（化学专业论文）黄酒乙醇浊度法及其机理研究.pdf

摘要 摘要 本论文从影响黄酒沉淀的最主要因素非生物稳定性出发，研究酒体中 多种组分如蛋白质、多酚、f e 3 + 、多糖等与黄酒非生物稳定性的关系，创建了黄 酒乙醇浊度法这一全新的快速判断黄酒非生物稳定性的检测方法。具体的研究 成果如下： ( 1 ) 研究了影响黄酒非生物稳定性的主要因素：酒样中添加牛血清白蛋白 ( b s a ，分子量6 8 l ) ，酒体浊度可达到最大值，继续添加蛋白质，酒体浊度 反而下降；加入少量单宁酸即可让酒体浊度达到3 0 以上；在酒样中加入铁盐， 酒体的浊度会不断增加直至产生大量沉淀；而加入多糖对酒体的浊度基本没有 影响。实验结果与数据分析表明：黄酒中的蛋白质与多酚所形成的缔合物是影 响酒体非生物稳定性的最主要因素。 ( 2 ) 创建了黄酒乙醇浊度试验法：在1 0 m l 澄清酒样中，分别加入l 1 0 m l 乙醇，高速混合器振荡l m i n ，室温放置两小时后，在分光光度计8 0 0 n m 波长下， 测定混合酒液的透光度( t ) ，即可得酒体的浊度( 1 一t ) 。以酒体浊度为纵坐 标、乙醇加入百分含量为横坐标作图，可得到一个“s 形的曲线。在乙醇的加 入量为4 0 - - - 6 0 之间，各类酒体的浊度都存在着一个突变范围，且在这个范围内， 加入等量的乙醇时，酒样浊度越小，则酒体的非生物稳定性越好。 ( 3 ) 用不同陈酿年份的基酒和多种成品酒，与其采用冷冻过滤和助剂处理 等工艺方法处理过的酒样作对比，乙醇浊度试验的结果显示：处理酒样的非生 物稳定性都明显好于对照酒样。 ( 4 ) 以乙醇加入量5 0 为标准，对多种市售成品酒进行乙醇浊度试验，根 据酒体的浊度大小，将酒样的非生物稳定性分为高、中、低三大类，并与其冷 冻实验和强化试验的结果相对比，表现出很好的相关性。 ( 5 ) 研究了黄酒乙醇浊度法的可能机理：实验表明，黄酒加入乙醇后，酒 摘要 体中的多糖、a 氨基氮、f e 3 + 等含量基本不变；高分子蛋白质的含量大幅减少， 一万以下低分子量蛋白略有增加；蛋白质总量与多酚含量则是在非生物稳定性 较差的酒样中增多，而在非生物稳定性好的酒样中却都有所减少。可以认为， 乙醇的加入主要使酒体中高分子蛋白质强制析出，并破坏了蛋白质+ 多酚= 蛋白 质多酚缔合物的动态平衡，使酒体产生混浊，因而反映了影响非生物稳定性的 主要因素。 关键词：黄酒，乙醇浊度法，非生物稳定性 l l a b s t r a c t a b s t r a c t i nt h i sp a p e lt h en o n b i o l o g i c a ls t a b i l i t yo fr i c ew i n e ，w h i c hi st h em o s t i m p o r t a n tf a c t o ra f f e c t i n go nr i c ew i n e ss e d i m e n t ，h a sb e e nr e s e a r c h e d b ys t u d y i n g t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nr i c ew i n e sn o n b i o l o g i c a l s t a b i l i t ya n di t sc o m p o n e n t s ( p r o t e i n ，p o l y p h e n o l ，f e 3 十，p o l y s a c c h a r i d ee t c ) ，an e wd e t e c t i o nm e t h o dn a m e dr i c e w i n e se t h a n o l - t u r b i d i t yt e s ti ss e t 叩t h i sm e t h o dc a nb eu s e dt of a s tc h e c ko nt h e n o n - b i o l o g i c a ls t a b i l i t yo ff i c ew i n e s t h ee x p e r i m e n tr e s u l t sa r es h o w na sf o l l o w s ： ( 1 ) i h em a i nf a c t o r sa f f e c t i n go nr i c ew i n e ss e d i m e n th a v eb e e ns t u d i e d ：w h e n p u t t i n gb o v i n es e r u ma l b u m i n ( b s a ，6 8 k d ) i nr i c ew i n es a m p l e ，t h et u r b i d i t yo ff i c e w i n ec a nr e a c hi t sm a x ，b u ti fg oo na d d i n gb s a ，i tw o u l df a l li n s t e a do fr i