果酒降酸专利技术分析

舒 翔 邱奇琦

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215011）

果酒是采用各种水果酿制而成的酒精饮料，有葡萄酒、山楂酒和苹果酒等，富含氨基酸、有机酸等营养元素，因别具一格的风味和低酒精含量，受到了广大消费者的青睐[1-3]。

有机酸（滴定酸）是指果酒中能和碱性物质发生中和反应的所有酸性物质[4-6]，不同水果原料所酿果酒中有机酸的种类和含量存在差别。酿造酒的过程中，通常避免使用成熟度不高的水果原料，以防果酒中有机酸含量增加，影响产品风味。果酒中的不同有机酸中，酒石酸酸性最强，常赋以产品酸涩的口感；苹果酸让果酒尝起来较为粗糙。因此，改善果酒风味的途径之一就是降低其中的酒石酸和苹果酸等有机酸含量[7]。实践中，有机酸具有溶解度高且含量丰富的特性，使得其在果酒中不易被去除。

本文对果酒中有机酸的种类、降酸的常规工艺、果酒降酸技术的专利申请情况等方面进行了介绍，为提高果酒品质和促进产业发展提供参考。

1 果酒中的主要有机酸种类

果酒中的有机酸种类丰富，主要包括酒石酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、乳酸和醋酸等。不同有机酸化学结构式不同，生成途径不同，但在风味特征上能够起到互补的效果[3]。果酒中的总酸含量及pH 值对果酒的感官品质影响较大，可以通过碱液滴定法测得。果酒中的酒石酸和苹果酸对果酒风味影响较大。果酒pH 值主要影响果酒的储存稳定性，pH 值越低，果酒的稳定性越高，且二氧化硫（SO2）的抑菌性能也得到加强，pH 值越高，果酒的储存稳定性会降低[7]。果酒pH 值与苹果酸、酒石酸的含量以及金属离子浓度呈现出一定的相关性[8]。

1.1 酒石酸

部分细菌能够分解有机酸，其中，酒石酸是能够有效抵抗这种分解的有机酸。果酒发酵酿造过程中，酒石酸通常不会被酵母所代谢，但是大部分酒石酸会由于产生酒石酸氢钾而沉淀。成熟葡萄中酒石酸的含量一般在15 g/L 左右，在后熟过程中由于果实的呼吸作用，会降低到7～8 g/L[9]。其中，发酵所产生的酒精浓度越高，或者储存温度越低，酒石酸氢钾的溶解度就越低，析出的沉淀也就变多。随着酒石酸盐溶解度的降低，在果酒货架期的后段晶体和沉淀会随之出现。基于此，部分厂家会在果酒中接入酒石酸晶种，或将酒体进行冷冻或冷藏，将出现的沉淀预先去除，以此来减少在后续贮存期间酒石酸氢钾晶体的形成。实践中采用上述方法，无法完全确保酒体的稳定性，仍会出现较为细微的沉淀颗粒[10]。

1.2 苹果酸

与酒石酸不同，苹果酸既可在发酵过程中被酵母代谢，又可被微生物合成。果酒酿造使用的各类酵母大多都具备一定分解苹果酸的功能，但降解程度普遍不高，通常在5%左右[11]。这其中，只有粟酒裂殖酵母能把苹果酸几乎完全降解。同时，在果酒发酵过程中，部分酵母也可通过生理作用产生苹果酸，但生成的量很少[12]。

1.3 柠檬酸

柠檬酸属于三羧酸类的化合物，酸性很强，通常分布在普通的水果和蔬菜中，在柠檬中含量较高，因此被称为柠檬酸。除了柠檬之外，柑橘属的其他水果中柠檬酸的含量也比较丰富，如沃柑和葡萄柚等。柠檬酸的口感既温润又爽快，可以赋予果酒产品独特的酸性风味。不同果实原料的柠檬酸含量有差别，相同种类但不同品种的水果柠檬酸含量也可能不同。因此，用不同的水果原料酿制得到的果酒柠檬酸含量也会存在较大的差异，例如，不同葡萄品种酿制的葡萄酒中，柠檬酸的含量相差可达10 倍。酵母菌可通过果酒发酵中的三羧酸循环以及苹果酸—乳酸发酵等途径产生琥珀酸[13]。琥珀酸能够抵抗部分细菌的分解作用，因此其在果酒中表现出较高的稳定性。在风味方面，琥珀酸刚入口时表现为较寡淡的酸味，逐渐呈现出浓厚的后味，先咸后苦，是果酒中风味口感较为复杂的有机酸。在果酒酿造的过程中，琥珀酸可以促进醪液中形成种类丰富的挥发性风味成分，进而提升果酒的醇厚口感[14]。

