枣酒的澄清及酒体稳定性与电导率相关性研究

杨　辉, 杨文英, 王正宇, 唐　压, 徐倩儒, 贾　烨

(陕西科技大学 食品与生物工程学院， 陕西 西安　710021)



枣酒的澄清及酒体稳定性与电导率相关性研究

杨辉, 杨文英, 王正宇, 唐压, 徐倩儒, 贾烨

(陕西科技大学 食品与生物工程学院， 陕西 西安710021)

摘要：为了准确的判断枣酒贮藏稳定性,探讨枣酒稳定性与电导率之间的相关性，对不同澄清方案、不同时间、不同季节所得枣酒的电导率及其变化进行了测定，讨论了温度、酸度、总糖和pH值对枣酒浑浊沉淀过程的影响.结果表明：壳聚糖对枣酒的澄清效果最佳；在饱和温度低于13 ℃时枣酒的稳定性好；枣酒pH≤3.3条件下，酒的电导率小于1 000 μS/cm，酒的稳定性好，储放中不会出现浑浊和沉淀，枣酒电导率小于1 000 μS/cm可作为贮藏稳定性的标准.

关键词：枣酒； 贮藏； 稳定性； 澄清度； 电导率

0引言

大枣含有的化学成分种类繁多，既有具有药理活性的生物碱类、黄酮类、皂苷类、三萜类、甾醇类等次生物质，也有对人体具有重要营养价值的糖类、蛋白质与氨基酸类等初生物质[1].利用大枣生产的红枣酒营养丰富，具有很好的市场前景，但酒的稳定性是影响口感和销售的重要因素，枣酒生产中的澄清方法以及酒装瓶放置中因外界环境条件，如温度、光照、运输条件变化会导致酒体变浑浊，失去光泽等，所以灌装前对酒的稳定性进行分析判定是十分重要的.目前主要采用物理和化学检验法，对结果的断定却采用目测是否澄清、发雾，然后，给出合格与否的结论.这种方法要求检验者具有十分丰富的经验，即便是这样对于不同原料的果酒判定稳定性时也常常出现结论不当的问题.

影响酒沉淀稳定性的原因很多：其一，就是酒石酸盐即酒石的形成.牛育林等[2]研究了葡萄酒酒石的稳定性，得出冷冻法、冷藏法能够预测酒石稳定性，同时，提出酒石稳定性临界值受总酸的影响.其二，是不同电荷粒子间发生静电作用导致絮凝沉淀，而衡量酒中带电粒子多少的就是电导率，粒子数越多其导电性越好，电导率越小，这种方法可以避免仅仅采用澄清度或透光率无法判断果酒沉淀稳定性的问题.基于此不少学者对果酒稳定性进行了深入研究，刘建华等[3]通过对葡萄酒冷稳定工艺的研究，得出冷冻处理前后的电导率差<25μS/cm时，葡萄酒是稳定的；25μS/cm<电导率差<50μS/cm时，有酒石酸氢钾沉淀的危险；电导率差>50μS/cm时，葡萄酒是不稳定的.刘振来等[4]通过对葡萄酒生产中酒石稳定性测定方法的研究，得出可以利用电导率差法以及饱和温度法来判定葡萄酒的酒石稳定性.除此之外，邢凯等[5]还研究了总酸、pH值与红葡萄酒稳定性的关系，通过试验得出pH与总酸的变化不呈正比关系，而红葡萄酒在pH值为3.6时电导率差最大，冷稳定性最差.

枣酒发酵中的酵母带有负电荷，有些悬浮颗粒也带负电荷，酒中的蛋白质等大分子物质依据酒的pH值的不同带正电荷或负电荷，而澄清过程使用的澄清剂在酒中也是带电荷的离子，因此，酒在澄清前后粒子数会发生很大变化，酒的稳定性与酒的电导率有密切关系.

基于此原理和前人的工作，本研究借助物理化学的方法对灌装前的酒或者贮罐中的酒进行电导率测定，通过大量实验建立发酵酒稳定性与电导率之间的相关性，依据电导率测定结果判定酒的稳定性，或电导率测定结果与其他辅助手段相结合判定酒的稳定性，提高对酒稳定性判断的准确率，使人们对果酒稳定性的控制达到新的水平.

1材料与方法

1.1材料与菌种

佳县(滩枣)，白砂糖，果胶酶，6%的亚硫酸溶液，果酒酿造酵母RW.

