物質(zhì),此類物質(zhì)的增加提高了醬香酒的風(fēng)味。同時,在醬香天麻健康酒中棕櫚酸乙酯、羥基脲、DL-丙氨酸的增加也提高了醬香酒的生物活性,該研究結(jié)果為開發(fā)以醬香酒為原料的功能性食品提供理論依據(jù),為實(shí)現(xiàn)貴州天麻農(nóng)產(chǎn)品資源的深度開發(fā)開辟有效途徑。
本研究以天麻、醬香酒為原料開發(fā)研制一款健康且符合大眾口味的醬香天麻健康酒,經(jīng)單因素和正交試驗探討了其最佳工藝條件。研究結(jié)果顯示:在超聲浸提處理過程中天麻酒中的主要成分天麻素、天麻多糖,其含量受超聲溫度影響最大,而受超聲時間影響較小,最佳工藝條件為超聲溫度45 ℃、超聲時間45 min、醬香酒體積分?jǐn)?shù)65%。此條件下獲得的產(chǎn)品天麻素和天麻多糖含量最高且風(fēng)味最佳,其品質(zhì)符合國家優(yōu)質(zhì)白酒標(biāo)準(zhǔn)。此工藝操作改善了傳統(tǒng)天麻酒炮制時間過長的問題,操作簡單,為醬香白酒的多元化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。