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(四川農業大學食品學院,四川雅安 625000)
果酒降酸方法的研究現狀
張方艷,蒲彪,陳安均
(四川農業大學食品學院,四川雅安 625000)
酸是果酒的構架,是果酒風味物質的重要組成部分。適度的酸給人帶來清新、爽口和愉快的感覺。隨著果酒的開發和釀制,發現原酒的酸度非常高,因此降酸及降酸方法對果酒非常關鍵,既不損害果酒的品質,又要改善果酒的適口性。本文概述常用的降酸方法,比較各自的優缺點,為生產高品質的果酒提供參考。
果酒,降酸,降酸方法
眾所周知,水果為機體提供所需的維生素、碳水化合物、氨基酸、礦物質,膳食纖維等。我國是一個農產品生產大國,因氣候和地域類型多樣,水果種類繁多,但我國農產品貯藏與物流和農產品的綜合開發利用相對較落后,除了鮮食外,每年果品腐損近1200萬t[1]。最近幾年,我國水果逐年得到了大力開發和綜合利用,如加工成果脯、果汁、果醋、果醬、低度果酒等。進入21世紀后,人們的飲料酒消費觀發生了改變,追求天然、低糖、低度的有益于健康的果酒,進一步促進了飲料酒品種結構的改變[2]。大多水果肉嫩汁多,酸甜可口,屬于漿果類,適合釀制低度保健飲料酒,因此果酒順勢而生。果酒是以新鮮水果或果汁或果漿,采用全部或部分發酵釀制而成的,酒度在體積分數7%~18%的各種低酒度飲料酒[3]。雖然我國的果酒種類很多,但果酒的品質還有待提高,口感有待改善。或許是受氣候、溫度、地域、品種以及原料成熟度等因素的影響,釀制好的果酒的酸含量不適宜。酸是果酒的構架,是其風味物質的重要組成部分。適量的有機酸可以賦予果酒醇厚感和清爽感,但過多的有機酸果酒有酸澀感,口味粗硬,酒體不協調[4],直接影響果酒的口感和品質,必須進行降酸處理。
果酒中酸的來源主要有兩部分,一是水果本身就含有多種有機酸,如檸檬酸,酒石酸,蘋果酸,還有少量的草酸,水楊酸等;二是發酵過程中產生的酸,如乳酸、乙酸、琥珀酸等[5]。不同種類的果酒主體酸不同,各種酸所起的作用也不同,如少量的蘋果酸可賦予果酒新鮮的酸味;酒石酸和琥珀酸對葡萄酒較為重要,對其他果酒并不重要;檸檬酸可以來阻止果酒鐵混濁病的發生;乳酸的酸味柔和,在果酒陳釀過程十分重要等[5]。只有適宜的酸度與合適的酒精度協調,才能形成果酒的特有的口感和風味,成就果酒的典型性[6]。以葡萄酒為例,當含酸量太低時,則口感寡淡無味;過酸有澀味,讓人感到刺口、尖銳、難受[7]。適度的酸才能給人帶來清新、爽口和愉悅的感覺。在實際生產中,增酸不常見,而降酸是果酒生產的一個棘手環節,所以需要更好的降酸方法或降酸工藝來解決這一難題。
目前國內外用于果酒或果汁的降酸方法主要有化學降酸法[8],物理降酸法如低溫冷凍法、離子交換樹脂降酸法[9]、電滲析降酸法[10-12]、殼聚糖吸附降酸法[13],微生物降酸[14]等。
2.1化學降酸法
化學降酸法的原理是利用偏堿性鹽與酒體中的有機酸反應,達到降酸的目的。常用的降酸劑有K2C4H4O6、Na2CO3或K2CO3、KHCO3等。國外早在1968年就有人采用雙鈣鹽法處理部分葡萄酒,除去沉淀之后與含酸量高的葡萄酒混合,得到了理想酸度的葡萄酒。陳繼峰[15]等人認為,需要大幅度降酸時,可使用K2CO3或KHCO3,二者不僅可以降低可滴定酸,對蘋果酸也有一定的效果。KHCO3降酸反應較快,成本低,但是處理果酒時一定要注意,除去過多的酒石酸后也會影響果酒的口感。楊少海[16]從公釀一號的降酸實驗中得出:僅使用KHCO3會減弱葡萄酒的香氣、口味,同時會改變葡萄酒的色度。