1.2试剂与仪器设备

(1)主要试剂：氢氧化钠，天津市红岩化学试剂厂，分析纯.明胶，天津市登峰化学试剂厂，食品级.皂土，帝伯仕自酿酒机有限公司，食品级.柠檬酸，天津市化学试剂六厂三分厂，食品级. 壳聚糖，济南海得贝海洋生物工程有限公司，食品级.酒石酸氢钾(晶体)，天津市科密欧化学试剂有限公司，分析纯.

(2)主要仪器设备:见表1所示.

表1　主要仪器设备

1.3实验方法

1.3.1溶液的配制

2%明胶溶液、5%的皂土悬浊液、1%的壳聚糖溶液、氢氧化钠溶液、酚酞指示剂的配制采用文献[6]中的方法.

1.3.2枣酒酿造工艺流程[7]

干枣→除杂清洗→烘烤→浸泡→蒸煮→破皮→酶解→枣渣分离→降温→调整成分→发酵→澄清→过滤→灭菌→装瓶→杀菌→成品.

1.3.3枣酒澄清

实验所得枣酒原酒从外观看，色泽为琥珀色，较为清亮，并且无明显悬浮与沉淀；从气味看，具有大枣的浓香气，果香与酒香协调；所测理化指标为：糖度为11.0 °Brix，pH为3.72，酸度为4.47 g/L，透光率为79.8%，电导率为1 598μS/cm.

用明胶、皂土和壳聚糖三种澄清剂来澄清所得该枣酒.取17个试管，各取20 mL枣酒，进行编号.明胶的添加量分别为0.2 g/L、0.4 g/L、0.6 g/L、0.8 g/L、1.0 g/L；皂土的添加量分别为1.00 g/L、3.00 g/L、5.00 g/L、6.00 g/L、7.00 g/L、8.00 g/L；壳聚糖的添加量分别为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].充分搅拌，静置24 h后，取上清液测透光率和吸光度，依高的澄清度、吸光度作为确定澄清剂及其用量的标准.

1.3.4枣酒稳定性与电导率相关性研究

考察温度、总酸度、pH值等因素对枣酒稳定性的影响，测定不同条件下枣酒的电导率.

(1)饱和温度测定

取地下酒库无沉淀的枣酒，在6 ℃～24.5 ℃区间内，每隔0.5 ℃测量其电导率；将酒样冷却到5 ℃，搅拌状态下加入约0.4 g酒石酸氢钾粉末，搅拌状态下，在6 ℃～24.5 ℃区间内每隔0.5 ℃测量其电导率，电导率对温度作图，确定其饱和温度作为标准饱和温度.再分别用上述三种澄清剂澄清枣酒，添加量为上步所确定的最佳量，澄清24 h后，取上清液各40 mL，搅拌状态下，重复前一步骤，确定不同澄清剂下的饱和温度，作图分析.

(2)总酸度、总糖度、pH与枣酒稳定性

分别测定几组灌装前有沉淀和未澄清的枣酒的电导率、总酸度、总糖度和pH，再测定几组无沉淀和已澄清的枣酒的电导率、总酸度、总糖度和pH，以电导率对总酸、总糖和pH作图.

1.3.5分析方法

总糖度依可溶性固形物浓度表示，用手持糖度仪来测定，总滴定酸和pH值用pHS-4C+酸度计测定，透光率和色度用分光光度计测定，电导率用电导率仪直接测定.

2结果与分析

2.1枣酒澄清及其机理

明胶在单宁的影响下，悬浮的胶体蛋白质凝固生成絮状沉淀，慢慢下沉，使酒变澄清；皂土吸水膨胀形成胶体悬浊液，这些胶体细粒带负电荷，而引起酒产生沉淀的物质有金属阳离子，也有带负电荷的无机阴离子或大分子阴离子或不带电荷的高分子物质，带负电荷的皂土颗粒与酒中的正电荷微粒作用产生絮状沉淀，使酒得以澄清；壳聚糖是天然的阳离子型絮凝剂，可与酸性环境中带负电荷的可溶性蛋白质、纤维素、果胶、悬浮微粒、单宁等物质发生很强的凝集作用[9].对于那些不带电荷的高分子物质，如蛋白质、皂土、 明胶溶液加入后，形成具有巨大表面积的絮凝体，对蛋白质等悬浮物进行吸附使酒变得澄清.

图1、图2、图3给出了三种澄清剂的添加量对枣酒澄清度和色度的影响.结果表明，用3种澄清剂澄清后，枣酒的透光率都增大了，酒的色度降低，颜色变浅，但明胶的澄清效果不太明显，皂土和壳聚糖对枣酒的澄清效果很好.加入澄清剂不仅可带走可见的悬浮杂质颗粒，而且可以带走可能导致浑浊的胶体微粒，消除潜在因素，保持酒体在较长时间内的澄清状态[10].

