石榴果酒澄清劑的篩選及澄清工藝優化

韓希鳳，李書啟，陳存坤，王俊全*，蓋旭，陳玲

（1．天津天獅學院 食品工程學院，天津 301700；2.國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津），農業部農產品貯藏保鮮重點實驗室，天津市農產品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室，天津 300384）

石榴不僅含有人體所需的多種氨基酸和微量元素，還含有大量維生素、蛋白質、碳水化合物等營養物質，具有抗疲勞、生津止渴、食療保健等功能[1-2]。最初，石榴主要是鮮食。但近年來，隨著我國石榴種植面積上升，產量不斷增加，而鮮銷量有限，石榴深加工相對滯后，造成鮮果大量浪費。以石榴汁為原料，經發酵、陳釀制成的低度的石榴果酒[3]，果香濃郁、營養豐富，將石榴加工成果酒不僅豐富了石榴深加工產品的種類，提高了石榴的利用率和附加值，同時與國家用低度酒代替高度酒、果酒代替糧食酒的號召相輔相成，是石榴深加工的一條新途徑。然而，發酵后的石榴果酒顏色較深，并含有果膠、鞣酸等大分子物質，后期陳釀時這些物質易絮凝沉淀，導致酒體渾濁，嚴重影響果酒的品質[4-6]。

果酒澄清最常用的方法是加入澄清劑，且同一種澄清劑對不同果酒的澄清效果也不同[7-8]。皂土、殼聚糖、明膠、果膠酶等是目前果酒生產中常用的澄清劑，選擇適宜的澄清劑可有效去除易造成渾濁沉淀的物質，使果酒具有良好的感官指標和穩定性[9]。如李德燕等[10]對比殼聚糖、皂土、交聯聚乙烯吡咯烷酮、明膠、硅藻土和果膠酶6種澄清劑對酥李果酒的澄清效果，發現利用最適用量的不同澄清劑澄清酒液，其感官品質均有顯著提高，但殼聚糖澄清的酥李果酒，其澄清速率和穩定性最佳，是酥李果酒的最適澄清劑。

然而，迄今為止專門針對石榴果酒澄清劑篩選及其工藝優化的相關研究鮮有報道。由此，本試驗采用4種不同的澄清劑（殼聚糖、明膠、皂土和果膠酶）對石榴果酒進行澄清處理，通過對澄清后酒樣的理化指標、澄清度等進行分析，并結合感官評價，探索適合石榴果酒的澄清劑并利用正交試驗對其工藝條件進行優化，以期為石榴果酒的加工提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

石榴果酒：天津天獅學院果蔬制品工藝實驗室自制（市售陜西酸石榴，按照葡萄酒標準釀造工藝正常發酵，于酒罐貯存1個月，取上清液進行澄清試驗）。

皂土（食品級）、果膠酶（食品級，酶活＞40000U/mg）：煙臺帝伯士自釀機有限公司；明膠（食品級）、殼聚糖（食品級，脫乙酰度85%）：浙江一諾生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

全自動測色色差計（TCPⅡ）：北京奧依克光電儀器有限公司；數字阿貝折光儀（WAY-2S型）：上海儀電物理光學儀器有限公司；紫外分光光度計（UV2550）：日本島津公司；高溫滅菌鍋（MJ-78A型）：上海恰森儀器有限公司；生物傳感器（SBA-40C）：山東省科學院生物研究所。

1.3 方法

1.3.1 石榴果酒的制作工藝流程

無籽石榴→挑選→去皮→加水打漿 [料液比1∶3（g/mL）]→果膠酶酶解（果膠酶用量 2%，4 h）→成分調整（糖度16%，pH4.5）→滅菌（沸水浴 15 min）→冷卻→酵母菌活化→接種→發酵（28℃，7 d）→陳釀→澄清→過濾→灌裝→殺菌→成品

1.3.2 澄清劑的配制

1%殼聚糖溶液：參照郭燕等[11]的方法配制；1%明膠溶液：參照李亞輝等[12]的方法配制；1%皂土溶液（懸濁液）參照邵曉慶等[13]的方法配制；1%果膠酶溶液：參照饒炎炎等[14]的方法配制。

1.3.3 石榴果酒澄清劑篩選試驗

取石榴果酒50.00 mL，24份，將殼聚糖、明膠、皂土、果膠酶分別加入果酒中（添加量見表1），混勻，20℃靜置10 h后，4 000 r/min離心15 min，取上清液，測定A720，計算石榴果酒的澄清度。澄清度/%=10-A720×100[15]。

表1 4種澄清劑澄清試驗設計Table 1 Experimental design of four clarifiers

1.3.4 皂土澄清單因素試驗設計

1.3.4.1 皂土添加量

取5份石榴果酒，各50.00 mL，皂土溶液分別按照0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 g/L 加入果酒中，混勻，20 ℃靜置10 h 后，4 000 r/min 離心 15 min，取上清液，測定 A720，計算澄清度。

