基于响应面分析不同澄清剂对沙枣果酒澄清效果的影响

于翔，单春会，程卫东

（石河子大学食品学院，新疆石河子832000）

基于响应面分析不同澄清剂对沙枣果酒澄清效果的影响

于翔，单春会*，程卫东

（石河子大学食品学院，新疆石河子832000）

为增强沙枣果酒的澄清效果及其稳定性，实验以蛋清、明胶、壳聚糖、皂土四种澄清剂单一或复合使用的方法对沙枣果酒进行澄清处理，测定沙枣果酒澄清处理前后的酒精度、透光率、总糖、总酸等指标。实验结果表明：以复合澄清剂澄清效果最佳，即明胶溶液用量0.32 g/L、壳聚糖溶液用量0.85 g/L、皂土溶液用量0.61 g/L，经澄清处理后，果酒的整体理化指标变化较小，酒精度为14.1%vol，总糖2.3 g/L，总酸2.0 g/L，透光率95.6%。

沙枣；果酒；澄清剂；澄清效果

沙枣（Elaeagnus angustifoliaLinn）别名银柳胡颓子、七里香、刺柳、桂香柳等。产地广泛，我国主要分布于东北、华北、西北等地区，在新疆大量种植，自然资源极为丰富，具有抗旱、抗盐碱等特性［1］，用于防风固沙。沙枣在临床上用于脾胃虚弱、消化不良、肠炎腹泻、肺热咳嗽等疾病的治疗［2］。沙枣果实含有多种营养成分，同时医学检测出黄酮类物质及油脂含量较高。油脂中含多种不饱和脂肪酸，目前国内外已投入大量经费研究不饱和脂肪酸的生理功能。在日常生活中，沙枣果实的浸出物具有一定的消炎作用，多用于腹泻的治疗，是伊朗、土耳其民间和我国新疆治疗胃胀的传统食疗材料［3］。

沙枣果酒的研制是沙枣深加工的重要途径，解决了大量资源浪费的同时也拉动的其经济附加值。但是制作沙枣果酒的传统方法较为复杂，在果酒的加工与保藏过程中，极易出现浑浊、褐变等现象，从而导致果酒失去光泽、酒体出现浑浊，严重损害沙枣果酒的感官品质及其特性［4-5］。其次，果酒中含有蛋白质、果胶、纤维素、单宁以及酒石酸盐等，果酒中这些物质以胶体状态存在，随着酒精含量在果酒中逐步升高，胶体逐渐形成大分子或其他形式的沉淀物析出，促使果酒呈现浑浊现象［6］。沙枣果酒要达到品质优良且能长期贮藏的效果，澄清工艺及技术的研究与运用是关键步骤之一。因此本试验研究沙枣果酒中单一和复合澄清剂对澄清效果的影响，得到最佳澄清剂配方，从而使沙枣果酒在较长时间内有良好的口感与稳定性。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

沙枣：采摘于新疆沙湾地区；酿酒酵母：安琪酵母股份有限公司；蛋清粉：吴川市银雨蛋白饲料厂；明胶：河南旗诺食品配料有限公司；壳聚糖：潍坊海之源生物制品有限公司；皂土：上海试剂四厂。

1.2仪器与设备

UV-2000紫外可见分光光度计：上海尤尼柯有限公司；JH502电子天平：北京赛多利斯天平有限公司；THZ-98台式恒温振荡器：太仓市华美生化仪器厂；ATR-ST手持折光仪：成都泰华光学公司；WNY-01酒精计：河北省沧州地区医药公司；TGL-16台式高速冷冻离心机：力康发展有限公司。

1.3实验方法

1.3.1沙枣果酒发酵工艺流程及操作要点

沙枣→原料分级→清洗→预煮→去核→打浆→糖酸调节→接种酿酒酵母→发酵→澄清→过滤→灌装→煮沸杀菌→成品

原料筛选：酿造果酒的果实品质直接影响到果酒的优劣，沙枣要求新鲜、无霉烂、无虫蛀，成熟的沙枣蛋白质含量为6.5%～7.5%，总糖含量为43%～52%，氨基酸总量为3.5%～4.0%。

