明胶法对葡萄酒澄清作用的研究.doc

明胶法对葡萄酒澄清作用设计说明书目录中文摘要1英文摘要2引言4第一章文献综述51 引起葡萄酒混浊沉淀的主要原因51.1 蛋白质类混浊51.2 果胶类混浊51.3 金属破败病混浊63.3 皂土澄清法存在的主要问题83.4 植酸澄清法存在的主要问题93.5 亚铁氰化钾澄清法存在的主要问题94 本研究的内容94.1 壳聚糖的结构及理化性质94.2壳聚糖在葡萄酒中的澄清作用机理105参考文献11第二章 葡萄酒澄清剂的筛选141材料与方法141.1材料142.3稳定性分析343结论34全文结论 36参考文献 38致谢 41明胶法对葡萄酒澄清作用摘 要本文分析并印证了引起葡萄酒混浊的主要因素及其产生机理，并分析了常见葡萄酒澄清剂的澄清机理。单宁明胶法是利用电荷吸附作用使蛋白质发生聚合作用，形成絮状物而沉淀，使酒液得到澄清。此法澄清周期较长，需数天至数周，且容易由于明胶使用过量而出现澄清处理后数日甚至在装瓶后葡萄酒发生重新浑浊的情况。通过实验确定了葡萄酒澄清中常用澄清剂的澄清条件，以及这些澄清剂对葡萄酒品质和风味的影响情况。实验表明明胶法能大幅度提高葡萄酒的澄清度，对葡萄酒的理化成分影响不大，不会对葡萄酒的品质和风味造成不利影响，但明胶法澄清时间长，且大分子果胶物质残留较多，对葡萄酒的稳定性的提高略有不良影响。关键词 葡萄酒；澄清；果胶酶；明胶；皂土the research on clarfication in red wineabstractthis thesis the major factors which can lead to the muddy of red wine and the muddy production mechanism were analysed, and the clarification mechanism of common wine clarificants were analysed too. gelatin method clarifies the red wine by the absorpting electric charges, which make proteins into deposits. the clarification time of this method is long, which needs several days to several weeks. and after the red wine was bottled, excessive gelatin easily leads the red wine to turbid several days. according to the experiments, the clarification conditions of common clarificants in red wine were determined, the influences of these clarificants to the qualities and tastes of red wine were also determined. it showed that gelatin-method could substantially raise the clarity of red wine. gelatin-method had little influence to the physical and chemical compositions of red wine, which would not cause unfavourable influence to the taste quality of red wine. but the clarifying-time of gelatin-method was long, and with a lot of high-molecular pectins,which brought a little bad influence to the red wine. key words： red wine; clarify; chitosan; gelatin; bentonite引 言葡萄酒是深受人们喜爱的一种健康饮料。