不同澄清劑對庫爾勒香梨果酒品質(zhì)的影響

鄧星星，肖志欣，江英

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

庫爾勒香梨果酒是以香梨為原料，經(jīng)酵母菌發(fā)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(yǎng)物質(zhì)，并且具有調(diào)節(jié)人體新陳代謝、促進血液循環(huán)、控制體內(nèi)膽固醇水平和抗衰老等醫(yī)療保健作用，香梨酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(jīng)濟效益，增加果農(nóng)收入[2]。

然而，在香梨酒釀造、貯存過程中易出現(xiàn)沉淀、酒體混濁等問題，這嚴重影響香梨果酒品質(zhì)[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(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)之一[5]。目前，生產(chǎn)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(wěn)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(jié)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(tài)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(zhì)，并且低溫可以去除熱不穩(wěn)定蛋白。但是，目前關(guān)于香梨酒澄清劑選擇的研究還處于空白階段，工業(yè)發(fā)展亟需相關(guān)理論和技術(shù)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(zhì)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(fā)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)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(xué)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(mào)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(shè)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(zhì)聯(lián)用（GC-MS）儀（日本島津公司）；WAY-2S數(shù)字阿貝折射儀（廣州市愛宕科學(xué)儀器有限公司）；D-55122電位滴定儀（德國Mainz公司）；ZXSD-1160生化培養(yǎng)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(nèi)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(diào)節(jié)至20 °Bx，用0.5 mol/L的碳酸氫鈉溶液將香梨汁pH調(diào)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(xiàn)大量的小氣泡為止，按照0.2%酵母添加量的比例接種至調(diào)節(jié)糖酸后的香梨汁中，使用紗布封閉瓶口，置于25 ℃生化培養(yǎng)箱中發(fā)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(jù)表1方案分別加入不同的澄清劑，經(jīng)充分振蕩混勻，在15 ℃靜置2 d，取上清液，按4000 r/min轉(zhuǎn)速離心5 min，測定其透光率，根據(jù)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(shè)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(xué)總論》，感官評價標準見表1。由10名專業(yè)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(yōu)、良、合格、不合格為評價等級，采用模糊數(shù)學(xué)法對其結(jié)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(yōu)、良、合格、不合格。

模糊關(guān)系綜合評判集Y=X×R，其中X為權(quán)重集，經(jīng)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(yōu)、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(yīng)評語等級分數(shù)的乘積之和為該產(chǎn)品的最終得分。

1.3.5 揮發(fā)性組分的檢測

揮發(fā)性組分的測定采用氣質(zhì)聯(lián)用法。將1 mL香梨酒樣品置于20 mL頂空瓶內(nèi)，調(diào)節(jié)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(zhì)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(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)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(jié)果采用標記字母法表示。

2 結(jié)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(xiàn)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(zhì)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(jié)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(xù)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(jié)合酒體中的負電荷渾濁物質(zhì)如果膠、鞣酸和電負型蛋白質(zhì)等，使其形成絮凝物質(zhì)，加速酒體澄清[15]。硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)巖石，顯微鏡下可以觀察到特殊的多孔結(jié)構(gòu)，其容重輕、懸浮性能好、吸附性能強，對于果膠、色素、蛋白質(zhì)、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(zhì)，能與單寧形成絮狀沉淀，這些絮狀物質(zhì)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(zhì)形成氫鍵絡(luò)合物，從而加速澄清[18]。

因為香梨酒中導(dǎo)致酒體的渾濁物質(zhì)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(fā)酵型青梅枸杞果酒澄清效果的影響，結(jié)果表明在最適添加量時PVPP的澄清效果優(yōu)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(zhì)為多酚類渾濁物和蛋白質(zhì)。PVPP能發(fā)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(wěn)定或略微下降，但是它們澄清效果最佳點出現(xiàn)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(yè)成本角度來講，食品工業(yè)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(jié)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(yè)生產(chǎn)應(yīng)考慮原料的化學(xué)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(jīng)過不同澄清劑處理后的理化指標結(jié)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(zhì)，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(zhì)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(fā)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(jié)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(zhì)吸附有關(guān)。可溶性固形物和透光率經(jīng)過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(zhì)，從而導(dǎo)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(guān)。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(jié)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(zhì)成分比較

果酒的香氣是由各類揮發(fā)性芳香分成相互作用而呈現(xiàn)出來的一種累積效應(yīng)，揮發(fā)性芳香物質(zhì)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(zhì)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(zhì)種類均有所減少。引起這種現(xiàn)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(zhì)在沉淀的過程中會帶走部分香氣物質(zhì)。澄清劑使得果酒中酯類和醇類物質(zhì)種類減少，這種現(xiàn)象和郭燕等[20]的研究結(jié)果一致。

酯類物質(zhì)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(shù)據(jù)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(guān)的酯類。另外，香梨的特征風味物質(zhì)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(guān)，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(fā)生作用。醇類物質(zhì)是另一種賦予果酒香味和口感的物質(zhì)，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(fā)性風味物質(zhì)成分及含量

2.4 不同澄清劑對庫爾勒香梨發(fā)酵酒感官分析結(jié)果

模糊數(shù)學(xué)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(jù)香梨酒的評分結(jié)果建立數(shù)學(xué)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(quán)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(yōu)、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(yīng)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(jù)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(jīng)殼聚糖顆粒澄清后得到的香梨酒，其感官品質(zhì)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(zhì)卻有所減少，但是總體感官品質(zhì)較原酒有所提升，更利于香梨酒的商品價值。

3 結(jié)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(jié)果顯示，澄清劑的添加使得果酒的香氣物質(zhì)醇類和酯類物質(zhì)種類減少，但從模糊數(shù)學(xué)感官評價結(jié)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(xié)調(diào)，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(zhì)的沉淀和聚集，同時安全可靠，可以為香梨果酒的工業(yè)生產(chǎn)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(yǎng)特性和功能特性的影響等問題。