摘要: 酒石酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、乳酸、琥珀酸等有機(jī)酸是果酒中重要的呈味物質(zhì),對(duì)果酒品質(zhì)有著重要影響。有機(jī)酸的組成和含量變化決定了果酒的酸度和pH,且可能與果酒基質(zhì)成分之間發(fā)生相互作用,影響果酒的感官品質(zhì)和穩(wěn)定性。本文圍繞果酒中主要有機(jī)酸的組成、含量及其與果酒品質(zhì)的量效關(guān)系展開(kāi)綜述,系統(tǒng)闡明了其在果酒發(fā)酵及陳釀過(guò)程中對(duì)口感、顏色、香氣以及穩(wěn)定性等方面的影響及機(jī)制,并介紹了果酒有機(jī)酸的調(diào)控技術(shù)和工藝,對(duì)有機(jī)酸改善果酒品質(zhì)的未來(lái)發(fā)展方向作出展望,以期為果酒感官品質(zhì)的進(jìn)一步提升提供理論參考。
關(guān)鍵詞: 有機(jī)酸;果酒品質(zhì);量效關(guān)系;影響機(jī)制;調(diào)控技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào): TS255.46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1000-4440(2023)03-0904-09
Research progress on the effect of organic acids on fruit wine quality and regulation technology
LIU Yan1, ZHAO Peng-tao1,2,3, ZHAO Qing-hao1, ZHAO Yue-fan1, WANG Fei1, DU Guo-rong4, WANG Xiao-yu1,2,3
(1.School of Food Engineering and Nutritional Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China;2.National Research amp; Development Center of Apple Processing Technology, Xi’an 710119, China;3.Engineering Research Center of High Value Utilization of Western China Fruit Resources, Ministry of Education, Xi’an 710119, China;4.School of Biological and Environmental Engineering, Xi’an University, Xi’an 710065, China)
Abstract: Organic acids such as tartaric acid, malic acid, citric acid, lactic acid and succinic acid are important flavor substances of fruit wine, which have important influences on the quality of fruit wine. The variation of composition and content of organic acids in fruit wine determined its acidity and pH, and the interaction with the matrix components in fruit wine may affect the sensory quality and stability of wine. This article summarized the composition and content of main organic acids in fruit wine and the dose-effect relationship with the quality of fruit wine, systematically expounded the effect and mechanism on the taste, color, aroma and stability of fruit wine during fermentation