其生产过程主要是将葡萄进行分选、破碎、成分调整后，进行发酵、后酵陈酿等操作而成。在生产过程中为了保证葡萄酒的稳定性和澄清度，常常需要进行澄清处理。传统的澄清处理采用低温自然澄清的方法，澄清的时间长达12个月，且效果差，透光性不好，容易在长期的贮酒过程中造成杂菌污染，给葡萄酒带来生物病害，当气温回升时容易因发酵重新启动而出现沉渣上浮、酒液返混的现象。其主要原因是红葡萄酒中存在高分子蛋白质类物质、果胶、色素、酒石酸盐类物质等易引发红葡萄酒混浊的物质。针对导致葡萄酒混浊的主要因素，现代葡萄酒的澄清技术主要有明胶法、果胶酶法、皂土法等方法。本课题着重研究了葡萄酒澄清过程中进行明胶澄清试验，通过试验，确定其最佳澄清剂量等操作条件及澄清作用效果；并分析了澄清前后红葡萄酒主要成分和品质的变化，确定其对葡萄酒的品质是否会造成影响。本课题的研究，对解决目前葡萄酒装瓶后的混浊问题提供了供参考价值。明胶法对葡萄酒澄清作用1引起葡萄酒混浊沉淀的主要原因1.1蛋白质类混浊主要来源于原料葡萄、酵母，以及发酵过程中添加的果胶酶等蛋白质类物质。另外，在葡萄酒的下胶处理中，由于向酒液添加了单宁和明胶，如操作不慎等原因，造成下胶过量，也会给葡萄酒引入较多的蛋白质。这些蛋白质类物质往往短时间内以溶解的状态停留在酒液中，但随着时间的推移，可以缓慢地与葡萄酒中的单宁等多酚类物质结合形成不溶性物质，造成酒体的混浊12。1.2果胶类混浊葡萄酒中含有较多的果胶类物质，这些物质的存在，可以使酒液粘度增高，有利于混浊物质在酒液中停留更长的时间。且果胶类物质在货架期易发生凝聚反应，形成更大的分子而出现絮状沉淀。随着果胶类物质的絮凝沉淀，酒液的粘度下降，混浊物质会随之沉淀，造成酒体的混浊3。1.3金属破败病混浊葡萄酒中的金属破败病主要有铁破败病和铜破败病两种。铁破败病是由于葡萄酒中的金属离子fe2+在贮存过程中氧化成fe3+，并和酒液中的单宁结合形成不溶性的蓝色结合物，俗称蓝色破败病4；如fe3+与酒液中磷酸盐结合可形成不溶性的磷酸铁沉淀，俗称白色破败病。铜破败病是由于葡萄酒的铜离子与含硫化合物结合形成不溶性化合物造成的。这些破败病与葡萄酒生产加工中原料与金属器具的接触、原料本身中金属元素的残留和酒液的氧化等因素有关5。1.4氧化酶破败病是由于酒液中的多酚类物质在多酚氧化酶的催化作用下使之氧化聚合，结构发生改变而逐渐从酒液中絮凝析出，形成混浊沉淀的6。1.5色素类混浊葡萄酒中的色素类物质在常温下能很好的溶解在葡萄酒中，在陈酿的过程中，随着时间的推移，色素物质易被氧化而凝聚沉淀。在较冷的环境下，更易出现冷凝沉淀和混浊。此外色素类物质还易受光照、酒液中电荷的变化等因素的影响而发生性质改变，导致混浊。且色素类物质一旦发生沉积，则很难恢复。71.6酒石酸盐类混浊酒石酸盐类物的溶解度会随气温的变化而变化，当气温下降时，其溶解度会大幅度的下降，导致酒的混浊。8此外酒石酸盐类物质的稳定与否还易受葡萄酒中电荷的相互作用等因素的影响。1.7微生物混浊新酒中分布的酵母等微生物会导致葡萄酒出现混浊的现象，葡萄酒生产中的微生物污染也会导致葡萄酒中微生物的大量繁殖，造成酒的澄清度下降、酒体混浊失光，甚至发生葡萄酒生物病害的现象9。葡萄酒生产期间应加强卫生管理，同时在葡萄酒发酵结束后应将酒液中较多的酵母等微生物去除，以降低其对葡萄酒品质的不利影响。2 葡萄酒常用澄清技术及其进展目前葡萄酒常用的澄清技术主要有：明胶澄清法、果胶酶澄清法、皂土澄清法、聚乙烯吡咯烷酮（pvpp）澄清法、植酸澄清法、亚铁氰化钾澄清法等澄清方法。其中最常用的澄清方法为：明胶澄清法、果胶酶澄清法、皂土澄清法。2.1明胶澄清法明胶是通过破坏骨胶原的三重螺旋结构制得的，是由蛋白质和多肽结构组成。在葡萄酒中，明胶和葡萄酒中的单宁等酚类化合物可以通过氢键、疏水基等连接，发生聚合作用，使蛋白质发生变性，由亲水胶体转化为憎水胶体，在葡萄酒中阳离子的作用下，憎水胶体发生凝聚，形成絮状物而沉淀。