图1　明胶的添加量对枣酒澄清度和色度的影响

图2　皂土的添加量对枣酒澄清度和色度的影响

图3　壳聚糖的添加量对枣酒澄清度和色度的影响

2.2枣酒沉淀稳定性与电导率的相关性

2.2.1饱和温度(Tsat)的确定

枣酒饱和温度是指枣酒中沉淀物组成离子在酒中达到饱和时的温度.在以酒的饱和温度作为酒体稳定性标准时，需首先确定澄清酒的饱和温度[11].选沉淀稳定性好的枣酒，测定其饱和温度，并确定其为枣酒稳定存在的临界饱和温度，测定其他酒样的饱和温度，若Tsat >临界饱和温度，则所测枣酒的酒石不稳定，若Tsat ≤临界饱和温度，所测酒样是酒石稳定的[12].基于此原理，对枣酒的饱和温度进行了测定.

酒中含有的酒石酸氢根离子能与钾离子结合形成酒石沉淀，通过添加酒石酸氢钾测定加和不加酒石酸氢钾枣酒的电导率随温度的变化曲线， 两曲线重叠点(分叉点)就是酒的饱和温度.在饱和温度试验初始阶段(饱和温度点之前)的电导率与未加晶母的电导率接近或一致，二者的曲线在相交之前会紧密结合或稍有分离，其酒样可以认为是酒石稳定的[4].地下酒窖的温度常年是在12 ℃～16 ℃[13]，选定地下酒库中澄清透亮、没有产生沉淀的酒作为参考，从图4可以看出其饱和温度为13 ℃，并作为临界饱和温度.图中两条曲线在达到饱和温度点之前基本重合，所以，该酒样是酒石稳定的.此外，随着温度的升高，酒石酸盐的溶解度增大，枣酒中的离子数量增多，所以电导率值也会相应地增大(两条曲线分开)，故而添加酒石酸氢钾后的酒样所测的电导率值会稍大.从图中可以初步判定饱和温度Tsat ≤13℃的枣酒在储藏过程中都是酒石稳定的.

图4　无沉淀的枣酒的饱和温度曲线

2.2.2不同澄清酒样的饱和温度(Tsat)确定

图5、图6、图7分别是指明胶、皂土、壳聚糖澄清过后的枣酒.从这3个图中可以看出，明胶澄清过的枣酒其饱和温度为13 ℃，所以可以判定它是酒石稳定的；而皂土和壳聚糖澄清过的枣酒的饱和温度都是13.5 ℃，大于标准饱和温度值，故判定其为酒石不稳定的.明胶通常是絮凝脱除蛋白的良好澄清剂，这也说明引起枣酒沉淀浑浊的主要因素是蛋白质.壳聚糖、皂土在酒中均带有电荷，其使用量有最佳值，过量或不足均会使酒的电导率变大，导致酒的不稳定，因壳聚糖带正电、而皂土带负电，研究发现两者结合其澄清效果好，同时酒的稳定也得到了提高.

图5　添加酒石酸氢钾前后明胶澄清过的枣酒的电导率与温度的关系

图6　添加酒石酸氢钾前后皂土澄清过的枣酒的电导率与温度的关系

图7　添加酒石酸氢钾前后壳聚糖澄清过的枣酒的电导率与温度的关系

果酒稳定性受多方面影响，主要是由生物稳定性与非生物稳定性所决定，生物稳定性主要包括果酒中所含微生物与蛋白质等有机成分的影响，非生物稳定性主要包括氧破败、铁破败、铜破败等的影响[14].孙建平等[15]对酒石稳定性的影响因素进行了初步探究，得出葡萄酒中多糖成分以及蛋白也会影响酒石的稳定性.在实际生产中发现同一批枣酒在零下10 ℃左右可出现浑浊，而在10 ℃室温下却不出现浑浊沉淀，这首先可以肯定该酒10 ℃左右是酒石和蛋白稳定的.这种现象不能用饱和温度予以解释，其可能的原因是酒中酒石、蛋白质等大分子物的溶解度与温度有关，低温溶解度小而产生沉淀，高温溶解度大则不会产生沉淀，故这样的酒中酒石和蛋白质是稳定的.但是，相反的情况有时也有，在低温下不形成沉淀，而在温度有较大变化时，如30℃或以上时也形成沉淀，其中原因可能是高温使有些温度敏感蛋白质或高分子物质变性发生沉淀，还有在较高温度下分子有较大的动能和较多的碰撞次数，导致颗粒之间聚集而产生沉淀.