调整糖度：沙枣原液中初始糖度为6%～8%，通过酒精度换算得出所需发酵糖度，通过补加白砂糖达到所需发酵糖度。

接种发酵：在接种前先将酵母活化，将干酵母加入至0.5%的蔗糖水溶液中，120 r/min摇床活化30 min左右，将活化后的酵母接入至沙枣原液中，选择不同的条件进行发酵试验，发酵时间为6 d左右。

澄清：采用硅藻土法，在沙枣酒中加入1%的硅藻土，在50～60℃的恒温水浴锅上酶解1 h，4 000 r/min离心5 min，取上清液。

1.3.2澄清度波长的选择

使用UV-2000紫外分光光度计，以蒸馏水作空白，从波长400 nm开始，每隔20 nm测定一次经离心（4 000 r/min离心5 min）澄清后的沙枣果酒的透光率，绘制波长400～800 nm范围的透光率曲线，确定最佳测定波长。

1.3.3澄清剂的制备［7-9］

蛋清溶液：称取10 g蛋清粉，加1 g NaCl后溶于100 mL纯水中备用，得到10 g/100 mL蛋清溶液。

明胶溶液：称取2g明胶，加入100mL冷水，浸泡24h去掉杂质，再加入100 mL的95℃热水搅拌均匀，得到1 g/100 mL明胶溶液。使用时需慢慢加入，并不停搅拌。

壳聚糖溶液：称取1g壳聚糖溶于100mL的0.2%柠檬酸溶液中，加热煮沸到全部溶解，配成1 g/100 mL壳聚糖溶液，趁热使用。

皂土溶液：使用前以5倍50℃左右热水充分浸泡膨胀24 h，使之形成胶体悬浮液，配制成10 g/100 mL溶液备用。

1.3.4果酒澄清度的判定［10］

取100 mL沙枣果酒原液置于三角瓶中，加入不同种类澄清剂，摇晃均匀（瓶内液体向右侧旋转1 min）后，室温条件下静置7 d后取其上清液（使用滤布进行3次过滤），在波长680 nm处以蒸馏水为参比液，测定其透光率，透光率越大表示澄清度越高。

1.3.5单因素澄清条件的优化

对单一澄清条件进行优化，分别考察不同质量浓度的蛋清溶液（0、0.1g/L、0.2g/L、0.3 g/L、0.4 g/L、0.5 g/L、0.6 g/L、 0.7g/L）、明胶溶液（0、0.1g/L、0.2g/L、0.3g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.6 g/L、0.7 g/L）、壳聚糖溶液（0、0.2 g/L、0.4 g/L、0.6 g/L、0.8g/L、1.0g/L、1.2g/L、1.4g/L）、皂土溶液（0、0.2g/L、0.4g/L、0.6 g/L、0.8 g/L、1.0 g/L、1.2 g/L、1.4 g/L）对果酒澄清效果的影响。

1.3.6响应面法优化复合澄清剂配比参数

通过单一澄清剂的澄清效果试验，选明胶溶液（A）、壳聚糖溶液（B）、皂土溶液（C）的用量作为考察因子，以果酒透光率为响应值，采用Box-Behnken设计方法来优化复合澄清剂的最佳配比。试验水平及编码见表1。

表1　复合澄清剂配方优化响应面试验因素与水平Table 1 Factors and levels of response surface experiment for compound clarifying agent formula optimizationg/L

1.3.7果酒品质的测定方法

取经离心后的沙枣果酒，分别进行酒精度、残糖、pH值和透光率等主要理化指标的测定并对果酒进行感官评价，以未使用澄清剂的酒样作为对照，分析澄清剂对果酒品质的影响。

酒精度检测：比重法；总糖含量测定：使用手持折光仪；透光率测定：分光光度计，测定波长680 nm处的透光率（以T680nm表示）；pH值测定：使用数显pH计进行测定。

感官评价：参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》进行感官评价并评分（总分100分），其中外观15分，香气25分，滋味40分，典型性20分［11］。

2　结果与分析

2.1透光率波长的选定

对沙枣果酒在波长400～800 nm范围进行透光率测定，结果见图1。

图1　波长对沙枣果酒透光率的影响Fig.1 Effect of wavelength on transmittance of Elaeagnus angustifoliawine