1.3.4.2 處理溫度

取5份石榴果酒，各50.00 mL，皂土溶液以0.7 g/L加入果酒中，混勻，分別于 10、15、20、25、30 ℃靜置10 h 后，4 000 r/min 離心 15 min，取上清液，測定 A720，計算澄清度。

1.3.4.3 處理時間

取5份石榴果酒，各50.00 mL，皂土溶液以0.7 g/L加入果酒中，混勻，于 20 ℃分別靜置 5、10、15、20、25 h后，4 000 r/min 離心 15 min，取上清液，測定 A720，計算澄清度。

1.3.5 皂土澄清條件的優化

在單因素試驗基礎上，以澄清度為指標，以皂土添加量（A）、處理溫度（B）、處理時間（C），設計三因素三水平L9（34）的正交試驗，對皂土的澄清條件進行優化，因素與水平見表2。

表2 因素水平Table 2 Factors and level

1.3.6 理化指標的檢測方法和感官評價標準

色度：參照曹建康等[16]的方法測定；色差：參照周禹含等[17]的方法測定；可溶性固形物含量：利用阿貝折光儀測定，重復3次，取平均值；酒精度：參照韓希鳳等[18]的方法進行測定。

感官評價：石榴果酒評分標準如表3所示。該標準由14名專業人員組成的感官評價小組參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》共同制定。感官評價小組成員對果酒進行評價打分（滿分為100分），取平均值作為試驗結果。

表3 石榴果酒感官評定標準Table 3 Sensory evaluation standard of pomegranate wine

1.4 數據處理

利用SPSS 22.0進行差異顯著性檢驗，采用Excel作圖。

2 結果與分析

2.1 石榴果酒澄清劑的篩選

2.1.1 明膠添加量對石榴果酒的澄清效果

明膠添加量對石榴果酒澄清效果的影響見圖1。

由圖1可知，隨著明膠添加量增加，石榴果酒的澄清度整體上呈先增大后減小的趨勢，在明膠添加量為0.9 g/L時澄清效果最佳，澄清度為80.9%，之后，隨明膠添加量增加，石榴果酒的澄清度整體下降，這是因為明膠作為水溶性蛋白質，在水溶液中形成的分散體系帶正電荷，一方面可與果酒中單寧、果膠等帶負電的化合物絮凝沉淀，一方面可與酒中單寧結合成黏稠狀物質，吸附果酒中的渾濁微粒沉淀，使酒體澄清[19]；但過量的明膠自身會形成絮狀體或懸濁液，導致酒體渾濁[20]。由此，明膠添加量為0.9 g/L時對石榴果酒的澄清效果最好。

圖1 明膠添加量對石榴果酒澄清效果的影響Fig.1 Effects of different gelatin addition on clarification for pomegranate wine

2.1.2 殼聚糖添加量對石榴果酒的澄清效果

殼聚糖添加量對石榴果酒的澄清效果的影響見圖2。

圖2 殼聚糖添加量對石榴果酒澄清效果影響Fig.2 Effects of different chitosan addition on clarification for pomegranate wine

由圖2可知，隨著殼聚糖添加量增加，石榴果酒澄清度整體上先升后降，殼聚糖添加量為0.6 g/L時效果最好，澄清度達到94.8%，說明殼聚糖添加量適當時，可提高果酒澄清度，這與殼聚糖本身是陽離子絮凝劑，可與單寧、果膠、蛋白質等帶負電荷物質凝聚、沉淀有關[21]；但殼聚糖超過一定量時反而使果酒澄清度下降，這可能是因為殼聚糖也是增稠劑，過量的殼聚糖溶解于果酒會形成相對穩定的絮凝體系，而對酒體澄清不利。由此，殼聚糖添加量為0.6 g/L時對石榴果酒的澄清效果最好。

2.1.3 皂土添加量對石榴果酒澄清效果的影響

皂土添加量對石榴果酒澄清效果的影響見圖3。

由圖3可知，隨著皂土添加量增加，果酒澄清度整體上先升后降，皂土添加量為0.6 g/L時澄清效果較好，澄清度為97.7%，說明適量的皂土能與果酒中部分渾濁物以及帶顏色物質發生絮凝沉淀，但過量的皂土會自身交替形成懸濁液，而不利于石榴果酒澄清。皂土是由硅酸鹽薄片組成的無機礦物凝膠，吸收水溶脹后，形成的膠體懸浮液帶負電荷，致使果酒中帶正電荷的蛋白質和單寧等物質通過電荷中和作用絮凝沉淀，從而使酒體澄清[22-23]。由此，皂土添加量為0.6 g/L時對石榴果酒的澄清效果最好。

圖3 皂土添加量對石榴果酒澄清效果影響Fig.3 Effects of different bentonite addition on clarification for pomegranate wine

2.1.4 果膠酶添加量對石榴果酒澄清效果的影響

果膠酶添加量對石榴果酒澄清效果的影響見圖4。

圖4 果膠酶添加量對石榴果酒澄清效果影響Fig.4 Effects of different pectinase addition on clarification for pomegranate wine