and aging. The regulation technology and process of organic acid in fruit wine was introduced, and the future development direction of organic acid in improving the quality of fruit wine was prospected. This review can provide the theoretical reference for the further improvement of the sensory quality of fruit wine.
Key words: organic acids;fruit wine quality;dose-effect relationship;effect mechanism;regulation technology
有機(jī)酸是果酒中的重要基質(zhì)成分,不僅具有抗氧化、預(yù)防糖尿病、保護(hù)心肌等諸多對(duì)人類(lèi)健康有益的特性,還是果酒豐富口感的呈味基礎(chǔ)。酒石酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、乳酸、琥珀酸等有機(jī)酸是構(gòu)成果酒品質(zhì)的重要因素,其組成和含量決定著果酒的感官質(zhì)量,在果酒品質(zhì)調(diào)控方面具有重要作用[1-2]。
果酒中有機(jī)酸的來(lái)源主要包括3個(gè)途徑:果實(shí)原料、發(fā)酵過(guò)程中微生物代謝活動(dòng)以及釀造過(guò)程中的外源添加[3]。有機(jī)酸的組成和含量決定著果酒體系的酸度和pH,此外還對(duì)果酒的口感平衡、香氣質(zhì)量、色澤、酒體穩(wěn)定以及陳釀潛力起著關(guān)鍵作用[4]。果酒釀造條件諸如發(fā)酵菌株、釀造工藝等因素在很大程度上決定了有機(jī)酸的組成和含量,進(jìn)而影響果酒的品質(zhì)。因此,掌握有機(jī)酸對(duì)果酒感官品質(zhì)及穩(wěn)定性的影響機(jī)理,以及通過(guò)調(diào)控果酒釀造工藝進(jìn)而對(duì)果酒有機(jī)酸組成與含量加以調(diào)節(jié)是高品質(zhì)果酒釀造技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。
基于此,本文就果酒中主要有機(jī)酸對(duì)感官品質(zhì)和穩(wěn)定性的影響機(jī)制以及果酒有機(jī)酸的調(diào)控工藝展開(kāi)系統(tǒng)綜述,旨在為通過(guò)調(diào)控果酒中有機(jī)酸的含量及組成實(shí)現(xiàn)果酒品質(zhì)提升提供參考。
1 果酒中主要呈酸物質(zhì)及呈酸機(jī)制
果酒有機(jī)酸來(lái)源廣泛,含量豐富,是構(gòu)成果酒酸味的基本物質(zhì)。果酒有機(jī)酸種類(lèi)眾多且風(fēng)味各異的特點(diǎn)賦予了果酒多樣的酸味體驗(yàn),對(duì)酒體的口感平衡有著重要的意義。有機(jī)酸組成和含量適當(dāng),果酒口感平衡、柔和,反之,果酒會(huì)呈現(xiàn)平淡或酸刺激感強(qiáng)的風(fēng)味特征[5-6]。有機(jī)酸的感官屬性特點(diǎn)及其在發(fā)酵過(guò)程中的組成和濃度變化構(gòu)成了果酒多樣的酸味特性。表1總結(jié)了果酒中主要有機(jī)酸的來(lái)源、味覺(jué)特點(diǎn)及在不同類(lèi)型果酒中的質(zhì)量濃度范圍與變化。
1.1 有機(jī)酸的呈酸機(jī)制
在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),人們對(duì)酸味的認(rèn)識(shí)僅停留在“舌頭上的味覺(jué)反應(yīng)”,近年來(lái)研究人員對(duì)酸味轉(zhuǎn)導(dǎo)的內(nèi)在機(jī)制展開(kāi)深入研究[9-18],發(fā)現(xiàn)了識(shí)別與傳遞酸味的感受器、受體細(xì)胞和神經(jīng)回路(圖1)。