由图1可以看出，随着波长的逐渐增大，沙枣果酒的透光率呈先上升后下降的趋势。当波长增加为680nm时透光率达到最大，因此以680nm作为测定沙枣果酒透光率的波长。

2.2澄清剂的单因素试验结果

2.2.1蛋清溶液用量对沙枣果酒澄清的影响

沙枣果酒中分别加入不同用量蛋清溶液，静置、离心、取上清液，探讨不同蛋清溶液用量对沙枣果酒澄清的影响，结果见图2。

图2　不同蛋清溶液用量对沙枣果酒透光率的影响Fig.2 Effect of different egg white solution addition on transmittance ofElaeagnus angustifoliawine

如图2所示，随着蛋清溶液用量的逐渐增加，透光率呈先上升后平稳的趋势；蛋清溶液用量增至0.3 g/L时，透光率达到最高；当蛋清溶液用量＞0.3 g/L后，透光率呈现逐渐平稳的趋势。由于鸡蛋清主要通过与果酒中某些涩味单宁和色素物质结合形成絮状沉淀的特殊方式而起到澄清作用［12］，而不能清除果酒中其他浑浊因素（如蛋白质、金属离子、浆果组织等［13-14］）。所以在蛋清溶液用量＞0.3 g/L时，果酒的透光率逐渐出现平稳的趋势。因此，最终选取蛋清溶液用量为0.3 g/L。

2.2.2明胶溶液用量对沙枣果酒澄清的影响

沙枣果酒中分别加入不同用量明胶溶液，静置、离心，取上清液，探讨不同明胶溶液用量对沙枣果酒澄清的影响，结果见图3。

图3　不同明胶溶液用量对沙枣果酒透光率的影响Fig.3 Effect of different gelatin solution addition on transmittance ofElaeagnus angustifoliawine

如图3所示，使用明胶溶液澄清后，沙枣果酒透光率呈现出先升高后下降的趋势。这表明沙枣果酒澄清效果取决于明胶溶液用量，使用量达到0.3 g/L时，澄清效果最佳，但在使用量＞0.3g/L时，果酒逐渐呈现出浑浊状态。相关文献表明沙枣果酒中单宁物质的含量较高［15］，而蛋白质类包含明胶，可与果酒中的单宁物质形成单宁-蛋白质络合物，随着络合物的含量增大，果酒中的大部分悬浮物质达到吸附聚沉的效果，从而达到澄清效果。因此，最终选取明胶溶液用量为0.3 g/L。

2.2.3壳聚糖溶液用量对沙枣果酒澄清的影响

沙枣果酒中分别加入不同用量壳聚糖溶液，静置、离心，取上清液，探讨不同壳聚糖溶液用量对沙枣果酒澄清的影响，结果见图4。

图4　不同壳聚糖溶液用量对沙枣果酒透光率的影响Fig.4 Effect of different chitosanon addition on transmittance of Elaeagnus angustifolia wine

如图4所示，随着壳聚糖溶液用量的增加，果酒透光率呈先上升后下降的趋势；壳聚糖溶液用量增至0.8 g/L时，果酒透光率达到最大；当壳聚糖溶液用量＞0.8 g/L后，透光率呈现逐步下降。沙枣果酒中的可溶性固形物、黄酮类物质及多种颗粒物质呈负电，壳聚糖溶于果酒后呈正电，将会与带负电物质结成絮凝物而沉淀［16］。因此，最终选取壳聚糖溶液用量为0.8 g/L。

2.2.4皂土溶液用量对沙枣果酒澄清的影响

沙枣果酒中分别加入不同用量皂土溶液，静置、离心，取上清液，探讨不同皂土溶液用量对沙枣果酒澄清的影响，结果见图5。

如图5所示，随着皂土溶液使用量的逐渐增加，果酒透光率呈先上升后平稳的趋势；皂土溶液用量增至0.6 g/L时，透光率达到最佳；当皂土溶液用量＞0.6 g/L后，透光率呈现逐渐平稳的趋势。皂土集合体常呈土状，其中常含石英、长石、方解石等矿物。添加皂土后，由于正负电荷相互吸引，易于沉淀物质与皂土混合形成絮状沉淀，从而达到果酒澄清效果［17］。由于皂土只能通过正负电荷吸引，从而达到澄清效果，但是不能清除不带电荷的浑浊物质，所以当皂土溶液用量达到0.6 g/L后，果酒的透光率呈现平稳的趋势。因此，最终选取皂土溶液用量为0.6 g/L。

