李 陽,吳 昊,楊洪巖
(東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150040)
發(fā)酵食品是人們利用有益微生物加工制造的一類食品,微生物發(fā)酵食品在食品行業(yè)中占重要地位[1],食品中含有的微生物代謝產(chǎn)物,多數(shù)具有調(diào)節(jié)機(jī)體生理功能的作用,如調(diào)整腸道、改善便秘、降低膽固醇、增加免疫功能和抗癌作用等,因發(fā)酵食品具有特殊的風(fēng)味以及高營養(yǎng)價值[2],故頗受人們的喜愛。
發(fā)酵酒是在酵母菌的作用下,充分利用原料中的糖分產(chǎn)生酒精而加工制成的低度飲料酒[3]。發(fā)酵酒不僅能將原料中大部分的營養(yǎng)成分保留下來,而且還含有許多微生物代謝合成的有益物質(zhì),有利于人體的健康。典型的發(fā)酵酒有黃酒、果酒等。黃酒屬于低度發(fā)酵酒,一般酒精含量在14%vol~20%vol之間,酒精含量適中、香味濃郁,并且含有蛋白質(zhì)、多酚、無機(jī)鹽等豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。適量飲用黃酒可以滿足人體多種營養(yǎng)需要[4],還具有舒筋活血、美容抗衰老和保護(hù)心臟等功能。黃酒除了可直接飲用之外,還可以作為烹飪調(diào)料、藥用酒使用[5]。果酒是以含有糖和水分的果實(shí)為原料,經(jīng)破碎、壓榨、發(fā)酵等工藝釀制而成的低度飲料酒,其營養(yǎng)價值豐富,不僅保留果實(shí)原有的維生素、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì),而且經(jīng)發(fā)酵后產(chǎn)生酒精,具有特殊的香氣,典型的果酒如葡萄酒、蘋果酒等,適量飲用可以起到防衰老、抗氧化、緩解心腦血管疾病和增強(qiáng)免疫力等作用[6-8]。
發(fā)酵酒在生產(chǎn)過程中受溫度、pH值等多種因素的影響導(dǎo)致酒中不可避免出現(xiàn)一些不同程度的渾濁與沉淀,嚴(yán)重影響了酒的感官品質(zhì)與穩(wěn)定性。通常使用添加澄清劑及機(jī)械過濾的方法除去懸浮雜質(zhì)和可能導(dǎo)致渾濁的膠體及其他非穩(wěn)定性成分,使酒液澄清,獲得良好的風(fēng)味,并保持長期的穩(wěn)定性[9]。本文對各種發(fā)酵酒生產(chǎn)中應(yīng)用的澄清方法進(jìn)行綜述,以期為發(fā)酵酒生產(chǎn)中澄清效果的進(jìn)一步提高提供技術(shù)參考。
皂土又稱膨潤土,用于果酒、米酒等發(fā)酵酒的澄清中,對于去除酒中陽離子蛋白有良好的效果[10-13],主要成分有二氧化硅、三氧化二鋁,還有氧化鎂、氧化鈣、氧化鉀等成分[14-16]。皂土吸水膨脹后形成膠體懸浮液,顆粒帶負(fù)電,吸附酒液中帶正電荷的蛋白質(zhì),形成絮狀沉淀,從而使酒液澄清[17-18],皂土還具有吸附沉淀鐵離子,提高抗金屬破敗病的能力,這些物質(zhì)的減少可以提高酒的穩(wěn)定性[19],是國內(nèi)外發(fā)酵酒釀造中常用的澄清劑[20-22]。
