朱陽(yáng)，吉姆·哈迪，曾令文

（常州大學(xué)城鄉(xiāng)礦山研究院，江蘇 常州 213164）

水蜜桃（PrunuspersicaL.Batsch）屬于薔薇科，桃屬。營(yíng)養(yǎng)豐富，利用價(jià)值高，但上市集中，而且貨架期短、貯運(yùn)性差。以水蜜桃為原料經(jīng)發(fā)酵釀制成果酒可有效開拓水蜜桃消費(fèi)渠道，促進(jìn)環(huán)境資源綜合利用[1-2]。酸是水蜜桃果酒基本的味覺組成元素和化學(xué)成分之一，對(duì)水蜜桃果酒的顏色、微生物穩(wěn)定性及酵母生長(zhǎng)情況都有重要影響作用。pH值是反映果酒酸度的最直接指標(biāo)，一般認(rèn)為發(fā)酵液中初始pH值低于3.0時(shí)，會(huì)抑制酵母菌的代謝活動(dòng)，而初始pH值過高則有可能產(chǎn)生如醋酸菌等雜菌病害[3]。此外在使用二氧化硫?qū)埔志鷷r(shí)，二氧化硫的活性會(huì)隨著pH值升高而下降，從而影響果酒的保質(zhì)期[4]，因此初始pH值是水蜜桃果酒釀造過程中需要重點(diǎn)控制的參數(shù)之一[5]。何晨等研究認(rèn)為水蜜桃果酒發(fā)酵初始pH值為3.4時(shí)能夠獲得較佳的風(fēng)味和色澤[6]，而成熟水蜜桃的pH值可達(dá)4.0以上，需要采取增酸措施來降低其pH值。傳統(tǒng)的增酸方法為添加有機(jī)酸，其中酒石酸因酸度強(qiáng)，不易受微生物代謝的影響而較為常用，但當(dāng)所需調(diào)整pH值的幅度較大時(shí)，這種方法存在一定缺點(diǎn)，添加大量酒石酸的成本較高不利于工業(yè)化生產(chǎn)而且酒石酸容易與果酒中的鉀離子生成絡(luò)合物并析出，導(dǎo)致果酒的品質(zhì)不穩(wěn)定[7]。離子交換樹脂作為一種具有交換基團(tuán)的不溶性固體高分子物質(zhì)，可以在不添加其他化學(xué)物質(zhì)的情況下，與溶液中相同電荷離子發(fā)生交換，根據(jù)樹脂交換基團(tuán)的不同可分為陰離子和陽(yáng)離子交換樹脂，根據(jù)樹脂結(jié)構(gòu)不同，又可分為大孔型和凝膠型樹脂。目前，在果酒方面關(guān)于離子交換樹脂的應(yīng)用主要為使用陰離子樹脂進(jìn)行脫酸、脫澀[8-10]，使用陽(yáng)離子樹脂在發(fā)酵前進(jìn)行酸化并釀造水蜜桃果酒的研究尚未見報(bào)道。本研究分別使用添加酒石酸、S1568凝膠型樹脂、S2568大孔型樹脂對(duì)水蜜桃果汁進(jìn)行增酸處理，采用清汁發(fā)酵工藝釀造干白型水蜜桃酒，對(duì)比分析了3種處理方式后的理化指標(biāo)和感官評(píng)價(jià)，旨在優(yōu)化水蜜桃果酒的釀造工藝，為其工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 釀酒原料及輔料

水蜜桃（湖景品種，pH 4.6，總酸4.2 g/L）：江蘇省常州市雪堰鎮(zhèn)；釀酒酵母（X16）、L（+）酒石酸、果膠酶（XL CLA）、硅溶膠（SILIGEL）、明膠（GECOLL）、焦亞硫酸鉀：法國(guó)Laffort公司；白砂糖（食品級(jí)）：市售；食品級(jí)凝膠型樹脂（Lewatit S1568）、大孔型樹脂（Lewaitit S2568）（結(jié)構(gòu)均為苯乙烯二乙烯基苯共聚物）：德國(guó)朗盛公司。

1.1.2 化學(xué)試劑

氫氧化鈉、硫酸、37%甲醛水溶液、碳酸鈉、沒食子酸：上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；硝酸（優(yōu)級(jí)純）、30%雙氧水、福林酚試劑：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；金屬標(biāo)準(zhǔn)溶液、有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)樣品：上海阿拉丁生化科技股份有限公司，以上均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

