不同澄清剂对库尔勒香梨果酒品质的影响

邓星星，肖志欣，江英

1.新疆塔城地区食品药品检验所（塔城 834700）；2.石河子大学食品学院（石河子 832000）

库尔勒香梨果酒是以香梨为原料，经酵母菌发酵而制成的低酒精度饮料[1]。它果香浓郁、风味独特，富含多酚和氨基酸等营养物质，并且具有调节人体新陈代谢、促进血液循环、控制体内胆固醇水平和抗衰老等医疗保健作用，香梨酒产业的发展有利于解决香梨难储存、果实利用率低等问题，从而提升香梨的经济效益，增加果农收入[2]。

然而，在香梨酒酿造、贮存过程中易出现沉淀、酒体混浊等问题，这严重影响香梨果酒品质[3-4]。消费者更容易接受酒体透亮、颜色怡人、口感清爽的果酒，所以香梨酒的澄清工艺是保证酒体品质的关键技术之一[5]。目前，生产中常添加聚乙烯吡咯烷酮（polyvinyl-pyrrolidone，PVPP）、皂土、硅藻土等澄清剂来加速澄清，提高酒体稳定性[6]。康超等[7]研究了壳聚糖、果胶酶、皂土、明胶4种澄清剂对山葡萄酒澄清效果的影响，结果表明壳聚糖的澄清效果最为理想，这是因为它能和酒中带负电荷的胶体相互作用，絮凝沉淀引起酒液浑浊的胶态颗粒。同时，张兆国[8]使用皂土、PVPP、果胶酶3种澄清剂对苹果冰酒的澄清效果进行研究，他认为相较于PVPP和果胶酶，添加量为0.8 g/L的皂土具有更好的澄清效果，主要原因是皂土能吸附酒中带正电蛋白质，并且低温可以去除热不稳定蛋白。但是，目前关于香梨酒澄清剂选择的研究还处于空白阶段，工业发展亟需相关理论和技术的探索。

因此，试验将5种不同的澄清剂（壳聚糖、硅藻土、PVPP、皂土、明胶）加入库尔勒香梨酒，通过比较澄清后果酒的理化指标、风味物质和感官特性，筛选合适的澄清剂并探索香梨酒的澄清工艺，以期为库尔勒香梨酒的开发提供理论基础和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

库尔勒香梨（市售，塔城市）；果酒专用酵母（安琪酵母股份有限公司）；白砂糖（市售）；柠檬酸、碳酸氢钠、异抗坏血酸、无水乙醇（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司）；果胶酶（10000 U，山东济宁和美生物工程有限公司）；没食子酸（≥98.0%，上海安谱实验科技股份有限公司）；聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、硅藻土（食品级，上海杰兔工贸有限公司）；明胶（食品级，河南博洋明胶有限公司）；壳聚糖（食品级，河南信和生物有限公司）；皂土（食品级，玉溪市红宇皂土有限公司）。

1.2 仪器与设备

UV-2600紫外分光光度计（日本岛津公司）；PHS-3C pH计（上海雷磁仪器厂）；QP2010 plus型气质联用（GC-MS）仪（日本岛津公司）；WAY-2S数字阿贝折射仪（广州市爱宕科学仪器有限公司）；D-55122电位滴定仪（德国Mainz公司）；ZXSD-1160生化培养箱（上海智城分析仪器制造有限公司）；HR1871榨汁机（Philips飞利浦）；BL-206-Ⅱ型高速冷冻离心机（上海安亭科技仪器厂）。

1.3 方法

1.3.1 香梨酒的酿造工艺流程及操作要点操作要点：选择新鲜成熟的香梨，使用100 mg/L的次氯酸钠溶液对香梨表面消毒，清水洗净后去核、切块，在洁净空间内使用榨汁机将未脱皮的香梨打浆，添加0.2%的异抗坏血酸护色，护色后的梨汁加入3%果胶酶混匀，果胶酶于38 ℃酶解10 h后，于85 ℃灭酶处理10 min。使用蔗糖将香梨汁糖度调节至20 °Bx，用0.5 mol/L的碳酸氢钠溶液将香梨汁pH调至5.5，将2 g果酒专用酿酒酵母添加到30 mL 5%的蔗糖溶液中，搅拌均匀，在30 ℃条件下活化约30 min，至糖水中出现大量的小气泡为止，按照0.2%酵母添加量的比例接种至调节糖酸后的香梨汁中，使用纱布封闭瓶口，置于25 ℃生化培养箱中发酵，定期测定酒精度，待酒精度不再升高为止[9]。

