不同澄清劑對庫爾勒香梨果酒品質的影響

鄧星星，肖志欣，江英

1.新疆塔城地區食品藥品檢驗所（塔城 834700）；2.石河子大學食品學院（石河子 832000）

庫爾勒香梨果酒是以香梨為原料，經酵母菌發酵而制成的低酒精度飲料[1]。它果香濃郁、風味獨特，富含多酚和氨基酸等營養物質，并且具有調節人體新陳代謝、促進血液循環、控制體內膽固醇水平和抗衰老等醫療保健作用，香梨酒產業的發展有利于解決香梨難儲存、果實利用率低等問題，從而提升香梨的經濟效益，增加果農收入[2]。

然而，在香梨酒釀造、貯存過程中易出現沉淀、酒體混濁等問題，這嚴重影響香梨果酒品質[3-4]。消費者更容易接受酒體透亮、顏色怡人、口感清爽的果酒，所以香梨酒的澄清工藝是保證酒體品質的關鍵技術之一[5]。目前，生產中常添加聚乙烯吡咯烷酮（polyvinyl-pyrrolidone，PVPP）、皂土、硅藻土等澄清劑來加速澄清，提高酒體穩定性[6]?？党萚7]研究了殼聚糖、果膠酶、皂土、明膠4種澄清劑對山葡萄酒澄清效果的影響，結果表明殼聚糖的澄清效果最為理想，這是因為它能和酒中帶負電荷的膠體相互作用，絮凝沉淀引起酒液渾濁的膠態顆粒。同時，張兆國[8]使用皂土、PVPP、果膠酶3種澄清劑對蘋果冰酒的澄清效果進行研究，他認為相較于PVPP和果膠酶，添加量為0.8 g/L的皂土具有更好的澄清效果，主要原因是皂土能吸附酒中帶正電蛋白質，并且低溫可以去除熱不穩定蛋白。但是，目前關于香梨酒澄清劑選擇的研究還處于空白階段，工業發展亟需相關理論和技術的探索。

因此，試驗將5種不同的澄清劑（殼聚糖、硅藻土、PVPP、皂土、明膠）加入庫爾勒香梨酒，通過比較澄清后果酒的理化指標、風味物質和感官特性，篩選合適的澄清劑并探索香梨酒的澄清工藝，以期為庫爾勒香梨酒的開發提供理論基礎和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

庫爾勒香梨（市售，塔城市）；果酒專用酵母（安琪酵母股份有限公司）；白砂糖（市售）；檸檬酸、碳酸氫鈉、異抗壞血酸、無水乙醇（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司）；果膠酶（10000 U，山東濟寧和美生物工程有限公司）；沒食子酸（≥98.0%，上海安譜實驗科技股份有限公司）；聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、硅藻土（食品級，上海杰兔工貿有限公司）；明膠（食品級，河南博洋明膠有限公司）；殼聚糖（食品級，河南信和生物有限公司）；皂土（食品級，玉溪市紅宇皂土有限公司）。

1.2 儀器與設備

UV-2600紫外分光光度計（日本島津公司）；PHS-3C pH計（上海雷磁儀器廠）；QP2010 plus型氣質聯用（GC-MS）儀（日本島津公司）；WAY-2S數字阿貝折射儀（廣州市愛宕科學儀器有限公司）；D-55122電位滴定儀（德國Mainz公司）；ZXSD-1160生化培養箱（上海智城分析儀器制造有限公司）；HR1871榨汁機（Philips飛利浦）；BL-206-Ⅱ型高速冷凍離心機（上海安亭科技儀器廠）。

1.3 方法

1.3.1 香梨酒的釀造工藝流程及操作要點操作要點：選擇新鮮成熟的香梨，使用100 mg/L的次氯酸鈉溶液對香梨表面消毒，清水洗凈后去核、切塊，在潔凈空間內使用榨汁機將未脫皮的香梨打漿，添加0.2%的異抗壞血酸護色，護色后的梨汁加入3%果膠酶混勻，果膠酶于38 ℃酶解10 h后，于85 ℃滅酶處理10 min。使用蔗糖將香梨汁糖度調節至20 °Bx，用0.5 mol/L的碳酸氫鈉溶液將香梨汁pH調至5.5，將2 g果酒專用釀酒酵母添加到30 mL 5%的蔗糖溶液中，攪拌均勻，在30 ℃條件下活化約30 min，至糖水中出現大量的小氣泡為止，按照0.2%酵母添加量的比例接種至調節糖酸后的香梨汁中，使用紗布封閉瓶口，置于25 ℃生化培養箱中發酵，定期測定酒精度，待酒精度不再升高為止[9]。