砂芯層析柱（30 mm×300 mm）：江蘇三愛思科學(xué)儀器有限公司；BT600LC蠕動(dòng)泵：保定創(chuàng)銳泵業(yè)有限公司；ZDJ-4B自動(dòng)電位滴定儀：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；DMA35比重測(cè)試計(jì)：安東帕（上海）商貿(mào)有限公司；HP-40微波消解儀：上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；NexIon 350電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：美國(guó)Perkin公司；UV-1900紫外可見分光光度計(jì)：翱藝儀器（上海）有限公司；Ultimate 3000高效液相色譜儀：美國(guó)Thermo公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 水蜜桃果酒釀造流程及操作要點(diǎn)

去核破碎→加入果膠酶→加入焦亞硫酸鉀→壓榨出汁→下膠澄清→自然沉降→水蜜桃果汁→分組采用不同方式調(diào)整pH值至3.5→調(diào)整糖度至23°Bx→接種發(fā)酵→倒灌、陳釀→水蜜桃果酒

操作要點(diǎn)如下。

下膠澄清：為加快澄清速度，將硅溶膠和明膠配合使用，下膠量分別為0.3 mL/L和0.03 g/L，預(yù)處理后分批加入水蜜桃果汁中，通過泵送循環(huán)混合。

酸度調(diào)整：將水蜜桃果汁分3組進(jìn)行酸度調(diào)整，分別使用S1568凝膠型樹脂處理、S2568大孔型樹脂處理以及添加酒石酸處理。

1）樹脂調(diào)酸：所選用的兩種樹脂均為強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹脂，交換基團(tuán)為磺酸基（-SO3H），兩種樹脂材料具有不同的內(nèi)部孔隙構(gòu)造。量取20 mL樹脂，使用80 mL的10%硫酸溶液進(jìn)行活化，裝入層析柱后使用超純水清洗至流出液呈中性。使用蠕動(dòng)泵將水蜜桃汁以40 mL/min流速通過交換柱，每流出20 mL收集一管待分析檢測(cè)用，為避免樹脂中殘存液體影響[11]，丟棄第一管。按檢測(cè)得到的交換容量再次量取樹脂并活化，調(diào)整水蜜桃果汁的pH值至3.5待發(fā)酵用。兩種樹脂調(diào)酸操作步驟相同。

2）酒石酸調(diào)酸：直接加入待發(fā)酵水蜜桃果汁中，以每次0.5 g/L添加量分多次加入，調(diào)節(jié)pH值至3.5，作為對(duì)照。

1.3.2 水蜜桃果汁可同化氮值測(cè)定

酵母可同化氮（yeast assimilablenitrogen，YAN）是指能被酵母利用的氮源，主要包括游離氨基酸態(tài)氮和銨態(tài)氮[12]。甲醛和游離氨基酸及銨鹽均可反應(yīng)釋放氫離子，用氫氧化鈉滴定后可得到二者含氮總量，故使用甲醛滴定法測(cè)量1.3.1中樹脂調(diào)酸后流出液的可同化氮值，滴定終點(diǎn)pH值為8.2[13]。

1.3.3 水蜜桃果汁礦物元素含量測(cè)定

調(diào)酸后的水蜜桃果汁中礦物元素包括鉀、鈣、鈉、鎂、鐵、銅的含量采用微波消解-電感耦合等離子質(zhì)譜法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICPMS）進(jìn)行測(cè)定。

樣品消解處理：取10 mL待測(cè)果汁離心（轉(zhuǎn)速5 000 r/min，時(shí)間 10 min）后取上清液，經(jīng) 0.45 μm 膜過濾，移取5 mL至消解罐中，加入4 mL濃硝酸和2 mL雙氧水，在罐內(nèi)進(jìn)行預(yù)先消解后放入消解儀中開始按程序分步升溫，用超純水做空白。消解完成后，將消解罐敞口在190℃電熱板上趕酸至近干，冷卻后加入5 mL超純水，轉(zhuǎn)移至容量瓶中并定容至10 mL。

元素定量分析方法參照GB 5009.268—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測(cè)定》。