1.3.2 澄清剂配制

取香梨原酒各100 mL，根据表1方案分别加入不同的澄清剂，经充分振荡混匀，在15 ℃静置2 d，取上清液，按4000 r/min转速离心5 min，测定其透光率，根据透光率确定不同澄清剂的最适用量。然后对各澄清剂处理后澄清效果最好酒样的酒精度、总糖和总酸进行测定[10]。

表1 不同澄清剂澄清试验设计 单位：g/L

以上述确定的最佳添加量，在最佳温度下搅拌1 h，在室温下分别静置1，2，3，4，5和6 d，取上清液测定其透光率，确定最佳澄清时间。

1.3.3 基本理化指标的测定

透光率的测定采用分光光度法。以蒸馏水为参比溶液，取澄清后的酒样于比色皿中，在波长680 nm处测定吸光度，香梨酒的透光率T（%）=10-A；使用手持糖度仪测定可溶性固形物（TSS）；总糖、总酸和酒精度的测定参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[11]。

1.3.4 感官评定

香梨酒感官评价参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》和GB/T 10220—2012《感官分析方法学总论》，感官评价标准见表1。由10名专业感官评价员组成品评小组，对样品的外观、香气、口感和典型性4个方面进行评价，以优、良、合格、不合格为评价等级，采用模糊数学法对其结果进行分析，满分100分[11-12]。香梨酒感官评定标准见表2。

表2 香梨酒感官评定标准

评价因素集U={U1，U2，U3，U4}，其中U1，U2，U3，U4分别代表外观、香气、口感、典型性。

评价评语集V={V1，V2，V3，V4}，其中V1，V2，V3，V4分别代表评价的评分为优、良、合格、不合格。

模糊关系综合评判集Y=X×R，其中X为权重集，经专家评议X={X1，X2，X3，X4}={0.2，0.3，0.3，0.2}，R为模糊矩阵，且R=U×V。将评价评语集中的优、良、合格和不合格四个等级分别赋值100，80，70和60分，则综合评判集Y与对应评语等级分数的乘积之和为该产品的最终得分。

1.3.5 挥发性组分的检测

挥发性组分的测定采用气质联用法。将1 mL香梨酒样品置于20 mL顶空瓶内，调节温度50 ℃，平衡40 min，将萃取头插入顶空瓶中萃取30 min后拔出萃取头并置于250 ℃的进样口中解吸2 min。

气相色谱条件：DB-WAX石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；程序升温：柱温箱初始温度40℃，保持3 min，以5 ℃/min升至120 ℃，再以10 ℃/min上升到200 ℃，保持5 min；进样口温度250 ℃，载气为氦气（He），流速1 mL/min，不分流进样。

质谱条件：电子电离（EI）源，电子能量70 eV，离子源温度200 ℃，传输线温度250 ℃，采用全扫描模式采集信号，扫描范围m/z35～500。

1.3.6 数据分析

试验数据运用Origin 9.0和SPSS 22.0软件进行分析。显著性分析使用Duncan检验，p＜0.05为显著差异，显著性差异结果采用标记字母法表示。

2 结果与分析

2.1 不同澄清剂对香梨果酒澄清效果的影响

由图1可知，对于同一种澄清剂，随着添加量的增大，香梨酒的透光率总体出现先增加后降低的趋势，这可能是因为适量的澄清剂能加速酒体中浑浊物质的絮凝和沉淀，从而促进香梨酒的澄清，但是澄清剂添加量超过最适添加量，澄清剂本身会作为成为酒体浑浊的影响因素[13]。范兆军等[14]研究了3种澄清剂对苹果酒澄清效果的影响，得到了相似的结论。他们认为硅藻土澄清剂的添加量从0.5 g增大到1 g，酒体透光率从42%增大到63.0%，继续增大添加量至2.5 g，透光率下降27%，同时壳聚糖和PVPP得到类似的趋势。