2 果酒降酸方法

为了提高果酒的稳定性，并改善果酒的风味口感，须对果酒中有机酸进行一定处理以降低果酒有机酸含量。

2.1 化学降酸法

化学降酸即在果汁原料或果酒酒液中添加特定的化学试剂与有机酸进行反应，从而达到降酸的效果。此类化学试剂须呈一定的碱性，如碳酸钙、碳酸氢钾、酒石酸钾和双钙盐等；化学降酸法简单易行，成本低廉，而且降酸效果显著，但产生的化学反应往往会影响果酒的风味口感，干扰酒液的自然色泽，同时，由于溶入大量外源金属离子（Ca2+、K+等），可能导致果酒失光、浑浊等品质不稳定情况发生[3-4]。

2.2 物理降酸法

物理降酸法的主要途径是通过降低果酒中有机酸的溶解度，实现有机酸沉淀并从果酒中分离。物理降酸主要针对的是酒石酸。果酒中的酒石酸氢钾具有如下的特点：一是在水和果汁中溶解度比较大，二是在乙醇溶液和酒精饮料中溶解度比较小，三是溶解度和果酒温度相关，温度越低，溶解度越小[15]。基于此，物理降酸法中常规的手段是采用果酒行业中的特殊冷冻装置，将成品果酒冷却到0 ℃左右，随着时间推移，酒体中的酒石酸盐类会形成结晶进而从液体中沉淀出来，随后可经过滤除去，从而实现降酸目的[3]。

2.3 生物降酸法

在果汁或果酒中添加特定的微生物种类，能在特定的参数环境和条件下，对料液中的有机酸进行分解，进而降低果酒的酸度。常用方法包括苹果酸—乳酸发酵法，苹果酸—酒精发酵法和二氧化碳浸渍发酵法等[15]。

在上述降酸法中，化学和物理降酸法能去除酒石酸，然而由于苹果酸会在果酒贮藏期间持续生成，因此，化学和物理降酸法对苹果酸作用效果有限，而且两种方法都会对酒质产生不良影响[10]。

与化学降酸法相比，生物降酸更为安全，因为该方法在降酸过程中不使用额外的化学成分，并且在特定微生物存在的情况下，生物降酸法能调整果酒中微量成分的比重，改变呈香挥发性物质的浓度，避免了化学降酸对口感的不良作用，还能提高果酒的稳定性。然而，微生物降酸法在降酸过程中容易受到不期望菌种的污染，导致果酒产生酸败[15]。

随着果酒降酸研究的不断突破，出现了新的果酒降酸技术，如将部分乳酸菌中的特定基因接入酵母菌中，赋予酵母菌以乳酸菌所具备的降酸功能[16-17]；或采用电渗析法，由于有机酸由正负离子构成，且现有技术中的部分过滤膜具有离子选择性，因此，直流电场的电磁效力使得过滤膜过滤截留正负离子从而去除有机酸；或采用真菌菌丝体，这些菌丝体具有运输及转化有机酸的能力[18]。

3 果酒降酸专利技术

为了解降低果酒中有机酸含量技术的专利情况，本研究从申请量趋势、申请产出国、申请人分布和主要技术分支等维度进行数据统计和分析。

3.1 专利文献获取渠道

本文涉及的所有专利文献均由himmpat 数据库（www.himmpat.com）获取，该数据库收录了大部分的全球专利数据，较适合作为专利技术分析的检索工具，并且包含丰富的字段，便于后期技术分析。

根据所分析主题的特点，本研究采用了以关键词为主、国际IPC 分类号为辅的检索方式，其中关键词为果酒或葡萄酒、有机酸、苹果酸、酒石酸、降低、去除等以及相应的英文关键词；国际IPC 分类号选择了C12G，该分类号的含义为“果汁酒；其他含酒精饮料；其制备”，检索时间截止到2023年11月1 日。

3.2 专利申请量趋势分析

从2002年开始，果酒降酸技术的相关专利申请量持续快速增长，在2007—2012年达到高峰；中国从2007年开始专利申请量呈现较为明显的增长，一直到2018 年都呈现增加的趋势。而从2012 年之后申请量有所下降，可能是由于这一领域的研究已经趋于完备，且多只集中在葡萄酒这一单一果酒种类，研究易出现瓶颈。受饮食结构特点影响，中国出现多种水果种类制备的果酒，如杨梅酒、猕猴桃酒和沙棘酒等（申请号：CN200910022423、CN200910261648和CN200710026730），不同果酒所需要的降酸方法也有所区别，因此，2013—2018年，中国果酒降酸的专利申请总量呈上升趋势，并在2019—2023年该专利申请量持续增加。