同时，明胶带有正电荷1011，葡萄酒中的内胶体成分如单宁等和形成雾浊的粒子带负电荷，二者接触时相互吸引，形成絮状物而沉淀，使酒液得到澄清。2.2果胶酶澄清法果胶酶法是利用分解酒液中果胶的方法使酒液的下降，有害物质悬浮能力下降而沉淀的方法，使酒液达到澄清的目的。果胶酶是一种复合酶，按其对果胶的作用可分为4类：一是多聚半乳糖醛酸酶（简称pg），它能随机水解果胶酸和其他聚半乳糖醛酸分子内部的糖苷键，生成相当分子质量较小的寡聚半乳糖醛酸12，使果胶物质水解成高度可溶性的小片段，即半乳糖醛酸和果胶酸，使果胶失去胶性，酒液粘度下降（主要为多聚半乳糖醛酸酶）13。葡萄酒中不溶性浑浊物失去依托，容易形成颗粒下降，使酒澄清14。二是多聚甲基半乳糖醛酸酶；三是原果胶酶，可使不溶性果胶变成可溶性果胶；四是果胶甲酯水解酶，简称果胶甲酯酶，可水解多聚半乳糖醛酸结构中的甲酯产生果胶酸和甲醇，使发酵出的酒液中甲醇含量增高。15目前商业上生产出的果胶酶中多聚半乳糖醛酸酶虽占主导地位，但仍或多或少含有少量的果胶酯酶。因此仍会遗留酒液中一定量甲醇的残留问题，且果胶酶的用量过多时会使酒液中蛋白质含量增高，给后期贮酒带来蛋白质混浊等不利影响。2.3皂土澄清法皂土，又名膨润土，是一种天然铝硅酸盐，相对密度2.42.8，主要由蒙脱土（al2o34sio2nh2o）构成，具有电负性。1617皂土可固定水分子而使其体积显著增大，在电解质溶液中可吸附蛋白质、色素和其它一些带正电荷的胶体离子而产生胶体的凝聚作用，使之由小颗粒变成大颗粒而沉降，达到澄清的目的1819。因而被广泛用于葡萄酒的澄清和稳定处理中，特别是明胶法过量的处理中。此法用量较大（0.21.0g/l），事先需要与水混匀、静置1天后才能进行操作，操作麻烦、时间较长。此外单独使用皂土澄清时红葡萄酒的色泽会有较大损失20，且经皂土下胶后的红葡萄酒易出现口感淡薄、粗糙和不细腻的不良现象，因此很少单独用于红葡萄酒的澄清，多用于白葡萄酒的澄清。通常采用少量皂土和明胶配合使用，但二者的配合用量难以掌握。2.4植酸澄清法此法利用植酸与铁离子可以结合形成植酸铁难溶化合物，从而使酒中过量的易形成酒铁破败病的铁离子去除，达到酒液稳定的目的21。主要用于铁破败病的防治，对于主要引起葡萄酒混浊的蛋白质类、色素类及果胶类等混浊的作用效果不大。2.5亚铁氰化钾澄清法此法利用亚铁氰化钾与铁离子、铜离子等金属离子可以结合形成不溶性化合物，从而使酒中过量的易形成破败病的铁离子、铜离子等去除，达到酒液稳定的目的。主要用于铁破败病的防治，对于主要引起葡萄酒混浊的蛋白质类、色素类及果胶类等混浊的作用效果不大。且由于亚铁氰化钾存在使用安全性的问题，此法目前并未被各国普遍接受，因此应用较少。此外还有鱼胶、蛋清、干酪素等澄清方法，其主要成分、澄清机理与明胶澄清法相似，但存在价格昂贵（鱼胶）；加工不纯易产生臭味（蛋清）；食品安全性等问题（血粉），且和明胶法相似易出现下胶过量的问题。3 明胶法葡萄酒澄清试验3.1 材料3.1.1材料葡萄原酒：江苏食品职业技术学院生产。明胶：食品级，将明胶用少量冷水浸泡后2021，再加入95的热水，充分搅拌至完全溶解后，加水稀释，配制成1%的溶液备用。3.1.2仪器与设备葡萄酒微型生产线（江苏食品职业技术学院）。分析天平751g分光光度计，phs3型ph计，阿贝氏折光仪等。3.2研究方法与内容3.2.1 澄清操作分别取葡萄原酒25ml于50ml比色管中，于20的条件下，根据澄清剂用量加入澄清剂，静置后取上清液进行各项指标的测定。3.2.2理化分析3.2.2.1果酒的澄清度的测定：在751g型紫外分光光度计上测定其透光度t600（%）。取200ml葡萄原酒，静置澄清后，取澄清的酒液，注入1cm比色皿中，于600nm的光波下，测定透光度值t%，以蒸馏水进行空白调零22。3.2.2.2还原糖的测定：廉爱农法，以葡萄糖计。3.2.2.3总酸的测定：滴定法，以酒石酸计。3.2.2.4表观酸度的测定：ph计法。3.2.2.5果胶含量的测定：咔唑比色法。3.2.2.6色度的测定：采用分光光度法。取少量酒样经0.45m孔径有滤纸过滤,测定其ph值,并配制与酒样ph值相同的缓冲溶液；取过滤好的酒1份,9份缓冲液,混合均匀后,倒入1cm的比色皿中,在波长420nm 和520nm下分别测吸光度,并将两者值相加,即得该红葡萄酒的色度a23。