棗酒的澄清及酒體穩(wěn)定性與電導率相關(guān)性研究

楊　輝, 楊文英, 王正宇, 唐　壓, 徐倩儒, 賈　燁

(陜西科技大學 食品與生物工程學院， 陜西 西安　710021)

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棗酒的澄清及酒體穩(wěn)定性與電導率相關(guān)性研究

楊輝, 楊文英, 王正宇, 唐壓, 徐倩儒, 賈燁

(陜西科技大學 食品與生物工程學院， 陜西 西安710021)

摘要：為了準確的判斷棗酒貯藏穩(wěn)定性,探討棗酒穩(wěn)定性與電導率之間的相關(guān)性，對不同澄清方案、不同時間、不同季節(jié)所得棗酒的電導率及其變化進行了測定，討論了溫度、酸度、總糖和pH值對棗酒渾濁沉淀過程的影響.結(jié)果表明：殼聚糖對棗酒的澄清效果最佳；在飽和溫度低于13 ℃時棗酒的穩(wěn)定性好；棗酒pH≤3.3條件下，酒的電導率小于1 000 μS/cm，酒的穩(wěn)定性好，儲放中不會出現(xiàn)渾濁和沉淀，棗酒電導率小于1 000 μS/cm可作為貯藏穩(wěn)定性的標準.

關(guān)鍵詞：棗酒； 貯藏； 穩(wěn)定性； 澄清度； 電導率

0引言

大棗含有的化學成分種類繁多，既有具有藥理活性的生物堿類、黃酮類、皂苷類、三萜類、甾醇類等次生物質(zhì)，也有對人體具有重要營養(yǎng)價值的糖類、蛋白質(zhì)與氨基酸類等初生物質(zhì)[1].利用大棗生產(chǎn)的紅棗酒營養(yǎng)豐富，具有很好的市場前景，但酒的穩(wěn)定性是影響口感和銷售的重要因素，棗酒生產(chǎn)中的澄清方法以及酒裝瓶放置中因外界環(huán)境條件，如溫度、光照、運輸條件變化會導致酒體變渾濁，失去光澤等，所以灌裝前對酒的穩(wěn)定性進行分析判定是十分重要的.目前主要采用物理和化學檢驗法，對結(jié)果的斷定卻采用目測是否澄清、發(fā)霧，然后，給出合格與否的結(jié)論.這種方法要求檢驗者具有十分豐富的經(jīng)驗，即便是這樣對于不同原料的果酒判定穩(wěn)定性時也常常出現(xiàn)結(jié)論不當?shù)膯栴}.

影響酒沉淀穩(wěn)定性的原因很多：其一，就是酒石酸鹽即酒石的形成.牛育林等[2]研究了葡萄酒酒石的穩(wěn)定性，得出冷凍法、冷藏法能夠預測酒石穩(wěn)定性，同時，提出酒石穩(wěn)定性臨界值受總酸的影響.其二，是不同電荷粒子間發(fā)生靜電作用導致絮凝沉淀，而衡量酒中帶電粒子多少的就是電導率，粒子數(shù)越多其導電性越好，電導率越小，這種方法可以避免僅僅采用澄清度或透光率無法判斷果酒沉淀穩(wěn)定性的問題.基于此不少學者對果酒穩(wěn)定性進行了深入研究，劉建華等[3]通過對葡萄酒冷穩(wěn)定工藝的研究，得出冷凍處理前后的電導率差<25μS/cm時，葡萄酒是穩(wěn)定的；25μS/cm<電導率差<50μS/cm時，有酒石酸氫鉀沉淀的危險；電導率差>50μS/cm時，葡萄酒是不穩(wěn)定的.劉振來等[4]通過對葡萄酒生產(chǎn)中酒石穩(wěn)定性測定方法的研究，得出可以利用電導率差法以及飽和溫度法來判定葡萄酒的酒石穩(wěn)定性.除此之外，邢凱等[5]還研究了總酸、pH值與紅葡萄酒穩(wěn)定性的關(guān)系，通過試驗得出pH與總酸的變化不呈正比關(guān)系，而紅葡萄酒在pH值為3.6時電導率差最大，冷穩(wěn)定性最差.

棗酒發(fā)酵中的酵母帶有負電荷，有些懸浮顆粒也帶負電荷，酒中的蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)依據(jù)酒的pH值的不同帶正電荷或負電荷，而澄清過程使用的澄清劑在酒中也是帶電荷的離子，因此，酒在澄清前后粒子數(shù)會發(fā)生很大變化，酒的穩(wěn)定性與酒的電導率有密切關(guān)系.