1.3.2 澄清劑配制

取香梨原酒各100 mL，根據表1方案分別加入不同的澄清劑，經充分振蕩混勻，在15 ℃靜置2 d，取上清液，按4000 r/min轉速離心5 min，測定其透光率，根據透光率確定不同澄清劑的最適用量。然后對各澄清劑處理后澄清效果最好酒樣的酒精度、總糖和總酸進行測定[10]。

表1 不同澄清劑澄清試驗設計 單位：g/L

以上述確定的最佳添加量，在最佳溫度下攪拌1 h，在室溫下分別靜置1，2，3，4，5和6 d，取上清液測定其透光率，確定最佳澄清時間。

1.3.3 基本理化指標的測定

透光率的測定采用分光光度法。以蒸餾水為參比溶液，取澄清后的酒樣于比色皿中，在波長680 nm處測定吸光度，香梨酒的透光率T（%）=10-A；使用手持糖度儀測定可溶性固形物（TSS）；總糖、總酸和酒精度的測定參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[11]。

1.3.4 感官評定

香梨酒感官評價參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》和GB/T 10220—2012《感官分析方法學總論》，感官評價標準見表1。由10名專業感官評價員組成品評小組，對樣品的外觀、香氣、口感和典型性4個方面進行評價，以優、良、合格、不合格為評價等級，采用模糊數學法對其結果進行分析，滿分100分[11-12]。香梨酒感官評定標準見表2。

表2 香梨酒感官評定標準

評價因素集U={U1，U2，U3，U4}，其中U1，U2，U3，U4分別代表外觀、香氣、口感、典型性。

評價評語集V={V1，V2，V3，V4}，其中V1，V2，V3，V4分別代表評價的評分為優、良、合格、不合格。

模糊關系綜合評判集Y=X×R，其中X為權重集，經專家評議X={X1，X2，X3，X4}={0.2，0.3，0.3，0.2}，R為模糊矩陣，且R=U×V。將評價評語集中的優、良、合格和不合格四個等級分別賦值100，80，70和60分，則綜合評判集Y與對應評語等級分數的乘積之和為該產品的最終得分。

1.3.5 揮發性組分的檢測

揮發性組分的測定采用氣質聯用法。將1 mL香梨酒樣品置于20 mL頂空瓶內，調節溫度50 ℃，平衡40 min，將萃取頭插入頂空瓶中萃取30 min后拔出萃取頭并置于250 ℃的進樣口中解吸2 min。

氣相色譜條件：DB-WAX石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；程序升溫：柱溫箱初始溫度40℃，保持3 min，以5 ℃/min升至120 ℃，再以10 ℃/min上升到200 ℃，保持5 min；進樣口溫度250 ℃，載氣為氦氣（He），流速1 mL/min，不分流進樣。

質譜條件：電子電離（EI）源，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，傳輸線溫度250 ℃，采用全掃描模式采集信號，掃描范圍m/z35～500。

1.3.6 數據分析

試驗數據運用Origin 9.0和SPSS 22.0軟件進行分析。顯著性分析使用Duncan檢驗，p＜0.05為顯著差異，顯著性差異結果采用標記字母法表示。

2 結果與分析

2.1 不同澄清劑對香梨果酒澄清效果的影響

由圖1可知，對于同一種澄清劑，隨著添加量的增大，香梨酒的透光率總體出現先增加后降低的趨勢，這可能是因為適量的澄清劑能加速酒體中渾濁物質的絮凝和沉淀，從而促進香梨酒的澄清，但是澄清劑添加量超過最適添加量，澄清劑本身會作為成為酒體渾濁的影響因素[13]。范兆軍等[14]研究了3種澄清劑對蘋果酒澄清效果的影響，得到了相似的結論。他們認為硅藻土澄清劑的添加量從0.5 g增大到1 g，酒體透光率從42%增大到63.0%，繼續增大添加量至2.5 g，透光率下降27%，同時殼聚糖和PVPP得到類似的趨勢。