王英等[23]通過測定皂土澄清處理前后黑莓果酒中主要成分含量的變化和熱穩(wěn)定性變化,研究皂土對黑莓果酒的澄清作用,確定了皂土用量為0.6 g/L、攪拌速度為30 r/min、作用時間為72 h為最佳處理?xiàng)l件。李忠等[24]對枸杞酒的沉淀機(jī)理進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),在低度酒中,皂土對蛋白質(zhì)的吸附效果較顯著。鄒璐[25]在發(fā)酵型紅棗蜂蜜酒的澄清中,從澄清劑對紅棗蜂蜜酒的澄清度、色澤、口感、風(fēng)味等綜合考慮,選擇皂土為最佳澄清劑,最佳添加量為2.0 g/L。李亞輝等[26]對草莓發(fā)酵酒進(jìn)行澄清處理,以澄清度和色度為指標(biāo)研究了草莓發(fā)酵酒的澄清穩(wěn)定處理方法,結(jié)果顯示,皂土添加量為0.6 g/L,并進(jìn)行冷凍處理,對酒體色度影響小并且可使草莓酒長期保持較高澄清度。
單一的利用皂土澄清發(fā)酵酒,固然有一定的效果,透光率會增大,但是利用皂土澄清時,需要提前配制并放置24 h才可以使用,且加入皂土?xí)r需借助外力攪拌使其與酒液充分混勻,操作較麻煩、費(fèi)時,通常采用皂土與明膠配合使用,但是兩者的使用量難以掌握[27]。丁關(guān)海等[28]將明膠與皂土兩者配合使用對黃酒進(jìn)行澄清得到了良好的澄清效果,皂土還可以去除酒體中過量的明膠,但是皂土的使用會使黃酒的口味及色澤有一定的損失。吳兆翔[29]在皂土與明膠快速澄清試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)利用皂土與明膠澄清時間短、速度快、成本低,明膠用量為0.01%左右,皂土僅用1%左右。
殼聚糖又稱脫乙酞甲殼素、甲殼胺,是堿性生物多糖,由幾丁質(zhì)脫乙?;玫降木坳栯x子聚合物[30-32],為白色、淡黃色片狀或青白色粉末,不溶于水,可溶于醋酸和無機(jī)酸等稀酸溶液[33]。殼聚糖作為一種天然的陽離子澄清劑,擁有獨(dú)特的生物吸附功能、具有良好的絮凝能力,可以與酒中帶負(fù)電的蛋白質(zhì)、纖維素發(fā)生絮凝[34],從而使酒液澄清。殼聚糖經(jīng)常在果汁、果酒、果醋澄清上應(yīng)用,其具有快速、簡便、易操作等特點(diǎn),用后產(chǎn)品風(fēng)味、營養(yǎng)成分基本不受影響[35-37],由于其高性能和低成本,是一種用于酒體澄清的效果良好且經(jīng)濟(jì)的澄清劑。
何志剛等[38]研究了殼聚糖對楊梅果酒的澄清,殼聚糖適宜添加量應(yīng)以果酒達(dá)到穩(wěn)定時的最小劑量為佳,結(jié)果表明,殼聚糖對于楊梅干酒和甜酒的適宜添加量分別為0.05 g/L和0.07 g/L,酒體穩(wěn)定時的澄清度分別為91.4%和85.0%。李鳳[39]用幾種不同的澄清劑對紅葡萄酒進(jìn)行澄清,發(fā)現(xiàn)殼聚糖的最適添加量為0.04 g/L,此時酒液色度及酒液體系穩(wěn)定。王向陽等[40]研究了澄清劑對大米-蓮子清酒的作用,結(jié)果表明,殼聚糖添加量為0.2 g/L,40℃下處理24 h,有良好的澄清效果。
張微[41]在人參發(fā)酵酒中應(yīng)用殼聚糖進(jìn)行澄清處理,結(jié)果表明,最適添加量為0.8 g/L,此時透光率為98.3%。楊停等[42]在米酒的澄清工藝中發(fā)現(xiàn),殼聚糖最適添加量為0.16 g/L、溫度9℃、pH4.6、澄清時間48 h,以此條件澄清處理的米酒透光率達(dá)94.1%,且澄清前后米酒的主要理化指標(biāo)無顯著變化。黃星源等[43]利用殼聚糖對桑葚發(fā)酵酒進(jìn)行澄清,結(jié)果表明,殼聚糖添加量為0.8 g/L,pH3.4,溫度21℃,澄清時間72 h,澄清后的發(fā)酵酒澄清透明且穩(wěn)定性增加。綜合已有研究成果,殼聚糖對發(fā)酵酒的澄清效果比較好,且有很好的穩(wěn)定性,但用量不能過多,殼聚糖溶液具有很強(qiáng)的黏性,用量過多時自身會形成一個穩(wěn)定系統(tǒng),不利于酒的澄清。