图5　不同皂土溶液用量对沙枣果酒透光率的影响Fig.5 Effect of different bentonite solution addition on transmittance ofElaeagnus angustifolia wine

2.3复合澄清剂的澄清效果

2.3.1复合澄清剂最佳配比的响应面试验结果

根据Box-Behnken试验设计原理，在单因素试验的基础上，选取选明胶溶液（A）、壳聚糖溶液（B）、皂土溶液（C）的用量为考察因素，采用3因素3水平的响应面试验设计对果酒的透光率（Y）进行优化，试验设计与结果见表2。

表2　Box-Behnken试验设计及结果Table 2 Design and results of Box-Behnken experiments

2.3.2回归模型的建立与方差分析

通过统计软件Design-Expert.V8.0.6对响应面试验结果进行多元回归拟合，对表2的数据进行回归分析，得到复合澄清剂最佳配比的初步回归模型为：

对回归模型进行方差分析，结果见表3。

表3　回归模型的方差和显著性分析结果Table 3 Coefficient and significance analysis results of regression model

由表3可知，模型P＜0.01，表明回归模型极显著，失拟项P＞0.05，表明不显著。相关系数R2=0.985 3，说明该模型拟合程度良好，试验误差小，可以用此来分析和预测明胶、壳聚糖、皂土复合澄清剂的澄清作用。在各因素中，A、B、二次项A2、B2对果酒透光率的影响极显著（P＜0.01）。交互项AB对结果影响显著（P＜0.05）。这表明各试验因素对果酒透光率的影响存在交互作用。

2.3.3响应面分析

图6　明胶与壳聚糖交互作用对透光率影响的等高线和响应面Fig.6 Response surface plots and contour line of effects of gelatin and chitosan interaction on transmittance

明胶和壳聚糖两因素对果酒透光率的响应面和等高线见图6。由图6可知，随着明胶溶液添加量的增加，果酒的透光率呈现先增大后减小的趋势，呈二次函数关系。明胶和壳聚糖的添加量以及明胶和壳聚糖之间的交互作用对果酒透光率的影响极其显著（P＜0.01）。

通过统计软件Design-Expert V8.0.6对模型优化求解，可得到最大响应值所对应的因素条件为：明胶溶液用量0.32 g/L、壳聚糖溶液用量0.85 g/L、皂土溶液用量0.61 g/L，在此条件下，沙枣果酒透光率可达到96.14%，优于单一澄清剂。在此条件下进行验证试验，沙枣果酒透光率为95.6%，与模型的预测值96.14%相符。因此，说明该回归方程可应用于实践中。

2.4不同澄清剂处理对沙枣果酒品质的影响

根据2.2中不同澄清剂的单因素试验和2.3中复合澄清剂Box-Behnken试验结果分析，单一或复合的澄清剂都对沙枣果酒具有一定的澄清效果，然而也会对果酒的风味成分造成某些不良的影响，致使果酒口感与香气发生一定变化。因此本试验对使用最佳单一或复合澄清剂处理前后的沙枣果酒的酒精度、总糖含量、总酸含量进行测定，比较澄清前后的理化指标，从而确定澄清沙枣果酒的最优工艺。试验结果参见表4。

表4　不同澄清剂处理对沙枣果酒品质的影响Table 4 Effects of different clarifiers addition on quality of Elaegnus angustifoliawine

由表4可知，采用单一或复合澄清剂处理后，果酒的透光率高低为复合澄清剂＞壳聚糖＞明胶＞蛋清＞皂土＞原酒，其中复合澄清剂处理所得的果酒透光率最高为95.6%，即澄清效果最好，相对于原酒透光率78.5%，提高了17.1%。试验结果和Box-Behnken试验所得结论一样；所有单一或复合澄清剂对酒精度都有部分影响，酒精度稍有下降，但其他理化指标均较平稳；经澄清剂处理后，果酒总糖变化比较稳定，其中壳聚糖添加处理后，果酒中总糖度有所上升，其他澄清剂均小幅降低；总酸含量相对于原酒都有所降低；感官评价高低为复合澄清剂＞壳聚糖＞明胶＞蛋清＞皂土＞原酒；因此，复合澄清剂处理后的果酒酒体醇厚，果香与酒香协调，口感突出，质量最佳。