有機(jī)酸呈酸轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制如圖2所示,有機(jī)酸穿過(guò)Ⅲ型味覺(jué)受體細(xì)胞(TRCs)頂端的雙層磷脂,滲透進(jìn)入細(xì)胞,在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)解離出H+,引起細(xì)胞內(nèi)酸化,進(jìn)而使細(xì)胞膜去極化,觸發(fā)動(dòng)作電位,激活電壓門(mén)控Ca2+通道,細(xì)胞內(nèi)囊泡釋放神經(jīng)遞質(zhì)5-HT,激活傳入神經(jīng)纖維,進(jìn)而產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng),傳遞酸味覺(jué)信息[19]。
1.2 影響有機(jī)酸酸味的因素
有機(jī)酸結(jié)構(gòu)中的質(zhì)子H+、酸根負(fù)離子對(duì)酸味感知起著重要作用。其中氫離子是產(chǎn)生酸味的基本物質(zhì),溶液中游離氫離子和未解離氫離子的總濃度決定著酸味強(qiáng)度。陰離子自身不產(chǎn)生酸味,但它能夠影響酸結(jié)合味覺(jué)受體的能力,進(jìn)而影響酸味強(qiáng)弱,其結(jié)構(gòu)決定對(duì)酸味的影響程度,陰離子結(jié)構(gòu)相似的有機(jī)酸,酸味效果相似,羥基或共軛基團(tuán)的存在會(huì)增加對(duì)酸味的感受[21]。有機(jī)酸種類(lèi)不同,酸味感不同,對(duì)果酒酸味的貢獻(xiàn)程度也有差別,其在果酒中的具體酸味強(qiáng)弱受到每種酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)、濃度以及DOT值(果酒中的酸含量與閾值的比值)等多方面的影響。
2 有機(jī)酸對(duì)果酒感官品質(zhì)的影響
有機(jī)酸對(duì)果酒感官品質(zhì)影響的機(jī)理主要表現(xiàn)在以下2個(gè)方面:一是有機(jī)酸與果酒其他基質(zhì)成分如乙醇、多酚、花色苷、蛋白質(zhì)等互作,對(duì)果酒口感、顏色、香氣等感官品質(zhì)產(chǎn)生影響;二是有機(jī)酸結(jié)構(gòu)中含有的羧基解離后顯酸性,其組成和含量在很大程度上決定著果酒的pH值,進(jìn)而影響果酒品質(zhì)。
2.1 有機(jī)酸對(duì)果酒口感的影響
有機(jī)酸組成和含量不僅決定著果酒的酸味,還會(huì)與果酒基質(zhì)成分發(fā)生反應(yīng),從而促進(jìn)果酒產(chǎn)生澀味[22],增強(qiáng)或抑制甜味[23-24],影響苦味[25],對(duì)果酒的復(fù)雜口感有著重要貢獻(xiàn)。
2.1.1 有機(jī)酸對(duì)果酒澀感的影響 澀感是由單寧和唾液蛋白質(zhì)結(jié)合生成沉淀,使口腔表面摩擦增加而引起的皺縮、粗糙、干燥的感覺(jué)。除單寧外,有機(jī)酸也與果酒澀感密切相關(guān)。近年來(lái),許多學(xué)者致力于闡明二者之間的量效關(guān)系。有研究結(jié)果表明,有機(jī)酸濃度的增加可以增強(qiáng)果酒澀感[26],這源于多酚與唾液蛋白質(zhì)結(jié)合效率的提升[27]。考慮到有機(jī)酸濃度與pH的交互效應(yīng),楊曉雁等[22]和Fontoin等[25]在恒定pH條件下加入不同濃度的酒石酸,前者的研究結(jié)果表明隨酸度的增加果酒澀感呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),但后者并未發(fā)現(xiàn)二者間的量效關(guān)系。此外,有機(jī)酸種類(lèi)不同對(duì)果酒澀感的影響程度也存在差異。酒石酸和蘋(píng)果酸對(duì)澀感強(qiáng)度有顯著影響,檸檬酸、琥珀酸和乳酸則無(wú)明顯影響[27]。目前關(guān)于有機(jī)酸濃度和種類(lèi)對(duì)澀感影響的研究較少,機(jī)制尚未完全清楚,且結(jié)論存在爭(zhēng)議。未來(lái)通過(guò)建立口腔細(xì)胞模型從細(xì)胞角度進(jìn)一步研究有機(jī)酸對(duì)澀感產(chǎn)生的協(xié)同或抑制作用,并探究其內(nèi)在機(jī)制,對(duì)于解析有機(jī)酸在果酒呈澀過(guò)程中的作用具有重要意義。
