澄清劑和溫度對赤霞珠葡萄酒澄清效果的影響

張寧波,徐文磊,張軍翔,,*

(1.寧夏大學農學院，寧夏葡萄與葡萄酒研究院,葡萄與葡萄酒教育部工程研究中心,寧夏銀川 750021; 2.寧夏大學葡萄酒學院,寧夏銀川 750021)

葡萄酒中含少量單寧、多糖、蛋白質、色素等大分子物質,這些物質是引起葡萄酒不澄清不穩定的主要原因[1]。只有澄清且穩定的葡萄酒才有很好的商品價值和貯藏潛能[2]。裝瓶后的葡萄酒貯存一定時間后出現一些沉淀，雖不影響葡萄酒的品質和口感,但會影響消費者對酒的評價。因此,如何使葡萄酒的色、香、味得到很好的保存、酒體澄清且相當長時間內保持穩定,同時盡可能減少對葡萄酒的操作以保證品質并降低生產成本，對葡萄酒生產是至關重要的。

澄清劑在葡萄酒澄清過程中具效率高、操作可控性強等優點[3]。另外,生產上常對裝瓶前葡萄酒冷凍處理,一般最佳冷凍處理的溫度是-4.5～-5.5 ℃,冷凍處理時間7～10 d[4],該工藝可降低葡萄酒裝瓶后出現酒石結晶的風險,同時還在一定程度上改善葡萄酒的風味[5-6],使其口感圓潤,降低酸澀感[7]。

目前,關于澄清劑研究方面的報道較多,紅葡萄酒常用的澄清劑有明膠[8-10]、皂土[11-14]和海藻酸鈉[15-16]等,但將澄清劑和溫度結合研究的鮮有報道。本研究以2017年赤霞珠紅葡萄酒為試驗材料,從常用澄清劑入手,選出效果較好的澄清劑。然后用效果較好的兩種澄清劑以1∶1的配比作為復合澄清劑,將澄清劑的添加和低溫處理相結合,研究不同處理對葡萄酒主要指標產生的影響,以期為生產提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

2017年赤霞珠葡萄 采自青銅峽甘城子;酒石酸和多酚試劑盒 西班牙BioSystems葡萄酒分析儀原裝試劑盒;明膠、海藻酸鈉 食品級,河南恒盛食品添加劑有限公司;皂土 化學純,凡科維化學;其他常規化學試劑 為分析純。

BCD-190WDGC冰箱 青島海爾有限公司;Y15葡萄酒自動分析儀 西班牙BioSystems;ME104E電子天平 德國梅特勒-托利多公司;KQ-500DE超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;UPR-I-60L超純水器 四川優普超純科技有限公司;TU-1901紫外分光光度計 北京普析公司;2100Q濁度計 美國哈希。

1.2 實驗方法

1.2.1 赤霞珠葡萄酒釀造工藝 參照李華等編著的《葡萄酒工藝學》[17]。

1.2.2 澄清劑的配制 1%明膠溶液:稱取1 g明膠在70～80 ℃的熱水中溶解,定容至100 mL。

1%皂土溶液:稱取1 g皂土在水中浸泡24 h,直至完全膨脹,定容至100 mL。

1%海藻酸鈉溶液:稱取1 g海藻酸鈉于水中溶解,定容至100 mL。

1.2.3 單一澄清劑最佳用量的確定 實驗分為3組,每組取5支25 mL的具塞試管,分別加入25 mL紅葡萄酒。第1組按0、0.3、0.4、0.5、0.6和0.7 g/L的濃度梯度添加皂土;第2組按0、0.3、0.4、0.5、0.6和0.7 g/L的濃度梯度添加明膠;第3組按0、0.20、0.25、0.30、0.35和0.40 g/L的濃度梯度添加海藻酸鈉;混勻后在室溫靜置72 h。取澄清后的上清液,分別測定赤霞珠葡萄酒濁度值、透光率、總酚含量及色度值,以濁度值小、透光率高、總酚含量和色度變化小的濃度為該澄清劑的最佳使用濃度。

1.2.4 不同溫度下復合澄清劑對葡萄酒澄清效果的影響 將復合澄清劑(0.25 g/L明膠和0.25 g/L皂土的比例為1∶1)添加至赤霞珠葡萄酒樣,充分混勻后,分別在10、4、0和-4 ℃[5]條件下靜置1、3、5、7 d后取出,從試管中上部取酒樣,測定酒樣的酒濁度值、透光率、總酚含量及色度值的指標,研究溫度對葡萄酒澄清效果的影響。