基于以上原因，在采用饱和温度判断酒的稳定性时，需对于酒中的过量蛋白质予以去除，且用三氯乙酸检验酒的蛋白稳定性，蛋白稳定合格的酒用饱和温度判断酒的酒石稳定性才是可靠的，即采用饱和温度是判断酒在贮藏中是否会产生酒石和沉淀的可靠方法.酒浑浊机理非常复杂，影响酒的沉淀稳定性的因素也很多，这方面还有大量工作要做.

2.2.3总酸度、糖度及pH对电导率的影响

张新杰等[16]对葡萄酒浑浊与沉淀的原因进行了研究，表明引起葡萄酒浑浊与沉淀的原因有很多，包括金属盐、酒石酸盐、蛋白及色素等.从理论上分析，酒的酸度或pH值是影响酒的沉淀稳定性的主要因素，这是由于pH值影响酒中各种离 子的带电状态和存在形式，影响酒中蛋白质表面电荷等.但从表2和表3中可以看出，总酸度与酒的电导率没有一定的对应关系.如果酒中形成浑浊的物质是金属盐，那么酸度高，pH值低其溶解度大，酒中离子数较多，电导率也就大，反之亦然.但表2的数据没有这样的对应关系，说明酒中浑浊不是由于金属盐或酒石酸盐的形成引起的，而是由蛋白质等生物大分子的絮凝形成的.另外，酒中的酸属于有机弱酸，酸浓度与酒中的离子浓度没有线性关系，其关系式如下：

[H+]=(Ka·c)1/2

(1)

式(1)中:[H+]表示氢离子浓度，Ka表示酸平衡常数，其大小表示其酸的强弱，c为酸的浓度，所以酸度大幅度提高不一定离子浓度也随之成相应倍数提高，其电导率也不一定大幅度提高.酒中有十几种氨基酸和有机酸，它们构成一个复杂的、缓冲能力很强的缓冲体系，其pH随酸浓度的变化较小，离子浓度变化也较小，这就决定了酸的浓度与电导率之间没有明显的线性关系，其变化似乎没有规律.

表2　地下酒库未澄清酒的电导率和

表3　枣酒的电导率和总酸度、总

随着pH值的变化，酒中蛋白质的表面电荷也会发生变化，从而影响酒的浑浊沉淀和稳定性.以酒的电导率值判断枣酒沉淀稳定性时需首先确定澄清酒的电导率值.从表3中可以看出，无沉淀的酒和调配酒电导率值都小于1 000μS/cm，pH均小于或等于3.3，总糖度在6.9～10.2之间，而原酒电导率一般大于1 500μS/cm，因此可以得到初步结论，酒的电导率小于1 000μS/cm的酒沉淀稳定性好，储放过程中酒体稳定.

3结论

(1)在相同条件下，用三种不同的澄清剂明胶、皂土、壳聚糖对枣酒进行澄清时，明胶的澄清效果不太明显，皂土和壳聚糖的澄清效果比较好.明胶的添加量为0.8 g/L时，澄清效果最好，澄清度可达88.8%；皂土添加量为7.0 g/L时，澄清效果最好，澄清度可达94.0%；壳聚糖添加量为1.2 g/L时，澄清效果最好，澄清度可达94.4%.

(2)在枣酒蛋白稳定的情况下，沉淀稳定性好的枣酒，其饱和温度(Tsat)为13 ℃，Tsat >13 ℃的枣酒储藏过程中稳定性差，产生沉淀，而Tsat ≤13 ℃的枣酒其储藏稳定性好.

(3)室温沉淀稳定性好的枣酒其电导率为1 000μS/cm，其pH≤3.3，电导率≥1 000μS/cm、pH>3.3，枣酒沉淀稳定性差，而pH≤3.3，电导率≤1 000μS/cm的枣酒在输送和室温保存过程中是稳定的.

实验发现有时电导率大于1 000μS/cm的酒在室温储藏中并没有产生沉淀，其沉淀稳定性好，同样的结论在葡萄酒电导率测定中也发现过，因此，通过酒的饱和温度和电导率判断酒的沉淀稳定性还有大量工作要做.

参考文献

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【责任编辑：蒋亚儒】

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

中图分类号：Q738

文献标志码：A

文章编号：1000-5811(2016)03-0121-05

作者简介:杨辉(1960-)，男，陕西西安人，教授，博士生导师，研究方向：发酵工程和生物材料

基金项目：陕西省科技厅重大科技创新计划项目(2011ZKC11-2)； 国家级大学生创新创业训练计划项目(1049); 陕西科技大学学术带头人团队计划项目(2013XSD19)

收稿日期:2016-03-20