除濃度與種類(lèi)外,有機(jī)酸對(duì)pH的影響也會(huì)造成果酒澀感的變化。在果酒適宜酸度條件下,較低的pH往往帶來(lái)更強(qiáng)的澀感,可能與以下因素有關(guān):①唾液蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變,暴露更多結(jié)合位點(diǎn),單寧與蛋白質(zhì)結(jié)合效率提高,唾液蛋白質(zhì)沉淀增加[28];②唾液黏度降低,口腔內(nèi)表面摩擦力增加[29];③蛋白質(zhì)分子更易舒展,N端和C端排斥力增加,更多脯氨酸殘基暴露,有利于其與單寧相互作用[30];④單寧溶解度降低,形成更多氫鍵,從而促進(jìn)單寧自結(jié)合,澀感增強(qiáng)[31]。
2.1.2 有機(jī)酸對(duì)果酒甜味的影響 果實(shí)本身以及發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的甜味物質(zhì)會(huì)與Ⅱ型味覺(jué)細(xì)胞上的受體T1R2-T1R3二聚體結(jié)合,激發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞級(jí)聯(lián)反應(yīng),傳遞甜味信息[32]。甜味的感知途徑雖然與酸味不同,但學(xué)者在研究酸甜互作時(shí)發(fā)現(xiàn)酸味會(huì)對(duì)甜味造成影響[23]。為定量評(píng)估酸與甜的味覺(jué)相互作用,Qin等[24]構(gòu)建了一種生物混合舌頭,探究不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.01%~1.25%)檸檬酸對(duì)蔗糖甜味的影響,發(fā)現(xiàn)該作用具有劑量依賴性效應(yīng),即檸檬酸在中等質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)可以增強(qiáng)或減弱甜味,質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)對(duì)甜味僅表現(xiàn)為抑制,未來(lái)還需進(jìn)一步進(jìn)行體外試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證有機(jī)酸對(duì)甜味的影響機(jī)理是有機(jī)酸直接作用于甜味受體還是對(duì)甜味轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制產(chǎn)生影響。
果酒口感優(yōu)良與否取決于酸味與甜味的平衡程度,考慮到酸味與甜味的相互作用,在加工過(guò)程中應(yīng)尤為注意果實(shí)采收糖酸比,以保證果酒適宜的酸甜口感。果實(shí)成熟期間,總糖含量不斷增加,酸度逐漸降低[33]。許多學(xué)者通過(guò)分析果實(shí)成熟度與果酒風(fēng)味之間的關(guān)聯(lián),找到了果實(shí)最佳采收期對(duì)應(yīng)的糖酸比。對(duì)于獼猴桃和櫻桃,糖酸比分別在5.83[5]和13.50[33]時(shí)加工效果最優(yōu);不同品種的釀酒葡萄適宜的糖酸比也存在差異,法國(guó)蘭和雷司令的糖酸比分別為27.20和26.49時(shí)釀造出的葡萄酒質(zhì)量最佳[34]。
2.1.3 有機(jī)酸對(duì)果酒苦味的影響 檸檬酸、蘋(píng)果酸、乳酸、琥珀酸等有機(jī)酸除有酸澀味外,還會(huì)呈現(xiàn)苦味。適量添加上述有機(jī)酸,會(huì)柔和酒中的苦味[35];若添加量過(guò)高,其自身的風(fēng)味特征可能會(huì)在一定程度上加重果酒的苦味。Fontoin等[25]發(fā)現(xiàn),在適宜添加范圍內(nèi),酒石酸濃度與單寧苦味呈負(fù)相關(guān),pH值變化對(duì)苦味感知沒(méi)有任何影響。
通過(guò)調(diào)控有機(jī)酸組成和濃度可以在一定程度上改善由于發(fā)酵過(guò)程中有機(jī)酸的變化造成的果酒口感不良,然而有機(jī)酸口感復(fù)雜,添加量不適可能對(duì)口感造成負(fù)面影響,因此,需要進(jìn)一步研究有機(jī)酸在各類(lèi)果酒中的最適組成和濃度,以平衡果酒的酸味、甜味、苦味和澀味。
2.2 有機(jī)酸對(duì)果酒顏色的影響