s e af e w t a n n i nt h a ti sp u ti nr i c ew i n ec o u l dm a k et h et u r b i d i t yr i s eu pt o3 0 ，a n dm a l y s i t e w o u l dm a k et h et u r b i d i t yo fr i c ew i n eg oo nr i s i n gu n t i ls e d i m e n t b u ta d d i n g p o l y s a c c h a r i d ei nr i c ew i n es a m p l et h et u r b i d i t yh a sn oo b v i o u sc h a n g e r e s e a r c h r e s u l t sa n dd a t aa n a l y s i si n d i c a t et h a tt h ep o l y m e ro fp r o t e i na n dp o l y p h e n o li st h e p r i m a r yf a c t o ra f f e c t i n go nt h en o nb i o l o g i c a ls t a b i l i t yo ff i c ew i n e ( 2 ) t h en e wm e t h o do fr i c ew i n e se t h a n o l t u r b i d i t yt e s th a sb e e nf o u n d ： 1 - 1 0 m le t h a n o li ss e p a r a t e l ya d d e dt o10m lc l a r i f i e dd e ew i n es a m p l e s ，s t i r r i n g1m i ni n h i 曲s p e e db ym i x e ra n dt h e nt h es a m p l ei sp l a c e df o r2h o u r si nr o o mt e m p e r a t u r e ，a t l a s tt h et r a n s m i t t a n c e ( t ) o fm i x e dr i c ew i n ei sm e a s u r e db ys p e c t r o p h o t o m e t e rw i t h t h ew a v e l e n g t ho f8 0 0 n m a n dt h et u r b i d i t yo fr i c ew i n ei sd e f i n e da s ( 1 一t ) n e c u r v eo f “s ”s h a p ew o u l db eg o a e n ，w i t ht h ea b s c i s s ar e p r e s e n t i n ge t h a n o la d d i n g p e r c e n tq u a n t i t i e sa n dt h eo r d i n a t es h o w i n gt u r b i d i t i e so fm i x e dr i c ew i n e t h e r e e x i s t sas a l t a t i o nr a n g eo ft u r b i d i t i e si nt h ef i g u r e ，w h e na d d i n ge t h a n o lp e r c e n t q u a n t i t i e sf r o m4 0 t o6 0 ，a n di nt h i sr a n g ew i t hs a m ee t h a n o la d d i n gp e r c e n t q u a n t i t i e s ，i ti sf o u n dt h a th a sl o w e rt u r b i d i t i e so fm i x e dr i c ew i n ea n db e t t e r s t a b i l i z a t i o no ff i c ew i n e ( 3 ) t h ed i f f e r e n ta g i n gb a s i cr i c ew i n e sa n dp u r c h a s i n gr i c ew i n e sa r et r e a t e db y 疗o z e nf i l t r a t i o na n da d d i n gc l a r i f yr e a g e n t s ，a n dt h e nt h et r e a t e da n du n t r e a t e d s a m p l e so fr i c ew i n e sa n a l y s e dw i t he t h a n o l t u r b i d i t