于潤美，姜燕，張海悅，翟碩

（長春工業(yè)大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，吉林長春130012）

復(fù)合澄清劑對(duì)紅樹莓果酒的澄清效果研究

于潤美，姜燕*，張海悅，翟碩

（長春工業(yè)大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，吉林長春130012）

以紅樹莓為原料發(fā)酵釀造紅樹莓果酒，并將殼聚糖和皂土作為復(fù)合澄清劑，探究其澄清效果及穩(wěn)定性。以紅樹莓果酒透光率為響應(yīng)值，采用Box-Behnken中心組合試驗(yàn)和響應(yīng)面分析法，研究復(fù)合澄清劑比例、水浴溫度和水浴時(shí)間對(duì)紅樹莓果酒澄清效果的影響。結(jié)果表明復(fù)合澄清劑澄清紅樹莓果酒的最佳工藝參數(shù)為：殼聚糖和皂土的質(zhì)量比為3∶1、水浴溫度45℃、水浴時(shí)間35 min，在此條件下紅樹莓果酒透光率為91.26%，與響應(yīng)面預(yù)測(cè)值91.32%擬合性較好，且酒體澄清透明，酒香濃郁，穩(wěn)定性好。

紅樹莓；果酒；殼聚糖；皂土；澄清

樹莓又稱“覆盆子”，薔薇科懸鉤子屬漿果植物，其性微溫，味甘酸，腎經(jīng)、歸肝，具有補(bǔ)肝益腎、明目之功效[1]。樹莓中含有豐富的糖、有機(jī)酸、維生素C及活性成分如鞣花酸、樹莓酮和黃酮等，具有抗氧化、降血脂、抗癌、提高免疫力等作用[2]。以紅樹莓為原料，經(jīng)過破碎、發(fā)酵、陳釀等工藝釀造的果酒，可以促進(jìn)血液循環(huán)和身體的新陳代謝，達(dá)到護(hù)肝、抗衰老的目的。

樹莓果酒中含有大量單寧、有機(jī)酸、果膠質(zhì)等成分，大多以膠體形式存在，屬于高度分散的熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，使紅樹莓果酒在釀造過程中出現(xiàn)渾濁的現(xiàn)象，影響果酒的品質(zhì)，需對(duì)紅樹莓果酒進(jìn)行澄清處理[3]。常用的澄清劑有殼聚糖、皂土、明膠等。殼聚糖及其衍生物具有良好的絮凝、澄清作用，可使懸浮物迅速絮凝，自然沉淀，提高原液的得率；皂土是由天然膨潤土精制而成的無機(jī)礦物凝膠，在釀酒和農(nóng)業(yè)中用作穩(wěn)定劑、澄清劑等；明膠可以吸附果酒中的負(fù)電荷使其相互聚集沉淀達(dá)到澄清的效果。目前，紅樹莓果酒澄清研究均采用單一澄清劑，對(duì)于復(fù)合澄清劑優(yōu)化試驗(yàn)以及澄清后穩(wěn)定性研究較少。本試驗(yàn)利用單因素和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)確定最佳澄清方法，使澄清后的果酒透明，穩(wěn)定性強(qiáng)，為紅樹莓果酒產(chǎn)品開發(fā)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅樹莓：吉林省白山市玖宏樹莓種植基地；安琪葡萄酒果酒專用酵母：湖北省宜昌市安琪酵母有限公司；澄清劑（明膠、皂土）：鄭州萬搏化工產(chǎn)品有限公司；殼聚糖（脫乙酰度＞90%）：南通興成生物制品廠；檸檬酸：濰坊英軒實(shí)業(yè)有限公司；白砂糖：市購。

1.2 主要儀器與設(shè)備

Varian Cary 50紫外可見分光光度計(jì)：馭锘實(shí)業(yè)上海有限公司；TG-16G臺(tái)式高速離心機(jī)：湖南凱達(dá)科學(xué)儀器有限公司；WNY-01酒精計(jì)：河北省滄州地區(qū)醫(yī)藥公司；PHS-3D型pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