1.3.4 水蜜桃果汁有機(jī)酸含量測(cè)定

根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)[14]，水蜜桃中的有機(jī)酸主要為蘋果酸、奎寧酸、檸檬酸和草酸。使用反相高效液相色譜法測(cè)定調(diào)酸后水蜜桃果汁中的有機(jī)酸含量。

樣品的前處理以及標(biāo)準(zhǔn)溶液配制參照雷艷等[15]方法，色譜條件：UltimateAQ-C18色譜柱（250mm×4.6mm，5 μm）；0.1%磷酸 ∶甲醇（體積比，97∶3）溶液為流動(dòng)相等度洗脫；進(jìn)樣量10 μL，柱溫30℃，流速1.0 mL/min；紫外檢測(cè)器，檢測(cè)波長(zhǎng)為210 nm。

1.3.5 水蜜桃果酒理化指標(biāo)測(cè)定

含糖量：使用比重計(jì)進(jìn)行測(cè)定并轉(zhuǎn)換為Brix值；總酸參照國(guó)標(biāo)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》；總酚含量測(cè)定：福林酚法[16]。

1.3.6 水蜜桃果酒顏色測(cè)定

采用 CIE 1976（L*、a*、b*）色空間法測(cè)定，樣品經(jīng)離心（5 000 r/min，10 min）、0.45 μm 膜過濾后放入 10 mm比色皿中，使用分光光度計(jì)的光譜模式，掃描樣品在380 nm至780 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸光度。光譜條件：掃描間隔 5 nm，D65 照明體。L*、a*、b*值計(jì)算方法參照SN/T 4675.25—2016《出口葡萄酒顏色的測(cè)定》。

1.3.7 水蜜桃果酒感官評(píng)價(jià)

由10名經(jīng)過感官評(píng)定訓(xùn)練并通過考核的學(xué)生組成評(píng)價(jià)小組對(duì)3種調(diào)酸方式釀造的果酒進(jìn)行感官評(píng)定，采用定量描述分析方法。評(píng)分指標(biāo)分為整體品質(zhì)、顏色、果香特征、香氣濃度、口感平衡性、口感持續(xù)性、酒體7項(xiàng)，每項(xiàng)滿分10分。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)均進(jìn)行3次重復(fù)，使用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，試驗(yàn)結(jié)果以x±SD方式表達(dá)，采用單因素方差分析和最小顯著性差異法（least significant difference，LSD）進(jìn)行組間比較，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)酸方式對(duì)水蜜桃果汁理化指標(biāo)影響

2.1.1 水蜜桃果汁pH值變化過程

按照1.3.1的調(diào)酸過程，水蜜桃汁在流出陽(yáng)離子交換柱時(shí)pH值動(dòng)態(tài)變化以及添加酒石酸后pH值的變化過程如圖1所示。

圖1 水蜜桃果汁的pH值變化曲線Fig.1 pH change curve of peach juice

由圖1可知，pH值為4.6的水蜜桃果汁經(jīng)兩種樹脂后的起始流出液的pH值均迅速下降至3.0以下，并且前10倍柱床體積的流出液pH值保持相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)流出的水蜜桃汁到達(dá)15倍柱床體積時(shí)，開始出現(xiàn)穿透，pH值快速升高，到達(dá)40倍柱床體積時(shí)流出液和進(jìn)液的pH值相等且不再變化，此時(shí)樹脂交換能力耗盡，需要更換樹脂或?qū)渲M(jìn)行再生。從兩種樹脂的pH值洗脫曲線來看，S1568型樹脂對(duì)應(yīng)的曲線穿透點(diǎn)出現(xiàn)更晚，表明其具有更高的交換容量和穿透容量，另外S1568型樹脂的穿透曲線更陡、斜率更大，說明該型樹脂的利用率更高[17]。

采用添加酒石酸處理時(shí)，隨著酒石酸的不斷加入果汁的pH值下降并不呈線性，在pH值為3.65左右時(shí)呈現(xiàn)較強(qiáng)的緩沖作用。水蜜桃果汁中各種有機(jī)酸的解離狀態(tài)不同，在實(shí)際生產(chǎn)中，想要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)調(diào)節(jié)至目標(biāo)pH值所需酒石酸量較為困難。

