壳聚糖澄清苹果酒的工艺优化及其效果评价＊

席 超,张 赞,闫振华,魏国琴,戴洪义

1(青岛农业大学园林园艺学院,山东青岛,266109)

2(山东省果树所,山东泰安,271000)

以苹果清汁酿造的苹果酒含有多种化学物质,在储藏过程中会出现浑浊沉淀,影响苹果酒的品质。苹果酒的澄清与多种因素有关,酚类是有碍苹果酒澄清的“不稳定因素”[1],在苹果酒中儿茶素 ,表儿茶素、咖啡酸、绿原酸等单酚物质含量多,会发生聚合反应[2],同时,可溶性蛋白质也会与多酚物质发生聚合[3],影响苹果酒的澄清。

壳聚糖是氨基葡萄糖的直链多聚糖,由甲壳素脱乙酰基制得[4],对蛋白质、多酚等具有良好的吸附和絮凝作用。由于甲壳素在自然界中存量丰富,且无毒[5],近年来,对甲壳素和壳聚糖的研究十分广泛。利用壳聚糖对猕猴桃干酒进行澄清,澄清速度快,效果好[6]。本试验对壳聚糖澄清苹果酒的工艺进行优化,并对澄清效果进行评价。

1 材料与方法

1.1 材料

“富士”苹果:取自青岛农业大学园林园艺学院试验站。

菌株:本研究室筛选的SY01‘酵母菌[7]。

苹果酒:按杨晓英的方法制备[7]。果实采收后于 0-4℃下后熟 15-20 d,使果实中的淀粉转化为糖,用榨汁机匀速压榨得到果汁,立即添加 50 mg/L SO2,3.33 mL/L果胶酶和 3.33 mL/L淀粉酶。置于50℃恒温水浴保温 2 h,用正压过滤器 3层滤纸过滤后,得到苹果清汁,将其静置 24h后,按 5%接种量接入已活化好的SY01‘菌株低温发酵。

壳聚糖:上海卡博工贸有限公司生产,脱乙酰度＞92%,用 2.0 g/L柠檬酸溶液将壳聚糖配成 1.0 g/L溶液备用。

1.2 仪器

高效液相色谱仪,美国 Agilent公司 1100系列;HZQ-F160振荡培养箱,哈尔滨市东联电子技术开发有限公司;TULTRASPEC 3300 PRO分光光度计,Amersham Biosciences;TCP2全自动测色色差仪,北京鑫奥依克光电技术有限公司;SW-CJ-1FD超净工作台,上海博讯实业有限公司医疗设备厂等

1.3 试验方法

苹果酒澄清度的测定[8]:取 2 mL酒样,以蒸馏水做参比,测定 680 nm下的透光率,以透光率值 T680表示。

苹果酒色度的测定[8]:取 2 mL酒样,以蒸馏水做参比,测定 420 nm下的吸光度,以吸光度值 A420表示。

苹果酒色差值的测定:以蒸馏水做参比,用 TCP2全自动色差仪测定苹果酒的黄色色差值 (DB),红色色差值 (DA),总色差值 (DE)。

苹果酒中可溶性蛋白含量的测定:Bradford法[9]。

苹果酒中总酚含量的测定:FC法[10]。

苹果酒中单酚类物质测定:高效液相色谱法(HPLC法)[11]

1.3.1 壳聚糖澄清苹果酒单因素试验

由于壳聚糖用量、处理时间与处理温度对苹果酒澄清效果都可能存在影响[8],因此首先通过单因素试验,确定各个因素的作用条件范围。

1.3.1.1 壳聚糖用量对苹果酒澄清的影响

室温下 (25℃),取 25 mL苹果酒 7份,加入壳聚糖溶液 ,使壳聚糖终浓度分别为 0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0和 1.2 g/L,用蒸馏水平衡体积,振荡后静置,取上清液,测定透光率 T680和吸光度 A420。

1.3.1.2 壳聚糖处理时间对苹果酒澄清的影响

室温下 (25℃),取 100 mL苹果酒,加入壳聚糖,使其终浓度为 1.0 g/L,不断振荡,每隔 0.5h取 5 mL酒样,样品静置后取上清液,测定透光率 T680和吸光度A420。

1.3.1.3 壳聚糖处理温度对苹果酒澄清的影响

取 25 mL苹果酒于 50 mL比色管中,分别于不同温度 (15,20,25,30,35,40℃)下保温至温度恒定后,加入壳聚糖,使其终浓度为 1.0 g/L,于振荡培养箱中振荡 2 h后静置,取上清液,测定透光率 T680和吸光度

在单因素试验的基础上,设计三因素三水平正交试验,确定壳聚糖对苹果酒澄清的最佳工艺参数,以壳聚糖用量三水平分别为 0.6,0.8,1.0 g/L;处理时间三水平分别为 0.5,1.5,2.5h;处理温度三水平分别为 20,25,30℃。按 L9(34)正交表设计,以苹果酒透光率 T680和吸光度 A420为试验指标。

1.3.3 壳聚糖最佳处理条件澄清苹果酒的效果评价

以正交试验确定的条件澄清苹果酒,以未处理苹果酒为对照,评价壳聚糖处理对苹果酒的透光率T680、吸光度 A420、可溶性固形物含量、总酸、可溶性蛋白质、黄色色差值 (DB)、红色色差值 (DA)、总色差值(DE)、单酚物质含量的影响。