yt e s t t h ee x p e r i m e n tr e s u l t s s h o wt h a tt h en o n b i o l o g i c a ls t a b i l i t i e so ft r e a t e ds a m p l e sa r eb e t t e rt h a nt h a to f i i i a b s t r a c t u n t r e a t e ds a m p l e s ( 4 ) o nt h es t a n d a r do fa d d i n g5 0 e t h a n o l ，t h et u r b i d i t i e so fd i f f e r e n tr i c e w i n e sp u r c h a s i n gf r o ms u p e r m a r k e ta le m e n s u r a t e d a c c o r d i n gt ot h et u r b i d i t i e s ，r i c e w i n e s n o n 。b i o l o g i c a ls t a b i l i t i e sa l ed i v i d e di n t ot h r e el e v e lf r o mb e s tt ow o r s t ，w h i c h i sw e l li d e n t i c a lw i t ht h e i rr e s u l t so b t a i n e df r o mc o l dc l o u d yt e s ta n dd e s t r o y i n g t r e a t m e n t ( 5 ) t h ep o s s i b l em e c h a n i s mo fe t h a n o l - t u r b i d i t yt e s th a v eb e e ns t u d i e d ：t h e e x p e r i m e n ts h o w st h a t ，a f t e re t h a n o l t u r b i d i t yt e s t ，t h ec o n t e n t so fp o l y s a c c h a r i d e ， 仅- a m i n on i t r o g e n ，f e ”h a sn oo b v i o u sc h a n g ea n dh i g hm o l e c u l a rp r o t e i nd e c r e a s e d l a r g e l y , b u tp r o t e i no fm o l e c u l a rw e i g h tl e s st h a n10 0 0i n c r e a s e ds l i g h t l y t o t a l c o n t e n t so fp r o t e i na n dp h e n o lv a r i e s ，i nr i c ew i n e so fb a dn o n - b i o l o g i c a ls t a b i l i t i e s b o t ho ft h e mm a n i f o l d ，a n dv i c ev e r s a i ti sc o n s i d e r e dt h a te t h a n o lc o u l df o r c et h e h i g hm o l e c u l a rp r o t e i nt od e p o s i ta n dd e s t r o yt h eb a l a n c eo fp r o t e i n + p h e n o l = p o l y m e r , w h i c hi st h ep r i m a r yf a c t o ra f f e c t i n go nn o n - b i o l o g i c a ls t a b i l i t i e so fr i c e w i n e k e y w o r d s ：r i c ew i n e ，e t h a n o l t u r b i d i t yt e s t ，n o n - b i o l o g i c a ls t a b i l i t y i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏盘堂或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：声心汤 签字日期： 加分年稠彩日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塑江太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅 和借阅。