酸櫻桃酒澄清劑的篩選

吳 澎,賈朝爽,郗良卿,周 濤,李向陽,張 倩,范蘇儀,任 琪,孫玉剛,*

(1.山東農業大學食品學院,山東省高校食品加工技術與質量控制重點實驗室,山東泰安 271018;2.山東省果樹研究所,山東泰安 271018)

酸櫻桃(又名歐洲酸櫻桃)屬薔薇科李屬經濟樹木,既可作砧木也可作栽培品種。酸櫻桃的果實營養豐富均衡,含有大量的維生素和礦物質,尤其富含槲皮素、花青素以及花色苷等有效成分[1-3]。酸櫻桃中含有的有效成分不但對改善睡眠、增強機體免疫力、延緩衰老有顯著療效,將酸櫻桃制成的酒還具有極高的營養價值,且酒香濃郁、入口綿甜、口感純正、口味極好,深受大眾的喜愛。

但是,酸櫻桃酒在加工過程中存在著渾濁、褐變、營養損失等問題,其中酸櫻桃酒渾濁問題尤為嚴重。蛋白質、果膠、酒石酸鹽類和微生物等是引起酸櫻桃酒渾濁的主要因素[4]。酸櫻桃酒中的蛋白質、果膠、酚類等將會導致酸櫻桃酒在加工過程中出現沉淀,發生渾濁,影響酸櫻桃酒的品質。目前,用于果酒加工的澄清劑有明膠、單寧、果膠酶、雞蛋清、交聯聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)、殼聚糖、硅藻土、抗氧化澄清劑(LBV1)等[5-10]。

本實驗選擇明膠、單寧、硅藻土、殼聚糖、果膠酶、雞蛋清作為澄清劑,主要研究單一澄清劑及復合澄清劑對酸櫻桃酒的澄清度、色度、總酚、總糖、總酸、酒精度、pH等指標的影響,篩選出澄清效果較優的單一澄清劑,然后將其復合,確定復合澄清劑對酸櫻桃酒的澄清效果達到最優時的配方,為企業生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

酸櫻桃酒 酒精發酵后未進行其他處理,由山東農業大學食品與工程學院實驗室釀造[11-12],經測定,酒精度為12.0%,殘糖含量為4.3 g/L;果膠酶 酶活20000 U/g,購自南寧東恒華道生物科技有限責任公司;硅藻土 天津市大茂化學試劑廠;明膠 天津市凱通化學試劑有限公司;殼聚糖 如吉生物科技;單寧 天津市永大化學試劑有限公司;雞蛋清 山東農業大學愛家超市。

UV-8000型紫外可見分光光度計 上海元析儀器有限公司;TGL-20bR高速臺式冷凍離心機 上海安亭科學儀器廠;PE20型酸度計 杭州匯爾儀器設備有限公司;HH-4數顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司;JA2003A電子天平 上海精天電子儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 溶劑制備 1%果膠酶:1 g果膠酶,加入99 mL溫水(蒸餾水),溶解備用(現配現用)[13]。10%硅藻土:10 g硅藻土,加入90 mL蒸餾水溶解,浸泡48 h,充分吸水膨脹后,攪拌均勻后備用[14]。1%明膠:1 g明膠,用80 mL溫水浸泡,冷卻定容至100 mL[15]。1%殼聚糖:1 g殼聚糖加入99 mL含有0.2%檸檬酸的水溶液加熱煮沸直至溶解,趁熱使用[16-17]。1%單寧:1 g單寧,加水20～30 mL。加熱溶解之后定容至100 mL[18]。10%雞蛋清:稱取10 g雞蛋清用水稀釋到100 mL。

1.2.2 單一澄清劑對酸櫻桃酒澄清效果實驗 澄清方法:分別取酸櫻桃酒20 mL于50 mL比色管中,于室溫、自然pH條件下,將明膠、單寧、硅藻土、殼聚糖、果膠酶、雞蛋清分別按照表1濃度加入到比色管中,充分搖勻后,靜置48 h,在轉速為5000 r/min,溫度為20 ℃離心20 min,取上清液進行澄清度的測定。

表1 單一澄清劑澄清實驗方案

1.2.3 復合澄清劑對酸櫻桃酒澄清效果實驗 在1.2.2實驗的基礎上,選擇澄清效果較好、色度影響較小的三種澄清劑進行復合,各因素水平見表2。

表2 復合澄清劑澄清實驗因素水平表L9(33)