圖1 各處理酒樣的透光率變化

對于不同的澄清劑，在它們的最適添加量時，透光率最大，依次為0.6 g/L殼聚糖（93.4%）、0.4 g/L硅藻土（87.4%）、0.45 g/L明膠（86.8%）、1.5 g/L皂土（91.6%）。這主要是因為不同澄清劑的澄清機制有一定的差異。殼聚糖顆粒是一種帶有正電荷的多糖，可以結合酒體中的負電荷渾濁物質如果膠、鞣酸和電負型蛋白質等，使其形成絮凝物質，加速酒體澄清[15]。硅藻土是一種生物成因的硅質巖石，顯微鏡下可以觀察到特殊的多孔結構，其容重輕、懸浮性能好、吸附性能強，對于果膠、色素、蛋白質、酵母菌等大分子懸浮物具有較好的吸附作用[16]。明膠是一種膠原部分水解后的蛋白質，能與單寧形成絮狀沉淀，這些絮狀物質可與香梨酒中的渾濁物凝聚而共沉[17]。皂土一般帶負電荷，可吸附等當量電荷的陽離子渾濁物。PVPP通過羰基與多酚類渾濁物（主要包括花色苷、黃酮類多羥基衍生物）和多種蛋白質形成氫鍵絡合物，從而加速澄清[18]。

因為香梨酒中導致酒體的渾濁物質是固定的，它們對不同澄清劑的敏感度具有差異性，相對而言殼聚糖最適合香梨酒中渾濁物。張超等[19]研究不同澄清劑對發酵型青梅枸杞果酒澄清效果的影響，結果表明在最適添加量時PVPP的澄清效果優于殼聚糖，可使酒體透光率達到96.5%。這是因為在青梅枸杞果酒中主要渾濁物質為多酚類渾濁物和蛋白質。PVPP能發揮更好的澄清效果。

圖2為不同澄清劑在其最適濃度下，澄清時間對酒體效果的影響。隨著靜置時間的增加，不同處理的香梨酒的透光率逐漸增大最后趨于穩定或略微下降，但是它們澄清效果最佳點出現的時間有所差異。殼聚糖和硅藻土澄清的香梨酒，其透光率在第3天達到最大值（93.77%和90.03%）；香梨酒中加入明膠、皂土和PVPP時，它們的透光率需要4 d才能達到峰值。從商業成本角度來講，食品工業更熱衷于澄清速度較快的殼聚糖和硅藻土，同時考慮透光率的大小，可以初步確定殼聚糖為相對最佳澄清劑。郭燕等[20]研究甜橙果酒澄清劑的選擇時卻得到不同的結論，他們認為皂土的澄清效果最為理想，透光率達93.60%，這可能是酒體中渾濁物的差異所致。所以果酒工業生產應考慮原料的化學成分和成熟度的差異，選擇合適的澄清劑。

圖2 不同澄清時間對庫爾勒香梨酒澄清效果的影響

2.2 不同澄清劑處理對香梨酒基本理化指標的影響

香梨酒經過不同澄清劑處理后的理化指標結果如表3所示。不同澄清劑處理后香梨酒的總糖、總酸含量無顯著性差異，這是因為澄清劑只作用于酒體中的大分子物質，香梨酒中的總糖主要包括果糖、葡萄糖、蔗糖和一些小分子多糖，澄清劑對這些可溶性物質和小分子化合物的吸附效果不明顯；同樣，酒體中的有機酸和乙醇也不易與吸附劑發生作用[21]。然而，唐玲[22]研究了殼聚糖等顆粒對無花果酒澄清效果的影響，結果顯示，殼聚糖處理后無花果酒總糖含量降低，認為總糖含量的顯著降低與殼聚糖對果酒中的多糖物質吸附有關?？扇苄怨绦挝锖屯腹饴式涍^澄清劑處理均有所降低，并且可溶性固形物越小，透光率越高，其中殼聚糖的可溶性固形物含量最低，比原酒降低了13.5%，同時透光率比原酒升高了12.3%。澄清劑可以吸附香梨酒中的果膠等可溶性大分子物質，從而導致可溶性固形物含量的變化，而透光率一般與可溶性固形物含量呈負相關。澄清劑對可溶性固形物和透光率的影響與當前的大部分研究結果一致[23]。