基于此原理和前人的工作，本研究借助物理化學的方法對灌裝前的酒或者貯罐中的酒進行電導率測定，通過大量實驗建立發(fā)酵酒穩(wěn)定性與電導率之間的相關(guān)性，依據(jù)電導率測定結(jié)果判定酒的穩(wěn)定性，或電導率測定結(jié)果與其他輔助手段相結(jié)合判定酒的穩(wěn)定性，提高對酒穩(wěn)定性判斷的準確率，使人們對果酒穩(wěn)定性的控制達到新的水平.

1材料與方法

1.1材料與菌種

佳縣(灘棗)，白砂糖，果膠酶，6%的亞硫酸溶液，果酒釀造酵母RW.

1.2試劑與儀器設備

(1)主要試劑：氫氧化鈉，天津市紅巖化學試劑廠，分析純.明膠，天津市登峰化學試劑廠，食品級.皂土，帝伯仕自釀酒機有限公司，食品級.檸檬酸，天津市化學試劑六廠三分廠，食品級. 殼聚糖，濟南海得貝海洋生物工程有限公司，食品級.酒石酸氫鉀(晶體)，天津市科密歐化學試劑有限公司，分析純.

(2)主要儀器設備:見表1所示.

表1　主要儀器設備

1.3實驗方法

1.3.1溶液的配制

2%明膠溶液、5%的皂土懸濁液、1%的殼聚糖溶液、氫氧化鈉溶液、酚酞指示劑的配制采用文獻[6]中的方法.

1.3.2棗酒釀造工藝流程[7]

干棗→除雜清洗→烘烤→浸泡→蒸煮→破皮→酶解→棗渣分離→降溫→調(diào)整成分→發(fā)酵→澄清→過濾→滅菌→裝瓶→殺菌→成品.

1.3.3棗酒澄清

實驗所得棗酒原酒從外觀看，色澤為琥珀色，較為清亮，并且無明顯懸浮與沉淀；從氣味看，具有大棗的濃香氣，果香與酒香協(xié)調(diào)；所測理化指標為：糖度為11.0 °Brix，pH為3.72，酸度為4.47 g/L，透光率為79.8%，電導率為1 598μS/cm.

用明膠、皂土和殼聚糖三種澄清劑來澄清所得該棗酒.取17個試管，各取20 mL棗酒，進行編號.明膠的添加量分別為0.2 g/L、0.4 g/L、0.6 g/L、0.8 g/L、1.0 g/L；皂土的添加量分別為1.00 g/L、3.00 g/L、5.00 g/L、6.00 g/L、7.00 g/L、8.00 g/L；殼聚糖的添加量分別為0.3 g/L、0.6 g/L、0.9 g/L、1.0 g/L、1.2 g/L、1.4 g/L[8].充分攪拌，靜置24 h后，取上清液測透光率和吸光度，依高的澄清度、吸光度作為確定澄清劑及其用量的標準.

1.3.4棗酒穩(wěn)定性與電導率相關(guān)性研究

考察溫度、總酸度、pH值等因素對棗酒穩(wěn)定性的影響，測定不同條件下棗酒的電導率.

(1)飽和溫度測定

取地下酒庫無沉淀的棗酒，在6 ℃～24.5 ℃區(qū)間內(nèi)，每隔0.5 ℃測量其電導率；將酒樣冷卻到5 ℃，攪拌狀態(tài)下加入約0.4 g酒石酸氫鉀粉末，攪拌狀態(tài)下，在6 ℃～24.5 ℃區(qū)間內(nèi)每隔0.5 ℃測量其電導率，電導率對溫度作圖，確定其飽和溫度作為標準飽和溫度.再分別用上述三種澄清劑澄清棗酒，添加量為上步所確定的最佳量，澄清24 h后，取上清液各40 mL，攪拌狀態(tài)下，重復前一步驟，確定不同澄清劑下的飽和溫度，作圖分析.

(2)總酸度、總糖度、pH與棗酒穩(wěn)定性

分別測定幾組灌裝前有沉淀和未澄清的棗酒的電導率、總酸度、總糖度和pH，再測定幾組無沉淀和已澄清的棗酒的電導率、總酸度、總糖度和pH，以電導率對總酸、總糖和pH作圖.

1.3.5分析方法

總糖度依可溶性固形物濃度表示，用手持糖度儀來測定，總滴定酸和pH值用pHS-4C+酸度計測定，透光率和色度用分光光度計測定，電導率用電導率儀直接測定.