1.2.4 分析方法

1.2.4.1 澄清度的測定 在紫外可見分光光度計上測定透光率T%。取20 mL酸櫻桃酒,靜置澄清后,取澄清的酒液,注入1 mm比色皿中,于波長700 nm的光波下,測定其吸光度A700 nm值,然后用公式轉換成透光率T=10-A,以蒸餾水進行空白調零[19]。

1.2.4.2 色度的測定 在紫外可見分光光度計上測定吸光度。取20 mL酸櫻桃酒,靜置澄清后,取澄清的酒液,注入1 mm比色皿中,分別在波長為420、520、620 nm條件下測定其吸光度,然后用公式轉換成色度值A=A420 nm+A520 nm+A620 nm,以蒸餾水進行空白調零[20-22]。

1.2.4.3 理化指標與感官特征分析 酒精度的測定:密度瓶法[23];總酸的測定:酸堿中和滴定法[24];總糖的測定:直接滴定法[24];pH的測定:酸度計直接測定[25];感官特征分析:參照《葡萄酒、果酒通用分析方法》中附錄F[25]。

1.2.5 總酚含量的測定 酸櫻桃酒中總酚的含量采用福林-肖卡法(以干沒食子酸計)[26]。

1.3 數據分析與處理

采用Originpro 9.1軟件進行數據處理;采用DPS 6.55軟件進行正交實驗設計。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 明膠濃度對酸櫻桃酒澄清效果及色度的影響 由圖1可知,明膠濃度為0.2～1.0 g/L時,隨著明膠濃度的增加,酸櫻桃酒的澄清度逐漸增加,色度逐漸降低。造成這種變化的原因可能是由于酸櫻桃酒中富含單寧物質,而明膠屬于蛋白質類,可以和酸櫻桃酒中的單寧形成絡合物,隨著絡合物的逐漸增多,將有助于吸附酸櫻桃酒中懸浮物進行聚沉,從而達到澄清的效果。當明膠濃度超過1.0 g/L時,其澄清度出現下降趨勢,色度則處于相對穩定狀態。這可能是因為酸櫻桃酒中的單寧含量不足以和明膠形成絡合物,過量的明膠本身形成懸浮物,致使澄清度降低。因此,使用濃度為1.0 g/L的明膠即可達到澄清酸櫻桃酒的目的,也能保持其色度損失較小,此時其澄清度為87.1%,色度為4.0。明膠作為果酒澄清劑,可以使酸櫻桃酒中懸浮的膠體蛋白質凝固生成絮狀沉淀,緩慢下沉,從而使酒體澄清,因此后期將繼續使用明膠作為酸櫻桃酒的澄清劑[27]。

圖1 明膠濃度對酸櫻桃酒澄清效果及色度的影響

2.1.2 單寧濃度對酸櫻桃酒澄清效果及色度的影響 由圖2可知,單寧濃度為0.6～1.4 g/L時,隨著單寧濃度的增加,酸櫻桃酒的澄清度逐漸增加,色度逐漸減小。當單寧濃度超過1.4 g/L時,其澄清度出現下降趨勢,色度則處于相對穩定狀態,可能是由于過量的單寧,妨礙酸櫻桃酒中膠態溶液聚集,從而影響了酒體澄清[28]。雖然理論上講，單寧的加入會帶來苦澀味，但由于酸櫻桃酒本身酸性較大，所以品嘗酒液并未產生強烈的苦澀感。因此,使用濃度為1.4 g/L的單寧即可達到澄清酸櫻桃酒的目的,此時其澄清度為83.3%,色度為4.2。因此后期將繼續使用單寧作為酸櫻桃酒的澄清劑[29]。

圖2 單寧濃度對酸櫻桃酒澄清效果及色度的影響

2.1.3 硅藻土濃度對酸櫻桃酒澄清效果及色度的影響 由圖3可知,硅藻土濃度為2.0～4.0 g/L時,隨著硅藻土濃度的增加,酸櫻桃酒的澄清度逐漸增加。當硅藻土濃度超過4.0 g/L時,其澄清度出現下降趨勢,這可能是因為硅藻土是一種多孔性物質,其表面積較大,主要成分除二氧化硅外,還有氧化鈣、氧化鎂、三氧化二鐵等,可以吸附部分色素、酵母菌、果膠等其他固體懸浮物,但由于其吸附能力是有限的,若硅藻土濃度過大,在吸附了酸櫻桃酒中的渾濁物后仍有剩余,從而影響了酒液的澄清度。同時,隨著硅藻土濃度的逐漸增大,色度變化趨勢不穩定,因而后期不再使用硅藻土作為澄清劑[30-31]。