花色苷是果酒呈色的物質(zhì)基礎(chǔ)。在發(fā)酵和陳釀期間,花色苷容易受pH值、氧氣、光照以及微生物等因素的影響而發(fā)生降解,進(jìn)而影響果酒的色澤。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外大量研究致力于通過(guò)添加有機(jī)酸改善花色苷的色澤穩(wěn)定性。
2.2.1 pH影響花色苷的存在形式 有機(jī)酸通過(guò)改變體系pH影響花色苷在果酒中的分子構(gòu)型及動(dòng)態(tài)平衡。花色苷在果酒中有4種存在形式:黃烊鹽離子(AH+)、醌型堿、甲醇假堿以及查爾酮[36]。強(qiáng)酸條件下,花色苷主要以AH+形式存在;隨著pH值升高,AH+的2號(hào)碳位被水分子親核攻擊而水合,形成無(wú)色的甲醇假堿,甲醇假堿以緩慢的速度轉(zhuǎn)化為查爾酮,二者趨于平衡;隨著體系酸度的降低(pH 6~10),花色苷失去質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)轷蛪A,先呈紫色后轉(zhuǎn)化為藍(lán)色[36-37]。以葡萄酒為例,花色苷在不同pH值條件下的平衡狀態(tài)如圖3所示。
2.2.2 有機(jī)酸影響花色苷的共色作用 有機(jī)酸可以與花色苷通過(guò)氫鍵、疏水力等非共價(jià)作用結(jié)合,形成具有特定空間構(gòu)型的復(fù)合物以保護(hù)花色苷免受水的親核攻擊,進(jìn)而提高花色苷的穩(wěn)定性[38]。有機(jī)酸的共色效果與體系pH及其解離度有關(guān)。研究結(jié)果表明,pH在3.0左右時(shí)共色效應(yīng)最強(qiáng)[2]。解離常數(shù)(pKa)較大的有機(jī)酸解離速度慢,能減緩花青素的水合作用,穩(wěn)定效果較好[38]。
此外,有機(jī)酸對(duì)花色苷糖基的?;材芴岣呋ㄉ盏姆€(wěn)定性和色澤強(qiáng)度,?;ㄉ盏孽;Wo(hù)花色苷吡喃環(huán)C2免受水分子攻擊[37],阻止AH+轉(zhuǎn)化為無(wú)色甲醇假堿而失色。
2.2.3 有機(jī)酸減緩花色苷氧化降解 果酒中花色苷氧化途徑有3種:①花色苷在鐵的催化作用下被O2氧化;②花色苷會(huì)與H2O2(芬頓反應(yīng)的中間產(chǎn)物)反應(yīng)而降解;③花色苷與酚類(lèi)氧化產(chǎn)物醌耦合氧化降解。有機(jī)酸能夠螯合金屬離子,減緩鐵催化花色苷氧化降解反應(yīng)的發(fā)生。此外,pH會(huì)影響SO2在果酒中的存在形態(tài),低pH條件下游離SO2含量增加,游離SO2通過(guò)與H2O2和醌反應(yīng),阻止花色苷被氧化降解[39-40]。
有機(jī)酸種類(lèi)與濃度決定其對(duì)花色苷的穩(wěn)定效果。相比琥珀酸、蘋(píng)果酸及酒石酸,檸檬酸與Fe形成的復(fù)合物更穩(wěn)定,可以更好地保護(hù)花色苷免受氧化降解[37],且隨著檸檬酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.10%、0.25%、0.50%)的增加花色苷的保存率相應(yīng)提高[41]。
有機(jī)酸影響花色苷降解速率的差異可以通過(guò)有機(jī)酸濃度、Fe-有機(jī)酸復(fù)合物的穩(wěn)定性來(lái)解釋?zhuān)送?,有機(jī)酸造成的空間位阻可能是影響其護(hù)色效果的另一因素[37]。
2.3 有機(jī)酸對(duì)果酒香氣的影響
香氣化合物是果酒呈現(xiàn)香氣特征的物質(zhì)基礎(chǔ)。果酒基質(zhì)揮發(fā)的香氣物質(zhì)通過(guò)正鼻和鼻后(口腔)路徑到達(dá)嗅覺(jué)受體,進(jìn)而被消費(fèi)者感知。目前有關(guān)果酒基質(zhì)效應(yīng)對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)影響的研究多聚焦在基質(zhì)pH對(duì)酯類(lèi)、醇類(lèi)、萜烯類(lèi)及含硫化合物生成反應(yīng)的調(diào)控等方面。