2結(jié)果與分析

2.1棗酒澄清及其機理

明膠在單寧的影響下，懸浮的膠體蛋白質(zhì)凝固生成絮狀沉淀，慢慢下沉，使酒變澄清；皂土吸水膨脹形成膠體懸濁液，這些膠體細粒帶負電荷，而引起酒產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)有金屬陽離子，也有帶負電荷的無機陰離子或大分子陰離子或不帶電荷的高分子物質(zhì)，帶負電荷的皂土顆粒與酒中的正電荷微粒作用產(chǎn)生絮狀沉淀，使酒得以澄清；殼聚糖是天然的陽離子型絮凝劑，可與酸性環(huán)境中帶負電荷的可溶性蛋白質(zhì)、纖維素、果膠、懸浮微粒、單寧等物質(zhì)發(fā)生很強的凝集作用[9].對于那些不帶電荷的高分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、皂土、 明膠溶液加入后，形成具有巨大表面積的絮凝體，對蛋白質(zhì)等懸浮物進行吸附使酒變得澄清.

圖1、圖2、圖3給出了三種澄清劑的添加量對棗酒澄清度和色度的影響.結(jié)果表明，用3種澄清劑澄清后，棗酒的透光率都增大了，酒的色度降低，顏色變淺，但明膠的澄清效果不太明顯，皂土和殼聚糖對棗酒的澄清效果很好.加入澄清劑不僅可帶走可見的懸浮雜質(zhì)顆粒，而且可以帶走可能導致渾濁的膠體微粒，消除潛在因素，保持酒體在較長時間內(nèi)的澄清狀態(tài)[10].

圖1　明膠的添加量對棗酒澄清度和色度的影響

圖2　皂土的添加量對棗酒澄清度和色度的影響

圖3　殼聚糖的添加量對棗酒澄清度和色度的影響

2.2棗酒沉淀穩(wěn)定性與電導率的相關(guān)性

2.2.1飽和溫度(Tsat)的確定

棗酒飽和溫度是指棗酒中沉淀物組成離子在酒中達到飽和時的溫度.在以酒的飽和溫度作為酒體穩(wěn)定性標準時，需首先確定澄清酒的飽和溫度[11].選沉淀穩(wěn)定性好的棗酒，測定其飽和溫度，并確定其為棗酒穩(wěn)定存在的臨界飽和溫度，測定其他酒樣的飽和溫度，若Tsat >臨界飽和溫度，則所測棗酒的酒石不穩(wěn)定，若Tsat ≤臨界飽和溫度，所測酒樣是酒石穩(wěn)定的[12].基于此原理，對棗酒的飽和溫度進行了測定.

酒中含有的酒石酸氫根離子能與鉀離子結(jié)合形成酒石沉淀，通過添加酒石酸氫鉀測定加和不加酒石酸氫鉀棗酒的電導率隨溫度的變化曲線， 兩曲線重疊點(分叉點)就是酒的飽和溫度.在飽和溫度試驗初始階段(飽和溫度點之前)的電導率與未加晶母的電導率接近或一致，二者的曲線在相交之前會緊密結(jié)合或稍有分離，其酒樣可以認為是酒石穩(wěn)定的[4].地下酒窖的溫度常年是在12 ℃～16 ℃[13]，選定地下酒庫中澄清透亮、沒有產(chǎn)生沉淀的酒作為參考，從圖4可以看出其飽和溫度為13 ℃，并作為臨界飽和溫度.圖中兩條曲線在達到飽和溫度點之前基本重合，所以，該酒樣是酒石穩(wěn)定的.此外，隨著溫度的升高，酒石酸鹽的溶解度增大，棗酒中的離子數(shù)量增多，所以電導率值也會相應地增大(兩條曲線分開)，故而添加酒石酸氫鉀后的酒樣所測的電導率值會稍大.從圖中可以初步判定飽和溫度Tsat ≤13℃的棗酒在儲藏過程中都是酒石穩(wěn)定的.