圖3 硅藻土濃度對酸櫻桃酒澄清效果及色度的影響

2.1.4 殼聚糖濃度對酸櫻桃酒澄清效果及色度的影響 由圖4可知,當殼聚糖濃度為0.2 g/L時,酸櫻桃酒的澄清度達到83.5%,進一步增大殼聚糖濃度,澄清度逐漸降低。同時,隨著殼聚糖濃度的增加,酸櫻桃酒的色度降低,表明殼聚糖吸附了酸櫻桃酒中的色素,使其色澤變淺。因此,當殼聚糖的濃度為0.2 g/L時,酸櫻桃酒的澄清效果較好,澄清度達到83.5%。殼聚糖作為天然的陽離子型絮凝劑,具有優良的生物適應性、相容性和安全性。可與酸性環境中帶負電荷的纖維素、單寧、果膠等發生較強的凝聚作用,從而使酒液澄清,由于酸櫻桃酒本身所具有的酸性環境,使殼聚糖的澄清效果發揮到最優[32]。但是考慮到殼聚糖作為澄清劑對酒液的外觀影響較大,因而后期不再使用殼聚糖作為澄清劑。

圖4 殼聚糖濃度對酸櫻桃酒澄清效果及色度的影響

2.1.5 果膠酶濃度對酸櫻桃酒澄清效果及色度的影響 由圖5可知,果膠酶濃度為0.2～0.6 g/L時,隨著果膠酶濃度的增加,酸櫻桃酒的澄清度逐漸增加,色度逐漸降低;當果膠酶濃度為0.6～1.0 g/L時,酸櫻桃酒的澄清度和色度的變化程度較小,處于相對穩定的狀態,形成的沉淀物大幅度減少;當濃度超過1.0 g/L時,澄清度大幅度下降,色度變化較小,這可能是由于果膠酶能水解酸櫻桃酒中的果膠物質,所得的低分子物質改變了酒的pH,從而影響力果膠酶的效力,使澄清度降低。因此,使用濃度為0.6、0.8或1.0 g/L的果膠酶時,澄清效果達到最佳,此時澄清度為82.7%,色度為4.8。果膠酶作為澄清劑,主要是通過將果膠質分解為果膠酸和半乳糖醛酸,使其粘度下降,從而使果膠酸與酒體中的Mg2+、Ca2+等金屬離子作用形成果膠酸鹽,加速了果膠的沉淀[33]。然而,從實驗結果可以看出果膠酶的澄清效果明顯低于其他澄清劑,另外果膠酶的使用需要對溫度、pH和時間等條件進行嚴格控制,故后期不再使用。

圖5 果膠酶濃度對酸櫻桃酒澄清效果及色度的影響

2.1.6 雞蛋清濃度對酸櫻桃酒澄清效果及色度的影響 由圖6可知,雞蛋清濃度為2.0～8.0 g/L時,隨著雞蛋清濃度的增加,酸櫻桃酒的澄清度逐漸增加,這是因為利用蛋清的絮凝作用,使酸櫻桃酒中大分子物質快速沉降,從而使酒體澄清[34]。當雞蛋清濃度超過8.0 g/L時,其澄清度則出現下降趨勢,酸櫻桃酒的色度逐漸降低,表明雞蛋清大量吸附酒中的色素,使得酒的色澤變淺[35]。因此,當雞蛋清濃度為8.0 g/L時,雞蛋清對酸櫻桃酒的澄清效果較好,澄清度達到86.6%,色度為3.8。

圖6 雞蛋清濃度對櫻桃酒澄清效果及色度的影響

2.2 復合澄清劑實驗結果

根據單因素的實驗結果分析,雞蛋清、單寧和明膠單獨使用時都能達到較好的澄清效果,為進一步提高酒體澄清度,本文選用單寧、明膠和雞蛋清三種澄清劑復合使用,以期達到澄清效果互相補充增效的作用。復合澄清劑澄清效果由單一澄清劑用量比例決定,需進行正交實驗,確定最佳的復合澄清劑中各單一澄清劑比例。復合澄清劑實驗方案及結果見表3。