表3 不同澄清劑處理后香梨酒的基本理化指標

2.3 香梨酒澄清后風味物質成分比較

果酒的香氣是由各類揮發性芳香分成相互作用而呈現出來的一種累積效應，揮發性芳香物質的種類及含量決定了果酒的風味特征，其中酯類和醇類物質是果酒的主要香氣成分[24-26]。由表3可知，澄清劑處理后的香梨酒與自然沉降相比，醇類和酯類物質種類均有所減少。引起這種現象的原因主要由兩個方面：一方面是澄清劑對香氣成分的吸附作用，另一方面是果酒中的渾濁物質在沉淀的過程中會帶走部分香氣物質。澄清劑使得果酒中酯類和醇類物質種類減少，這種現象和郭燕等[20]的研究結果一致。

酯類物質中己酸乙酯、苯乙酸乙酯等酯類可以增加果酒獨特的水果香氣。表4數據表明，不同澄清劑對這些酯類均有一定的吸附作用，減弱果香。但是相對而言，殼聚糖能保留更多與果香相關的酯類。另外，香梨的特征風味物質為順-2-反-4-癸二烯酸甲酯、乙酯等不飽酯類，殼聚糖能更好地保護香梨酒中的梨香。這可能與殼聚糖的吸附機制有關，殼聚糖是自然界唯一帶正電的多糖，它不易與電中性的酯類發生作用。醇類物質是另一種賦予果酒香味和口感的物質，其種類和含量減少在一定程度上降低了果酒獨特的口感。值得一提的是，高級醇（如異丁醇、異戊醇、苯乙醇等）的減少可增加果酒的安全性，減少“上頭”感，更適合長期飲用[27-29]。

表4 香梨酒澄清后揮發性風味物質成分及含量

2.4 不同澄清劑對庫爾勒香梨發酵酒感官分析結果

模糊數學感官評價法能減少主管因素帶來的誤差，提升感官評價的客觀性。根據香梨酒的評分結果建立數學感官模糊矩陣Ri如式（1）～（6）所示。

通過模糊計算原理建立綜合評判集Yi=X×Ri，其中權重集X={0.2，0.3，0.3，0.2}。由此可計算出未加澄清劑的香梨酒感官綜合評判集為Yck=X·RCK=（0.58，0.23，0.15，0.04），加入殼聚糖、硅藻土、明膠、皂土、PVPP澄清后的感官綜合評判集分別為Y1=X·R1=（0.66，0.2，0.08，0.06），Y2=X·R2=（0.57，0.25，0.13，0.05）；Y3=X·R3=（0.55，0.31，0.12，0.02），Y4=X·R4=（0.59，0.22，0.13，0.06），Y5=X·R5=（0.57，0.23，0.14，0.08）。將評語集中的優、良、合格和不合格分別賦值100，80，70和60分，香梨酒的最終得分為綜合評判集與對應評語集的乘積之和，如未添加澄清劑的對照組得分為100×0.58+80×0.23+70×0.15+60×0.04=89.3分。根據上述方法，加入殼聚糖、硅藻土、明膠、皂土、PVPP澄清后的香梨酒感官得分依次為91.2，89.1，89.4，89.3和90分。很明顯，經殼聚糖顆粒澄清后得到的香梨酒，其感官品質更容易被消費者接受。殼聚糖澄清后的香梨酒顏色更加澄清透明，酒體風味物質卻有所減少，但是總體感官品質較原酒有所提升，更利于香梨酒的商品價值。

3 結論與討論

試驗研究了5種澄清劑（殼聚糖、硅藻土、明膠、皂土和PVPP）對香梨果酒澄清效果的影響。分別加入最適添加量的澄清劑后，果酒的基本理化指標中總糖、總酸和酒精度無明顯差異，但殼聚糖的添加能顯著增加果酒透明度。GC-MS結果顯示，澄清劑的添加使得果酒的香氣物質醇類和酯類物質種類減少，但從模糊數學感官評價結果來看，殼聚糖處理后的香梨果酒澄清透明，香氣怡人，口感協調，得分最高（91.2分）?？傮w來說，殼聚糖為香梨果酒的最適澄清劑，且添加量為0.6 g/L。殼聚糖更適合香梨果酒中渾濁物質的沉淀和聚集，同時安全可靠，可以為香梨果酒的工業生產提供一定的參考。但同時澄清劑的添加也會對果酒帶來一些未知的影響，下一步試驗可以探索殼聚糖的粒徑大小對香梨果酒的影響，以及殼聚糖的添加對香梨果酒營養特性和功能特性的影響等問題。