2.3.1 有機(jī)酸對(duì)果酒中酯類(lèi)的影響 酯類(lèi)物質(zhì)主要由發(fā)酵過(guò)程中酵母或其他微生物代謝產(chǎn)生,為果酒貢獻(xiàn)果香[42],pH影響上述代謝反應(yīng)的酶活性進(jìn)而影響果酒中果味酯的濃度。研究結(jié)果表明,低pH條件利于果味酯積累。乳酸乙酯與琥珀酸二乙酯在pH值為3.2的葡萄酒中的濃度往往高于pH為3.6和3.8的葡萄酒[43]。此外,具有豐富水果香味的乙酸乙酯,在pH較低時(shí)濃度也會(huì)顯著增加,這是由于低pH條件下果酒中含有較多高級(jí)醇和醛類(lèi)物質(zhì),二者被氧化會(huì)使果酒中積累大量乙酸,乙酸會(huì)進(jìn)一步與醇類(lèi)發(fā)生酯化反應(yīng),賦予果酒特殊的香味。
2.3.2 有機(jī)酸對(duì)果酒中醇類(lèi)的影響 醇類(lèi)是果酒酵母發(fā)酵的主要產(chǎn)物。有機(jī)酸會(huì)使醇類(lèi)物質(zhì)的釋放量發(fā)生變化,如在葡萄酒中添加酒石酸,1-己醇釋放量會(huì)減少[44]。此外,在果酒發(fā)酵和陳釀過(guò)程中,有機(jī)酸與醇的酯化反應(yīng),除產(chǎn)生賦予果酒酯香的芳香化合物外,還會(huì)導(dǎo)致高級(jí)醇含量下降。
2.3.3 有機(jī)酸對(duì)果酒中萜烯類(lèi)的影響 香葉醇、橙花醇、芳樟醇是具有花香特征的單萜醇,酸會(huì)催化這些物質(zhì)的糖苷前體水解使其濃度增加[45]。值得注意的是,過(guò)低pH條件可能誘導(dǎo)萜烯類(lèi)化合物分子重排,導(dǎo)致濃度下降。祝霞等[46]測(cè)定了不同pH條件下干白葡萄酒中的香氣物質(zhì)含量,發(fā)現(xiàn)比起pH值為3.3和3.5,當(dāng)pH為3.7時(shí)芳樟醇和香葉醇更容易積累。
2.3.4 有機(jī)酸對(duì)果酒中含硫化合物的影響 果酒中含硫化合物具有高揮發(fā)性和低感官閾值的特點(diǎn),對(duì)果酒的整體香氣有重要影響。H2S是果酒中常見(jiàn)的具有令人不愉悅氣味的物質(zhì)。研究結(jié)果顯示,pH可能通過(guò)改變H2S的前體化合物結(jié)構(gòu)特征或者改變Cu2+的催化作用進(jìn)而影響H2S的生成反應(yīng)[47]。
果酒的香氣感知不僅與揮發(fā)物的濃度及釋放量有關(guān),由非揮發(fā)性基質(zhì)引起的唾液性質(zhì)變化也在香氣感知中起著重要作用[48]。早在2004年Buettner等[49]就發(fā)現(xiàn)品嘗2種不同類(lèi)型的霞多麗葡萄酒后,其口腔內(nèi)的香氣釋放量存在差異,并推測(cè)這可能與葡萄酒基質(zhì)成分不同有關(guān)。現(xiàn)有的研究結(jié)果僅證明了有機(jī)酸會(huì)對(duì)參與味覺(jué)感知的唾液參數(shù)如唾液流動(dòng)性、唾液蛋白質(zhì)含量等產(chǎn)生影響[50],其是否會(huì)影響與鼻后感知相關(guān)的唾液性質(zhì)迄今為止尚不清楚。有機(jī)酸對(duì)香氣釋放和感知的影響及機(jī)制有待進(jìn)一步挖掘。
3 有機(jī)酸對(duì)果酒穩(wěn)定性的影響
果酒中基質(zhì)成分長(zhǎng)期共存易發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)而沉淀,導(dǎo)致果酒非生物穩(wěn)定性變差。有機(jī)酸對(duì)果酒穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)為通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)、果膠等易形成沉淀的成分在酒體中的存在形態(tài)和結(jié)構(gòu),進(jìn)而穩(wěn)定酒體。
3.1 有機(jī)酸對(duì)果酒中蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的影響
有機(jī)酸參與調(diào)節(jié)果酒蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的機(jī)制:有機(jī)酸可以直接與蛋白質(zhì)發(fā)生靜電作用,阻止蛋白質(zhì)與單寧之間的結(jié)合,進(jìn)而穩(wěn)定酒體。穩(wěn)定效果取決于體系pH值以及有機(jī)酸的pKa值。Batista等[51]發(fā)現(xiàn),pH接近蛋白質(zhì)等電點(diǎn)時(shí),相比帶弱電的酒石酸和檸檬酸, pKa1(第一個(gè)氫離子解離時(shí)的解離常數(shù))較大的琥珀酸和蘋(píng)果酸可以與蛋白質(zhì)形成更強(qiáng)的靜電力,能更大程度地降低蛋白質(zhì)渾濁的形成。相反,在低pH體系下,有機(jī)酸的pKa1越小,與蛋白質(zhì)的結(jié)合作用越強(qiáng),此時(shí),酒石酸與檸檬酸能更有效地阻止蛋白質(zhì)與單寧結(jié)合,對(duì)酒體的穩(wěn)定效果更明顯。