表3 復合澄清劑正交實驗結果L9(33)

澄清度越大越好,因此根據正交實驗結果,直觀可知實驗號8即A3B2C1的處理結果最好,透光率可達92.0%。進而根據表3極差分析,可以看到決定因素的主次關系為A>C>B,最優的工藝條件為A3B3C2,此時單寧、明膠、雞蛋清的濃度分別為1.6、1.2、8.0 g/L。

2.3 驗證實驗

為進一步確定復合澄清劑的使用量,比較A3B2C1及A3B3C2組合的澄清效果,進行驗證實驗,每組實驗重復三次。A3B2C1組合,實際測得酸櫻桃酒澄清度均值為92.6%;A3B3C2組合,實際測得酸櫻桃酒澄清度均值為91.8%,兩者相差并不是很大,考慮到節約成本方面,采用A3B2C1組合。與單因素實驗相比,復合實驗澄清效果有了很大的提高且酒體色澤影響較小,澄清透明,呈寶石紅色，口感醇厚。這可能是由于酸櫻桃酒中所含單寧的酚羥基通過氫健與蛋白質的酰胺基連接后,能使明膠、單寧、雞蛋清形成復合物而聚集沉淀,同時捕集和清除其他懸浮固體,所以復合實驗澄清效果較好[36-37]。

3 結論

研究首次使用明膠、單寧、硅藻土、殼聚糖、果膠酶、雞蛋清對酸櫻桃酒進行一系列單一澄清劑和復合澄清劑的澄清實驗,結果表明使用單一澄清劑可在一定程度上起到澄清的效果,主要是根據澄清劑所帶的電荷與酒中物質所帶電荷相互吸引以除去渾濁物質,以及利用澄清劑的疏松多孔的性質或其他物理性質來達到酒的澄清的目的。酸櫻桃酒在貯存期產生混濁和二次沉淀的原因:一是單寧和蛋白質或單寧本身聚合產生不溶性的聚合物沉淀;二是果膠產生膠凝沉淀。復合澄清劑在酸櫻桃酒中的最佳組合為:單寧1.6 g/L、明膠1.0 g/L、雞蛋清6.0 g/L,澄清度可達到92.6%。澄清劑對酸櫻桃酒的主要成分和感官品質無明顯影響,加入澄清劑,除去大部分易造成渾濁沉淀的物質成分,使酒液獲得良好的感官指標和長期的穩定性,澄清后的酒體清澈,有光澤,呈寶石紅色,口感醇厚。

[1]崔新穎,李香艷,孔祥雨,等. 酸櫻桃果實有效成分及藥理作用的研究[J]. 北華大學學報:自然,2007,8(2):145-149.

[2]劉艷秋,孟慶繁,高文韜. 酸櫻桃果實中原花青素提取工藝的研究[J]. 湖北農業科學,2014,53(6):1384-1387.

[3]周宇,張開春,閆國華,等. 酸櫻桃試管苗移栽實驗[J]. 安徽農學通報,2007,13(8):84-85.

[4]李娟娟,張麗珍,呂國濤，等. 小麥蛋白對櫻桃酒澄清效果的研究[J]. 食品科學,2017(3):1-6.

[5]張圓圓,王寶剛,馮曉元,等. 殼聚糖對酸櫻桃果汁的澄清效果[J]. 食品與發酵工業,2012,38(10):91-95.

[6]魏曉華. 不同澄清劑對櫻桃酒澄清效果與質量的影響[J].釀酒科技,2015(10):55-58.

[7]何擴,張秀媛,王麗霞,等. 不同澄清劑對自釀巨峰葡萄酒澄清效果的影響[J]. 中國食品添加劑,2012(5):146-148.

[8]閆真真. 櫻桃酒褐變機理及釀造技術研究[D].山東:山東農業大學,2013.

[9]李莉峰,葉春苗,韓艷秋. 不同澄清劑對南果梨酒澄清效果的影響[J]. 食品工業,2017(5):129-132.

[10]劉亞萍,楚杰,何秋霞,等. 發酵石榴酒澄清劑的篩選及澄清條件優化[J]. 食品工業科技,2017(3):175-179，185.