從廣義上來講果膠酶分3類:一類是促使果膠中D-半乳糖醛酸的α-1,4糖苷鍵裂解的解聚酶;另一類是催化果膠的脫脂化,即能催化果膠分子中的酯水解的果膠酯酶;第三類是催化原果膠溶解的原果膠酶,其中催化果膠物質(zhì)解聚的酶分為作用于果膠的酶(聚甲基半乳糖、醛酸酶、醛酸裂解酶或者果膠裂解酶)和作用于果膠酸的酶(聚半乳糖醛酸酶、聚半乳糖醛酸裂解酶或者果膠酸裂解酶),催化果膠分子中酯水解的酶有果膠酯酶和果膠?;饷竅44-46]。果膠酶法澄清的原理是利用果膠酶分解酒中的果膠,從而使酒體得到澄清。
陳亮等[47]對果膠酶澄清紅樹莓果酒進(jìn)行了研究,利用果膠酶澄清紅樹莓果酒能較好地避免紅樹莓果酒渾濁的發(fā)生,結(jié)果表明最佳工藝條件為:果膠酶添加量0.4 mL/L(果膠酶∶紅樹莓果酒)、酶解溫度為35℃、pH3.0、時間為150 min,澄清后獲得的紅樹莓果酒呈亮紅色、透明清澈,且不影響紅樹莓果酒的風(fēng)味。嚴(yán)紅光[48]利用果膠酶對金秋梨果酒進(jìn)行了澄清的研究,結(jié)果表明,果膠酶最適添加量為0.2 mL/L(果膠酶∶金秋梨果酒)、酶解溫度為30℃、pH3.5、時間為90 min,澄清后獲得的酒體呈亮金黃色、透明清澈,擁有金秋梨的自然色澤,且不影響金秋梨果酒的風(fēng)味,營養(yǎng)豐富。劉琨毅等[49]利用果膠酶對獼猴桃酒進(jìn)行了澄清研究,結(jié)果表明最佳工藝為:果膠酶添加量0.3 mL/L(果膠酶∶獼猴桃酒)、酶解溫度35℃、pH3.5、酶解時間120 min,澄清后獲得的酒澄清透明并呈亮黃色,具有獼猴桃的香味且不影響其營養(yǎng)成分。
綜合已有研究成果發(fā)現(xiàn),配制果膠酶溶液時需要溶解,過程比較麻煩,耗時較長,但澄清效果不錯。在發(fā)酵酒的澄清工藝中加入果膠酶,不僅可以提高酒產(chǎn)品的色度、具有更好的感官結(jié)果,而且不影響其營養(yǎng)成分。
交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)是一種無毒、無刺激性、安全穩(wěn)定的聚合物,廣泛應(yīng)用于啤酒、葡萄酒、黃酒的澄清以及提高酒體穩(wěn)定性[50]。PVPP加入到發(fā)酵酒中,會對含氨原子并由非對稱性共價鍵結(jié)合的物質(zhì)產(chǎn)生吸附作用,即吸附酒中的單寧、蛋白質(zhì)、色素、多酚等物質(zhì),但吸附過程是可逆的,PVPP主要吸附的物質(zhì)是分子量500以上的單寧,減少了單寧的含量從而使酒體內(nèi)大分子蛋白質(zhì)與多酚類物質(zhì)反應(yīng)速度減慢很多[51-52],從而使酒液得到澄清以及提高酒體的穩(wěn)定性。
史清龍等[53]研究了桑葚酒的澄清工藝,結(jié)果表明PVPP為理想的澄清劑,PVPP的最佳澄清條件是:PVPP的加入量為5 g/L左右,溫度控制在20℃左右,pH值在3.5左右,澄清時間最好在24 h以上,經(jīng)PVPP處理后的桑葚酒無異味,在減少澀味的同時也提升其新鮮及芳香味。李鳳[54]研究了幾種不同的澄清劑對紅葡萄酒的影響,結(jié)果表明,PVPP的最適用量為0.3 g/L,其用量在0.3~0.5 g/L范圍都有較好的澄清效果。張建才[55]對山楂發(fā)酵酒進(jìn)行了澄清的研究,結(jié)果表明,PVPP最適添加量為0.1 g/L,此時澄清效果好,且不影響酒的風(fēng)味。周丹紅、張超等[56]對發(fā)酵型青梅枸杞果酒澄清技術(shù)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明當(dāng)PVPP含量為0.2 g/L時,對發(fā)酵型青梅果酒澄清效果好。