1.3 測定指標

1.3.1 濁度的測定 濁度的測定采用濁度儀,參照哈希濁度儀2100Q的操作說明。

1.3.2 透光率的測定 使用紫外分光光度計測定透光率。取適量樣品680 nm波長下用2 mm比色杯測定其透光率,并記錄[18]。

1.3.3 色度的測定 采用分光光度計法測定。取適量樣品分別在420、520、620 nm波長下用1 mm比色杯測定其吸光值,色度值用三種波長下的吸光值之和表示[19]。

1.3.4 總酸的測定 總酸含量測定采用酸堿滴定指示劑法測定[20],結果以酒石酸計。

1.3.5 酒石酸測定 采用葡萄酒自動分析儀測定酒石酸含量[21]。

1.3.6 多酚含量測定 單一澄清劑實驗多酚含量測定采用福林-消卡比色法[22];溫度處理試驗多酚含量測定采用葡萄酒自動分析儀[21]。

1.4 數據處理

采用 SPSS軟件進行實驗數據的統計處理和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 單一澄清劑最佳用量的確定

2.1.1 皂土最佳用量的確定 從表1結果可知,對紅葡萄酒酒樣進行皂土澄清后,與對照相比,各處理濁度值均顯著下降(p<0.05),當皂土用量在0.3～0.6 g/L時,濁度逐漸下降,最低值為6.22 NTU;但皂土用量為0.7 g/L時,濁度又明顯的上升(p<0.05),這可能是皂土過量引起混濁所致。隨皂土用量升高,酒樣的透光率持續上升,最高透光率為85.86%。添加不同用量的皂土后,均顯著降低酒樣中總酚含量(p<0.05),但與皂土的用量沒有直接的線性關系。當皂土用量為0.7 g/L時,酒樣中總酚含量下降了881 mg/L(下降量最大),用量在0.5 g/L時總酚含量下降了675 mg/L(下降量最小)。色度隨皂土用量的增加,均呈下降趨勢,且與對照組差異顯著(p<0.05)。

表1 不同用量的皂土對紅葡萄酒相關指標影響Table 1 Effect of different concentrations of bentonite on relevant indicators of red wine

在葡萄酒澄清過程中,澄清劑添加應綜合考慮澄清效果的各項指標,通常情況下應選用透光率大、色度變化小、濁度小的澄清劑,同時對葡萄酒主要成分影響較小的澄清劑用量。本研究中,基于上述三個主要指標評價,當皂土的用量為0.5 g/L與0.6 g/L 時,澄清效果較好,但也有一些差異,如皂土用量為0.5 g/L,總酚含量與色度值下降量低于0.6 g/L時的值;而透光率與濁度值指標較0.6 g/L時的效果略差一些,這一結果與楊歡等人在山葡萄原酒澄清中皂土的最佳用量0.6 g/L的研究基本一致[23]。在確保紅葡萄酒澄清度的前提下,盡可能地保存酚類物質含量和良好的色度[24],所以澄清赤霞珠葡萄酒時皂土的最佳用量為0.5 g/L。

2.1.2 明膠最佳用量的確定 從表2結果可知,明膠用量在0.3～0.7 g/L范圍內,濁度隨明膠用量的升高,整體呈下降再上升(0.7 g/L皂土添加)的趨勢,各處理差異顯著(p<0.05)。透光率在0.3～0.5 g/L的范圍內呈逐漸上升趨勢,當用量為0.5 g/L時酒樣的透光率最高,為87.87%,當明膠用量超過0.5 g/L時，透光率略有下降,但差異不顯著。隨明膠用量增加,總酚含量持續下降,且處理間差異顯著(p<0.05),當明膠用量為0.7 g/L時,總酚含量下降了1032 mg/L。隨明膠用量的增加,酒樣的色度均有不同程度的下降。

表2 不同用量的明膠對紅葡萄酒相關指標影響Table 2 Effect of different concentrations of gelatin on relevant indicators of red wine

綜合以上各項指標,當明膠的用量為0.5 g/L時,酒樣的濁度最低,透光率最高,且對總酚含量和色度的影響也較小,對紅葡萄酒的澄清效果最好。這一結果與陳彥雄等人[25]在用明膠澄清赤霞珠紅葡萄酒的結論一致。

2.1.3 海藻酸鈉最佳用量的確定 酒樣添加海藻酸鈉后,葡萄酒濁度呈先下降后上升的趨勢,與對照相比,濁度均顯著下降(p<0.05),當海藻酸鈉用量為0.25 g/L時,酒樣的濁度最低,為8.33 NTU(表3)。不同用量海藻酸鈉對酒樣透光率的影響不大,但總酚含量下降，且用量為0.25 g/L時下降量最小。然而,不同用量海藻酸鈉添加均會引起酒樣色度的下降,但對照與海藻酸鈉用量為0.20～0.35 g/L范圍的處理間差異不顯著,僅與濃度為0.40 g/L的用量處理差異顯著(p<0.05)。綜合上述各指標分析,當海藻酸鈉的用量為0.25 g/L時,對酒樣的澄清效果較好。張艷[26]的研究表明,用海藻酸鈉對山葡萄酒進行澄清處理,其最佳使用量為0.03%,這與本試驗的結論有一定差異,推測可能原因是酒種和成分的不同引起。

