陳 雅，雷 靜，廉葦佳，韓 琛，吳 斌,任紅松

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院吐魯番農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆吐魯番 838000)

0 引 言

【研究意義】無(wú)核白葡萄皮薄肉脆，汁多味甜，鮮果含糖量達(dá)24%以上[1]。2017年吐魯番葡萄種植面積達(dá)到3.68×104hm2，年產(chǎn)量達(dá)99.5×104t[2]，其中無(wú)核白葡萄就占全吐魯番葡萄種植面積的90%以上[3]。據(jù)“1/3釀酒、1/3制干、1/3鮮售”發(fā)展吐魯番葡萄酒產(chǎn)業(yè)，延伸葡萄產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)提高葡萄產(chǎn)品附加值[4]。無(wú)核白葡萄酒陳釀后，經(jīng)過(guò)過(guò)濾已經(jīng)呈現(xiàn)出較好的澄清度，但無(wú)核白葡萄酒中的不穩(wěn)定物質(zhì)(蛋白質(zhì)、纖維素、酚類(lèi)物質(zhì)等)在后期貯藏過(guò)程中會(huì)隨著時(shí)間和溫度的變化，產(chǎn)生渾濁或者沉淀，影響酒的外觀(guān)和品質(zhì)[5]。釀造過(guò)程中采取澄清處理，去除無(wú)核白葡萄酒中的蛋白質(zhì)、果膠質(zhì)、酚類(lèi)等物質(zhì)，對(duì)保持無(wú)核白葡萄酒的澄清度和穩(wěn)定性有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】張寧波等[6]采用的皂土、明膠和海藻酸鈉對(duì)赤霞珠葡萄酒進(jìn)行澄清處理，研究不同澄清劑和澄清溫度對(duì)赤霞珠葡萄酒的澄清效果，得到在10℃條件下用復(fù)合澄清劑(明膠∶皂土= 1∶1)對(duì)赤霞珠葡萄酒處理5～7 d可獲得良好的澄清效果?？党萚7]使用不同澄清劑對(duì)山葡萄酒澄清工藝進(jìn)行研究，采用單因素試驗(yàn)、理化性質(zhì)及感官評(píng)定分析得出在15℃條件下，復(fù)合澄清劑A(殼聚糖0.09%+果膠酶0.08%)澄清效果最好，酒體透光率達(dá)到76.2%。這是因?yàn)闅ぞ厶怯泻軓?qiáng)的黏性，帶正電的殼聚糖溶液吸附無(wú)核白葡萄酒中帶負(fù)電的物質(zhì)，當(dāng)其過(guò)量時(shí)自身形成一個(gè)穩(wěn)定的絮凝體系，使無(wú)核白葡萄酒澄清度降低，不利于澄清[8]。【本研究切入點(diǎn)】目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清處理的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。葡萄酒是復(fù)雜的膠體溶液，除含有酒精外，還含有甘油、芳香物質(zhì)、色素、氨基酸、礦物質(zhì)和人體必需的維生素等物質(zhì)[9]，不同的葡萄酒原料，含有的成分以及含量也有所不同，對(duì)無(wú)核白葡萄酒的澄清處理的研究不可以簡(jiǎn)單套用葡萄酒及果酒的澄清工藝[10-14]。研究澄清劑對(duì)無(wú)核白葡萄酒的澄清效果，篩選與優(yōu)化無(wú)核白葡萄酒澄清劑。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】選取明膠、殼聚糖、皂土進(jìn)行單因素試驗(yàn)以及響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)，研究5種單一澄清劑(果膠酶、明膠、殼聚糖、皂土、植酸)對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清效果的影響，確定最適合無(wú)核白葡萄酒的復(fù)合澄清劑，為無(wú)核白葡萄酒的澄清劑的合理選擇和使用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 無(wú)核白葡萄酒

無(wú)核白葡萄酒為新疆農(nóng)科院吐魯番農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所自釀。

1.1.2 試劑

殼聚糖，成都市科龍化工試劑廠(chǎng)；皂土，上海試四赫維化工有限公司；果膠酶，上海藍(lán)季科技發(fā)展有限公司；明膠，天津市盛奧化學(xué)試劑有限公司；植酸，成都市科龍化工試劑廠(chǎng)。

1.1.3 儀器

FA/JA 系列電子天平，上海上平儀器有限公司；UV754N型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；Sigma 3K15離心機(jī)，北京五洲東方科技發(fā)展有限公司；DZKW電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器廠(chǎng)。

1.1.4 澄清劑配制[15-16]

根據(jù)無(wú)核白葡萄酒的特性及澄清劑的不同作用機(jī)理[17-19]，選取殼聚糖、皂土、明膠、果膠酶、植酸5種單一澄清劑對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清度及顏色的影響。

