發酵酒儲藏期間渾濁沉淀類型及澄清措施

陳玉穎，鄒 毅，王帥靜，黃雙霞，陳華磊，藍尉冰，齊鵬翔，陳 山*

（1.廣西大學 輕工與食品工程學院，廣西 南寧 530004；2.廣西海銘威釀酒有限公司，廣西 來賓 546500）

發酵酒是以糧谷、水果、乳類等為主要原料，經發酵或部分發酵釀制而成的飲料酒[1]，典型的發酵酒有黃酒、葡萄酒、果酒等[2]。發酵酒原料來源多樣化且含有豐富的維生素、礦物質、氨基酸、多糖類物質及黃酮類等植物營養素，具有抗氧化、抗衰老、防輻射等功效，相比白酒所攝入的能量更低、更安全[3-6]。

發酵酒成分復雜，原料中含有的單寧、果膠、蛋白質、酚類物質等成分在酒中呈膠狀，在酒精的作用下易形成大分子物質或絡合其他物質而沉淀析出。發酵酒的澄清問題一直難以解決[7]，尤其是酒類產品儲藏期形成的化學性沉淀，即酒體雖已經過澄清處理變為澄清透亮，但是儲存一段時間后酒體返濁，再一次產生沉淀，穩定性較差[8-10]，而色澤作為酒體最重要的感官品質之一，是消費者在消費過程中首先關注的重要品質特征[11]。澄清穩定處理是果酒后處理的關鍵步驟，是增強酒體穩定性、解決后渾濁的重要方法，已有學者提出需根據酒體特性對澄清劑進行選擇的觀點來穩定酒體，延長貨架期[12-14]。本文對黃酒、葡萄酒和果酒3種發酵酒在儲藏期間產生的渾濁沉淀類型、形成機理及澄清措施的研究進展進行綜述，并進行分析討論，以期為發酵酒的穩定性研究提供理論參考，同時對目前澄清劑在使用過程中存在的問題進行分析與展望，旨在為新型澄清劑的開發提供思考。

1 發酵酒渾濁沉淀類型及形成機理

發酵酒產生渾濁沉淀的時間段之一便是在儲藏存放期間。有時酒體雖然有輕微渾濁現象，不影響消費者食用，但會影響酒類的外觀及銷售。有研究表明，造成酒體出現渾濁沉淀的原因有多種，既有因微生物參與代謝途徑使有機酸等物質作用于酒的顏色[15]，也有因酒體成分復雜，多種大分子物質或金屬離子物質長期共存時發生反應產生渾濁物質[16]，還有因使用過量添加劑而凝聚的沉淀[17]等。

1.1 微生物渾濁沉淀及其形成機理

微生物在酒中進行代謝繁殖活動時，使酒體組成成分和膠體平衡遭到破壞，微生物與酒中的酶類相互作用，產物或間接產物引起酒中大分子物質之間的相互轉化、分解及絡合[18]，使酒體顏色褐變并影響酒色酒香，嚴重則會引起酒出現霧濁、渾濁或沉淀等不良感官現象[19]。細菌、酵母菌和霉菌是影響酒體出現渾濁、沉淀的主要微生物。細菌型渾濁通常是因為醋酸菌繁殖過程會分泌粘液物質，形成灰色菌膜，并分解酒精產生酸敗性成分；酵母型渾濁則是酵母在酒體表面形成菌膜，消耗丙三醇和酒精并產生乙醛味，對酒體的感官造成影響；霉菌通過分泌氧化酶氧化酒中酚類物質而形成不溶物[20]。以葡萄酒為例，當葡萄酒中乳酸菌和醋酸菌等濃度較高時，酒體因受其污染導致乙酸濃度升高，進而與乙醇結合形成大量乙酸乙酯，當溫度、pH值、貯藏期等條件變化時，在微生物和代謝產物共同影響下，與酒中色素類物質相互作用，影響葡萄酒的穩定性[21]。葡萄酒發酵過程中存在的生物胺主要是由葡萄酒中蘋果酸-乳酸菌在蘋果酸-乳酸發酵（malolactic fermentation，MLF）過程中對氨基酸脫酸產生的；在發酵后期，代謝中間產物瓜氨酸與乙醇結合，生成氨基甲酸乙酸酯，釋放氨的同時中和了H+，從而穩定酒體[22-23]。