[11]段先瑤,王屾,郝林,等. 櫻桃酒發酵工藝的優化[J]. 釀酒科技,2013(1):93-95.

[12]孫海燕. 櫻桃酒的研制[J]. 食品工業,2016(10):15-18.

[13]顧國賢. 釀造酒工藝學[M]. 北京:中國輕工業出版社,1996:414-416.

[14]吳明霞,劉瑞芳,方小淋. 不同澄清劑對蘋果酒的影響[J]. 食品研究與開發,2015,36(21):15-20.

[15]陳彥雄,祝霞,潘陸霞,等. 不同澄清處理對赤霞珠干紅葡萄酒澄清度和色度的影響[J]. 農產品加工·學刊,2010(1):19-21.

[16]林勤,唐春燕. 殼聚糖和果膠酶對桑椹酒的澄清效果[J].貴州農業科學,2010,38(11):228-230.

[17]匡銀近,徐詩園,覃彩芹. 殼聚糖和果膠酶對荸薺汁澄清效果的比較研究[J]. 湖北工程學院學報,2016,36(6):15-19.

[18]朱寶鏞. 葡萄酒工業手冊[M]. 北京:中國輕工業出版社,1995.

[19]林巧. 櫻桃酒復合澄清劑的研究[J]. 西昌學院學報:自然科學版,2010,24(4):53-57.

[20]梁冬梅,李記明,林玉華. 分光光度法測葡萄酒的色度[J]. 中外葡萄與葡萄酒,2002(3):9-10.

[21]Somers TC,Evans ME. Spectral evaluation of young red wine:Anthocyanin equilibria total phenolics,free and molecular SO2,and “chemical age”[J]. Journal of Agriculture and Food Science,1977,28(3):279-287.

[22]Negueruela AI,Echavarri JF,Perez MM. A study of correlation between enological colorimetric indexes and CIE colorimetric parameters in red wines[J]. American Journal of Enology and Viticulture,1995,46:353-356.

[23]王華. 葡萄酒分析檢驗[M]. 北京:中國農業出版社,2010.

[24]中國輕工業聯合會. GB/T 15038-2006 葡萄酒、果酒通用分析方法[S].北京:中國標準出版社,2008.

[25]秦含章. 葡萄酒分析化學[J]. 北京:中國輕工業出版社,1992.

[26]Gabriella Giovanelli,Oreste V，Brenna. Evolution of some phenolic components,carotenoids and chlorophylls during ripening of three Italian grape varieties[J]. European Food Research and Technology,2007,225:145-150.

[27]隋秀芳,張建煬,熊建軍,等. 藍莓發酵酒澄清劑的篩選[J]. 中國釀造,2014,33(2):97-100.

[28]李若琳,趙詩琪,陳漢,等. 不同澄清劑對沙棘冰酒澄清效果的研究[J]. 黑龍江八一農墾大學學報,2017,29(3):53-57.

[29]董萬超,宋潤剛. 山葡萄果單寧含量與酒質的關系[J]. 食品科學,2002,23(3):97-102.

[30]嚴紅光,程江華. 金秋梨果酒澄清工藝比較研究[J]. 安徽農業科學,2011,39(32):20051-20052.

[31]潘嫣麗. 木瓜-仙人掌復合果酒工藝及澄清技術研究[J].安徽農業科學,2011,39(15):48-51.

[32]郭成宇,吳紅艷. 不同澄清劑對胡蘿卜醋澄清效果的分析[J]. 中國調味品,2007(10):47-49.

[33]李艷敏,趙樹欣. 不同酒類澄清劑的澄清機理與應用[J].中國釀造,2008,27(1):1-5.

[34]蔣緯,龍通南,胡穎. 兩種澄清劑對發酵型綠茶酒澄清效果比較研究[J]. 食品工業,2017(6):189-192.

[35]李從兵,王琪,劉琨毅. 澄清條件對枸杞酒品質的影響[J]. 糧食流通技術,2016,6(11):98-99.

[36]李亞輝,馬艷弘,黃開紅,等. 藍莓發酵酒澄清和冷穩定處理的響應面優化[J]. 中國釀造,2015,34(2):126-130.

[37]袁杰彬,趙東,張曉蓮,等. 不同澄清劑對紫薯酒的澄清效果研究[J]. 釀酒科技,2015(2):65-68.