随着人们对果酒需求的提升以及对口感的逐渐关注，对降酸方法的技术开发热度将继续保持，可以预期，该领域的专利申请量也将持续增长。

3.3 专利申请产出国和申请人分布

专利申请产出地区一般是指一项技术的原创技术区域。通过对所检索专利文献产出地区进行统计分析，排名靠前的国家依次为中国和日本等，而排名第一的中国申请量较大，显示出非常活跃的开发和研究热情，这也侧面印证了前文分析的国内果酒种类丰富、饮酒文化盛行的特点。部分国家对葡萄酒等果酒的需求量较大，如法国和德国等[19]，法国和德国等欧洲国家在专利申请量上也占据了约1/3。对申请人进行进一步统计分析发现，大部分专利申请集中在“西北农林科技大学”（申请号：CN200510041935）和“福建省农业科学院农业工程技术研究所”（申请号：CN201010174093）等高校或科研院所，而国外申请人多为“BERDELLE HILGE PHILIPP”（申请号：ES405923A）和“HENKELL ＆ CO”（申请号：ES461956A）等公司，说明在果酒降酸领域中，一方面较为注重科研产出，一些科研机构在降酸相关原理研究中投入较大；而另一方面，部分研究机构更加偏重于实际生产应用，由相关企业进行研发。

3.4 主要技术分支

目前果酒降酸研究主要聚焦于如何在有效降低果酒中的目标有机酸的同时，不影响酒体的整体风味和感官特性。果酒降酸的专利技术主要涉及两大类，一类主要针对同一果酒种类，采用不同的降酸手段进行处理，通过调整具体的工艺参数和手段，比较最终的降酸效果（申请号：CN200810187532、CN200910216295）；另一类是在各类不同的果酒种类中，采用不同的降酸方法进行测试，选择出具备一定普适性的降酸工艺（申请号：CN201010174092、CN201010174093）。

4 果酒降酸工艺的技术发展趋势分析

果酒降酸工艺改进主要通过优化工艺步骤和参数提高降酸率，或针对不同的果酒种类选择合适的降酸手段或改进设备。从历年专利技术方案来看，该领域的研发人员对各种降酸工艺都保持了持续关注。

微生物法降酸这一工艺在20 世纪70 年代就有所记载，涉及的专利源自德国（申请号：DE2240786 A），主要采用具备降酸机能的微生物或酶以及具有酸转运功能的酵母应用于葡萄酒的制备工艺中；同期出现了化学降酸法的专利申请（申请号：ES461956A），该专利用碳酸钙对葡萄酒进行处理，产生了酒石酸钙，然后分离得到了降酸后的酒品；同期，日本企业（申请号：JP10267677A）还创新性地将碳酸钙和经筛选后的毕赤酵母联合应用于葡萄酒的发酵过程中，有效降低了产品中酒石酸和苹果酸的含量；20 世纪80 年代，苏联（申请号：SU4025323A）采用低温法处理高酒石酸含量的葡萄原汁，并制备得到葡萄酒，也取得了较好的降酸效果。

进入21世纪后，其他果酒种类的降酸研究开始增多，申请号：CN200710026730 从杨梅果肉中分离得到东方伊萨酵母（Issatchenkia orientalis）xlc6，CCTCC NO.M207003，并将其用于杨梅果酒的酿造中，该酵母能进行柠檬酸—乙醇发酵，将原本果汁中所含的大量柠檬酸分解成为乙醇，在培养基中的降酸幅度可达90%；申请号：CN200810187532 采用现有果酒酿造工艺，制备得到越桔初酒，然后利用粟酒裂殖酵母进一步后酵，达到生物降酸的目的，采用这种方法进行酿酒制备得产品与现有常规方法所得产品相比，具有以下优点：提高了越桔酒的风味口感和感官质量；能够使得越桔浆果中的活性成分充分进入果酒中；不会因化学降酸法降低越桔酒的质量。

对于如何优化工艺提高原料降酸率这一技术问题，申请号：CN201310081355在兼性厌氧条件下，将酒类酒球菌6066甘油菌液接种到番茄汁培养基中，在酸性条件下培养一定时间，得到菌液；调整菌液酒精度为10%～14%体积分数，pH值为3.4～3.6，加入35～45 mg/kg 的SO2，按8%～10%体积分数将上述菌液接种到猕猴桃酒中，经过苹果酸—乳酸发酵、倒桶等一系列酿造工序，制得低酸度的猕猴桃果酒；上述技术方案通过调整各工艺的参数，优化技术特征，可降低猕猴桃酒中有机酸的含量。

2000 年后，大部分研究都集中在较为前沿的生物降酸法上，例如，筛选产酸效能低的降酸真菌或酵母（申请号：CN201310219173），或采用基因技术将某段转酸基因接入酵母中（申请号：CN201010174056）等，截至2022年12月，仍有相关专利在陆续公开。

5 结语

本文对果酒中的有机酸种类和化学降酸法、物理降酸法和生物降酸法等常见降酸法进行了总结，对果酒降酸技术领域的专利申请趋势、专利申请产出国和申请人分布进行了统计分析，并对果酒降酸的技术方向和技术手段的发展脉络进行了梳理。结果显示，果酒降酸研究发展势头迅猛，主要申请人集中在高校或科研院所；果酒降酸的主要技术分支包括针对同一果酒进行工艺调整和针对不同种类果酒进行降酸方法测试。本研究可在一定程度上为相关科研人员提供指导。