(1)1%殼聚糖溶液

將1 g檸檬酸于50 mL燒杯中，加入蒸餾水溶解，再加入1g殼聚糖，加熱煮沸至完全溶解，冷卻后定容至100 mL備用。

(2)1%皂土溶液

將1 g皂土于蒸餾水中浸泡24 h，直至完全膨脹后，配成均勻的懸浮液備用。

(3)1%明膠溶液

將1 g明膠加入50 mL蒸餾水中，浸泡24 h之后，40℃水浴加熱溶解，冷卻后定容至100 mL容量瓶中備用。

(4)1%果膠酶溶液

將1 g果膠酶用40～50℃的蒸餾水溶解后，再加入40～50℃的蒸餾水稀釋至100 mL，配制成1%的溶液果膠酶，放置1～2 h后備用。

1.2 方 法

取20 mL無(wú)核白葡萄酒于25 mL比色管中，分別加入不同濃度的殼聚糖溶液、皂土溶液、明膠溶液、果膠酶溶液、植酸溶液，在常溫下，靜置24 h后，離心取上清液，于680 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其透光率(T%)。

1.2.1 單因素試驗(yàn)

(1)殼聚糖添加量對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清效果的影響。取20 mL無(wú)核白葡萄酒于25 mL比色管中，加入0.15 g/L的皂土溶液、0.12 g/L的明膠溶液，分別加入0.04、0.06、0.08、0.10和0.12 g/L殼聚糖溶液，在常溫下靜置24 h后，離心取上清液，于680 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其透光率(T%)。

(2)皂土添加量對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清效果的影響。取20 mL無(wú)核白葡萄酒于25 mL比色管中，加入0.08 g/L的殼聚糖溶液、0.12 g/L的明膠溶液，分別加入0.14、0.16、0.18、0.20和0.22 g/L的皂土溶液，在常溫下靜置24 h后，離心取上清液，于680 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其透光率(T%)。

(3)明膠添加量對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清效果的影響。取20 mL無(wú)核白葡萄酒于25 mL比色管中，加入0.08 g/L的殼聚糖溶液、0.16 g/L的皂土溶液，分別加入0.09、0.11、0.13、0.15和0.17 g/L的明膠溶液，在常溫下靜置24 h后，離心取上清液，于680 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其透光率(T%)。

1.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

從響應(yīng)面圖形上能形象地看出在反應(yīng)過(guò)程中參數(shù)之間的相互作用及相互關(guān)系，曲面越陡，該因素對(duì)響應(yīng)值的影響越大[20]。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以殼聚糖添加量(A)、皂土添加量(B)、明膠添加量(C)3個(gè)因素作為變量因素，以透光率 (T%)作為響應(yīng)值，采用Box-Behnken原理設(shè)計(jì)試驗(yàn)，試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)。表1，表2

表1 響應(yīng)面分析因素與水平Table 1 Factors and levels used in response surface analysis

表2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Box-Behnken design matrix and results

1.3 數(shù)據(jù)處理

多元回歸擬合后，得到透光率(Y)與殼聚糖添加量(A)、明膠添加量(B)、皂土添加量(C)的回歸方程：

Y=98.26+0.56A-0.043B-0.21C+0.20AB+0.33AC-0.53BC-0.37A2-0.71B2-0.53C2

2 結(jié)果與分析

2.1 不同澄清劑對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清效果影響

研究表明,5種單一澄清劑的澄清效果為殼聚糖>明膠>皂土>果膠酶>植酸，果膠酶和植酸的澄清效果均不理想，果膠酶添加量在0.04 g/L時(shí)，澄清度達(dá)到96.27%；植酸添加量在0.11 g/L時(shí)，澄清度達(dá)96.07%。雖然已達(dá)到澄清，但相比于明膠、皂土、殼聚糖的澄清效果不顯著，明膠、皂土、殼聚糖能顯著提高無(wú)核白葡萄酒的透光率，澄清度都能達(dá)到比較理想的程度。這3種澄清劑均有一定的缺陷。其中，殼聚糖價(jià)格比較高，若用于規(guī)?；a(chǎn)成本較高；皂土、明膠雖然價(jià)格便宜，但易導(dǎo)致無(wú)核白葡萄酒顏色過(guò)淺，使產(chǎn)品失去原有的禾桿黃色；將這3種澄清劑進(jìn)行復(fù)合試驗(yàn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，以獲得澄清效果好、用量少、成本低的復(fù)合澄清劑。圖1

圖1 不同澄清劑下無(wú)核白葡萄酒澄清度Fig.1 Effect of different clarifying agents on clarification of thompson seedless wine

