果胶酶澄清红树莓果酒的研究

陈亮，刘冉，辛秀兰，李晔，李健，李燕

（北京电子科技职业学院生物工程学院，北京100029）

红树莓（Rubus idaeus）为蔷薇科悬钩子属多年生落叶果树，小灌木，俗称“覆盆子”、“托盘”、“马林”、“梅子”等[1]。红树莓营养丰富齐全，经测定，每100 克果实含总糖4.3 g，总酸（柠檬酸计）1.79 g，氨基酸18 种，氨基酸总量9.37g，含VC25 mg，钙40 mg，磷44 mg，钾170 mg，还含有铁、锌、锰等微量元素[2]。含有多种人体不可缺少且易吸收的营养元素，如VB2、钙、锌、铁、镁等，尤其是VC含量是苹果的5 倍[3-4]。此外，红树莓中含量丰富的花色苷，是其主要的呈色物质。现代研究证明，红树莓花色苷具有抗氧化、抗突变、降低血清及肝脏中脂肪含量等功能[5-6]。

果酒是以果品为原料经发酵酿制而成的低度饮料酒，酒精度一般约为12%（体积分数），主要成分除乙醇外，还有糖、有机酸、酯类及维生素等。果酒具有低酒精度、高营养、益脑健身等特点，可促进血液循环和机体的新陈代谢，控制体内胆固醇水平，改善心脑血管功能，同时具有利尿、激发肝功能和抗衰老的功效。果酒含有大量的多酚，能起到抑制脂肪在人体中堆积的作用。随着人们生活水平的提高以及对生活质量的更高要求，果酒的诸多优点和独特功效受到越来越多的重视。但在红树莓发酵酒的加工、贮存及销售过程中，容易出现沉淀、浑浊等现象，严重影响了红树莓发酵酒的品质和感官，成为企业面临的一大问题。果胶酶是一类已经产业化的、新兴的、可用于果蔬汁和纺织品处理的酶类产品[7-8]，本实验采用果胶酶对红树莓果酒的澄清进行了研究。

1 材料与方法

1.1 材料

红树莓（Redraspberry）果实：采自汇源果树种植园。

1.2 试剂

果酒酵母（斜面菌种）：购于中国食品发酵工业研究所；果胶酶（液体，标称活力：30 000 PECTU/mL）：购于和氏璧生物技术有限公司。

1.3 仪器

培养箱：上海跃进医疗器械厂；FUL-30L 全自动发酵罐：上海国强生化工程装备有限公司；DK-98-I 电子恒温水浴锅：余姚市东方电子仪器厂；SG280C1 型螺旋榨汁机：浙江苏泊尔股份有限公司；Cary50 紫外可见分光光度计：美国瓦里安公司；PHS-3D 型pH 计：上海精密科学仪器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 工艺流程

原料→预处理→破碎→果胶酶酶解→过滤混合果汁→调配→接种→发酵→陈酿→澄清→二次调配→罐装→杀菌→产品

1.4.2 测定项目方法

红树莓果酒澄清度测定波长的确定。采用分光光度法，以透光率作为评定红树莓果酒澄清度的指标。蒸馏水为参比，光程1 cm，波长400 nm～900 nm 扫描，确定澄清度的测定波长为800 nm。此波长下透光率越高，表明澄清效果越好[9]，如图1 所示。

图1 红树莓果酒透光率扫描光谱图Fig.1 The transmittance scan spectrum of red raspberry wine

1.4.3 单因素试验

1.4.3.1 果胶酶添加量的选择

取果胶酶，固定酶解温度35 ℃，酶解时间120 min，pH 为3.5，按照下述比例（果胶酶∶红树莓果酒）：0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL/L 分别添加。重复3 次，并以800 nm处透光率为指标比较酶解澄清效果。

1.4.3.2 酶解温度的选择

取最佳果胶酶加入量，酶解时间120 min，pH 为3.5，分别在20、25、30、35、40℃进行澄清试验。重复3次，并以800 nm 处透光率为指标比较酶解澄清效果。

1.4.3.3 酶解时间的选择

取最佳果胶酶加入量，在最适酶解温度和pH 为3.5 条件下，分别在30、60、90、120、150 min 内进行澄清试验。重复3 次，并以800 nm 处透光率为指标比较酶解澄清效果。

1.4.3.4 酶解pH 的选择

取最佳果胶酶加入量，在最适酶解温度、酶解时间条件子啊，调整果酒pH 为3.0、3.5、4.0、4.5、5.0，分别进行澄清试验。重复3 次，并以800 nm 处透光率为指标比较酶解澄清效果。

1.4.4 正交试验因素水平的选择

通过单因素试验和数据分析，制定以果胶酶的不同添加量（A）、酶解温度（B）、酶解时间（C）、酶解pH（D）4 因素3 水平进行正交优化设计，并以800 nm 处透光率为指标比较澄清效果，见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1 The orthogonal design of clarification experiments with pectinase

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 果胶酶添加量对红树莓果酒澄清效果的影响

果胶酶添加量对红树莓果酒澄清效果的影响，见图2。

图2 果胶酶添加量对红莓果酒澄清效果的影响Fig.2 The effect of pectinase dosage on red raspberry wine clarification