表3 不同用量的海藻酸鈉對紅葡萄酒相關指標影響Table 3 Effect of different concentrations of sodium alginate on relevant indicators of red wine

2.1.4 三種單一澄清劑在最佳用量時的澄清效果比較 比較分析三種澄清劑在最佳用量時對葡萄酒各項指標的影響(見表4)可知,明膠對葡萄酒濁度的降低效果最好,其次為皂土,海藻酸鈉效果最差;明膠處理后總酚含量和色度下降最多,其次為皂土,海藻酸鈉下降最少。綜合各項澄清指標分析,在三種澄清劑中,明膠澄清效果最好,皂土次之,海藻酸鈉較差。因此,選擇明膠與皂土作為后續實驗的澄清劑。

表4 三種澄清劑在最佳用量時葡萄酒酒樣的主要指標Table 4 Wine main indexes of three kinds of clarifying agents in the best use

2.2 澄清溫度對紅葡萄酒澄清效果的影響

2.2.1 溫度對紅葡萄酒濁度的影響 為了明確溫度對葡萄酒濁度的影響,本試驗采用復合澄清劑(明膠∶皂土=1∶1)處理后的赤霞珠酒樣,檢測了不同溫度處理在不同時間的澄清效果。結果表明(圖1),酒樣在未處理前的濁度值為23.9 NTU,處理7 d后4個溫度下濁度值分別為1.98(10 ℃)、2.34(4 ℃)、2.92(0 ℃)和3.51 NTU(-4 ℃),表明加入澄清劑后各處理濁度值均顯著下降(p<0.05)。同一溫度下，隨處理時間的延長,酒樣濁度值都呈現下降趨勢,但各處理溫度間差異不顯著(p<0.05)。尹建邦等[27]在濁度與葡萄酒澄清度的相關性的研究中指出,紅葡萄酒濁度小于2 NTU時酒即為澄清。本試驗中,10 ℃條件下處理7 d的濁度值為1.98小于2 NTU。因此,該澄清處理后的酒樣,無需過濾即可達到澄清要求。

圖1 不同溫度對葡萄酒濁度的影響Fig.1 Effects of different temperatures on turbidity of wine注:不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05);圖2～圖6同。

2.2.2 溫度對紅葡萄酒透光率的影響 4個不同溫度處理酒樣的結果表明(圖2),不同溫度處理1 d后,相比于對照酒樣(0 d),透光率均顯著上升(p<0.05),但處理3～7 d后酒樣的透光率變幅不大,且處理間差異不顯著(p<0.05),其中在第7 d時,10 ℃條件下紅葡萄酒的透光率最高,為96.7%;而-4 ℃條件下的紅葡萄酒的透光率最低,為96.1%。因此,適宜的處理溫度為10 ℃處理7 d,對透光率的效果最佳。

圖2 不同溫度對葡萄酒透光率的影響Fig.2 Effects of different temperatures on the light transmittance of wine

2.2.3 溫度對紅葡萄酒色度的影響 葡萄酒色度表示葡萄酒顏色的深淺,葡萄酒的色度是評價葡萄酒外觀質量的一個重要指標,對葡萄酒的處理應盡量減少色度損失。實驗結果表明(圖3),酒樣在未處理前的色度值為1.18,對葡萄酒進行不同溫度處理后,與對照相比各處理色度值均顯著下降(p<0.05)。其中,10 ℃處理的酒樣,隨處理時間的延長(1～7 d),色度呈現持續上升的趨勢,至7 d時色度值達最高(1.09),且與其他三個溫度處理后的色度差異顯著(p<0.05)。其他3個溫度處理下的酒樣色度,呈現波動趨勢,不同溫度處理組別之間在7 d 酒樣的色度差異不顯著,其中-4 ℃條件下的色度值最低(1.03)。因此,10 ℃處理是色度保持的適宜溫度。

圖3 不同溫度對葡萄酒色度的影響Fig.3 Effects of different temperatures on wine color

2.2.4 不同溫度對紅葡萄酒總酸含量的影響 總酸含量變化如圖4所示,酒樣在未處理前的總酸含量為5.36 g/L,不同溫度處理不同天數后,總酸含量均有所下降。處理7 d后,四個處理的總酸值分別為4.69(10 ℃)、4.73(4 ℃)、4.66(0 ℃)和4.65 g/L(-4 ℃),差異不顯著(p<0.05),表明不同溫度對酒樣總酸含量的影響不大。