紅樹莓→原料分級(jí)→清洗→打漿→糖酸調(diào)節(jié)→接種果酒酵母→發(fā)酵→陳釀→澄清→二次調(diào)配→罐裝→殺菌→產(chǎn)品

1.3.2 澄清劑的制備方法

2%明膠溶液：準(zhǔn)確稱取2 g明膠，置于98 mL蒸餾水中浸泡24 h，緩慢加熱溶解，邊加熱邊攪拌，配成2%明膠，靜置冷卻備用。

2%皂土溶液：準(zhǔn)確稱取2 g皂土，置于98 mL蒸餾水中浸泡24 h，使其充分吸水膨脹，攪拌制成2%皂土懸浮液備用。

2%殼聚糖溶液：準(zhǔn)確稱取1 g檸檬酸，將其加入在97 mL蒸餾水中攪拌直至溶解，再加入2 g殼聚糖，緩慢加熱直至殼聚糖完全溶解，靜置冷卻后備用。

1.3.3 各指標(biāo)測(cè)定方法

1）透光率：取離心后的澄清果酒汁，以蒸餾水作為對(duì)照，在800 nm處測(cè)定透光率[3]。

式中：A為吸光度。

2）總酸：采用酸堿滴定法[4]。總糖：采用直接滴定法[4]。酒精度：酒精計(jì)法[4]。干浸出物：比重瓶法[4]。總酚：Folin-Denis法。蛋白質(zhì)：考馬斯亮藍(lán)G-250法。

1.3.4 穩(wěn)定性試驗(yàn)

1）蛋白質(zhì)穩(wěn)定性試驗(yàn)：取100 mL澄清酒液，向其加入2 mL 10 g/L單寧液，在80℃水浴加熱30 min左右，靜置冷卻，若發(fā)現(xiàn)絮狀沉淀，則說明含有過量蛋白，使瓶內(nèi)蛋白敗壞。

2）氧化穩(wěn)定性試驗(yàn)：取100 mL澄清酒液在室溫下放置24 h，若顏色、氣味等發(fā)生變化則說明其氧化性不穩(wěn)定。

3）鐵穩(wěn)定性試驗(yàn)：取100 mL澄清酒液進(jìn)行開瓶通氣處理，然后塞住瓶口不斷搖動(dòng)將酒瓶倒置，7 d后觀察是否有沉淀，若有沉淀，則表明鐵敗壞。

4）銅穩(wěn)定性試驗(yàn)：取100 mL澄清酒液密封后平放接受陽光照射，7 d后觀察是否有渾濁，若有渾濁，則表明銅敗壞。

5）生物穩(wěn)定性試驗(yàn)：取100 mL澄清酒液密封后在30℃恒溫箱里培養(yǎng)10 d，觀察與原酒感官差別，若差別很大則說明引起生物污染。

6）將不同澄清劑處理后的紅樹莓果酒，分別進(jìn)行冷處理（-4℃靜置1 d）和熱處理（90℃水浴加熱10 min），觀察酒體變化[5-6]。

1.3.5 復(fù)合澄清劑澄清效果試驗(yàn)

經(jīng)預(yù)試驗(yàn)得出殼聚糖和皂土的澄清效果優(yōu)于明膠，因此選擇殼聚糖（2%）和皂土（2%）不同質(zhì)量比例混合作為復(fù)合澄清劑，且復(fù)合澄清劑與原酒比例為2.5 g/L。以透光率為指標(biāo)，分別對(duì)復(fù)合澄清劑質(zhì)量比（1∶1、1.5∶1、2 ∶1、2.5∶1、3∶1、3.5∶1）、水浴溫度（30、35、40、45、50、55 ℃）和水浴時(shí)間（10、20、30、40、50、60 min）3個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，在室溫下靜置72 h后，3 000 r/min離心15 min，取上清液在800 nm處測(cè)定其透光率。

1.3.6 復(fù)合澄清劑澄清條件響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，采用Box-Benhnken法對(duì)復(fù)合澄清劑比例、水浴溫度及水浴進(jìn)行三因素三水平優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)，相應(yīng)的因素水平見表1，數(shù)據(jù)處理采用Design Expert 7.5軟件。