3.2.2.7可溶性固形物的测定：折光法。3.2.3稳定性试验3.2.3.1 醇试验取1ml葡萄酒，加入95%的酒精2ml，静置35min，观察有无絮状混浊物生成。此法可判断果胶稳定性，如有絮状物生成，则说明存在果胶物质不稳定。3.2.3.2热处理试验取完全澄清后的酒液和葡萄原酒上清液，于80加热处理6h，观察是否出现失光现象。此法可判断蛋白质的稳定性，如说明酒体存在蛋白质不稳定。3.2.3.3冷处理取少量葡萄酒于4下保持7天。此法可判断葡萄酒的色素、酒石酸盐等稳定性，如12h内出现红色沉淀，说明存在色素不稳定24；如15天内出现混浊，则说明存在酒石酸盐不稳定。3.2.3.4自然稳定期试验将澄清后的葡萄酒于自然条件下存放，观察絮状混浊物出现的时间。3.2.4澄清效果试验通过不同浓度的明胶澄清试验，确定明胶对红葡萄酒澄清的最佳使用量、澄清作用时间和作用效果，得出明胶澄清的最佳条件。3.3 结果与分析3.3.1明胶用量的确定在红葡萄酒中加入适量的明胶溶液，能出现雾浊现象，几分钟后有絮状物出现，并迅速增加，颜色逐渐加深，并收缩成网状沉淀物的形式沉淀到容器底部。2223由图1可知，明胶的添加量在0.020.08%的范围内，随着明胶的添加量的增大，葡萄酒的澄清度随之增加，色度略有下降，但下降幅度不大；当明胶的添加量大于0.08%时，随着添加量的增大，澄清度呈下降趋势。所以明胶的最佳用量为0.08%。图1明胶用量与葡萄酒澄清效果的关系3.3.2明胶作用时间的确定取1l葡萄原酒装入量筒中，向量筒中加入0.08%的明胶用量于室温（20）进行葡萄原酒澄清试验。开始每隔1h，8h后每隔4h观察沉淀下降的速度,量取沉淀物的体积,计算其体积占酒液的百分比，并观察沉淀物状态以及酒液的浑浊度变化。表1明胶澄清试验作用时间（h）1 2 3 4 5 6 7 8 12162024沉淀物体积（%v/v）48 44 43 42 41 41 40 39 36343231澄清度 + + + + + + + + +“+”数越多表示澄清度越高；澄清剂用量和澄清条件：明胶0.08%，20。由表1可见明胶用量在0.08%， 20下，当澄清作用时间延长至6h以上时酒液开始澄清，因此选择澄清作用时间为6h。3.3.3明胶用量对葡萄酒成分的影响主要成分的变化情况见表2明胶澄清前后葡萄酒的主要成分。表2明胶澄清前后葡萄酒的主要成分明胶用量（%） 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10总糖（g/l） 3.64 3.64 3.64 3.63 3.63 3.63酒度（%） 11.2 11.2 11.2 11.2 11.2 11.2总酸（g/l） 7.2 7.2 7.2 7.1 7.1 7.0果胶（g/l） 0.360.32 0.30 0.29 0.26 0.22ph 3.51 3.50 3.51 3.50 3.52 3.54可溶性固形物（g/l） 20.7 20.7 20.6 20.4 20.4 20.3由表2可见，随着明胶的用量的增大，葡萄酒的总糖、酒度和ph值变化不大，果胶和可溶性固形物含量逐渐降低，可见明胶澄清过程中果胶含量的减少主要是由于澄清过程中絮状物对果胶的吸附作用的结果，作用效果有限，对果胶类物质造成的酒液混浊现象澄清效果不明显。3.3.4明胶澄清后酒液的稳定性试验酒液的稳定性试验结果见表3。表3明胶澄清后葡萄酒稳定性试验醇试验 热处理 冷处理（15d后 ） 稳定期 2个月开始出现少量沉淀 由表3可见，醇试验有沉淀产生，说明此法不能去除大分子果胶，仍存在果胶类混浊因素；热处理有沉淀产生，表明澄清后的葡萄酒中存在蛋白质类物质经受热变性沉淀，说明酒液中存在蛋白质混浊物质；冷处理15d后葡萄酒液出现沉淀，说明酒液中存在酒石酸盐类物质，当葡萄酒的温度下降时，由于酒石酸盐类物质的溶解度明显下降，产生沉淀现象。由于葡萄酒中存在果胶、蛋白质、酒石酸盐类等多种潜在的混浊物质，因此葡萄酒的稳定期较短，自然存放葡萄酒的稳定期仅为2个月。4 结论（1