2 结果与分析

2.1 单因素处理试验结果

2.1.1 壳聚糖添加量与澄清的关系

如图1所示,壳聚糖处理对苹果酒的透光率和吸光度影响明显,随着壳聚糖用量的增加,苹果酒的透光率 T680逐渐升高,吸光度 A420逐渐下降,当壳聚糖用量达到 1.0 g/L时,T680达到较大值,A420达到较小值。进一步增大壳聚糖的用量,对 T680和 A420值影响不大。

2.1.2 壳聚糖处理时间与苹果酒澄清度的关系

本案中的张某患有间歇性精神病。在张某间歇性精神病发作住院期间，张甲安排其父亲订立遗嘱，显然是有瑕疵的。张某是否具备订立遗嘱所需要的完全民事行为能力，需要人民法院经法定程序确认。如果张某当时不具备完全民事行为能力，那么他所订立的遗嘱就是无效的，其遗产就应当适用法定继承。

用 1.0 g/L壳聚糖处理 0.5 h的苹果酒,透光率T680升高明显,处理 1 h后,透光率增加不明显。处理2 h时的苹果酒吸光度 A420降低最大,进一步延长处理时间对苹果酒的吸光度的影响不明显 (见图2)。

2.1.3 壳聚糖处理温度与苹果酒澄清度的关系

图1 壳聚糖用量对苹果酒澄清的影响

图2 壳聚糖处理时间与苹果酒澄清度的关系

随着处理温度的升高,壳聚糖对苹果酒的透光率T680逐渐增高,30℃时,苹果酒的透光率 T680接近最大值。但温度对苹果酒吸光度 A420的影响较小 (图3)。

图3 壳聚糖作用温度与苹果酒澄清效果的影响

2.2 正交试验结果与方差分析

由表 1可以看出,由三因素对苹果酒的澄清度T680和吸光度 A420极差 (R值)影响大小排列可以确定,三因素对苹果酒的澄清度 T680和吸光度 A420影响效果大小排列为:壳聚糖添加量 ＞处理时间 ＞处理温度。根据三因素对苹果酒的 T680和 A420的平均值 (k值)对比可以看出,3个因素中 A(壳聚糖用量)因素以 1.0 g/L为最好,B(处理时间)因素以 0.5 h为最好。C(处理温度)因素以 20℃为最好。

表1 壳聚糖澄清苹果酒的正交试验结果

由方差分析可以看出,壳聚糖用量对苹果酒透光率 T680影响达到极显著水平,对苹果酒吸光度 A420影响达到极显著水平。处理时间和处理温度对苹果酒透光率 T680影响达到显著水平,而对吸光度 A420影响未达到显著水平 (见表 2)。

表2 壳聚糖澄清苹果酒正交试验方差分析

2.3 以壳聚糖最佳处理条件澄清苹果酒对苹果酒各项指标的影响

由于正交试验表获得的最优组合 A3B1C1,在正交表中未安排试验,需进行试验验证。

以壳聚糖用量为 1.0 g/L,处理时间为 0.5 h,处理温度为 20℃进行试验,评价壳聚糖对苹果酒澄清的效果,以未处理苹果酒为对照。

2.3.1 壳聚糖处理对苹果酒常规指标的影响

经过壳聚糖处理的苹果酒的 T680显著提高,吸光度 A420显著下降,可溶性固形物、总酸含量变化不大,总酚含量、可溶性蛋白含量、红色色差 (DA),黄色色差 (DB)、总色差 (DE)显著降低 (见表 3)。

表3 最佳澄清处理对苹果酒相关指标的影响

2.3.1 壳聚糖处理对苹果酒单酚物质的影响

经过壳聚糖处理的苹果酒中绿原酸、咖啡酸、表儿茶素、儿茶素均有降低,以绿原酸降低最为明显,降低了 139.4,其次为咖啡酸、表儿茶素、儿茶素 (见图4、图5和表 4)。

表4 处理和对照苹果酒中小分子酚类色谱图峰面积对比

图4 未处理苹果酒酚类分离色谱图

图5 处理苹果酒酚类分离色谱图

3 结论和讨论

(1)壳聚糖对苹果酒澄清效果明显,澄清最佳条件为:壳聚糖用量为 1.0 g/L,处理时间为 0.5h,处理温度为 20℃。经过壳聚糖澄清处理的苹果酒,总酚含量,可溶性蛋白含量降低,儿茶素,表儿茶素,咖啡酸,绿原酸含量降低,红色色差,黄色色差和总色差值均降低,颜色变得纯正,色泽鲜亮透明且有光泽。

(2)壳聚糖通过对可溶性蛋白和酚类物质的吸附来澄清苹果酒和改善苹果酒的颜色。其原因可能为:降低了可溶性蛋白与酚类物质的聚合,使苹果酒澄清,同时减少了酚类物质氧化为黄棕色的醌型,半醌型多聚体,改善苹果酒的颜色,为苹果酒的护色研究提供了借鉴。但苹果酒中香气物质主要是沸点低的酯类和醇类等,此工艺对苹果酒香气物质是否有影响,还需进一步研究。

(3)经过壳聚糖澄清的苹果酒中可溶性固形物、总酸含量基本不变,但壳聚糖的使用是否会对苹果酒的营养和口感造成影响还未知,建议从原料选择上就注意防止苹果酒的浑浊和褐变,选用褐变程度轻的苹果品系进行苹果酒生产,简化澄清工艺,节约成本。

[1] Neubert A M,VeldhuisM K.Clouding and set indentation in clarified apple juice[J].Fruit Production,1994,23-324.

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[3] Neubert AM,VeldhuisMK.Clouding and set indentation in clarified apple juice[J].Fruit Production,1994,23～324.

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