1.2 大分子物質渾濁沉淀及其形成機理

造成此類渾濁沉淀的原因主要是由原料或添加劑亦或代謝途徑中間產物中的某些大分子物質成分（一般包括蛋白質、果膠、色素）在酒體中參與化學反應而形成沉淀。因為發酵酒原料中帶有大量蛋白質、果膠等膠體物質，這些膠體物質很容易在電離作用下使得酒中帶有正負電荷的物質相互反應而聚沉[24]，如帶負電的鞣酸根離子與帶正電的蛋白質顆粒易生成難溶性絡合物而沉淀，造成酒體澄清度下降。新葡萄酒原酒中的花色素由于聚合成單寧而引起色素沉淀[25]；在葡萄酒儲藏期間，蛋白質和蛋白酶自死亡酵母菌內部釋放到酒體當中，從而產生蛋白性質的不穩定因素[26]。酒體氧化是一個矛盾的問題，一方面氧化反應是酒體產生風味的必要條件，另一方面又是產生氧化沉淀的必然結果。在溶解氧的作用下，蛋白質發生生化反應，含巰基的蛋白質被氧化，聚合成大分子蛋白質，在成品酒瓶頸中如有過量的氧存在，在光照和溫度條件下，蛋白質易與多酚發生氧化縮合反應而產生沉淀。從不同表現形態來分，蛋白質沉淀又分為冷渾濁沉淀、熱渾濁沉淀和氧化渾濁沉淀[27-28]。

1.3 金屬離子渾濁沉淀及其形成機理

金屬離子渾濁沉淀則是由酒中某些金屬含量過高或參與氧化等化學反應所致。葡萄酒中容易出現此類沉淀，因為葡萄中含有豐富的鉀、鈣、鈉、鎂、鐵等金屬離子，還含有酒石酸等多種有機酸，兩者相互反應易形不溶性鹽類而產生沉淀。銅破敗病和鐵破敗病在葡萄酒中容易出現。銅破敗病是指二氧化硫在還原條件下，可以還原得到的硫化氫，銅離子與硫化氫反應結合生成硫化銅膠體，在電解質和蛋白質的作用下發生絮凝作用，使葡萄酒產生渾濁沉淀。鐵破敗在儲藏過程中則易形成藍色破敗病，這是由于亞鐵離子在貯存過程中容易被氧化成鐵離子，當鐵離子遇到酒液中的單寧成分后，易結合形成藍色不溶化合物[29]。在黃酒中，三價鐵離子與磷酸根離子可形成帶有負電荷的膠體物質，當磷酸鐵膠體與帶正電的蛋白質發生反應時易產生渾濁現象[28]。

2 發酵酒澄清措施

2.1 物理澄清法

物理澄清方法主要是通過自然沉降和運用機械分離、膜技術等方法對酒體進行澄清以達到將酒體與雜質進行分離的目的。自然沉降是經過長時間靜置，使酒中的膠體自動凝聚，果肉、雜質自然聚沉而達到澄清效果，但是此方法耗時長、效果不明顯，因此通常不被選用。機械離心法通過將酒體進行高速旋轉離心后將酒液與沉淀物分離，除去大分子膠體物質或者其他雜質及懸浮物來達到澄清目的。冷凍法澄清是通過控制冷凍溫度進而改變膠體性質，利用濃縮和脫水復合的特性使其解凍時形成沉淀。RODRIGUEZ C R等[30]于1990年提出了關于酒石沉淀穩定葡萄酒的方法，原理是將溫度控制在酒液中酒石酸鉀含量飽和的程度下，借助物理吸附的方法將影響酒石結晶的抑制劑去除[31]。

2.2 化學澄清法

化學澄清法主要是利用了澄清劑的作用原理及物質特性。在使用不同的澄清劑過程中，雖然有時會出現下膠量難以控制、酒體脫色嚴重、返混等影響酒體品質的現象[32-33]，但是添加單一或復合型澄清劑是加快酒體聚凝物沉降、延長酒體穩定性最為有效的方法之一。澄清劑的作用機理主要包含3個方面：澄清劑與酒中膠體發生化學反應；澄清劑溶解后通過吸附能力使分散的懸浮微粒在酒中凝聚沉淀；澄清劑與懸浮微粒所帶不同正負電荷通過相互作用達到等電點形成絮凝沉淀[34]。目前常用的澄清劑主要有以下幾種。

2.2.1 明膠

明膠是經膠原部分降解而成的蛋白質薄片或粉粒[35]，它具有三重螺旋結構和豐富的脯氨酸，是親水性膠體。明膠蛋白與酒中的單寧等酚類物質接觸時，由于氫鍵和疏水基的連接發生聚合反應而出現變性現象，轉變成為了帶正電的憎水膠體，與帶負電的單寧相互作用、相互吸引，形成絮狀沉淀物，從而達到澄清的目的[36]。張如意等[37]研究發現，當明膠添加量為0.1 g/L時，因與單寧物質絡合凝結沉淀而提高果酒澄清度，繼續增加添加量后，明膠吸附達到飽和狀態而導致色度下降。因此明膠的使用量需控制在一定范圍內，否則與預期的澄清效果相反[38]。