表1 Box-Benhnken法響應(yīng)面因素水平表Table 1 Factor level table used in the Box-Behnken design

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合澄清劑澄清單因素試驗(yàn)

2.1.1 復(fù)合澄清劑比例對(duì)紅樹莓果酒的澄清效果

復(fù)合澄清劑比例對(duì)紅樹莓果酒澄清效果的影響見圖1。

由圖1可知，殼聚糖和皂土復(fù)合使用對(duì)紅樹莓果酒澄清效果顯著，平均透光率達(dá)到85%以上。隨著殼聚糖與皂土比例增加，透光率明顯上升，當(dāng)質(zhì)量比達(dá)到2.5∶1時(shí)透光率達(dá)到最高87.5%。當(dāng)比例繼續(xù)增大后，透光率呈現(xiàn)急速下降趨勢(shì)。澄清后試管底部出現(xiàn)大量沉淀，酒體澄清透明無懸浮物。皂土吸水膨脹后形成了帶負(fù)電荷的膠體懸浮液，能夠與帶正電荷的蛋白質(zhì)等渾濁物相互吸附形成絮狀沉淀[7-10]；殼聚糖溶于稀酸溶液中，形成帶正電荷的分子，與樹莓果酒中帶負(fù)電荷的顆粒相互作用，使果酒中果膠等沉淀下來[11-12]。殼聚糖與皂土聯(lián)合作用吸附酒液中正負(fù)電荷渾濁物，澄清效果優(yōu)于單一澄清劑。當(dāng)澄清劑比例增大時(shí)，渾濁物已被完全沉淀，過量的殼聚糖形成的膠體系統(tǒng)阻礙了酒體澄清。

圖1 復(fù)合澄清劑比例對(duì)紅樹莓果酒澄清效果的影響Fig.1 Effect of compound clarifying agents’ratio on clarifying of red raspberry wine

2.1.2 水浴溫度對(duì)紅樹莓果酒的澄清效果

水浴溫度對(duì)紅樹莓果酒澄清效果的影響見圖2。

圖2 水浴溫度對(duì)紅樹莓果酒澄清效果的影響Fig.2 Effect of bath temperature on clarification of red raspberry wine

由圖2可知，水浴溫度在30℃~45℃之間，透光率會(huì)隨著水浴溫度升高而上升，當(dāng)溫度達(dá)到45℃時(shí)，紅樹莓果酒澄清效果較好，透光率達(dá)到87.3%，繼續(xù)升溫，透光率稍有下降，但變化很小。在一定水浴溫度范圍內(nèi)可以使紅樹莓中蛋白質(zhì)、膠體物質(zhì)凝結(jié)沉淀，而且利于皂土吸水膨脹，與殼聚糖充分結(jié)合，分子之間相互作用形成氫鍵和共價(jià)鍵，吸附紅樹莓果酒中的帶正負(fù)電荷的雜質(zhì)，增強(qiáng)了復(fù)合澄清效果[5]，但水浴溫度繼續(xù)升高影響紅樹莓果酒中的有效成分例如花色苷、鞣花酸等的活性，酒體分解部分物質(zhì)影響澄清度。

2.1.3 水浴時(shí)間對(duì)紅樹莓果酒的澄清效果

水浴時(shí)間對(duì)紅樹莓果酒的澄清效果見圖3。

圖3 水浴時(shí)間對(duì)紅樹莓果酒澄清效果的影響Fig.3 Effect of bath time on clarification of red raspberry wine

由圖3可知，隨著水浴時(shí)間的延長，透光率迅速上升，當(dāng)水浴時(shí)間達(dá)到30 min時(shí)，透光率達(dá)到87.4%，繼續(xù)延長水浴時(shí)間，透光率明顯下降后趨于平穩(wěn)。因?yàn)檫m當(dāng)?shù)乃r(shí)間利于酒液中正負(fù)電荷微粒之間相互作用，復(fù)合澄清劑與其絮凝沉淀，若水浴時(shí)間太長會(huì)造成復(fù)合澄清劑粘度過大，不利于澄清且影響果酒品質(zhì)。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以果酒透光率作為響應(yīng)值（R1），在單因素的基礎(chǔ)上選取復(fù)合澄清劑比例（A）、水浴溫度（B）、水浴時(shí)間（C）為考察因素，并以-1，0，1代表每組3個(gè)水平設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)見表2。