尹艷[17]等人采用CaCO3、K2CO3、KHCO3三種物質分別對降低荔枝酒的總酸、揮發酸的含量進行研究,實驗表明在添加量控制在0.6g/200mL時,CaCO3對荔枝酒的降酸作用比K2CO3和KHCO3更為顯著。王進[18]等人采用了化學降酸和高分子有機材料作對比,對荔枝酒中的揮發酸進行了降酸實驗的研究,表明采用高分子有機材料進行降揮發酸,可達到較好的效果。趙燕[19]等人研究了CaCO3、K2CO3、K2C4H4O6對獼猴桃果酒的單獨降酸和復合降酸,結果表明CaCO3、K2CO3、K2C4H4O6不適合單獨降酸,前兩者用量增加時對酒的口感破壞強,后者雖然降酸效果好,但單獨降酸,成本高。趙磊[20]等人對獼猴桃果酒的化學降酸和梨汁勾兌降酸技術進行了研究,實驗結果表明,CaCO3、K2CO3對于獼猴桃果酒,都不適合單獨降酸,相比之下Na2CO3的整體效果較好,但混合獼猴桃汁和梨汁的勾兌法亦可達到同樣的降酸效果而且天然、健康,無任何化學添加劑,不僅能改善口感,還保持果酒的穩定性,因此效果更佳。
化學降酸主要是降低酒石酸的含量,理論上降1g酒石酸,單一降酸劑的用量為CaCO3:0.67g/L、K2CO3:0.62g/L、KHCO3:0.87g/L、Na2CO3:1.0g/L等。在一定范圍內,隨著降酸劑用量的增加,雖然降酸幅度大,但酒體苦澀感增加,酒體不穩定[19]。使用單一降酸劑想要達到降酸的程度,可能需要的量大,可以選擇幾種降酸劑復合降酸,這樣即減少了使用量,使得降酸過程中產生的CO2及所帶入的金屬離子如Ca、K、Na等減少,進而減弱對果酒的口感和香氣的破壞,使得酒體更穩定。雖然化學降酸時間短、見效快,但是無論用哪一種化學試劑,都有一定的局限性,存在安全隱患,且不符合消費者追求天然的、無添加劑的消費心理[8]。
2.2物理降酸法
物理降酸法中最早使用的是低溫冷凍法,需趁冷過濾,隨著對降酸方法的深入研究,陸續出現了離子交換樹脂降酸法、電滲析降酸法、殼聚糖吸附降酸法等。
2.2.1 低溫冷凍降酸 低溫冷凍降酸法是在低溫(一般0~2℃)條件下,果酒中的酒石酸鹽類結晶析出,然后趁冷過濾除去沉淀[15]。為了加速酒石酸鹽類的沉淀,通常是與化學降酸法聯合,使用前預先加入一定量的酒石酸鹽如K2C4H4O6。此方法可在原酒貯陳階段進行。目前此法已納入多數企業的生產規程。利用冷凍法降低果酒的酸度主要是降低酒中的酒石酸含量,而果酒中所含的蘋果酸變化不大,蘋果酸給味覺帶來的苦澀刺舌感,破壞口味的完整性[21]。冷凍法可消除沉淀,保持酒的非生物穩定,但還不能完全解決改善果酒的口味問題。陳繼峰[13]等人的實驗表明,冷凍處理可使葡萄汁的可滴定酸度降低2.2g/L,使蘋果酸降低了0.89g/L。由于動力消耗大,工廠生產不常用。
2.2.2 離子交換樹脂降酸法 離子交換樹脂降酸法是通過轉型后陰離子交換樹脂中的OH-與有機酸反應,中和酒中的酸根,達到降酸的目的。離子交換樹脂降酸法其實并不是新的降酸方法,早在1969年,Peterson[22]等人就利用陽離子交換樹脂,來調整葡萄酒的酸度。生物法降酸和化學法降酸對于高pH和高可滴定酸的果酒的降酸無效,因為它們在降酸的同時升高了果酒的pH,調整高pH和高可滴定酸的果酒的酸度可采用離子交換法[23]。近幾年國內一些研究人員熱衷于離子交換樹脂降酸法的研究。季建生[24]利用D-X3對干型楊梅果酒的降酸方法進行了研究,交換量為1∶20(v/v),總酸下降幅達71%,可以反復使用,使得干型楊梅果酒中總酸含量可達到感官要求,產品的色澤、風味良好。袁懷波[25]等人研究了利用D941弱堿性陰離子交換樹脂降低沙棘果汁的含酸量。王春霞[26]等人分別在果汁發酵前和原酒后酵期進行采用D-X樹脂降酸等。諸葛慶[7]用了五種不同的樹脂對獼猴桃果酒進行降酸研究,發現不同樹脂對果酒中的有機酸吸附有選擇性的吸附。選擇該方法要考慮到所選樹脂的價格、型號、耐用性及對所要降得酸的吸附性等,對于顏色深的果酒或果汁,可能會由于殼聚糖的吸附作用而變色。