由圖4可知，石榴果酒的澄清度隨著果膠酶添加量的增加先升后降。當果膠酶添加量為0.3 g/L時，澄清效果最好，澄清度可達80.4%。果膠酶添加量高于0.3 g/L時，果酒的澄清度開始下降，這與過多酶蛋白引起果酒渾濁有關。

2.1.5 不同澄清劑對石榴果酒澄清效果的比較

在適宜添加量下，分析了4種澄清劑（果膠酶、殼聚糖、皂土、明膠）對石榴果酒澄清效果的影響，結果見表4。

表4 石榴果酒澄清前后的比較分析Table 4 Analysis of pomegranate wine before and after clarification

由表4可知，殼聚糖和皂土澄清的果酒澄清度均在90%以上，澄清效果相近；果膠酶和明膠的澄清效果較差。同時，添加澄清劑的果酒，其可溶性固形物含量、色度、色差都低于未添加澄清劑的樣品，而皂土處理的果酒，感官評分最高，為86.8分，酒精度與未澄清的果酒最接近，效果優于殼聚糖澄清，且所得果酒澄清透明、顏色鮮亮、口感好。因此，皂土為石榴果酒的適宜澄清劑。

2.2 皂土澄清石榴果酒條件的優化

2.2.1 單因素試驗結果

皂土添加量、處理溫度、處理時間單因素試驗結果分別見圖5、圖6、圖7。

圖5 皂土添加量對石榴果酒澄清效果影響Fig.5 Effects of different bentonite addition on clarification for pomegranate wine

圖6 處理溫度對石榴果酒澄清效果影響Fig.6 Effects of different tempreture on clarification for pomegranate wine

圖7 處理時間對石榴果酒澄清效果影響Fig.7 Effects of different time on clarification for pomegranate wine

由圖5、圖6、圖7可知，皂土添加量、處理溫度、處理時間對石榴果酒澄清度的影響均為整體上先升后降，皂土添加量0.7 g/L時，澄清效果最好，果酒澄清度達到最大值94.8%；處理溫度20℃時，果酒的澄清度達到最大值95.5%；處理時間為10 h時，果酒的澄清度達到最大值97.7%。

2.2.2 正交試驗

2.2.2.1 正交試驗分析

在單因素試驗基礎上，以澄清度為指標，以皂土添加量（A）、處理溫度（B）、處理時間（C）設計三因素三水平L9（34）的正交試驗，對皂土的澄清條件進行優化，結果見表5，方差分析結果見表6。

表5 正交試驗結果Table 5 Results of orthogonal test

由表5和表6可知，3個因素對石榴果酒澄清度的影響順序為B＞A＞C，即處理溫度＞皂土添加量＞處理時間，且皂土添加量和處理溫度的影響顯著（P＜0.05），處理時間影響不顯著。其最優方案為A2B1C1，即皂土添加量為0.70 g/L，處理溫度為18℃，處理時間為8.0 h。

表6 方差分析結果Table 6 Results of variance analysis

2.2.2.2 驗證試驗

方案1（正交試驗理論最佳組合）：皂土添加量0.70 g/L，處理溫度18℃，處理時間8.0 h。方案2（正交試驗實際最佳組合）：皂土添加量為0.70 g/L，處理溫度為18℃，處理時間為10.0 h。對方案1和方案2進行驗證試驗，結果見表7。

表7 驗證試驗結果分析Table 7 Analysis of verification test results

由表7可知，方案1澄清后的果酒，其可溶性固形物含量、色差、色度及酒精度均優于方案2，感官評分優于方案2，因此，最佳澄清工藝條件為方案1，即皂土添加量為0.70 g/L，處理溫度為18℃，處理時間為8.0 h。

3 結論

通過4種澄清劑的篩選試驗，發現對石榴果酒的澄清效果最好的為皂土，其次是殼聚糖，果膠酶和明膠的較差。同時，添加澄清劑的石榴果酒，其可溶性固形物含量、色度、色差都低于未添加澄清劑的樣品；而皂土澄清的石榴果酒，其各項指標均高于殼聚糖澄清，且酒精度與未澄清的果酒相近，感官品質較佳。因此，皂土為石榴果酒的適宜澄清劑。

在單因素試驗基礎上，以澄清度為指標，通過正交試驗對皂土澄清工藝條件進行優化，結果表明：3個因素對石榴果酒澄清度的影響順序為處理溫度＞皂土添加量＞處理時間，且皂土添加量和處理溫度的影響顯著（P＜0.05），處理時間影響不顯著。經驗證試驗，最優方案為A2B1C1，即皂土添加量為0.70 g/L，處理溫度為18℃，處理時間為8.0 h。此時果酒的澄清度為最高達98.9%，感官評分88.2分，果酒清澈透明、均一穩定，呈鮮亮紅色，品質較佳。