图1 各处理酒样的透光率变化

对于不同的澄清剂，在它们的最适添加量时，透光率最大，依次为0.6 g/L壳聚糖（93.4%）、0.4 g/L硅藻土（87.4%）、0.45 g/L明胶（86.8%）、1.5 g/L皂土（91.6%）。这主要是因为不同澄清剂的澄清机制有一定的差异。壳聚糖颗粒是一种带有正电荷的多糖，可以结合酒体中的负电荷浑浊物质如果胶、鞣酸和电负型蛋白质等，使其形成絮凝物质，加速酒体澄清[15]。硅藻土是一种生物成因的硅质岩石，显微镜下可以观察到特殊的多孔结构，其容重轻、悬浮性能好、吸附性能强，对于果胶、色素、蛋白质、酵母菌等大分子悬浮物具有较好的吸附作用[16]。明胶是一种胶原部分水解后的蛋白质，能与单宁形成絮状沉淀，这些絮状物质可与香梨酒中的浑浊物凝聚而共沉[17]。皂土一般带负电荷，可吸附等当量电荷的阳离子浑浊物。PVPP通过羰基与多酚类浑浊物（主要包括花色苷、黄酮类多羟基衍生物）和多种蛋白质形成氢键络合物，从而加速澄清[18]。

因为香梨酒中导致酒体的浑浊物质是固定的，它们对不同澄清剂的敏感度具有差异性，相对而言壳聚糖最适合香梨酒中浑浊物。张超等[19]研究不同澄清剂对发酵型青梅枸杞果酒澄清效果的影响，结果表明在最适添加量时PVPP的澄清效果优于壳聚糖，可使酒体透光率达到96.5%。这是因为在青梅枸杞果酒中主要浑浊物质为多酚类浑浊物和蛋白质。PVPP能发挥更好的澄清效果。

图2为不同澄清剂在其最适浓度下，澄清时间对酒体效果的影响。随着静置时间的增加，不同处理的香梨酒的透光率逐渐增大最后趋于稳定或略微下降，但是它们澄清效果最佳点出现的时间有所差异。壳聚糖和硅藻土澄清的香梨酒，其透光率在第3天达到最大值（93.77%和90.03%）；香梨酒中加入明胶、皂土和PVPP时，它们的透光率需要4 d才能达到峰值。从商业成本角度来讲，食品工业更热衷于澄清速度较快的壳聚糖和硅藻土，同时考虑透光率的大小，可以初步确定壳聚糖为相对最佳澄清剂。郭燕等[20]研究甜橙果酒澄清剂的选择时却得到不同的结论，他们认为皂土的澄清效果最为理想，透光率达93.60%，这可能是酒体中浑浊物的差异所致。所以果酒工业生产应考虑原料的化学成分和成熟度的差异，选择合适的澄清剂。

图2 不同澄清时间对库尔勒香梨酒澄清效果的影响

2.2 不同澄清剂处理对香梨酒基本理化指标的影响

香梨酒经过不同澄清剂处理后的理化指标结果如表3所示。不同澄清剂处理后香梨酒的总糖、总酸含量无显著性差异，这是因为澄清剂只作用于酒体中的大分子物质，香梨酒中的总糖主要包括果糖、葡萄糖、蔗糖和一些小分子多糖，澄清剂对这些可溶性物质和小分子化合物的吸附效果不明显；同样，酒体中的有机酸和乙醇也不易与吸附剂发生作用[21]。然而，唐玲[22]研究了壳聚糖等颗粒对无花果酒澄清效果的影响，结果显示，壳聚糖处理后无花果酒总糖含量降低，认为总糖含量的显著降低与壳聚糖对果酒中的多糖物质吸附有关。可溶性固形物和透光率经过澄清剂处理均有所降低，并且可溶性固形物越小，透光率越高，其中壳聚糖的可溶性固形物含量最低，比原酒降低了13.5%，同时透光率比原酒升高了12.3%。澄清剂可以吸附香梨酒中的果胶等可溶性大分子物质，从而导致可溶性固形物含量的变化，而透光率一般与可溶性固形物含量呈负相关。澄清剂对可溶性固形物和透光率的影响与当前的大部分研究结果一致[23]。