2.2.3 殼聚糖吸附降酸法 殼聚糖為天然高分子氨基多糖,是葡萄糖胺相互之間以β-1,4-糖苷鍵連接而成的線性偏堿性的多糖,它的降酸原理是[9]:
生成的胺鹽遇到OH-就會游離成原來的有機酸,經過洗滌,殼聚糖還能回收再使用:
此方法的優點在于殼聚糖多孔膜制備簡單,具有較大的比表面積和較強的吸附性,而且殼聚糖易于成膜,加工方便等。諸葛慶[9]對比了離子交換樹脂和殼聚糖吸附對獼猴桃果酒的降酸,結果表明兩者都能降低獼猴桃酒的酸度,但苦澀感較重,總體質量沒有得到改善。王勵治[27]利用殼聚糖和酒石酸鉀復合降酸,實驗結果表明11g/L的殼聚糖和6g/L的酒石酸鉀聯合添加,結合低溫冷凍后趁冷過濾,能是降酸率達到50%,適合于檸檬酸含量高的果酒。
2.2.4 電滲析降酸法 電滲析降酸法是利用離子交換膜的選擇透過性,在外加直流電場的作用下,酒體中的陰、陽離子分別通過陰離子和陽離子交換膜,然后分別向陽極和陰極移動,進入濃縮室,達到了降酸的目的。諸葛慶[9]利用電滲析降酸法對獼猴桃原酒進行降酸,結果表明電滲析降酸法使得酒體中各主體酸同步降低、酒精損失少、酒的總體質量得到提高。王華一[11]等人研究了橙汁的電滲析降酸效果及最佳降酸條件,實驗結果表明,溫度、流速和電壓是影響電滲析降酸效果的主要因素,橙汁的電滲析降酸最佳條件是電壓60V,流速550L/h,溫度15℃。周增群[28]等人采用一種經改進的普通膜兩隔室電滲析設備,對楊梅果酒進行了降酸處理,實驗結果顯示經電滲析處理的楊梅果酒的可滴定酸含量在短時間里,可從14~12g/L降到8~6g/L,同時pH升高,該實驗結果表明電滲析降酸法也有可能用于其它高酸度果酒和果汁的降酸。此方法不需要試劑,是個連續的降酸過程,但動力消耗大,成本高。
2.3生物降酸
通過微生物的發酵作用分解蘋果酸,以達到降酸的目的。生物降酸中主要是蘋果酸-乳酸菌發酵降酸和酵母菌降酸。該方法主要是針對蘋果酸含量高的果酒降酸。
2.3.1 蘋果酸-乳酸發酵降酸 蘋果酸-乳酸發酵降酸的降酸原理是乳酸菌把酸性較強的蘋果酸中的兩個羧基代謝掉一個變成酸性較弱的乳酸,即達到降酸的目的[29]。許多年以來,國外的許多釀酒師都依賴于蘋果酸-乳酸發酵來降低葡萄酒的酸度,不僅能降低酸度,而且可以提高果酒的品質。許多實驗表明沒有經過蘋果酸-乳酸發酵的果酒,可以感覺到其酸度高于經過蘋果酸-乳酸發酵的果酒。其實,在陳釀階段會有蘋果酸-乳酸發酵的發酵,只是不明顯而已。酒明串珠菌中的一些菌株常用于蘋果酸-乳酸發酵法降酸之中,Gao[30]等曾采用高濃度酒明串珠菌(Leuconostocoenos)降酸。Laaboudi[31]等人連續兩年對法國勃艮地地區(Burgundy)的黑比諾和霞多麗葡萄酒進行了研究,對經過蘋果酸-乳酸發酵和未經過蘋果酸-乳酸發酵的葡萄酒進行對比,發現前者的酸度較低。郭永亮等[32]認為,經過精選的某些乳酸菌能突出和提升葡萄酒的品種特性,增加其典型性。Katja Tiitinen[33]等人研究了在沙棘果汁加工過程中的蘋果酸-乳酸發酵,實驗結果表明蘋果酸-乳酸發酵能降低沙棘果汁中的蘋果酸,使得50%的蘋果酸轉化為乳酸和CO2。