陳亮，劉冉，辛秀蘭，李曄，李健，李燕

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院生物工程學(xué)院，北京100029）

紅樹(shù)莓（Rubus idaeus）為薔薇科懸鉤子屬多年生落葉果樹(shù)，小灌木，俗稱(chēng)“覆盆子”、“托盤(pán)”、“馬林”、“梅子”等[1]。紅樹(shù)莓營(yíng)養(yǎng)豐富齊全，經(jīng)測(cè)定，每100 克果實(shí)含總糖4.3 g，總酸（檸檬酸計(jì)）1.79 g，氨基酸18 種，氨基酸總量9.37g，含VC25 mg，鈣40 mg，磷44 mg，鉀170 mg，還含有鐵、鋅、錳等微量元素[2]。含有多種人體不可缺少且易吸收的營(yíng)養(yǎng)元素，如VB2、鈣、鋅、鐵、鎂等，尤其是VC含量是蘋(píng)果的5 倍[3-4]。此外，紅樹(shù)莓中含量豐富的花色苷，是其主要的呈色物質(zhì)?，F(xiàn)代研究證明，紅樹(shù)莓花色苷具有抗氧化、抗突變、降低血清及肝臟中脂肪含量等功能[5-6]。

果酒是以果品為原料經(jīng)發(fā)酵釀制而成的低度飲料酒，酒精度一般約為12%（體積分?jǐn)?shù)），主要成分除乙醇外，還有糖、有機(jī)酸、酯類(lèi)及維生素等。果酒具有低酒精度、高營(yíng)養(yǎng)、益腦健身等特點(diǎn)，可促進(jìn)血液循環(huán)和機(jī)體的新陳代謝，控制體內(nèi)膽固醇水平，改善心腦血管功能，同時(shí)具有利尿、激發(fā)肝功能和抗衰老的功效。果酒含有大量的多酚，能起到抑制脂肪在人體中堆積的作用。隨著人們生活水平的提高以及對(duì)生活質(zhì)量的更高要求，果酒的諸多優(yōu)點(diǎn)和獨(dú)特功效受到越來(lái)越多的重視。但在紅樹(shù)莓發(fā)酵酒的加工、貯存及銷(xiāo)售過(guò)程中，容易出現(xiàn)沉淀、渾濁等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了紅樹(shù)莓發(fā)酵酒的品質(zhì)和感官，成為企業(yè)面臨的一大問(wèn)題。果膠酶是一類(lèi)已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的、新興的、可用于果蔬汁和紡織品處理的酶類(lèi)產(chǎn)品[7-8]，本實(shí)驗(yàn)采用果膠酶對(duì)紅樹(shù)莓果酒的澄清進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 材料

紅樹(shù)莓（Redraspberry）果實(shí)：采自匯源果樹(shù)種植園。

1.2 試劑

果酒酵母（斜面菌種）：購(gòu)于中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究所；果膠酶（液體，標(biāo)稱(chēng)活力：30 000 PECTU/mL）：購(gòu)于和氏璧生物技術(shù)有限公司。

1.3 儀器

培養(yǎng)箱：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；FUL-30L 全自動(dòng)發(fā)酵罐：上海國(guó)強(qiáng)生化工程裝備有限公司；DK-98-I 電子恒溫水浴鍋：余姚市東方電子儀器廠；SG280C1 型螺旋榨汁機(jī)：浙江蘇泊爾股份有限公司；Cary50 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：美國(guó)瓦里安公司；PHS-3D 型pH 計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 工藝流程

原料→預(yù)處理→破碎→果膠酶酶解→過(guò)濾混合果汁→調(diào)配→接種→發(fā)酵→陳釀→澄清→二次調(diào)配→罐裝→殺菌→產(chǎn)品

1.4.2 測(cè)定項(xiàng)目方法

紅樹(shù)莓果酒澄清度測(cè)定波長(zhǎng)的確定。采用分光光度法，以透光率作為評(píng)定紅樹(shù)莓果酒澄清度的指標(biāo)。蒸餾水為參比，光程1 cm，波長(zhǎng)400 nm～900 nm 掃描，確定澄清度的測(cè)定波長(zhǎng)為800 nm。此波長(zhǎng)下透光率越高，表明澄清效果越好[9]，如圖1 所示。

圖1 紅樹(shù)莓果酒透光率掃描光譜圖Fig.1 The transmittance scan spectrum of red raspberry wine

1.4.3 單因素試驗(yàn)