表3 不同澄清剂处理后香梨酒的基本理化指标

2.3 香梨酒澄清后风味物质成分比较

果酒的香气是由各类挥发性芳香分成相互作用而呈现出来的一种累积效应，挥发性芳香物质的种类及含量决定了果酒的风味特征，其中酯类和醇类物质是果酒的主要香气成分[24-26]。由表3可知，澄清剂处理后的香梨酒与自然沉降相比，醇类和酯类物质种类均有所减少。引起这种现象的原因主要由两个方面：一方面是澄清剂对香气成分的吸附作用，另一方面是果酒中的浑浊物质在沉淀的过程中会带走部分香气物质。澄清剂使得果酒中酯类和醇类物质种类减少，这种现象和郭燕等[20]的研究结果一致。

酯类物质中己酸乙酯、苯乙酸乙酯等酯类可以增加果酒独特的水果香气。表4数据表明，不同澄清剂对这些酯类均有一定的吸附作用，减弱果香。但是相对而言，壳聚糖能保留更多与果香相关的酯类。另外，香梨的特征风味物质为顺-2-反-4-癸二烯酸甲酯、乙酯等不饱酯类，壳聚糖能更好地保护香梨酒中的梨香。这可能与壳聚糖的吸附机制有关，壳聚糖是自然界唯一带正电的多糖，它不易与电中性的酯类发生作用。醇类物质是另一种赋予果酒香味和口感的物质，其种类和含量减少在一定程度上降低了果酒独特的口感。值得一提的是，高级醇（如异丁醇、异戊醇、苯乙醇等）的减少可增加果酒的安全性，减少“上头”感，更适合长期饮用[27-29]。

表4 香梨酒澄清后挥发性风味物质成分及含量

2.4 不同澄清剂对库尔勒香梨发酵酒感官分析结果

模糊数学感官评价法能减少主管因素带来的误差，提升感官评价的客观性。根据香梨酒的评分结果建立数学感官模糊矩阵Ri如式（1）～（6）所示。

通过模糊计算原理建立综合评判集Yi=X×Ri，其中权重集X={0.2，0.3，0.3，0.2}。由此可计算出未加澄清剂的香梨酒感官综合评判集为Yck=X·RCK=（0.58，0.23，0.15，0.04），加入壳聚糖、硅藻土、明胶、皂土、PVPP澄清后的感官综合评判集分别为Y1=X·R1=（0.66，0.2，0.08，0.06），Y2=X·R2=（0.57，0.25，0.13，0.05）；Y3=X·R3=（0.55，0.31，0.12，0.02），Y4=X·R4=（0.59，0.22，0.13，0.06），Y5=X·R5=（0.57，0.23，0.14，0.08）。将评语集中的优、良、合格和不合格分别赋值100，80，70和60分，香梨酒的最终得分为综合评判集与对应评语集的乘积之和，如未添加澄清剂的对照组得分为100×0.58+80×0.23+70×0.15+60×0.04=89.3分。根据上述方法，加入壳聚糖、硅藻土、明胶、皂土、PVPP澄清后的香梨酒感官得分依次为91.2，89.1，89.4，89.3和90分。很明显，经壳聚糖颗粒澄清后得到的香梨酒，其感官品质更容易被消费者接受。壳聚糖澄清后的香梨酒颜色更加澄清透明，酒体风味物质却有所减少，但是总体感官品质较原酒有所提升，更利于香梨酒的商品价值。

3 结论与讨论

试验研究了5种澄清剂（壳聚糖、硅藻土、明胶、皂土和PVPP）对香梨果酒澄清效果的影响。分别加入最适添加量的澄清剂后，果酒的基本理化指标中总糖、总酸和酒精度无明显差异，但壳聚糖的添加能显著增加果酒透明度。GC-MS结果显示，澄清剂的添加使得果酒的香气物质醇类和酯类物质种类减少，但从模糊数学感官评价结果来看，壳聚糖处理后的香梨果酒澄清透明，香气怡人，口感协调，得分最高（91.2分）。总体来说，壳聚糖为香梨果酒的最适澄清剂，且添加量为0.6 g/L。壳聚糖更适合香梨果酒中浑浊物质的沉淀和聚集，同时安全可靠，可以为香梨果酒的工业生产提供一定的参考。但同时澄清剂的添加也会对果酒带来一些未知的影响，下一步试验可以探索壳聚糖的粒径大小对香梨果酒的影响，以及壳聚糖的添加对香梨果酒营养特性和功能特性的影响等问题。