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        發(fā)酵酒澄清方法的研究進展

        2018-01-17 05:04:06楊洪巖
        釀酒科技 2018年3期
        關鍵詞:皂土發(fā)酵酒酒體

        李 陽,吳 昊,楊洪巖

        (東北林業(yè)大學生命科學學院,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致酒中不可避免出現(xiàn)一些不同程度的渾濁與沉淀,嚴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械過濾的方法除去懸浮雜質(zhì)和可能導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)中應用的澄清方法進行綜述,以期為發(fā)酵酒生產(chǎn)中澄清效果的進一步提高提供技術參考。

        1 單一澄清劑澄清工藝研究進展

        1.1 皂土澄清法

        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為最佳處理條件。李忠等[24]對枸杞酒的沉淀機理進行研究發(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)酵酒進行澄清處理,以澄清度和色度為指標研究了草莓發(fā)酵酒的澄清穩(wěn)定處理方法,結果顯示,皂土添加量為0.6 g/L,并進行冷凍處理,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,且加入皂土時需借助外力攪拌使其與酒液充分混勻,操作較麻煩、費時,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]。丁關海等[28]將明膠與皂土兩者配合使用對黃酒進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。

        1.2 殼聚糖澄清法

        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,擁有獨特的生物吸附功能、具有良好的絮凝能力,可以與酒中帶負電的蛋白質(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、果醋澄清上應用,其具有快速、簡便、易操作等特點,用后產(chǎn)品風味、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以果酒達到穩(wěn)定時的最小劑量為佳,結果表明,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)酵酒中應用殼聚糖進行澄清處理,結果表明,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94.1%,且澄清前后米酒的主要理化指標無顯著變化。黃星源等[43]利用殼聚糖對桑葚發(fā)酵酒進行澄清,結果表明,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。

        1.3 果膠酶澄清法

        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酰基水解酶[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味。嚴紅光[48]利用果膠酶對金秋梨果酒進行了澄清的研究,結果表明,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味,營養(yǎng)豐富。劉琨毅等[49]利用果膠酶對獼猴桃酒進行了澄清研究,結果表明最佳工藝為: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、具有更好的感官結果,而且不影響其營養(yǎng)成分。

        1.4 PVPP澄清法

        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)酵酒進行了澄清的研究,結果表明,PVPP最適添加量為0.1 g/L,此時澄清效果好,且不影響酒的風味。周丹紅、張超等[56]對發(fā)酵型青梅枸杞果酒澄清技術進行了研究,結果表明當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對黃酒進行澄清,試驗表明PVPP最適添加量為0.4 g/L。

        2 機械過濾澄清研究進展

        過濾澄清是借助過濾器等機械設備,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,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在食品行業(yè)的應用,也不斷的應用于酒的澄清工藝中,膜分離技術操作簡單,分離精準,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表明,澄清后酒體的透光率可達99%,并且不影響酒中的風味物質(zhì)和營養(yǎng)成分。范明霞等[60]研究了超濾膜分離技術在米酒中的應用,結果表明,超濾的適宜膜材料是孔徑為30 nm的無機陶瓷膜,膜分離過程的適宜料液溫度為55℃,進膜壓力為0.2 MPa。該技術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澄清發(fā)酵米酒,試驗表明,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對白葡萄酒進行澄清,結果表明具有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穩(wěn)定性。

        3 復合澄清

        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到理想的澄清效果。

        陸勝民等[64]研究了復合澄清劑對紅曲米酒進行澄清,當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]對紫薯酒進行澄清時發(fā)現(xiàn)利用復合澄清劑對紫薯酒澄清效果明顯好于單一澄清劑,結果表明,明膠與雞蛋清組合成的復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]利用復合澄清劑對發(fā)酵型枸杞酒進行澄清,結果表明,明膠與皂土的復合處理澄清效果好,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,通過正交試驗表明復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、風味好。張軍[68]對黑加侖發(fā)酵酒進行了澄清工藝的研究,結果表明,采用殼聚糖與硅藻土50+100 g/100 L組合對黑加侖發(fā)酵酒進行澄清處理,澄清效果最佳。

        目前機械過濾澄清工藝廣泛應用于釀造行業(yè)。膜分離技術是近年來在食品工業(yè)中得到廣泛應用的一項新技術,具有無相變、分離效率高、不添加化學試劑、能耗低、操作簡單且能保持原產(chǎn)品風味和營養(yǎng)成分等優(yōu)點[69-70]。利用機械過濾澄清,不僅可以使酒體達到更好的澄清效果,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果,物料中的微粒、膠體等由于與膜之間存在物理化學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膜的分離效果,每次膜濾過程后必須對膜進行清洗,及時恢復膜通量以保障生產(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制是非常重要的[73-74]。

        4 總結與展望

        目前酒類消費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、風味獨特逐漸受到越來越多消費者的歡迎??梢灶A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)濟效益。

        澄清是發(fā)酵酒生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié),關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械過濾。應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)酵酒中有廣泛的應用,PVPP因其價格高在黃酒中應用較多;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的應用,機械過濾澄清也已經(jīng)得到應用,采用機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解決的問題。

        隨著社會的發(fā)展時代的進步,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,因為發(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,進而促使澄清工藝往更加成熟的方向發(fā)展。

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