表2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Design and results of response surface methodology test

續(xù)表2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Continue table 2 Design and results of response surface methodology test

使用Design Expert 7.5軟件對(duì)表2中數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性回歸的二次多項(xiàng)式擬合，得到預(yù)測(cè)模型方程如式（2）。

表3為回歸方程方差分析結(jié)果，顯著性檢驗(yàn)表明該回歸模型顯著（p＜0.000 1），失擬項(xiàng)不顯著，且該模型的R2=0.979 5，R2adj=0.953 2，說明該模型與實(shí)際擬合較好，自變量與響應(yīng)值之間線性關(guān)系顯著，可以預(yù)測(cè)復(fù)合澄清劑澄清紅樹莓果酒工藝。

表3 方差分析結(jié)果Table 3 Analysis of variance（ANOVA）of the regression model

各因素的F值可以反映各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的重要性，F(xiàn)值越大，表明對(duì)響應(yīng)值的影響越大。如表3所示，F(xiàn)A=22.99，F(xiàn)B=6.98，F(xiàn)C=61.69，故可知各因素對(duì)紅樹莓果酒透光率的影響主次順序?yàn)椋核r(shí)間＞復(fù)合澄清劑比例＞水浴溫度。由表3還可以看出，方程的一次項(xiàng)A（復(fù)合澄清劑質(zhì)量比）和C（水浴時(shí)間）對(duì)響應(yīng)值的影響極顯著，B（水浴溫度）對(duì)響應(yīng)值的影響顯著，二次項(xiàng) A2、B2、C2對(duì)響應(yīng)值的影響均為極顯著，A、B、C 之間交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響不顯著（圖4）。

圖4 復(fù)合澄清劑比例、水浴溫度和水浴時(shí)間對(duì)紅樹莓果酒透光率交互影響的響應(yīng)面和等高線圖Fig.4 Response surface plots and contour lines of the interactive effect among the compound clarifying agents’ratio，bath temperature and bath time on clarification of red raspberry wine

由該模型優(yōu)化得到復(fù)合澄清劑澄清紅樹莓果酒的最優(yōu)工藝為：復(fù)合澄清劑（殼聚糖：皂土）質(zhì)量比為2.62∶1，水浴時(shí)間33.59 min，水浴溫度45.38℃，果酒透光率為91.32%?？紤]實(shí)際操作，設(shè)定復(fù)合澄清劑質(zhì)量比3∶1，水浴時(shí)間35 min，水浴溫度45℃，按上述條件進(jìn)行3組平行驗(yàn)證試驗(yàn)，平均透光率為91.26%，與理論預(yù)測(cè)值相近，故通過該響應(yīng)面優(yōu)化后得出的回歸方程具有實(shí)際意義。

2.3 不同澄清劑對(duì)紅樹莓果酒澄清效果及品質(zhì)影響

澄清劑對(duì)紅樹莓果酒澄清效果及各成分變化見表4。

表4 澄清劑對(duì)紅樹莓果酒澄清效果及各成分變化Table 4 The clarifier effects on the clarification of red raspberry wine and the change of each component

由表4可知，紅樹莓果酒經(jīng)澄清劑處理后，其總糖、總酸、酒精度的含量與澄清前相比，變化不太明顯。各個(gè)澄清劑均降低了總酚的含量，明膠主要吸附紅樹莓果酒中單寧物質(zhì)，使總酚含量下降顯著；澄清后果酒的干浸出物均比原酒低，殼聚糖對(duì)干浸出物影響最大；澄清劑都使紅樹莓果酒中蛋白質(zhì)含量減少，其中皂土處理的果酒蛋白質(zhì)下降最多，因?yàn)樵硗林饕降鞍踪|(zhì)等渾濁物質(zhì)；復(fù)合澄清劑對(duì)紅樹莓果酒澄清效果優(yōu)于單一澄清劑，透光率從59.3%上升到91.26%。綜合考慮澄清劑對(duì)紅樹莓果酒的透光率、品質(zhì)等影響，試驗(yàn)認(rèn)為，殼聚糖-皂土復(fù)合澄清劑可以達(dá)到澄清的效果，且對(duì)果酒的質(zhì)量影響不大。