2.1.2 水蜜桃果汁可同化氮的變化過程

在1.3.1中分管收集的水蜜桃汁可同化氮值變化如圖2所示。

圖2 可同化氮值洗脫曲線Fig.2 YAN elution curves

由圖2可知，在開始流出的組分中，可同化氮值下降明顯，在4倍 ～5倍柱床體積時(shí)，流出液的可同化氮值出現(xiàn)穿透并迅速回升，在12倍 ～16倍柱床體積時(shí)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，相比S1568型樹脂，S2568型樹脂對(duì)可同化氮的吸附容量更大。兩種樹脂在到達(dá)吸附平衡之前出現(xiàn)流出組分中可同化氮的含量大于初始含量的情況，可能是由于之前組分中被吸附到樹脂上的含氮物質(zhì)被其他無機(jī)鹽或有機(jī)酸鹽替換[18]而進(jìn)入新的流出組分中。

在水蜜桃果汁中大部分天然氨基酸的等電點(diǎn)（pI）大于試驗(yàn)件下的pH值而呈帶正電荷狀態(tài)，因此可被陽(yáng)離子樹脂所吸附和交換，從而導(dǎo)致可同化氮值降低。若發(fā)酵液中氮源不足，有可能導(dǎo)致發(fā)酵過程中硫化氫及硫醇增加，影響果酒品質(zhì)。一般認(rèn)為可同化氮值高于140 mg/L ～150 mg/L才能完成正常發(fā)酵[19]。由此可見，使用陽(yáng)離子樹脂酸化果汁釀造果酒時(shí)有必要檢測(cè)其含氮量并根據(jù)發(fā)酵情況適當(dāng)補(bǔ)充氮源。

2.1.3 調(diào)酸后水蜜桃果汁的理化指標(biāo)

在pH值都調(diào)至3.5的情況下，對(duì)比3種調(diào)酸方式處理果汁的理化指標(biāo)，結(jié)果見表1。

表1 調(diào)酸后水蜜桃果汁理化指標(biāo)Table 1 Physicochemical properties of peach juice after acidification

由表1可知，采用樹脂處理的水蜜桃果汁中的礦物元素由于和樹脂上的氫離子發(fā)生交換導(dǎo)致含量明顯減少（P<0.05），交換過程中起最主要作用的是鉀離子的交換。此外微量元素鐵、銅的含量出現(xiàn)下降，均低于國(guó)標(biāo)所規(guī)定的限定值[20]（鐵≤8 mg/L，銅≤1 mg/L），也可降低果酒出現(xiàn)鐵破敗病和銅破敗病的風(fēng)險(xiǎn)，有助于提高果酒的穩(wěn)定性[21]。S1568型樹脂在對(duì)多數(shù)礦物元素的吸附能力要大于S2568型樹脂。

相比于添加酒石酸，樹脂處理的果汁總酸增加幅度較小，對(duì)于主要有機(jī)酸的影響方面，樹脂對(duì)草酸和奎寧酸的吸附作用不顯著（P<0.05），對(duì)蘋果酸和檸檬酸有一定的吸附作用但吸附程度并不高。樹脂處理后的含糖量有少量減少?？偡雍糠矫嫔希瑑煞N樹脂的吸附作用均較為顯著（P<0.05），減少量大于30%，這對(duì)于果酒的抗氧化性會(huì)產(chǎn)生一定不利效果，但有利于降低多酚類物質(zhì)帶來的苦澀味。S2568型樹脂對(duì)水蜜桃果汁的有機(jī)成分吸附能力要強(qiáng)于S1568型樹脂，其原因可能是S2568型樹脂為大孔樹脂，內(nèi)部多孔具有更大的比表面積，而S1568凝膠型樹脂的吸附效果只能夠作用于樹脂顆粒表面。

2.2 調(diào)酸方式對(duì)水蜜桃果酒的理化指標(biāo)分析

2.2.1 水蜜桃果酒發(fā)酵過程糖度變化

3種處理方式的水蜜桃果酒發(fā)酵過程的糖度消耗曲線如圖3所示。

圖3 發(fā)酵過程的耗糖曲線Fig.3 Sugar consumption curves of peach wine fermentation

從圖3可知，相比于酒石酸處理方式，經(jīng)樹脂處理后的發(fā)酵液消耗糖分的速度明顯較慢，發(fā)酵遲滯期較長(zhǎng)，表明酵母需要更長(zhǎng)的時(shí)間來適應(yīng)發(fā)酵液中較低的氮源和礦物元素含量。經(jīng)過10 d ～12 d時(shí)間，由于酒精含量增加，發(fā)酵液的比重小于水，由比重?fù)Q算得到的含糖量值為負(fù)，3種處理方式后的發(fā)酵液都基本完成了酒精發(fā)酵。S1568凝膠型樹脂處理后的發(fā)酵液耗糖速度略大于S2568大孔型樹脂處理的發(fā)酵液。