但由于PVPP價格高,在黃酒中的用量比較多,因此處理成本較高。PVPP加入到酒中時,通過PVPP對單寧的吸附,從而使酒澄清,澄清效果較好。陳珊[57]利用PVPP對黃酒進(jìn)行澄清,試驗(yàn)表明PVPP最適添加量為0.4 g/L。
過濾澄清是借助過濾器等機(jī)械設(shè)備,通過過濾介質(zhì)從液體中除去懸浮液中的固體(顆粒)的分離技術(shù),在外力的作下,懸浮物中的液體通過介質(zhì)的孔道流出,固體顆粒被截流[58]。采用機(jī)械過濾澄清可以大大縮減澄清時間,隨著微濾、超濾、反滲透等膜分離技術(shù)在食品行業(yè)的應(yīng)用,也不斷的應(yīng)用于酒的澄清工藝中,膜分離技術(shù)操作簡單,分離精準(zhǔn),能夠使酒中的沉淀更加徹底的除去,從而使酒清亮透明。
李敬華[59]研究了超濾在葡萄酒澄清中的應(yīng)用,用膜材質(zhì)為聚鞏的中空纖維膜超濾澄清葡萄酒的試驗(yàn)表明,澄清后酒體的透光率可達(dá)99%,并且不影響酒中的風(fēng)味物質(zhì)和營養(yǎng)成分。范明霞等[60]研究了超濾膜分離技術(shù)在米酒中的應(yīng)用,結(jié)果表明,超濾的適宜膜材料是孔徑為30 nm的無機(jī)陶瓷膜,膜分離過程的適宜料液溫度為55℃,進(jìn)膜壓力為0.2 MPa。該技術(shù)能夠很好地除去酒體中的雜質(zhì),使米酒澄清度得到提高,并保持了米酒原有的甜度和口感。陸曉峰等[61]利用超濾膜分離技術(shù)澄清發(fā)酵米酒,試驗(yàn)表明,超濾膜選取HPM64,濾膜有效面積0.64 m2較好,利用超濾膜分離技術(shù)可以除去大分子物質(zhì)從而獲得清亮透明的酒。Gon?alves等[62]利用超濾和微濾技術(shù)對白葡萄酒進(jìn)行澄清,結(jié)果表明具有100 kDa分子量截止值的超濾膜過濾是葡萄酒澄清的最佳方案,而且更易清潔。Palacios等[63]研究了雪莉酒的常規(guī)過濾與交叉流微量過濾的比較,試驗(yàn)表明交叉流微量過濾比常規(guī)過濾效果更好并且具有更高的物理化學(xué)穩(wěn)定性。
由于引起發(fā)酵酒渾濁的因素不確定,單一的澄清方法可能不能達(dá)到理想的澄清效果。
陸勝民等[64]研究了復(fù)合澄清劑對紅曲米酒進(jìn)行澄清,當(dāng)殼聚糖與黃原膠的添加量分別為0.1 g/L與0.3 g/L時,此時澄清效果較好,且澄清后的酒樣色澤紅亮。袁杰彬等[65]對紫薯酒進(jìn)行澄清時發(fā)現(xiàn)利用復(fù)合澄清劑對紫薯酒澄清效果明顯好于單一澄清劑,結(jié)果表明,明膠與雞蛋清組合成的復(fù)合澄清劑對紫薯酒澄清效果最佳,明膠和雞蛋清的最適添加量分別為0.14 mg/100 mL和0.2 mg/100 mL。賀曉光等[66]利用復(fù)合澄清劑對發(fā)酵型枸杞酒進(jìn)行澄清,結(jié)果表明,明膠與皂土的復(fù)合處理澄清效果好,明膠和皂土的最適添加量分別為0.12 mg/mL、1.2 mg/mL,經(jīng)此法澄清后的枸杞酒保質(zhì)期可以達(dá)到3年以上。李蓉等[67]研究了葛根黃酒的澄清工藝,通過正交試驗(yàn)表明復(fù)合澄清劑的澄清效果優(yōu)于單一澄清劑,由2.5 g/L皂土、1.2 g/L干酪素和0.9 g/L明膠組成的復(fù)合澄清劑在冷藏條件下處理48 h,澄清效果最好,澄清后酒體清亮透明、風(fēng)味好。張軍[68]對黑加侖發(fā)酵酒進(jìn)行了澄清工藝的研究,結(jié)果表明,采用殼聚糖與硅藻土50+100 g/100 L組合對黑加侖發(fā)酵酒進(jìn)行澄清處理,澄清效果最佳。