2.2 單因素試驗(yàn)

2.2.1 殼聚糖添加量對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清效果的影響

研究表明,無(wú)核白葡萄酒中加入殼聚糖溶液，會(huì)產(chǎn)生大量的絮狀物沉淀且比較松散。隨著殼聚糖溶液添加量的增加，無(wú)核白葡萄酒的澄清度逐漸增高，殼聚糖添加量為0.08 g/L時(shí)，透光率最大，達(dá)到97.95%；超過(guò)0.08 g/L，透光率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。圖2

圖2 不同殼聚糖添加量下無(wú)核白葡萄酒澄清效果Fig.2 Effect of chitosan additions amount on clarifying effect of thompson seedless wine

2.2.2 皂土添加量對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清效果的影響

研究表明,加入皂土使無(wú)核白葡萄酒的透光率明顯增高，皂土所帶負(fù)電荷與酒中帶正電荷的蛋白質(zhì)等渾濁物相互吸引，當(dāng)皂土加入量為0.16 g/L時(shí)，透光率達(dá)98.02%，但當(dāng)皂土添加量超過(guò)0.16 g/L時(shí)，酒中帶正電荷的蛋白質(zhì)等渾濁物已被全部吸附，過(guò)量的皂土就會(huì)形成絮凝物，使無(wú)核白葡萄酒透光率降低。圖3

圖3 不同皂土添加量下無(wú)核白葡萄酒澄清效果Fig.3 Effect of bentonite additions amount on clarifying effect of thompson wine

2.2.3 明膠添加量對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清效果的影響

研究表明,無(wú)核白葡萄酒的澄清度隨著明膠添加量的增加而逐漸上升，當(dāng)明膠添加量為0.11 g/L時(shí)，酒體的澄清度超過(guò)98%，當(dāng)明膠添加量超過(guò)0.11 g/L時(shí)，透光率逐漸下降，當(dāng)明膠添加量達(dá)0.13 g/L時(shí)，透光率趨于平衡。圖4

圖4 不同明膠添加量對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清效果Fig.4 Effect of gelatin additions amount on clarifying effect of thompson seedless wine

2.3 建立模型方程與顯著性

研究表明,模型P值為0.000 9，極顯著(P﹤0.05)，試驗(yàn)方法可靠。失擬項(xiàng)P值為0.551 0>0.05，表現(xiàn)為不顯著，回歸方程擬合度和可信度均較好，試驗(yàn)誤差小。因素A的P值<0.05，A殼聚糖添加量對(duì)無(wú)核白葡萄酒透光率的影響顯著。A2、B2、C2的P值均小于0.05，A2、B2、C2對(duì)無(wú)核白葡萄酒透光率均有顯著影響。而因素B、C的P值>0.05，因素B皂土添加量、C明膠添加量對(duì)透光率的影響不顯著。交互項(xiàng)AB的P值為0.155 5大于0.05，AB對(duì)無(wú)核白葡萄酒透光率沒(méi)有顯著影響。交互項(xiàng)AC、BC的P值均小于0.05，AC、BC對(duì)無(wú)核白葡萄酒透光率有顯著影響。復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=0.950 0，無(wú)核白葡萄酒澄清度的驗(yàn)證值與模擬預(yù)測(cè)值之間的擬合度較好，反映了殼聚糖添加量、皂土添加量、明膠添加量與無(wú)核白葡萄酒澄清度之間的關(guān)系。表3

表3 回歸模型方差Table 3 Analysis of variance for the fieerd regression model

2.4 響應(yīng)面

研究表明,殼聚糖添加量增加有助于無(wú)核白葡萄酒的澄清，表現(xiàn)為曲線(xiàn)較陡，且隨著殼聚糖添加量的增加無(wú)核白葡萄酒透光率也升高，但當(dāng)達(dá)到一定澄清時(shí)間仍繼續(xù)澄清時(shí)，則無(wú)核白葡萄酒透光率反而會(huì)下降，說(shuō)明過(guò)多或過(guò)少的殼聚糖添加量均不適合無(wú)核白葡萄酒的澄清。皂土添加量與明膠添加量對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清度的交互效應(yīng)顯著，隨著添加量的不斷增加，無(wú)核白葡萄酒透光率逐漸增高，當(dāng)2個(gè)因素增加到一定程度，無(wú)核白葡萄酒透光率又逐漸減小，過(guò)高或過(guò)低的添加量都會(huì)影響無(wú)核白葡萄酒透光率的高低。圖5