本人授权逝堑太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 乞 f i 导师签名：中- 乱专 签字日期：8 年苦月6e t 电话： 邮编： 知识产权保护声明 知识产权保护声明 本人郑重声明：我所提交答辩的学位论文，是本人在导师 指导下完成的成果，该成果属于浙江大学理学院化学系，受 国家知识产权法保护。在学期间与毕业后以任何形式公开发 表论文或申请专利，均需由导师作为通讯联系人，未经导师 的书面许可，本人不得以任何方式，以任何其它单位作全部 和局部署名公布学位论文成果。本人完全意识到本声明的法 律责任由本人承担。 第一章前言 1 1 黄酒发展简史 第一章前言 黄酒是历史上最古老的谷物酿造酒，相传有七千到一万年的历史。大概就 是“有饭不尽，委余空桑，郁积成味，久蓄气芳”的年代，或者为“空乘秽饭， 醢以稷麦，以成醇醪，酒之始也的时代。著名的酿造学家方心芳先生认为：“仰 韶文化前期( 六、七千年前) ，天然曲蘖向人工曲蘖发展，这时谷物酿酒( 黄酒) 起源了”。多数史学家认为，传说中的神农氏炎帝和轩辕黄帝时代就已经产生了 谷物酿酒。照此说法，黄酒起源当有一万年之久。而有证可考的是【1 l ，5 0 0 0 年 前，我们的祖先就已经掌握了黄酒酿造技术。战国策中就有这样的记载：“昔 者，帝女令仪狄作酒，进之禹，禹饮而甘之，。禹时代的酒属于原始的黄 酒，经过历代先人的改进和提高，而形成我国传统工艺的黄酒，这是我们祖先 的伟大创造。它不仅在世界酿酒史上有重要意义，而且是最早对微生物应用作 出的重大贡献。这是中华民族的骄傲，是祖国宝贵的科学文化遗产。 黄酒是以稻米( 糯米、粳米、籼米) 、黍米、玉米等为原料，用曲( 麦曲、 红曲等) 和酵母作糖化发酵剂，由多种微生物作用酿制而成的一种低酒度的原 汁酒，由于大多数品种色泽黄亮而得名。黄酒是一种非蒸馏酒，以酒度低、味 醇厚、风味独特、品种繁多、营养丰富等优点而享誉国内外，是中华民族传统 的瑰宝。 近年来，我国黄酒的生产能力不断增长，产量逐年上升，包装形式也由单 一的坛装发展到瓶装、袋装等，质量要求也由单一的口味要求发展到对色、香、 味等的综合要求。黄酒的酿造采用边糖化边发酵的方式，期问微生物活动频繁， 且又富含糖分、蛋白质、色素、多酚及各种酶系物质等成分，因此容易产生混 浊与沉淀，影响酒的感官质量。另外，黄酒在贮存与运输过程中受温度、空气、 阳光等条件变化的影响也不可避免地出现不同程度的混浊与沉淀，导致黄酒在 第一章前言 货架期内存在着失光、混浊、沉淀等现象，影响其进入国际市场，严重阻碍了 产品的销售。所以提高和预测黄酒酒体的稳定性，解决黄酒沉淀问题的相关研 究己成为当今黄酒产业的一个重要课题。 1 2 黄酒生产工艺简介 黄酒的酿造历史悠长，制法和风味都有其独特之处，尤其是其酿造技艺， 具有高深的科学原理和技巧。 黄酒工艺制法可划分为传统工艺和新工艺。新、老工艺均采用淋饭、摊饭 和喂饭法操作【2 翔，但是也有很大的不同之处。 传统工艺的主要特征是：以酒曲为糖化发酵剂，简陋的生产设备如缸、坛、 木榨等，凭经验控制生产，笨重的体力劳动和手工操作等。它是我们民族过去 几千年不断总结经验并进行思考和提高改进的基础上形成的，是古代文化中非 常璀璨的一部分。 随着科学的发展和生产技术的不断提高，现代化的新生产工艺在总结提高 传统工艺的基础上逐渐发展起来。新工艺利用黄酒机械化生产设备( 主要是蒸 饭机、发酵罐、压榨机、杀菌机等) 生产各种类型的黄酒，改变了传统工艺手 工操作、劳动强度大的局面，新工艺生产黄酒基本上实现了机械化操作。新工 艺不但继承了黄酒生产传统工艺的中的敞口式发酵、典型的边糖化边发酵和低 温长时间发酵等特点，还具有容积大、发热量大而散热难、厌氧条件好等特点。 此外，传统工艺中用酒药、曲( 麦曲、大曲、红曲) 为糖化发酵剂；而在 新工艺中则采用纯种酵母、活性干酵母和纯种麦曲，酶制剂作糖化发酵剂。 2 第一章前言 匝口困冷团冷困 殴j 0 l 回车一回车一团 o 冷固冷困 图1 1新工艺生产黄酒流程图【4 i 1 3 黄酒基本成分简介 黄酒是一种以粮食谷物为原料，经过生物发酵而制成的一类低度原汁酒， 含有大量的蛋白质和其他营养成分，它是酒类中最优秀的营养保健品。酒液中 的基本成分是水、醇、糖类、氨基酸、维生素、微量元素、有机酸等，黄酒独 特而微妙的风味就由这些微量而又复杂的成分共同构成。 1 3 1 水 在酿酒行业中有句行话称：“米者酒之肉也，曲者酒之骨也，而水为酒之血”。 黄酒酿造过程中的浸米、洗涤、投料、调配等多个环节需要用水，总量约为原 料米的2 0 倍左右，而黄酒成分中有8 0 以上是水【5 1 。我国也有名酒产自名水的说 法，由此可见水在黄酒酿造中是非常重要的。 1 3 2 醇类 3 第一章前言 醇类也是黄酒的主要成分之一，包括乙醇和其他多种醇类，其中又以乙醇 含量占为主。黄酒酒性柔顺，酒体丰满，酒味醇厚，营养丰富，酒精度偏低， 一般乙醇含量在1 1 , - - 2 0 之间，西北地区在6 , - - 8 之间【5 , 6 1 。而且在黄酒发酵和后 熟贮存中，醇与有机酸经过酯化反应生成酯，和其他呈香物质共同组成黄酒特 有的醇香。 1 3 3 糖类 黄酒中的糖类主要来自酿造米、麦曲中的淀粉，直链淀粉及支链淀粉经曲 霉水解产生糖分。