1.4.3.1 果膠酶添加量的選擇

取果膠酶，固定酶解溫度35 ℃，酶解時(shí)間120 min，pH 為3.5，按照下述比例（果膠酶∶紅樹(shù)莓果酒）：0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL/L 分別添加。重復(fù)3 次，并以800 nm處透光率為指標(biāo)比較酶解澄清效果。

1.4.3.2 酶解溫度的選擇

取最佳果膠酶加入量，酶解時(shí)間120 min，pH 為3.5，分別在20、25、30、35、40℃進(jìn)行澄清試驗(yàn)。重復(fù)3次，并以800 nm 處透光率為指標(biāo)比較酶解澄清效果。

1.4.3.3 酶解時(shí)間的選擇

取最佳果膠酶加入量，在最適酶解溫度和pH 為3.5 條件下，分別在30、60、90、120、150 min 內(nèi)進(jìn)行澄清試驗(yàn)。重復(fù)3 次，并以800 nm 處透光率為指標(biāo)比較酶解澄清效果。

1.4.3.4 酶解pH 的選擇

取最佳果膠酶加入量，在最適酶解溫度、酶解時(shí)間條件子啊，調(diào)整果酒pH 為3.0、3.5、4.0、4.5、5.0，分別進(jìn)行澄清試驗(yàn)。重復(fù)3 次，并以800 nm 處透光率為指標(biāo)比較酶解澄清效果。

1.4.4 正交試驗(yàn)因素水平的選擇

通過(guò)單因素試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，制定以果膠酶的不同添加量（A）、酶解溫度（B）、酶解時(shí)間（C）、酶解pH（D）4 因素3 水平進(jìn)行正交優(yōu)化設(shè)計(jì)，并以800 nm 處透光率為指標(biāo)比較澄清效果，見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 The orthogonal design of clarification experiments with pectinase

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 果膠酶添加量對(duì)紅樹(shù)莓果酒澄清效果的影響

果膠酶添加量對(duì)紅樹(shù)莓果酒澄清效果的影響，見(jiàn)圖2。

圖2 果膠酶添加量對(duì)紅莓果酒澄清效果的影響Fig.2 The effect of pectinase dosage on red raspberry wine clarification

由圖2 可知，隨著果膠酶的添加量從0 mL/L 增加到0.2 mL/L 時(shí)，果酒透光率從72.08%提高到83.91%，不添加果膠酶時(shí)，由于果膠等多糖類(lèi)物質(zhì)沒(méi)有被酵母菌徹底降解，會(huì)產(chǎn)生較多的渾濁物，影響酒的色澤。隨著果膠酶添加量的逐步提高，果膠等多糖物質(zhì)被大量降解，酒色較理想。繼續(xù)提高果膠酶加入量，當(dāng)果膠酶添加量過(guò)多時(shí)，透光率反而下降，這是因?yàn)槊傅鞍走^(guò)多使果酒產(chǎn)生一定程度的渾濁從而引起果酒的透光率下降，而且使澄清成本增加，所以選用0.3 mL/L～0.5 mL/L 范圍用于正交試驗(yàn)。

2.1.2 不同酶解溫度對(duì)紅樹(shù)莓酒澄清效果的影響

不同酶解溫度對(duì)紅樹(shù)莓酒澄清效果的影響，見(jiàn)圖3。

圖3 不同酶解溫度對(duì)紅莓果酒澄清效果的影響Fig.3 The effect of pectinase enzymolysis temperature on red raspberry wine clarification

由圖3 可知，20 ℃～25 ℃時(shí)溫度過(guò)低，酶解效果差，透光率只有79.01%～83.26%，此時(shí)酒體依然渾濁。當(dāng)酶解溫度為30 ℃～35 ℃時(shí)，酶解效果逐漸提高到85.13%，紅樹(shù)莓果酒色澤呈現(xiàn)亮粉紅色，澄清效果較好。酶解溫度為40 ℃，超過(guò)果膠酶處理最適溫度，酶活迅速下降，澄清效果差，而且酶解溫度過(guò)高也會(huì)不利于保留紅樹(shù)莓果酒的營(yíng)養(yǎng)成分和香氣。因此選用30 ℃～40 ℃用于正交試驗(yàn)。

由于酶是蛋白質(zhì)，只有在酶的有效溫度范圍內(nèi)酶才會(huì)進(jìn)行催化作用。在酶的最適溫度條件下，酶催化反應(yīng)的速率達(dá)到最大。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，一般60 ℃以上，酶的活性會(huì)受到抑制，甚至引起變性而喪失其活性。