Bronwen J[34]等人研究了pH和酒精濃度對蘋果酸-乳酸的乳酸桿菌的酶表達的影響,實驗表明pH3.8,酒精含量為0時,蘋果酸的含量降得最快,酒精度是影響蘋果酸-乳酸菌發酵過程中乳酸桿菌酶基因的表達主要因素。隨著發酵過程中酒精度的增加,蘋果酸-乳酸發酵降酸對葡萄酒酒質有許多正面的影響,是國外釀酒師喜歡采用此方法降酸的主要原因。陳繼峰[15]等人認為,當葡萄酒的酸度稍微偏高時,采用蘋果酸-乳酸發酵法降酸即可達到降酸的目的,同時又可改進葡萄酒的風味。有人嘗試著化學降酸和生物降酸結合使用,如魯平原[35]等人使用CaCO3進行物理和化學對沙棘汁降酸后發酵,然后用20mg/kg的乳酸菌進行生物降酸可以有效的降低沙棘干酒的酸度,能得到風味和口感良好的沙棘干酒。
2.3.2 酵母菌降酸 酵母菌降酸的原理是把蘋果酸轉化為酒精和CO2而達到降酸的目的[32]。有人通過修飾酵母來降酸,Volschenk[36]等人用基因工程技術得來的酵母菌株使蘋果酸轉化為乳酸,他們將栗酒裂殖酵母蘋果酸透過酶基因(mae1)分別與栗酒裂殖酵母蘋果酸酶基因(mae2)和乳酸菌屬蘋果酸-乳酸酶基因(mae S)結合,并轉入啤酒酵母中共表達,使降酸效率大大提高。mae1-mae2基因在7d內使蘋果酸降低了8g/L,mae1-mae S基因在4d內使蘋果酸降低了4.5g/L;mae1-mae2基因使白詩南葡萄醪中的蘋果酸降低了5g/L。Bony[37]等人的研究結果表明,mae S在啤酒酵母菌株中多拷貝表達和mae1單拷貝表達在4d內使蘋果酸降低3g/L。這些研究表明基因工程酵母菌對葡萄醪降酸的效果非常明顯。Dong-Hwan[38]等人研究了利用SaccharomycescerevisiaeW-3和IssatchenkiaorientalisKMBL 5774對葡萄漿聯合發酵,能降低蘋果酸的含量。
此外,有不少人用裂殖酵母降酸,作用機理是它把蘋果酸幾乎完全轉化為二氧化碳和酒精[29]。但經裂殖酵母處理的果酒中會產生不愉快的味道,影響果酒的質量。研究發現,用栗酒裂殖酵母降低部分酸后,直接加入啤酒酵母,前者對后者有抑制作用[39]。菌株Lalvin AC1D和Lalvin EC1118也有一定的降酸作用[40]。很多果酒廠也在使用Lalvin EC1118,如天全縣欣妙果酒廠,它的出酒率比著白葡萄酒酵母和Cross釀酒酵母的出酒率高,pH比兩者的高。另外,一些酵母菌在進行酒精發酵的同時也具有降酸的功能,并且對果酒的品質沒有影響,這類菌株倍受釀酒師們的青睞。AVilela[41]等人利用S26(Saccharomycescerevisiae)來降低果酒中的揮發性酸—乙酸,能降低1.44g/L。而在我國,對于酵母菌降酸的研究并不多,早期張佛民[42]等人采用了七種裂殖酵母菌種對獼猴桃半干酒新工藝降酸進行了研究,結果表明生物降酸對酒的風味有不良影響,實驗結論是裂殖酵母發酵可降低猴桃酒酸度但不能和葡萄酒酵母同時添加,必須先加裂殖酵母,待發酵旺盛后再加葡萄酒酵母。
上述幾種降酸方法,化學降酸法常用的降酸劑有CaCO3、K2CO3、Na2CO3、K2C4H4O6等,該方法除去的大部分是酒石酸,反應快,時間短,效果明顯,但如CaCO3降酸時會產生大量的白色沉淀,使酒體極不穩定,且果酒的香氣會伴著產生的CO2溢出而減弱。另外,隨著降酸劑的量增加,果酒的苦澀感增加。此外化學降酸法所用的是化學試劑,存在著安全劑量以及殘留的問題。生物降酸法中的蘋果酸-乳酸發酵,主要降低的是蘋果酸,但所需時間長。如果選用裂殖酵母降酸時,要注意所選用的裂殖酵母不要給果酒帶來不愉快的味道,否則適得其反。物理降酸法的低溫冷凍降酸雖對酒體色澤沒影響,但時間長、效率低,而且動力消耗大、成本偏高。殼聚糖吸附降酸法既能降酸又能提高酒體的澄清度,但會給后續過濾帶來麻煩。電滲析降酸法目前還不成熟,有待深入研究。利用生物工程技術如基因工程和原生質體融合技術選育出適合各種果酒專用的釀酒酵母,既能代謝產生酒精又能降酸是很必要和急需的。此外,從果酒原料上著手,除果酒發酵時最好采用成熟的水果外,培育和選育一些果實含糖度高、酸度低的水果品種也是解決果酒酸度高的最有效的方法。