糖分含量为1 3 9 1 0 0 m l i r l ，主要有葡萄糖、麦芽糖、异麦芽 糖、戊糖和糊精等。其中葡萄糖含量约占6 0 8 0 ，是黄酒甜味的主体；其余 2 0 - - - 4 0 为低聚糖，这些糖类能够增加黄酒的黏度、甜度，并且能调节、缓冲口 味，使黄酒亲和醇厚。同时一些还原糖参与迈拉德反应，使黄酒转为浅棕黄色。 1 3 4 氨基酸 黄酒营养成分主要表现在含有极其丰富的氨基酸，它们是由原料中蛋白质 经酶类自然分解而产生。黄酒中氨基酸的种类多达1 8 种( 见表1 1 ) ，其中人体 不能合成而必需的8 种氨基酸含量最全、最丰富，居各酿造酒之首。绍兴加饭 酒中氨基酸含量是清酒的1 6 倍，啤酒的6 8 倍，葡萄酒的4 2 5 倍1 6 1 。 1 3 5 维生素 黄酒中的维生素含量相当丰富，含有维生素c 、b 2 、a 、d 、e 、k 等【2 1 。维 生素是维持身体健康所必须的有机化合物，它是蛋白质、脂肪、碳水化合物代 谢的催化剂，人体内不能自行合成，必须从饮食中摄取。 4 第一章前言 表1 1 黄酒、清酒、啤酒、葡萄酒中氨基酸含量比较( m g ，l ) 川 注：带“p 者为人体必需氨基酸 1 3 6 微量元素 黄酒中的微量元素很多，测定出的有1 8 种以上【6 】，其中钙、镁、钾、铁、 锌、铬、锗、铜、磷等含量较丰富。这些微量元素大都是人体所必需的营养元 素。在黄酒的酸性介质中，其存在状态为有机盐类物质，表现形式为生物活性 物质，当它们一旦进入人体中时，极易被吸收，可以充分补充人体所缺乏的微 量元素，起到调节人体生理机能，促进新陈代谢的功能。 5 第一章前言 1 3 7 有机酸 黄酒中的有机酸含量十分丰富，主要有乳酸、乙酸、琥珀酸、丁酸、磷酸 等十多种。大多数在发酵过程中由细菌和酵母代谢产生。 1 4 黄酒混浊的类型 一直以来，黄酒的混浊就是黄酒酿造中一个普遍存在而又未能解决的问题。 目前，我国为了发展黄酒工业、提高黄酒的市场竞争能力，正在采取大规模的 集约化生产方式，应用机械化生产黄酒的新工艺，其主要特点是：成熟快、周 期短，一般发酵期为2 0 , - - 3 0 天( 老工艺的发酵期一般为8 0 - - , 9 0 天) 。由于发酵期 短，蛋白质分解不彻底，经煎酒杀菌，或遇严冬，部分蛋白质就会凝固析出， 出现混浊沉淀。因此现行国家和地方的黄酒标准也都允许成品酒有少量沉淀存 在，以至于在瓶装黄酒的品牌标签中，无奈地注明“沉淀系蛋白质凝固，饮用 无妨”。俗话说“黄酒有千层脚 ，但割除“酒脚”( 即沉淀物) 是黄酒行业梦寐 以求的目标。 如前所述，黄酒的成分及其复杂，产生混浊的原因也很多，但如果从生物 学来分析，一般可分为生物混浊和非生物混浊两大类【9 】。 1 4 1 生物混浊 生物混浊是由微生物污染引起的，主要原因是原料被细菌污染，及其在生 产酿造过程中发酵罐、储酒罐、设备工具及贮存过程中的卫生管理不善导致杂 菌侵染。其次是由于煎酒杀菌温度不到、灭菌不严而导致的杂菌过度繁殖，死 亡的细菌菌体导致黄酒的生物性沉淀。再次，黄酒发酵时糖化速度和发酵速度 不平衡，发酵速度慢于糖化速度，使得酒醪中有过多的糖分，导致杂菌生长。 黄酒内微生物在生长繁殖过程中消耗营养物质，产生代谢产物，改变了原 有的酒体成分，打破了原有的胶体平衡体系，使胶体稳定性受到破坏，引起酒 6 第一章前言 液混浊。 黄酒生物混浊主要表现为酒液混浊，不易过滤沉淀、生酸腐败、形成白色 菌膜、出现异味、甚至发臭等现象。肖连冬【1 0 1 等对生物混浊中黄酒微生物的分 离和初步鉴定证明：引起黄酒产生膜酸败的微生物主要是酵母菌和醋酸菌，形 状为杆状。 对生物混浊沉淀现在已经认识的比较清楚了，只要能保证原料( 大米、小 麦、曲) 的品质优良；提高曲的糖化力和酒母的质量；水质达到酿酒行业标准； 保证生产过程中设备、容器、输酒管道、生产车间的清洁卫生；严格控制杀菌 条件和发酵温度；协调糖化和发酵速度间的平衡，尽量避免酒醪中有过度糖分 积累等条件，就可以有效地防止黄酒生物混浊沉淀的产生。 1 4 2 非生物混浊 黄酒的成分非常复杂，除了含有多种醇、酸、酯以外，还含有糖分、蛋白 质、多酚、色素、钙镁离子以及各种酶系。这些物质在受到外界环境如温度、 空气、阳光、气压等的影响时，就会发生不同程度的物理、化学变化，会从稳 定变成不稳定，出现混浊失光乃至沉淀等现象。 黄酒的非生物稳定性明显的表现为冷冻稳定性、氧化稳定性和热稳定性三 个方面1 1 1 1 。不稳定性涉及到多方面的影响因素，其中导致稳定性破坏的因素主 要有蛋白质、糊精、总多酚、金属离子、溶氧等等。因此非生物混浊主要可分 为蛋白质混浊，还有酱色混浊、金属污染产生的混浊等，其中尤以蛋白质对非 生物稳定性的影响最为明显。 1 ) 冷混浊：冷混浊又称可逆混浊，酒液中的p 一球蛋白和醇溶蛋白在温度较 高时可以和水形成氢键，成水溶性；当酒液温度较低时，它们又可以和多酚结 合( 黄酒中的单宁就属于一种多酚复合物) ，和水结合的氢键断裂，以颗粒析出， 浊度上升【1 2 1 。特别在冬季，酒液会产生冷混浊，影响产品的稳定性。 7 第一章前言 2 ) 氧化混浊：氧化混浊又称不可逆混浊，酒液随着存放时间的延长，大分 子蛋白质会发生化学反应，含巯基蛋白质氧化，聚合成大分子蛋白质。 