2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型，得到無(wú)核白葡萄酒的最佳澄清劑為殼聚糖添加量0.09 g/L，皂土添加量0.16 g/L，明膠添加量0.11 g/L，在此條件下無(wú)核白葡萄酒透光率為98.473 1%。在此條件下進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，無(wú)核白葡萄酒實(shí)際透光率為98.45%，與理論值預(yù)測(cè)值基本吻合。根據(jù)該模型得到的最優(yōu)酶解條件是可行的。圖5

圖5 各因素交互作用對(duì)無(wú)核白葡萄酒澄清度影響的等高線(xiàn)和響應(yīng)曲面Fig.5 Response surface and contour plots showing the effects of chitosan addition amount,gelatin addition amount and bentonite addition amount on clarification of thompson seedless wine

3 討 論

葡萄酒生產(chǎn)過(guò)程中，澄清劑的選擇、澄清劑的添加量以及不同的澄清方法對(duì)葡萄酒會(huì)產(chǎn)生不同的澄清效果，品質(zhì)也會(huì)得到不同程度的改善[21]。研究主要針對(duì)澄清劑的選擇做了系統(tǒng)的分析，評(píng)價(jià)使用單一澄清劑的缺陷以及使用復(fù)合澄清劑的優(yōu)勢(shì)，3種澄清殼聚糖、皂土、明膠復(fù)合的澄清效果較好。

通過(guò)試驗(yàn)選擇了殼聚糖、皂土、明膠作為無(wú)核白葡萄的澄清劑。一是殼聚糖屬于多糖類(lèi)物質(zhì)，加入無(wú)核白葡萄酒中，帶正電荷的殼聚糖吸引帶負(fù)電荷的果膠、纖維素、酚類(lèi)等微粒物質(zhì)，結(jié)合成絮凝物沉淀，分離后得到澄清的無(wú)核白葡萄酒，且對(duì)酒的色度、成分與口感影響不大[22]。二是皂土吸水膨脹后形成膠體懸浮液，加入無(wú)核白葡萄酒中產(chǎn)生白色絮狀沉淀，因?yàn)樵硗潦且环N帶負(fù)電荷的粘土，主要吸附酒中帶正電荷的分子，如蛋白質(zhì)，也能吸附酚類(lèi)物質(zhì)與蛋白質(zhì)的配合物，形成絮狀物沉淀，使酒得以澄清[23]。三是明膠溶于熱水后形成可逆性凝膠，與帶負(fù)電粒子結(jié)合，吸附酒中的渾濁微粒，使其成為小片狀物而被除去，使酒達(dá)到澄清[24]。四是根據(jù)葡萄酒和果酒的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)大量的試驗(yàn)確定透光率T>95%為澄清度合格，透光率T≥98%為非常澄清[25]。單一澄清劑殼聚糖、皂土、明膠加入到無(wú)核白葡萄酒中，透光率T均在97%以上，澄清度合格。但用到生產(chǎn)中，要考慮成本因素，殼聚糖14.2×104、皂土0.55×104、明膠0.65×104元/t。處理1 t無(wú)核白葡萄酒使用單一澄清劑殼聚糖的成本為35.5元，單一澄清劑皂土的成本為2.20元，單一澄清劑明膠的成本為1.95元，復(fù)合澄清劑殼聚糖-皂土-明膠(0.09 g/L -0.16 g/L -0.11 g/L)成本為13.10元。使用殼聚糖處理成本昂貴，采用單一澄清劑皂土、明膠處理無(wú)核白葡萄酒雖然成本雖低，但會(huì)使無(wú)核白葡萄酒顏色過(guò)淡。3種澄清劑復(fù)合使用從澄清方面還是從成本方面，都是優(yōu)于單一澄清劑的，為無(wú)核白葡萄酒的釀造和實(shí)際生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

前人關(guān)于葡萄酒澄清方面的研究有許多，但有關(guān)無(wú)核白葡萄酒澄清的研究尚未見(jiàn)報(bào)道，并且研究參考張寧波等[6]研究的赤霞珠葡萄酒，以及康超等[7]研究的山葡萄酒，最后得到的結(jié)果不盡一致，可以看出研究對(duì)象不同，澄清劑的選擇以及添加量上也有所不同。

4 結(jié) 論

采用5種單一澄清劑果膠酶、明膠、殼聚糖、皂土、植酸分別對(duì)無(wú)核白葡萄酒進(jìn)行澄清效果試驗(yàn)，得到殼聚糖、明膠、皂土3種澄清劑的澄清效果較好，以殼聚糖、皂土、明膠進(jìn)行復(fù)合，采用Box-Behnken響應(yīng)曲面法分析，確定無(wú)核白葡萄酒復(fù)合澄清劑的最佳用量為殼聚糖添加量0.09 g/L、皂土添加量0.16 g/L、明膠添加量0.11 g/L，透光率為98.45%(屬非常澄清)。