由图2 可知，随着果胶酶的添加量从0 mL/L 增加到0.2 mL/L 时，果酒透光率从72.08%提高到83.91%，不添加果胶酶时，由于果胶等多糖类物质没有被酵母菌彻底降解，会产生较多的浑浊物，影响酒的色泽。随着果胶酶添加量的逐步提高，果胶等多糖物质被大量降解，酒色较理想。继续提高果胶酶加入量，当果胶酶添加量过多时，透光率反而下降，这是因为酶蛋白过多使果酒产生一定程度的浑浊从而引起果酒的透光率下降，而且使澄清成本增加，所以选用0.3 mL/L～0.5 mL/L 范围用于正交试验。

2.1.2 不同酶解温度对红树莓酒澄清效果的影响

不同酶解温度对红树莓酒澄清效果的影响，见图3。

图3 不同酶解温度对红莓果酒澄清效果的影响Fig.3 The effect of pectinase enzymolysis temperature on red raspberry wine clarification

由图3 可知，20 ℃～25 ℃时温度过低，酶解效果差，透光率只有79.01%～83.26%，此时酒体依然浑浊。当酶解温度为30 ℃～35 ℃时，酶解效果逐渐提高到85.13%，红树莓果酒色泽呈现亮粉红色，澄清效果较好。酶解温度为40 ℃，超过果胶酶处理最适温度，酶活迅速下降，澄清效果差，而且酶解温度过高也会不利于保留红树莓果酒的营养成分和香气。因此选用30 ℃～40 ℃用于正交试验。

由于酶是蛋白质，只有在酶的有效温度范围内酶才会进行催化作用。在酶的最适温度条件下，酶催化反应的速率达到最大。当温度过高时，一般60 ℃以上，酶的活性会受到抑制，甚至引起变性而丧失其活性。

2.1.3 不同酶解时间对红树莓果酒澄清效果的影响

不同酶解时间对红树莓果酒澄清效果的影响，见图4。

图4 不同酶解时间对红树莓果酒澄清效果的影响Fig.4 The effect of pectinase enzymolysis time on red raspberry wine clarification

由图4 可知，随着酶解时间的延长，酶解效果显著提高，而酶解时间的延长，利于微生物杂菌的生长。因此，选择处理时间为90 min～150 min 用于正交试验。

2.1.4 不同酶解处理pH 对红树莓澄清效果的影响

不同酶解处理pH 对红树莓澄清效果的影响，见图5。

图5 不同酶解pH 对红莓果酒澄清度效果的影响Fig.5 The effect of pectinase enzymolysis pH on red raspberry wine clarification

由图5 可知，随着酶解pH 从3.0 提高到3.5，酶解效果显著提高，从而影响到果酒的透光率，当pH 太低时，抑制了果胶酶的活性，致使果酒澄清度下降。但是当酶解pH 超过3.5 时，超过了酶的最适pH，果胶酶酶活迅速下降，处理效果差，澄清效果差。因此选择透光率较好的pH 为3.0～4.0 时用于正交试验。

2.2 果胶酶对果酒澄清的多因素正交试验

根据果胶酶对红树莓单因素试验结果按表1 的因素水平进行L9（34）正交试验，以红树莓果酒透光率作为考察指标设计正交试验。正交试验结果见表2。

由表2 可知，进行极差分析可知，因素B 的极差最大，其次是A 和C，最后是D，可见决定试验结果因素的主次顺序是酶解温度＞果胶酶添加量＞酶解时间＞酶解pH，其最优工艺条件为A2B2C3D1，即果胶酶添加量0.4 mL/L，酶解温度35 ℃，酶解时间150 min，酶解pH 3。各因素的关系可用趋势图直观地表示，如图6。

由图6 可以看出，红树莓果酒透光率的变化趋势是酶解温度对澄清度的影响最大，在30 ℃～40 ℃范围内温度对果酒澄清度的影响较大，温度高，反应速度加快，但温度太高，反而会抑制了果胶酶的活性，透光率下降，因此在35 ℃较好；其次是果胶酶的添加量对澄清度的影响。果胶酶添加量为0.4 mL/L 时透光率最大；当果胶酶添加过多时，果胶酶使果酒浑浊，透光率下降。时间对红树莓果酒的澄清度影响较小，时间过长会增加果酒中杂菌的生长和繁殖。酶解pH 对澄清度的影响最小，pH 为3 时，果酒的澄清度最高。

表2 果胶酶澄清红树莓果酒正交试验方案及结果Table 2 The results of pectinase clarification orthogonal design experiments

图6 各因素趋势图Fig.6 Trends of various factors

3 结论

本文研究结果表明：选用果胶酶处理红树莓果酒其澄清度较理想，澄清果酒中不含果胶物质；澄清后获得的红树莓果酒呈亮红色，具有红树莓自然色泽、口味纯正、透明清澈、营养丰富。酶解温度对果汁的澄清效果影响较大，其次是果胶酶添加量，影响最小的是澄清时间和酶解pH。通过正交试验确定果胶酶酶法澄清红树莓果酒的最佳工艺参数是：果胶酶的添加量为0.4 mL/L、pH3、温度35 ℃、时间150 min，可得到澄清透明、不含果胶的澄清红树莓果酒，为规模化生产澄清型红树莓果酒提供了工艺参数。

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