由于化學降酸主要是采用的化學試劑降低果酒中的酒石酸含量,使用量超出一定范圍會影響果酒的口感、色澤及香氣,帶入的金屬離子還容易造成酒體的不穩定,對于果酒的品質的負面影響很大。為了避免上述問題,可以結合其他三種降酸方法,如先化學降酸再低溫冷凍,趁冷過濾,或化學降酸劑和殼聚糖聯合使用降酸等。物理降酸法的低溫冷凍法和電滲析降酸法動力消耗大,成本高,殼聚糖吸附降酸法不但能夠降低果酒的總酸,還能提高果酒的澄清度,只是需要有更好的方法解決過濾的問題。蘋果酸-乳酸發酵降酸由于乳酸菌的代謝活動能微調整果酒的成分,既降低了果酒的酸度,又能改善果酒的品質,關鍵是避免了化學試劑的加入,符合消費者追求天然的、無添加劑的消費心理,所以要追求高品質的果酒,應當選用蘋果酸-乳酸降酸方法。不同果酒的主體酸不盡相同,因此應根據果酒的主體酸來選擇合適的降酸方法,達到既改善果酒的適口性,又能提高果酒品質的目的。
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The research status of deacidification methods of fruit wine
ZHANGFang-yan,PUBiao,CHENAn-jun
(Food Science and Technology,Sichuan Agricultural University,Ya’an 625000,China)
Acid is the framework of fruit wine,and is an important part of fruit wine flavor compounds.Moderately acid can bring people fresh,refreshing and pleasant feeling. With the developing and brewing of fruit wine,the acidity of the raw wine is very high,so the deacidification and deacidification method is critical for the quality of wine,no harm to the quality of fruit wine,but also to improve the palatability of wine.This article outlined the common deacidification methods and compares their advantages and disadvantages,which could take reference for the production of high quality wine.
fruit wine;deacidification;deacidification methods
2013-06-28
張方艷(1987-),女,在讀碩士研究生,研究方向:食品微生物與發酵工程。
TS255.1
:A
:1002-0306(2014)01-0390-05