r - s h + r 一s h ! 丝竺；r s s r + h 2 0 总多酚物质也发生聚合，变成聚多酚。当蛋白质的分子量大于5 0 0 0 时【1 3 】， 就会与多酚缔合沉淀，这样蛋白质聚合会增加产生沉淀蛋白质的数量，聚多酚 与氧化聚合蛋白结合，随着存放时间的延长，聚合度增大，越易形成混浊。铁 离子等微量的金属离子对混浊物的产生起催化作用，它们能促进多酚物质的氧 化，加速混浊物的产生。 3 ) 热混浊：热稳定性在黄酒中较好，由于黄酒是经过煎酒，故而热不稳定的 蛋白大部分经加热变性而除去。但由于部分蛋白质颗粒较小，需经较长时间才 能沉淀或悬浮于酒中，为氧化混浊提供条件。 1 4 2 1 酱色混浊 黄酒中的酱色一焦糖色素是糖类或糖类的浓厚溶液加热到1 0 0 。c 以上，糖发 生分解，同时伴之以褐色反应后的生成物。酱色中含有不溶性杂质，很容易沉 降，在沉降的过程中带动其它颗粒沉淀。黄酒中加入酱色后p h 值上升，接近蛋 白质的等电点，使蛋白质发生凝聚。 由于酱色是天然色素，质量不太容易控制，所以对酒的稳定性影响很大。 如果采用质量较差的酱色，很容易产生沉淀。 1 4 2 2 铁离子混浊 黄酒中的铁混浊，一直未象葡萄酒的铁破败病那样引起酿酒界的充分重视。 实际上，因为新工艺蓬勃兴起，大量铁制设备的应用，由铁含量过高而引起混 浊变得严重起来。酒中铁含量越高，产生混浊的可能性越大。 酒中的铁有三个来源：第一是来自酒中的生物铁，第二是来自原料( 水、 r 第一章前言 大米) 中的铁，第三是来自设备的腐蚀。 在正常情况下，酒中的铁主要以f e 2 + 的形式存在，但在接触氧气后，氧化还 原电位升高，f e 2 + 转为f e 3 + 。由于酒中磷酸大多以h 2 p 0 4 - 形式存在，遇f e 3 + 便 形成磷酸铁胶体，此胶体带负电荷，容易和带正电荷物质( 蛋白质、酱色、焦 糖色等) 发生凝聚而沉淀。 而且f e 3 + 能与黄酒中多种物质如蛋白质、有机酸( 包括氨基酸) 等结合， 或充当其中一些成分之间互相作用的催化剂，如蛋白质与酚类、单宁的聚合， 糖类与氨基酸之间的美拉德反应等，上述反应一般随时间的增长、稳定升高而 加速，结果大多生成难溶物，并伴有营养成分( 如氨基酸) 的破坏。因而，铁 离子能加速黄酒的非生物不稳定性作用。 另外，f e 3 + 容易水解生成胶体物质，会吸附酒中细小微粒而产生混浊。 铁的混浊表现为：( 1 ) 常伴有褐变，通常的过滤设备反复过滤都不能除去； ( 2 ) 成品在加热前混浊不明显，而一经杀菌灌装即很快混浊，冷却后也不再恢 复澄清；( 3 ) 包装器的底部积累较大数量的灰色沉淀( 4 ) 接触氧气、光线、加 热能加快混浊形成。 酒体中的铁混浊沉淀是可以通过有效手段防止的，其具体方法可以有：从 改造设备着手，杜绝铁制设备因涂料脱落引起的铁锈，可以尽量采用不锈钢罐； 可以通过净水设备系统严格控制酿造水的含铁量在0 5 m g l 以下；加入螯合剂柠 檬酸与铁形成稳定的络合物，或者在后道工序加一道离子交换树脂除铁；也可 以通过加入抗氧化剂来降低酒液的氧化还原电位来防止f e 2 + 变成f e ”。 1 4 2 - 3 蛋白质混浊 近年来很多研究人员对黄酒沉淀物( 即酒脚) 的主要组成及含量进行了分 析测定，其中蛋白质含量均在1 0 以上f 1 4 , 1 5 , 1 6 ，丁关海等【1 7 1 测得的蛋白质含量 高达5 0 以上，而黄酒酒液中的蛋白质含量仅为l 2 。可见蛋白质是引起黄 9 第一章前言 酒混浊沉淀的主要因素。 黄酒中的蛋白质主要来源于大米和麦曲原料，另外还有少量的微生物蛋白 质和酶蛋白。原料中的蛋白质在发酵过程中一部分被蛋白酶转化为肽和氨基酸， 在发酵初期为酵母增殖的氮源，在后期一部分转化为高级醇，一部分与醇酯化。 发酵结束后还有一部分蛋白质残余，残余蛋白质在酒液中以胶体状态存在。 黄酒中残余胶体蛋白很不稳定。随着杀菌加热，蛋白质变性并凝聚沉降； 也可能是在长期的存放过程中，由于酒体中大量盐类的电离作用，使蛋白质颗 粒上的同性电荷被破坏，从而使细微蛋白质颗粒互相吸附、碰撞、絮绕、凝聚 而沉降。 黄酒中各种蛋白质的等电点不同，但大多数都略小于5 0 ，而国标中要求黄 酒的p h 值在3 5 4 5 之间，因此黄酒中的蛋白质大都以中性或阳离子形式存在。 黄酒中接近等电点的蛋白质，由于溶解度的降低而凝聚析出，析出的蛋白质增 强了与其它蛋白质及细小微粒的结合能力，凝聚成越来越大的分子团而产生沉 淀。 林峰、白少勇【1 8 】等用自行研制的t c d b 1 型蛋白质分离检测仪【1 明系统研究 黄酒蛋白质沉淀机理，测得酒脚中蛋白质含量比例高达5 0 2 ，远高于酒液中的 蛋白质含量。向黄酒中添加不同分子量的标准蛋白质，酒体的浊度一致增大， 这说明了黄酒中蛋白质是形成沉淀的主要因素之一。虽然添加蛋白质分子量的 大小在低浓度时与黄酒沉淀之间似乎并不存在一一对应的关系，但随着浓度增 大总的来说分子量大的蛋白质容易引起沉淀。