2.2.2 膨潤土

膨潤土（皂土）是一種膠狀粘土，含有可交換離子，具有穩定性、吸附性和懸浮性等特點。目前在世界范圍內防止蛋白質混濁的方法是利用膨潤土吸附除去，但有時會影響酒的質量[39-40]。在果酒的自然pH條件下，皂土帶有陰離子，蛋白質分子通過置換皂土內部陽離子形成沉淀，可以較好的去除酒液中含有陽離子的蛋白[41-43]。皂土在澄清處理過程中效果良好且迅速，且對下膠過量的酒有修復作用，因而在葡萄酒的澄清和穩定處理中使用較廣[44]。吳幼茹等[45]在對甘蔗果酒澄清劑的篩選研究中綜合各種感官指標發現，當硅藻土添加量為0.006 g/mL時處理甘蔗果酒的效果最好。桂青等[46]在做不同澄清劑對椰水果酒穩定性研究時發現，當皂土添加量為0.2 g/L時，酒中蛋白質含量僅為18 μg/mL，果酒穩定性最好。

2.2.3 殼聚糖

殼聚糖在溶液中易發生質子化而成為帶有正電荷的電解質，可通過吸附作用、橋聯作用或電中合作用與帶負電荷的物質如蛋白質、果膠等成分發生反應，使溶膠聚沉，達到澄清目的[47]。葉光斌等[48]用4種澄清劑對菠蘿果酒進行澄清穩定研究，通過數據比對發現，殼聚糖的處理效果最好，且當殼聚糖用量為0.2 g/L，澄清時間為150 min時，果酒色香味最佳。劉亞萍等[49]在發酵石榴酒澄清劑的篩選及澄清條件優化實驗中發現，使用單一澄清劑時，0.6 g/L質量濃度的殼聚糖可以使發酵石榴酒保持最大透光率，添加量繼續增大反而不易澄清；在使用復配澄清劑時，對酒體澄清度影響最大的仍是殼聚糖濃度。

2.2.4 植源型澄清劑

植源型澄清劑一類是植物源膠體，一類是從植物中提取的植物蛋白。植物型高分子物質具有高黏性、絮凝性、無毒害的特點，在山葡萄酒的生產中常被作為澄清劑使用[50]。目前，國內外對于植源型澄清劑的研究還并不常見。魯榕榕[51]等以赤霞珠干紅葡萄酒為試材，比較了大豆蛋白和傳統澄清劑的澄清效果及對葡萄酒品質的影響，結果表明，采用200 mg/L大豆蛋白處理后，酒樣的透光率高達93%，酒腳厚度＜2 mm，澄清效果更好。孫永林等[52]以自制的香菇葡萄酒為原料，采用瓊脂、海藻酸鈉和大豆蛋白3種不同的植源型澄清劑對酒液進行澄清試驗，結果表明，海藻酸鈉和大豆蛋白在下膠效果、保持葡萄酒的透光率和酒液的穩定性及品質方面要優于瓊脂。MAURY C等[53]通過對植物蛋白對紅酒的澄清進行研究，提出用植物蛋白代替動物源澄清劑可以減少動物類污染，更加綠色安全。

2.2.5 復合澄清劑

相比較于單一澄清劑來說，復合澄清劑可以相互彌補各自的不足，通過“協同”作用使酒體的澄清及穩定效果變得更加有效、明顯。吳翔等[54]在對混合發酵果酒澄清方法及澄清劑的篩選研究中發現，多種水果混合發酵果酒的最佳澄清劑為皂土與卡拉膠的復配物，通過數據比對，澄清效果及穩定性最好的配方比例是：皂土的使用量為1.33 g/L，皂土與卡拉膠的復配比例是1∶1.2～1∶1.4。邵曉慶等[55]在野草莓果酒的澄清實驗中發現，殼聚糖、皂土和聚乙烯聚吡咯烷酮（polyvinylpolypyrrolidone，PPVP）復合使用的澄清效果優于三者單獨作用，野草莓酒透光率可達96.80%。

2.3 生物澄清法

生物方法是在酒體中加入酶制劑，通過酶與果膠等物質反應水解后，使得酒體中的絮狀懸浮物開始沉淀，達到澄清目的。果膠酶對葡萄酒的感官特性和技術有較大影響，且可以幫助提高澄清和過濾的過程[57-58]。陳亮等[59]通過正交試驗探討了果膠酶澄清紅樹莓果酒的最佳工藝條件，并發現果膠酶可以很好地對紅樹莓果酒進行澄清且較好地避免了后渾濁現象的發生。簡清梅等[59]在利用果膠酶澄清桔子酒實驗中發現，果膠質被果膠酶分解后形成半乳糖醛酸和果膠酸，從而起到澄清效果，且當果膠酶添加量為0.8g/L時透光率最大。

3 結語

發酵酒的穩定性研究越來越受到重視，隨著研究的深入，更多酒體致渾物質及代謝途徑將被發現。同時，隨著機理研究的突破也會研究出更加有針對性的澄清劑。因此，發酵酒澄清技術未來會要求對酒體成分及沉淀物成分進行更加精確的檢測；針對不同工藝、不同品牌的發酵酒，在澄清劑的選擇和開發上也會有針對性和選擇性；對酒體澄清結果的評定中，不僅對澄清度、感官評定指數、各項理化指標有明確的要求，還要考慮穩定性周期的長短。通過工藝的完善，來提高并保障酒體的品質，延長貨架期。

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