圖4 不同溫度對葡萄酒總酸含量的影響Fig.4 Effects of different temperatures on total acid content of wine

2.2.5 溫度對紅葡萄酒酒石酸含量的影響 酒石酸鹽結晶是影響葡萄酒穩定性的主要因素之一,常用低溫冷凍處理來去除葡萄酒中的部分酒石酸鹽,以降低葡萄酒裝瓶后出現酒石結晶的風險[6-7]。未處理前酒樣的酒石酸含量為1.38 g/L,不同溫度處理后,酒石酸含量均有少量下降。處理7 d后,酒石酸含量分別為1.32(10 ℃)、1.29(4 ℃)、1.29(0 ℃)和1.19 g/L(-4 ℃)。10 ℃條件下處理7 d的酒石酸含量最高,-4 ℃條件下的酒石酸含量最低,說明溫度越低,酒樣也容易出現酒石酸鹽沉淀。在生產上通常采用低溫處理去除葡萄酒中的部分酒石酸鹽,以此來降低葡萄酒裝瓶后出現酒石結晶的風險。然而,酒石酸作為葡萄和葡萄酒特有的有機酸,其酸性強,適度適時低溫處理既可增強酒裝瓶后的酒石穩定性,又可在一定程度上改善葡萄酒的風味,使其口感圓潤,降低酸澀感[7]。但酒石酸下降的量過多,會明顯改變酒的風味、pH、色調等感官指標。因此,在低溫處理過程中應考慮適當降低酒石酸的含量即可。

圖5 不同溫度對葡萄酒酒石酸含量的影響Fig.5 Effects of different temperatures on tartaric acid of wine

2.2.6 溫度對紅葡萄酒多酚含量的影響 多酚賦予紅葡萄酒特有的感官特性,葡萄酒中多酚的種類、含量與色度有著密切聯系。本實驗結果表明(圖6),在未處理前的酒樣中多酚含量為1200 mg/L,對酒樣進行不同溫度處理后,10 ℃處理在不同處理時間(1～7 d)呈持續上升趨勢,在處理第7 d時為1105 mg/L,下降量最少。其他3個處理溫度下,隨處理時間推移,呈現動態變化的趨勢,4、0 ℃和-4 ℃下處理7 d后,多酚含量分別為1090、1085和1059 mg/L。酒樣中多酚含量隨不同溫度和不同時間的趨勢與本試驗中色度變化趨勢高度吻合,說明處理溫度越低,多酚溶解度降低導致多酚沉淀析出,相應處理的色度值也降低。這與冷凍處理可沉降一部分不穩定色素物質的結論是一致的[28]。

圖6 不同溫度對葡萄酒多酚含量的影響Fig.6 Effects of different temperatures on polyphenol content of wine

3 結論與討論

在三種單一澄清劑的實驗中,明膠對酒樣濁度的降低和透光率的升高效果優于皂土、海藻酸鈉;海藻酸鈉雖對酒樣總酚含量和色度的影響小,但濁度高、透光率低,澄清效果差。所以,三種澄清劑中澄清效果最好的是明膠,其次為皂土和海藻酸鈉。

用明膠和皂土復配澄清劑對紅葡萄酒處理7 d后,10 ℃的條件下的濁度最低,透光率高,多酚含量和色度值最高,澄清效果好;4 ℃下的澄清效果與10 ℃下的主要指標差異不顯著;0 ℃下的濁度高于前兩個溫度下的濁度,其他指標和前兩個處理差異不大;而-4 ℃條件下酒石酸含量下降最多,透光率最低、濁度最高,澄清效果最差。所以,澄清效果較好的溫度是10 ℃和4 ℃,其次為0 ℃和-4 ℃。因此,葡萄酒加入澄清劑后可結合低溫處理(4、10 ℃)5 d或者7 d以增強澄清效果,上清液的濁度能達到灌裝的濁度要求,可抽取上清液且無需過濾直接進行裝瓶,可大大減少操作并能降低生產成本。

每種澄清劑都有一定的優缺點,澄清劑的種類、用量和溫度等都會直接影響葡萄酒的感官品質。許多研究也表明適宜的復合澄清劑澄清效果優于單一澄清劑[24,29]。在實際生產中制定合理的澄清工藝,應綜合考慮葡萄酒的類型、澄清劑對酒質量的影響、生產的進度和成本等綜合因素,以盡量減少工藝對酒色、香、味的影響為原則,選用最小用量的復合澄清劑的添加結合一定時間的低溫處理,提高澄清效果,以期達到無過濾直接裝瓶的要求。