在研究了黄酒中共存物质( 如多 酚、多糖、溶解氧、h + 和无机离子) 后发现，虽然各个因素对蛋白质沉淀起的 作用不一样，从蛋白质的含量与分子量分布来看，这些共存物都能促使蛋白质 混浊，但形成沉淀的主要是那些分子量较大的蛋白质，这进一步表明酒体中高 分子蛋白质的确是引起蛋白质沉淀的主要因素。 蛋白质引起沉淀的原因可能有以下几种【2 0 l ： 1 0 第一章前言 ( 1 ) 、蛋白质是两性电解质。p h 接近等电点时，等电点破坏相互粘结，胶 体蛋白生成絮状物； ( 2 ) 、蛋白质具有亲水性。水膜的存在使蛋白质相互隔开，颗粒之间就不 会碰撞而聚成大颗粒，但发酵产生的乙醇会与蛋白质争夺水分，使蛋白质胶粒 脱水而凝聚； ( 3 ) 、蛋白质在黄酒中带正电。如果酒中有相反电荷物质如磷酸铁等就会 发生凝聚； ( 4 ) 、高分子蛋白遇热会变性，蛋白质悬浮胶体聚合成粗片析出，即所谓 的热凝固物； ( 5 ) 、黄酒中多酚物质能与蛋白质形成缔合物，这种缔合物在温度降低时， 溶解度会减少，会从酒体中析出，即产生所谓的“冷混浊”。 1 5 黄酒非生物混浊的主要机理 自2 0 世纪5 0 年代开始，食品化学研究者便对饮料中可能引起混浊的蛋白 性质进行了大量的探讨。p o l l o c k 等( 1 9 5 9 ) ，j o h n s o n 等( 1 9 6 8 ) ，a s a n o 等( 1 9 8 2 ) 通过研究后发现，含有脯氨酸的蛋白质可与多酚形成混浊。应用一个含有儿茶 素的模拟系统进一步研究混浊活性蛋白的性质，发现混浊量的多少与多肽中的 脯氨酸的摩尔百分比成线性关系，一些不含脯氨酸的均聚物没有生成混浊的活 性【2 1 1 。也就是说，脯氨酸的存在与否及其在蛋白质分子中的摩尔百分比直接关 系到蛋白质是否具有混浊活性及混浊活性的大小。研究也发现，蛋白质的分子 量大小及等电点也会影响蛋白质的混浊活性。 在对饮品中可引起混浊的蛋白质进行研究的同时，人们对饮品中可引起混 浊的多酚也进行了大量的研究。发现多酚的分子量大小、复杂程度、聚合化程 度对多酚的起混活性有直接影响，即分子量越大、结构越复杂、聚合化程度越 高，其对蛋白质的亲和力越大。这可能是因为：( 1 ) 分子量越大，其焙酰基和 1 1 第一章前言 羟苯基数目越多，从而结合位点越多，疏水作用和氢键作用力相应的也越大；( 2 ) 较大的分子可以占据二到三个连续的脯氨酸残基，并可桥连距离较远的脯氨酸 残基，而小分子仅可占据一个脯氨酸残基【2 2 1 。 s i e b e r t 等1 2 3 1 认为蛋白质和多酚的反应可以用以下三种模式来解释。 当溶液中蛋白质的浓度较低时，大量的多酚分子聚集在蛋白质的表面形成 了单分子的疏水层。当多酚的分子数目足够多时，蛋白质表面的疏水性就会大 到使蛋白质从溶液中沉淀析出( 多酚】 【蛋白质】) 。 如果继续增加蛋白质的含量，当溶液中的蛋白质的比例上升到某一程度时， 此时蛋白质的结合点总数与多酚的大体相等，就会形成多酚一蛋白质的交联网 状结构，从而更容易使蛋白质从溶液中沉淀出来( 多酚】= 【蛋白质】) 。 当蛋白质的量继续增加时，多酚的相对含量就会降低，这时由于蛋白质提 供的结合点多于多酚的羟基数，于是多酚一蛋白质的交联网状结构就会受到破 坏，网络结构解体，混浊沉淀物反而会减少( 【多酚】 【蛋白质】) 。 多酚分子 具有一定救臣多鼢 i 多鼢】呵筮自质l 络合位点的置白质 m 舔 【多盼l 【蛋白莉 图1 2 蛋白质一多酚的反应模型 即使低分子的多酚，只要它们的浓度足够大，就能在蛋白质的表面形成疏 水层而使蛋白质沉淀出来1 2 4 。 1 2 第一章前言 1 6 酒类非生物稳定性的处理和判断 1 6 1 酒类非生物稳定性问题的解决方法 除了黄酒外，啤酒、葡萄酒等发酵酒也都存在着非生物稳定性问题( 即成 品酒因酒体的内在成分之间相互作用而逐步形成沉淀的现象) 。现在啤酒、葡萄 酒通过较先进的处理工艺已基本解决这一问题。而源于我国黄酒的同本清酒也 是采用酒曲，按照边糖化边发酵的方式酿造而成，但也通过改进工艺和添加助 剂的方法基本上消除了酒体的沉淀现象。 目前，许多研究都在试图通过各种物理或者化学方法解决酒体的混浊问题， 物理方法一般采用机械澄清，如：离心分离法【2 5 l 、过滤【2 6 】、超滤【2 7 , 2 8 , 2 9 】、微滤 2 5 , 3 0 , 3 1 , 3 2 ，3 3 1 、冷冻处理【1 7 捌、热处理【1 7 , 3 4 , 3 5 等等，除去部分蛋白质或使其凝固析 出，尽可能地减少和控制黄酒的非生物混浊。 化学方法解决酒类非生物混浊问题，一般是采用吸附剂和稳定剂，其比较 适合黄酒的吸附剂种类有：单宁( t a n n i n ) 1 7 , 3 6 , 3 7 3 引、明胶( g e l a t i n e ) 3 6 , 3 7 , 3 8 , 3 9 , 4 0 , 7 1 、 皂土( b e n t o n i t e ) 3 6 , 3 7 , 4 1 , 2 1 , 】、聚乙烯聚吡咯烷酮( p v p p ) 1 1 7 , 4 2 , 4 3 】、壳聚糖【2 1 , 4 4 , 4 5 】、 干酪素 7 1 、j a 澄清剂4 6 1 、黄血盐m 、蔗糖脂添加法1 3 6 、多糖类聚合物s j 与s h 法【7 ，4 甜、柠檬酸络合法【2 0 3 6 】等，另外还有单宁一e d t a 二钠 7 1 、1 0 1 澄清剂【7 ，4 0 1 、 活性炭1 2 5 】、明胶一e d t a 二钠4 9 1 、硅胶【5 0 1 、果胶酶一明胶一硅溶液1 5 1 】、硅藻土 1 5 1 , 5 2 】等澄清剂处理方法 1 6 2 酒类非生物稳定性的判断方法 如上所述，很多研究者都在试图去除酒类的非生物混浊、提高酒体的非生 物稳定性。