目前機(jī)械過濾澄清工藝廣泛應(yīng)用于釀造行業(yè)。膜分離技術(shù)是近年來在食品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)新技術(shù),具有無相變、分離效率高、不添加化學(xué)試劑、能耗低、操作簡單且能保持原產(chǎn)品風(fēng)味和營養(yǎng)成分等優(yōu)點(diǎn)[69-70]。利用機(jī)械過濾澄清,不僅可以使酒體達(dá)到更好的澄清效果,同時也大大縮短了澄清時間且操作方法簡單,并且更大程度保留了酒的風(fēng)味和口感,可以讓人們品嘗到新鮮無添加劑的酒。膜污染是膜分離過程的必然結(jié)果,物料中的微粒、膠體等由于與膜之間存在物理化學(xué)作用而在膜表面或膜孔內(nèi)吸附和沉積造成膜孔徑變小甚至孔堵塞,孔隙率降低,使膜通量和分離性能下降[71]。為了延長膜的使用壽命以及恢復(fù)膜的分離效果,每次膜濾過程后必須對膜進(jìn)行清洗,及時恢復(fù)膜通量以保障生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性[72]。同時為了最大限度地減少污染,確定污染元素和控制該過程的機(jī)制是非常重要的[73-74]。
目前酒類消費(fèi)需求越來越趨向理性化、個性化、多樣化。發(fā)酵酒,尤其是低度發(fā)酵酒,以其酒精含量適中、營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特逐漸受到越來越多消費(fèi)者的歡迎。可以預(yù)見低度發(fā)酵酒的市場需求將越來越大,而發(fā)酵酒制作工藝的持續(xù)提升將帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。
澄清是發(fā)酵酒生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié),關(guān)于澄清工藝綜合已有研究成果可見,目前主要的澄清手段是添加澄清劑和機(jī)械過濾。應(yīng)用較多的澄清劑包括皂土、殼聚糖、果膠酶及PVPP等,前三者相對價格較低,在各種發(fā)酵酒中有廣泛的應(yīng)用,PVPP因其價格高在黃酒中應(yīng)用較多;在單一澄清劑效果不理想的情況下,混合兩種以上的澄清劑進(jìn)行澄清取得了不錯的效果;隨著微濾、超濾、反滲透等膜分離技術(shù)的應(yīng)用,機(jī)械過濾澄清也已經(jīng)得到應(yīng)用,采用機(jī)械過濾澄清可以大大縮短澄清時間,使酒體澄清更為徹底,并且更大程度保留了酒的風(fēng)味和口感,但如何延長膜的使用壽命及最大限度地減少污染是需要切實(shí)解決的問題。
隨著社會的發(fā)展時代的進(jìn)步,人們對于營養(yǎng)型發(fā)酵酒的需求越來越高,從而使得澄清工藝也不斷的進(jìn)步。因原料種類不同,各類發(fā)酵酒采用的澄清方法也會出現(xiàn)差異,即使同種原料發(fā)酵酒,因?yàn)榘l(fā)酵工藝的不同在澄清方法上也可能有所區(qū)別。為了讓人們可以品嘗到無污染無添加的發(fā)酵酒,一些簡便快捷、環(huán)保安全高效的澄清工藝還需要不斷地探索,進(jìn)而促使澄清工藝往更加成熟的方向發(fā)展。
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