2.4 不同澄清劑對(duì)紅樹莓果酒穩(wěn)定性影響

澄清劑對(duì)紅樹莓果酒穩(wěn)定性的影響見表5。

表5 澄清劑對(duì)紅樹莓果酒穩(wěn)定性的影響Table 5 The clarifier effects of stability on the clarification of red raspberry wine

由表5可知，原酒本身不穩(wěn)定，容易氧化、染菌等，經(jīng)過冷處理會(huì)使紅樹莓果酒中酒石酸鹽沉淀，而熱處理會(huì)引起果酒中蛋白質(zhì)、單寧、果膠等顆粒被絮凝沉淀下來。單一添加明膠、皂土、殼聚糖作為澄清劑使酒體達(dá)到基本的穩(wěn)定，皂土可以吸附鐵離子，所以鐵穩(wěn)定性很高[12-13]，而明膠吸附紅樹莓果酒中的單寧類物質(zhì)，殼聚糖吸附酒液中負(fù)電荷微粒，總體使果酒中蛋白質(zhì)穩(wěn)定性提高，而冷熱處理均出現(xiàn)少量沉淀，這是由發(fā)酵中殘留的蛋白質(zhì)、果膠等物質(zhì)引起的。選用復(fù)合澄清劑穩(wěn)定性明顯提高，而冷處理時(shí)有少量沉淀，是因?yàn)榧t樹莓果酒中酒石酸鹽比較多，低溫使其沉淀。

3 結(jié)論

目前，選取復(fù)合澄清劑并運(yùn)用響應(yīng)面分析法研究紅樹莓果酒澄清工藝很少報(bào)道。本文研究結(jié)果表明采用復(fù)合澄清劑可以達(dá)到理想的澄清效果，且對(duì)紅樹莓果酒總糖、總酸及酒精度的保存率較好，酒液更加清亮透明，色澤深紅，苦澀味減少。經(jīng)試驗(yàn)確定影響果酒透光率的主要因素為水浴時(shí)間，其次是復(fù)合澄清劑比例、水浴溫度，采用復(fù)合澄清劑質(zhì)量比3∶1，在45℃水浴中加熱35 min，其透光率為91.26%，澄清效果顯著。通過澄清工藝，減輕了紅樹莓果酒后續(xù)過濾的難度，對(duì)今后工業(yè)化生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。

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Effect of Compound Clarifying Agents on the Clarification of Red Raspberry Wine

YU Run-mei，JIANG Yan*，ZHANG Hai-yue，ZHAI Shuo
（College of Chemical and Life Science，Changchun University of Technology，Changchun 130012，Jilin，China）

The study aimed to discuss the optimum technology conditions for the clarification of red raspberry wine with the chitosan and bentonite as the compound clarifying agents and its stability.With the light transmittance rate of red raspberry wine as the response value，the effects of the ratio of compound clarifying agents，the temperature of water bath and the time of water bath on the clarification of red raspberry wine were studied by means of Box-Behnken center combination test and response surface methodology.The results showed that the optimum parameters of the compound clarifying agents of red raspberry wine，and the formula was as follows：compound clarifying agents'ratio 3∶1，bath temperature 45℃，bath time 35 min.The light transmittance rate was 91.26%and the response surface fitted good predictive value of 91.32%.The clarified wine was luminous red and transparent clear and had the features of rich nutrition，pure taste and good stability.

red raspberry；fruit wine；chitosan；bentonite；clarification

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.22.026

于潤美（1991—），女（漢），碩士研究生，研究方向：天然產(chǎn)物提取及功能食品研究。

*通信作者

2017-04-06