2.2.2 水蜜桃果酒的基本理化指標(biāo)

不同處理后水蜜桃果酒理化指標(biāo)見表2。

表2 不同處理后水蜜桃果酒理化指標(biāo)Table 2 Physicochemical properties of peach wines with different treatments

由表2可知，在產(chǎn)酒精能力上，3種處理方式?jīng)]有明顯差異（P>0.05）。發(fā)酵完成后，添加酒石酸法的pH值比樹脂處理后的pH值更低，主要原因是發(fā)酵液中酒石酸氫鉀的結(jié)晶析出促使結(jié)合態(tài)的酒石酸解離出更多的酒石酸氫根離子和氫離子。樹脂處理后的果酒揮發(fā)酸含量高于添加酒石酸的處理方式，但未超過NY/T 1508-2007《綠色食品果酒》規(guī)定的1.50 g/L限定值，3種揮發(fā)酸的差異可能與發(fā)酵液中氨基酸、多酚類物質(zhì)和礦物元素的組成有關(guān)[22]。

2.2.3 水蜜桃果酒的顏色特征

不同處理后水蜜桃果酒的顏色指標(biāo)見表3。

表3 不同處理后水蜜桃果酒的顏色指標(biāo)Table 3 Color parameters of peach wines with different treatments

表3中L*、a*、b*的數(shù)值由大到小分別表示果酒顏色明暗、紅綠、藍(lán)黃的程度，亮度方面S2568樹脂處理>S1568樹脂處理>酒石酸處理，表明樹脂處理后的果酒具有更好的光澤度。酒石酸處理的果酒a*值較大，表明顏色上更偏紅，可能是由于發(fā)酵完成后的pH值差異導(dǎo)致。

2.3 水蜜桃果酒的感官評(píng)價(jià)

不同調(diào)酸方式的水蜜桃果酒感官評(píng)價(jià)見圖4。

圖4 不同調(diào)酸方式的水蜜桃果酒感官評(píng)價(jià)Fig.4 Sensory evaluation of peach wines with different treatments

由圖4可知，使用樹脂調(diào)酸后水蜜桃果酒口感更加平衡，果香特征更加明顯，而使用酒石酸調(diào)酸的水蜜桃果酒則在口感持續(xù)性、酒體和香氣濃度方面得分較高。結(jié)合2.2.3中的顏色參數(shù)可看出樹脂調(diào)酸后的水蜜桃果酒澄清度更好，顏色更具吸引力。綜合來看，在香氣和外觀無明顯缺陷的情況下，口感在整體評(píng)分中占據(jù)主要權(quán)重，S1568型樹脂調(diào)酸方式整體評(píng)分最高。

3 結(jié)論

使用強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹脂能夠有效的降低水蜜桃果汁的pH值，對(duì)總酸改變較少，能夠完成正常發(fā)酵。但樹脂調(diào)酸會(huì)對(duì)果汁的營(yíng)養(yǎng)成分如礦物元素、多酚類物質(zhì)和含氮組分等造成一定損失。相比于使用傳統(tǒng)的酒石酸調(diào)酸方式，樹脂處理后的發(fā)酵液發(fā)酵啟動(dòng)晚，發(fā)酵速度較慢，發(fā)酵完成后的水蜜桃果酒揮發(fā)酸含量更高，在實(shí)際嗅覺感官上并未察覺。樹脂調(diào)酸后的果酒酸澀感明顯下降，具有更高的澄清度更佳的果香典型性。此外樹脂可以通過再生重復(fù)使用，在工業(yè)化生產(chǎn)中有利于降低成本。試驗(yàn)選用的兩種樹脂中，S1568凝膠型樹脂比S2568凝膠型樹脂對(duì)多數(shù)有機(jī)成分的吸附作用更小，感官評(píng)價(jià)的整體評(píng)分也較高，適合用于水蜜桃果酒的釀造。本研究對(duì)于解決其它果酒釀造中酸度失衡的問題也具有一定借鑒意義。