圖4　無沉淀的棗酒的飽和溫度曲線

2.2.2不同澄清酒樣的飽和溫度(Tsat)確定

圖5、圖6、圖7分別是指明膠、皂土、殼聚糖澄清過后的棗酒.從這3個圖中可以看出，明膠澄清過的棗酒其飽和溫度為13 ℃，所以可以判定它是酒石穩(wěn)定的；而皂土和殼聚糖澄清過的棗酒的飽和溫度都是13.5 ℃，大于標準飽和溫度值，故判定其為酒石不穩(wěn)定的.明膠通常是絮凝脫除蛋白的良好澄清劑，這也說明引起棗酒沉淀渾濁的主要因素是蛋白質(zhì).殼聚糖、皂土在酒中均帶有電荷，其使用量有最佳值，過量或不足均會使酒的電導率變大，導致酒的不穩(wěn)定，因殼聚糖帶正電、而皂土帶負電，研究發(fā)現(xiàn)兩者結(jié)合其澄清效果好，同時酒的穩(wěn)定也得到了提高.

圖5　添加酒石酸氫鉀前后明膠澄清過的棗酒的電導率與溫度的關(guān)系

圖6　添加酒石酸氫鉀前后皂土澄清過的棗酒的電導率與溫度的關(guān)系

圖7　添加酒石酸氫鉀前后殼聚糖澄清過的棗酒的電導率與溫度的關(guān)系

果酒穩(wěn)定性受多方面影響，主要是由生物穩(wěn)定性與非生物穩(wěn)定性所決定，生物穩(wěn)定性主要包括果酒中所含微生物與蛋白質(zhì)等有機成分的影響，非生物穩(wěn)定性主要包括氧破敗、鐵破敗、銅破敗等的影響[14].孫建平等[15]對酒石穩(wěn)定性的影響因素進行了初步探究，得出葡萄酒中多糖成分以及蛋白也會影響酒石的穩(wěn)定性.在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)同一批棗酒在零下10 ℃左右可出現(xiàn)渾濁，而在10 ℃室溫下卻不出現(xiàn)渾濁沉淀，這首先可以肯定該酒10 ℃左右是酒石和蛋白穩(wěn)定的.這種現(xiàn)象不能用飽和溫度予以解釋，其可能的原因是酒中酒石、蛋白質(zhì)等大分子物的溶解度與溫度有關(guān)，低溫溶解度小而產(chǎn)生沉淀，高溫溶解度大則不會產(chǎn)生沉淀，故這樣的酒中酒石和蛋白質(zhì)是穩(wěn)定的.但是，相反的情況有時也有，在低溫下不形成沉淀，而在溫度有較大變化時，如30℃或以上時也形成沉淀，其中原因可能是高溫使有些溫度敏感蛋白質(zhì)或高分子物質(zhì)變性發(fā)生沉淀，還有在較高溫度下分子有較大的動能和較多的碰撞次數(shù)，導致顆粒之間聚集而產(chǎn)生沉淀.

基于以上原因，在采用飽和溫度判斷酒的穩(wěn)定性時，需對于酒中的過量蛋白質(zhì)予以去除，且用三氯乙酸檢驗酒的蛋白穩(wěn)定性，蛋白穩(wěn)定合格的酒用飽和溫度判斷酒的酒石穩(wěn)定性才是可靠的，即采用飽和溫度是判斷酒在貯藏中是否會產(chǎn)生酒石和沉淀的可靠方法.酒渾濁機理非常復雜，影響酒的沉淀穩(wěn)定性的因素也很多，這方面還有大量工作要做.

2.2.3總酸度、糖度及pH對電導率的影響

張新杰等[16]對葡萄酒渾濁與沉淀的原因進行了研究，表明引起葡萄酒渾濁與沉淀的原因有很多，包括金屬鹽、酒石酸鹽、蛋白及色素等.從理論上分析，酒的酸度或pH值是影響酒的沉淀穩(wěn)定性的主要因素，這是由于pH值影響酒中各種離 子的帶電狀態(tài)和存在形式，影響酒中蛋白質(zhì)表面電荷等.但從表2和表3中可以看出，總酸度與酒的電導率沒有一定的對應關(guān)系.如果酒中形成渾濁的物質(zhì)是金屬鹽，那么酸度高，pH值低其溶解度大，酒中離子數(shù)較多，電導率也就大，反之亦然.但表2的數(shù)據(jù)沒有這樣的對應關(guān)系，說明酒中渾濁不是由于金屬鹽或酒石酸鹽的形成引起的，而是由蛋白質(zhì)等生物大分子的絮凝形成的.另外，酒中的酸屬于有機弱酸，酸濃度與酒中的離子濃度沒有線性關(guān)系，其關(guān)系式如下：

[H+]=(Ka·c)1/2

(1)

式(1)中:[H+]表示氫離子濃度，Ka表示酸平衡常數(shù)，其大小表示其酸的強弱，c為酸的濃度，所以酸度大幅度提高不一定離子濃度也隨之成相應倍數(shù)提高，其電導率也不一定大幅度提高.酒中有十幾種氨基酸和有機酸，它們構(gòu)成一個復雜的、緩沖能力很強的緩沖體系，其pH隨酸濃度的變化較小，離子濃度變化也較小，這就決定了酸的濃度與電導率之間沒有明顯的線性關(guān)系，其變化似乎沒有規(guī)律.