3.2 有機(jī)酸對(duì)果酒中果膠穩(wěn)定性的影響
果酒中未完全水解的果膠易在酒體中分散造成渾濁,且易與金屬離子相互作用形成絮狀沉淀。有研究結(jié)果表明,有機(jī)酸對(duì)由果膠引起的非生物穩(wěn)定性問(wèn)題具有一定改善作用[52-53]。Ren等[52]在柑橘乳液中添加檸檬酸,觀察到果膠分子內(nèi)排斥力降低,結(jié)構(gòu)趨于緊湊,最終體系穩(wěn)定性提高。任佳琦等[53]發(fā)現(xiàn),在有機(jī)酸(濃度范圍0.31~37.36 mmol/L)的作用下果膠構(gòu)象改變,部分水解,且有機(jī)酸濃度在一定程度上影響其對(duì)果膠的作用效果,蘋(píng)果酸在較高濃度下對(duì)果膠的穩(wěn)定效果較好;相反,酒石酸和檸檬酸在濃度較低時(shí)能發(fā)揮更好的澄清作用。因此,從有機(jī)酸角度研究果酒果膠穩(wěn)定性并開(kāi)發(fā)穩(wěn)定劑具有較好的前景。
3.3 有機(jī)酸對(duì)果酒中酒石酸穩(wěn)定性的影響
在釀造和貯藏過(guò)程中,受溫度、pH、基質(zhì)成分等因素的影響,果酒中易形成酒石酸鹽結(jié)晶,造成酒體不穩(wěn)定。有機(jī)酸在影響酒石酸鹽結(jié)晶方面可能存在2種機(jī)制:一是有機(jī)酸電離產(chǎn)生的酸根陰離子奪取酒石酸鹽陽(yáng)離子,使其變?yōu)榭扇軤顟B(tài),有效抑制酒石酸鹽結(jié)晶;二是有機(jī)酸通過(guò)改變體系pH間接影響酒石酸鹽的結(jié)晶程度。王照科[54]測(cè)定了pH值對(duì)葡萄酒酒石酸氫鉀穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)在pH值小于3.55的條件下酒石酸鹽在酒中的溶解度較大,而pH大于3.60時(shí)酒石酸鹽極易從酒液中結(jié)晶析出。因此,在滿足果酒風(fēng)味的前提下,可以通過(guò)調(diào)整果酒體系pH防止酒石酸鹽結(jié)晶的形成。
總的來(lái)說(shuō),有機(jī)酸對(duì)果酒穩(wěn)定性的影響基于其與酒中其他成分的相互作用以及果酒體系環(huán)境pH的改變。果酒成分復(fù)雜,基質(zhì)間的互作機(jī)制難以預(yù)測(cè),且目前關(guān)于有機(jī)酸與果酒中大分子物質(zhì)相互作用的研究鮮有報(bào)道,未來(lái)通過(guò)建立更全面的有機(jī)酸-果酒基質(zhì)體外模型,并從結(jié)合作用力、結(jié)合位點(diǎn)、復(fù)合物穩(wěn)定性等角度進(jìn)行分析,更有利于進(jìn)一步探究有機(jī)酸穩(wěn)定酒體的具體機(jī)制,為改善果酒體系穩(wěn)定性提供理論參考。
4 果酒中有機(jī)酸的調(diào)控工藝
多種工藝因素,如原料品種、果實(shí)成熟度、發(fā)酵菌株、釀造工藝等均會(huì)影響果酒中有機(jī)酸的組成和含量,導(dǎo)致最終酒體口感特征不同。為使果酒含酸量適當(dāng),且與酒中含糖量、乙醇度等因素達(dá)到平衡,國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了很多調(diào)控果酒有機(jī)酸組成和濃度的工藝(表2)。
現(xiàn)階段,利用微生物生成/分解有機(jī)酸對(duì)果酒增酸/降酸成為果酒品質(zhì)調(diào)控研究的焦點(diǎn)。大量研究結(jié)果表明,釀酒所用的菌株與酒體酸度和有機(jī)酸種類(lèi)密切相關(guān),決定著果酒的感官品質(zhì)及穩(wěn)定性。耐熱克魯維酵母(Lachancea thermotolerans)是高產(chǎn)L-乳酸的釀酒酵母,利用其發(fā)酵的葡萄酒乳酸含量較高,pH較低,酒體穩(wěn)定性與顏色質(zhì)量均顯著提升[55]。