为了说明其研究的效果，同时，也为了将其研究成果应用于生产实 践中，就必须寻求和建立一些指标或方法来表征或预测酒类的非生物稳定性。 显而易见，能够说明酒类的非生物稳定性程度的最准确的方法当然是自然存放 1 3 第一章前言 法：将未处理和处理过的酒样自然存放直到沉淀出现，比较沉淀出现的多少和 时间的长短。但这种方法需要的时问太长，正常酒体从澄清到混浊至少需要几 个月到一年左右的时间，而且自然存放法由于存放时间比较长，存放条件很难 控制和重复，故在对酒体的非生物稳定性判断结果也存在着很大误差。因而实 际研究中都从不同的角度出发，采用不同的方法来对酒体稳定性作出判断和预 测。 1 6 2 1 酒类非生物稳定性的预测 评价啤酒非生物稳定性的方法已经发展了很多年，美国啤酒协会( a s b c ) 和 欧洲酿造组织( e b c ) 认为可采用强制老化的方法来加快检测啤酒的非生物稳定 性：啤酒在4 0 - - - 6 0 下经2 7 天的强制老化后，o 下静置1 6 2 4 小时。酿造协 会( i o b ) 和其他检测机构虽然采用的强制老化方法不同，但都包括啤酒在高温 放置一到数天后，0 放置一天这个过程。不断循环直到达到一定的浊度( i o b 法需要循环五次) 。利用这些方法完成一个样品一般需要三( e b c 法) 到十一天 ( i o b 法) ，其他强制老化方法所需时间也基本如此【5 3 】。 除了上述的冷热强化实验法外，啤酒非生物稳定性预测中另一种常用的方 法是硫酸铵沉淀极限法( s a s p l ) 。在啤酒中不断加入饱和的硫酸铵溶液，因为 蛋白质的沉淀就会产生浊度，形成一定浊度需要的硫酸铵溶液愈多，则啤酒的 稳定性就愈好。硫酸铵沉淀极限值表示的是使1 0 0 m l 啤酒形成可见的混浊所需 的饱和硫酸铵的量【5 4 1 。 比较以上两种方法，冷热强化实验法预测啤酒非生物稳定性比较准确，但 具有明显的滞后性，不能及时指导生产和销售；硫酸铵沉淀极限法仅能预测啤 酒的稳定性状况，而无法预测被测啤酒非生物稳定性的具体周期。所以也有人 结合两种方法的优点将啤酒用饱和硫酸铵溶液冲击后，再用保质期预测仪进行 强化实验，做出了一条饱和硫酸铵保质期的近似曲线【5 5 l 。这种方法虽然简单、 快速，但推算出的保质期只是近似值，在相同原料及工艺情况下，影响啤酒非 1 4 第一章前言 生物稳定性的主要因素有蛋白质、多酚及氧等多种物质，有时也会出现反常现 象。各个厂家工艺不同、原料不同，酒体成分也不同，绘制出来近似曲线也不 尽相同。 国外也有人尝试用快速检测方法确定啤酒冷混浊问题，c h a p o n 提出了集中 检测指标：敏感蛋白、单宁类物质、饱和硫酸铵沉淀极限值和低温酒精冷冻实 验( a c ) 。这些检测指标可以通过单宁计来完成。m a d i g a n 等添加酒精使酒精浓 度达到l l 后，将样品在一6 c 中放置2 0 m i n ，最后用单宁计测量。s t e p h e n 等是 添加酒精使酒精浓度达到4 ，然后再在- 4 4 c 中放置4 0 m i n ，最后人工测量【5 3 1 。 但啤酒的处理方式不一样，使得这两种方法的a c 测量结果不一致。 用于预测葡萄酒的蛋白质不稳定性的方法有醇沉法( 利用介质电介常数的 改变) ；热变形沉淀法；单宁反应法；酸沉淀法( 如b e n t o t e s t 法) ；硫酸铵变性 法等。也可以用各种方法的不同组合，比如，热变性结合单宁法以及能提供多 种分析变量的组合。也有人利用与葡萄酒具有相同p h 值的蛋白质正电性对潜在 的蛋白质的不稳定性进行检测。 1 6 2 2 黄酒非生物稳定性的预测 黄酒非生物稳定性的现有判断方法总体可以分为三类：自然存放法、低温 存放法，模拟强化法等。自然存放法是在自然条件下长期存放，肉眼判断其稳 定时间的长短和沉淀的多少，这种方法符合实际情况，能客观的反映黄酒非生 物稳定性的好坏，且能够说明问题，但实验周期长，不便于做实验。低温存放 法是在较低的温度下存放一定的时间后比较其冷混浊情况。模拟强化则一般为 高温低温循环进行，相当于快速自然存放。虽可以简称三类，但每一类的具体 时间和温度上非常的随性，缺乏一个比较统一的标准。研究中一般同时采用其 中两种以上的方法来判断黄酒非生物稳定性。 姬中伟等人采用了在5 冰箱内和4 5 的不同温度条件下交替存放黄酒， 存放时间为5 0 d ，通过比较酒体是否出现冷混浊现象来确定黄酒稳定性高低。同 1 5 第一章前言 时又通过测定助凝剂和超滤处理前后黄酒的混浊度、酒精度、还原糖、总固形 物、酯、醇、醚类等理化指标的变化，来评价助凝剂和超滤处理对提高黄酒非 生物稳定性的效果1 5 6 1 。 陈玲等人同时采用黄酒的强化实验和低温贮藏实验来作为黄酒的稳定性实 验。其强化