表2　地下酒庫未澄清酒的電導率和

表3　棗酒的電導率和總酸度、總

隨著pH值的變化，酒中蛋白質(zhì)的表面電荷也會發(fā)生變化，從而影響酒的渾濁沉淀和穩(wěn)定性.以酒的電導率值判斷棗酒沉淀穩(wěn)定性時需首先確定澄清酒的電導率值.從表3中可以看出，無沉淀的酒和調(diào)配酒電導率值都小于1 000μS/cm，pH均小于或等于3.3，總糖度在6.9～10.2之間，而原酒電導率一般大于1 500μS/cm，因此可以得到初步結(jié)論，酒的電導率小于1 000μS/cm的酒沉淀穩(wěn)定性好，儲放過程中酒體穩(wěn)定.

3結(jié)論

(1)在相同條件下，用三種不同的澄清劑明膠、皂土、殼聚糖對棗酒進行澄清時，明膠的澄清效果不太明顯，皂土和殼聚糖的澄清效果比較好.明膠的添加量為0.8 g/L時，澄清效果最好，澄清度可達88.8%；皂土添加量為7.0 g/L時，澄清效果最好，澄清度可達94.0%；殼聚糖添加量為1.2 g/L時，澄清效果最好，澄清度可達94.4%.

(2)在棗酒蛋白穩(wěn)定的情況下，沉淀穩(wěn)定性好的棗酒，其飽和溫度(Tsat)為13 ℃，Tsat >13 ℃的棗酒儲藏過程中穩(wěn)定性差，產(chǎn)生沉淀，而Tsat ≤13 ℃的棗酒其儲藏穩(wěn)定性好.

(3)室溫沉淀穩(wěn)定性好的棗酒其電導率為1 000μS/cm，其pH≤3.3，電導率≥1 000μS/cm、pH>3.3，棗酒沉淀穩(wěn)定性差，而pH≤3.3，電導率≤1 000μS/cm的棗酒在輸送和室溫保存過程中是穩(wěn)定的.

實驗發(fā)現(xiàn)有時電導率大于1 000μS/cm的酒在室溫儲藏中并沒有產(chǎn)生沉淀，其沉淀穩(wěn)定性好，同樣的結(jié)論在葡萄酒電導率測定中也發(fā)現(xiàn)過，因此，通過酒的飽和溫度和電導率判斷酒的沉淀穩(wěn)定性還有大量工作要做.

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【責任編輯：蔣亞儒】

Study of clarification and the relationship between the stability and the electrical conductivity of jujube wine

YANG Hui, YANG Wen-ying, WANG Zheng-yu, TANG Ya, XU Qian-ru, JIA Ye

(School of Food and Biological Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi′an 710021, China)

Abstract:To judge the stability of jujube wine in storing correctly,the electrical conductivity value was used as a criteria of qualified wine in this paper.In order to do this,the relativity between stability of jujube wine and the electrical conductivity was determined in different clarifying schemes,different time and different seasons.And the effects of temperature,acidity,total sugar and pH on the storing stability of jujube wine were investigated.The results show that chitosan can clarify the jujube wine effectively.And the jujube wine can not precipitate at the saturation temperature below 13 ℃.The stability of wine is great,and the possibility of turbidity and precipitation in storing is very small when pH value of wine is less than or equal to 3.3 and the electrical conductivity of wine is less than 1000 μS/cm,using the electrical conductivity and pH as the judge criteria.

Key words:jujube wine； storing； stability； clarity； electrical conductivity

中圖分類號：Q738

文獻標志碼：A

文章編號：1000-5811(2016)03-0121-05

作者簡介:楊輝(1960-)，男，陜西西安人，教授，博士生導師，研究方向：發(fā)酵工程和生物材料

基金項目：陜西省科技廳重大科技創(chuàng)新計劃項目(2011ZKC11-2)； 國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(1049); 陜西科技大學學術(shù)帶頭人團隊計劃項目(2013XSD19)

收稿日期:2016-03-20