釀酒酵母JP2具有較強(qiáng)降解蘋(píng)果酸的能力,可以影響乙酸、琥珀酸等尖酸的生成,并促進(jìn)蘋(píng)果酸降解為口感柔和的乳酸,通過(guò)改變果酒中有機(jī)酸組成進(jìn)而改善口感[56]。然而,單菌發(fā)酵在改善果酒品質(zhì)的同時(shí),也可能引起果酒口感和風(fēng)味特征同質(zhì)化現(xiàn)象,因此,近年來(lái)大部分釀酒師選擇將非釀酒酵母與釀酒酵母混合發(fā)酵,在提升果酒品質(zhì)的同時(shí)使果酒風(fēng)格特色化。Cioch-Skoneczny等[57]研究發(fā)現(xiàn),釀酒酵母MH020215(Sc)、拜耳接合酵母749(Zb)和美極梅奇酵母MG970690(Mp)混合發(fā)酵能使葡萄酒中醋酸含量降低,同時(shí)賦予葡萄酒良好的香氣特征?;旌暇觏樞虬l(fā)酵對(duì)果酒品質(zhì)改善的效果更為明顯[58]。劉曉燕等[59]通過(guò)非釀酒酵母CT10和釀酒酵母MST順序發(fā)酵生產(chǎn)出了酸度適宜、口感更平衡的葡萄酒。此外,混菌發(fā)酵的方式也會(huì)影響果酒中有機(jī)酸的種類(lèi)和含量,相比液態(tài)混菌發(fā)酵,固態(tài)發(fā)酵能產(chǎn)生更為豐富的酸類(lèi)、酯類(lèi),使果酒平衡性和風(fēng)味更優(yōu)[60]。
以上研究成果均證實(shí)了有機(jī)酸在改善果酒品質(zhì)特性方面具有可行性,因此,在實(shí)際生產(chǎn)中,可以選擇合適的發(fā)酵菌株及工藝調(diào)整果酒中有機(jī)酸比例進(jìn)而改善果酒品質(zhì)。未來(lái)可以根據(jù)有機(jī)酸特性(種類(lèi)、濃度)與果酒品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,以此構(gòu)建果酒品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型,使釀酒師們可以根據(jù)需求和實(shí)際情況對(duì)有機(jī)酸進(jìn)行適當(dāng)調(diào)控以開(kāi)發(fā)高品質(zhì)、個(gè)性化的果酒產(chǎn)品。
5 展望
有機(jī)酸作為果酒中的重要呈味物質(zhì),其特有的酸味和口感屬性對(duì)果酒風(fēng)味和陳釀特性具有重要影響。本文總結(jié)了有機(jī)酸對(duì)果酒品質(zhì)的影響以及果酒中有機(jī)酸的調(diào)控工藝,為改善果酒品質(zhì)提供了新思路。探究果酒原料以及發(fā)酵工藝、釀酒微生物及環(huán)境條件等因素對(duì)有機(jī)酸組成和含量的影響,開(kāi)發(fā)基于果酒有機(jī)酸組分調(diào)控的相關(guān)釀造技術(shù),促進(jìn)高品質(zhì)個(gè)性化果酒的開(kāi)發(fā),是眾多果酒科研工作者和生產(chǎn)企業(yè)的研究和攻關(guān)方向。在有機(jī)酸對(duì)果酒感官品質(zhì)和穩(wěn)定性的影響機(jī)理方面,仍需加強(qiáng)以下幾方面的研究: ①果酒釀造過(guò)程中有機(jī)酸組分衍變規(guī)律及其影響因素解析;②在味覺(jué)細(xì)胞和分子層面研究主要有機(jī)酸對(duì)感官品質(zhì)及穩(wěn)定性的影響機(jī)理;③果酒有機(jī)酸調(diào)控的現(xiàn)代生物技術(shù)開(kāi)發(fā);④探究有機(jī)酸及果酒基質(zhì)組分的協(xié)同作用對(duì)果酒品質(zhì)的影響。
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(責(zé)任編輯:陳海霞)
收稿日期:2022-09-01
基金項(xiàng)目:國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-027);陜西省科技攻關(guān)專(zhuān)項(xiàng)(2022ZY1-CGZY-06、2021NY-177);咸陽(yáng)市科技攻關(guān)項(xiàng)目(2021ZDYF-NY-0021)
作者簡(jiǎn)介:劉 炎(1999-),女,山西定襄人,碩士研究生,主要從事葡萄酒化學(xué)研究。(Tel)18835733990;(E-mail)563533849@qq.com
通訊作者:王曉宇,(E-mail)wangxiaoyu@snnu.edu.cn