2.1.3 不同酶解時(shí)間對(duì)紅樹(shù)莓果酒澄清效果的影響

不同酶解時(shí)間對(duì)紅樹(shù)莓果酒澄清效果的影響，見(jiàn)圖4。

圖4 不同酶解時(shí)間對(duì)紅樹(shù)莓果酒澄清效果的影響Fig.4 The effect of pectinase enzymolysis time on red raspberry wine clarification

由圖4 可知，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，酶解效果顯著提高，而酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，利于微生物雜菌的生長(zhǎng)。因此，選擇處理時(shí)間為90 min～150 min 用于正交試驗(yàn)。

2.1.4 不同酶解處理pH 對(duì)紅樹(shù)莓澄清效果的影響

不同酶解處理pH 對(duì)紅樹(shù)莓澄清效果的影響，見(jiàn)圖5。

圖5 不同酶解pH 對(duì)紅莓果酒澄清度效果的影響Fig.5 The effect of pectinase enzymolysis pH on red raspberry wine clarification

由圖5 可知，隨著酶解pH 從3.0 提高到3.5，酶解效果顯著提高，從而影響到果酒的透光率，當(dāng)pH 太低時(shí)，抑制了果膠酶的活性，致使果酒澄清度下降。但是當(dāng)酶解pH 超過(guò)3.5 時(shí)，超過(guò)了酶的最適pH，果膠酶酶活迅速下降，處理效果差，澄清效果差。因此選擇透光率較好的pH 為3.0～4.0 時(shí)用于正交試驗(yàn)。

2.2 果膠酶對(duì)果酒澄清的多因素正交試驗(yàn)

根據(jù)果膠酶對(duì)紅樹(shù)莓單因素試驗(yàn)結(jié)果按表1 的因素水平進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，以紅樹(shù)莓果酒透光率作為考察指標(biāo)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2 可知，進(jìn)行極差分析可知，因素B 的極差最大，其次是A 和C，最后是D，可見(jiàn)決定試驗(yàn)結(jié)果因素的主次順序是酶解溫度＞果膠酶添加量＞酶解時(shí)間＞酶解pH，其最優(yōu)工藝條件為A2B2C3D1，即果膠酶添加量0.4 mL/L，酶解溫度35 ℃，酶解時(shí)間150 min，酶解pH 3。各因素的關(guān)系可用趨勢(shì)圖直觀地表示，如圖6。

由圖6 可以看出，紅樹(shù)莓果酒透光率的變化趨勢(shì)是酶解溫度對(duì)澄清度的影響最大，在30 ℃～40 ℃范圍內(nèi)溫度對(duì)果酒澄清度的影響較大，溫度高，反應(yīng)速度加快，但溫度太高，反而會(huì)抑制了果膠酶的活性，透光率下降，因此在35 ℃較好；其次是果膠酶的添加量對(duì)澄清度的影響。果膠酶添加量為0.4 mL/L 時(shí)透光率最大；當(dāng)果膠酶添加過(guò)多時(shí)，果膠酶使果酒渾濁，透光率下降。時(shí)間對(duì)紅樹(shù)莓果酒的澄清度影響較小，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)增加果酒中雜菌的生長(zhǎng)和繁殖。酶解pH 對(duì)澄清度的影響最小，pH 為3 時(shí)，果酒的澄清度最高。

表2 果膠酶澄清紅樹(shù)莓果酒正交試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 2 The results of pectinase clarification orthogonal design experiments

圖6 各因素趨勢(shì)圖Fig.6 Trends of various factors

3 結(jié)論

本文研究結(jié)果表明：選用果膠酶處理紅樹(shù)莓果酒其澄清度較理想，澄清果酒中不含果膠物質(zhì)；澄清后獲得的紅樹(shù)莓果酒呈亮紅色，具有紅樹(shù)莓自然色澤、口味純正、透明清澈、營(yíng)養(yǎng)豐富。酶解溫度對(duì)果汁的澄清效果影響較大，其次是果膠酶添加量，影響最小的是澄清時(shí)間和酶解pH。通過(guò)正交試驗(yàn)確定果膠酶酶法澄清紅樹(shù)莓果酒的最佳工藝參數(shù)是：果膠酶的添加量為0.4 mL/L、pH3、溫度35 ℃、時(shí)間150 min，可得到澄清透明、不含果膠的澄清紅樹(shù)莓果酒，為規(guī)?；a(chǎn)澄清型紅樹(shù)莓果酒提供了工藝參數(shù)。

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