3　结论

试验结果表明，四种澄清剂蛋清、明胶、壳聚糖、皂土单一地或复合使用均对沙枣果酒的澄清效果有一定的影响。澄清效果整体最佳为明胶、壳聚糖加皂土的复合澄清剂，即明胶溶液用量0.32g/L、壳聚糖溶液用量0.85g/L、皂土溶液用量0.61 g/L，经该处理后，果酒的澄清度最佳，透光率达95.6%，酒体色泽光鲜，果香与酒香协调，感官评价分达94分，且果酒理化性质变化微弱。其次为壳聚糖处理，透光率达94.2%；明胶处理后透光率达93.5%，澄清效果突出，但是经过处理后的果酒风味较差。

本试验通过研究单一或复合澄清剂的添加量对沙枣果酒澄清效果及感官评定的比较，得到沙枣果酒的澄清剂最优配方，但对试验中各澄清剂的澄清机理及其对果酒风味、感官影响的原因未作深入研究，有待更深层次的研究。

［1］辛艳伟.沙枣的开发和利用［J］.安徽农业科学，2007，2（6）：399-400.

［2］江苏新医学院.中药大辞典（上册）［M］.上海：上海科技出版社，1997：1162.

［3］傅博强，谢明勇，聂少平，等.茶叶中多糖含量的测定田［J］.食品科学，2001，22（11）：67-63.

［4］罗安伟，刘兴华，王伟，等.澄清剂在称猴桃干酒中的应用［J］.应用技术，2004，29（10）：105-107.

［5］范艳丽，陈彦霖.不同澄清剂对枸杞酒的澄清效果及稳定性的影响［J］.中国酿造，2008，27（18）：28-30.

［6］陆东和，何志刚，林晓姿.果酒浑浊原因及澄清技术［J］.福建果树，2000（2）：16-17.

［7］王英，周剑忠，黄开红，等.皂土在黑莓果酒澄清中的应用研究［J］.中国酿造，2012，31（8）：51-55.

［8］罗军杰，汪超，张卫华，等.李子果酒澄清技术研究［J］.湖北农业科学，2012（11）：4852-4855.

［9］倪志蜻，马文平.甜瓜果酒澄清技术研究［J］.安徽农业科学，2012，40（28）：14012-14013.

［10］孙辉.不同澄清剂对萄葡酒品质的影响［D］.济南：齐鲁工业大学，2014（8）：27-30.

［11］国家标准化管理委员会.GB/T 15038—2006葡萄酒、果酒通用分析方法［S］.北京：中国标准出版社，2006.

［12］孙洪浩，张家庆，徐国俊，等.不同澄清剂对猕猴桃干酒澄清效果的影响［J］.酿酒，2014（6）：57-61.

［13］左映平，孙国勇.澄清剂在果酒中的应用研究进展［J］.安徽农业科学，2012，40（34）：16809-16811.

［14］JIN S K，YUN J H，MI R L，et al.Effect of processing of moru（Vitis amurensis）Wine on clarification［M］.New York：Taylor&Francis，2015：37-41

［15］王雅，周尚臻，李家寅，等.沙枣功能成分及药理活性研究进展［J］.食品工业科技，2013，34（3）：361-364.

［16］董全.果蔬加工工艺学［M］.重庆.西南师范大学出版社，2007：104-107.

［17］李艳敏，赵树欣.不同酒类澄清剂的澄清机理与应用［J］.中国酿造，2008，27（1）：2-4.

YU Xiang，SHAN Chunhui*，CHENG Weidong
（College of Food Science，Shihezi University，Shihezi 832000，China）

In order to improve the clarifying effect and stalibity ofElaeagnus angustifoliawine，theE.angustifoliawine was treated using single and compound agents of egg white，gelatin，chitosan，and bentonite.Then alcohol content，light transmittance，total sugar，total acid ofE.angustifolia wine before and after clarification was determined.Results showed that the effect of compound clarifying agents was the optimum，and the formula was as follows：gelatin 0.32 g/L，chitosan 0.85 g/L，bentonite 0.61 g/L.The physical and chemical indexes changed little in wine after clarification，the alcohol content was 14.1%vol，total sugar was 2.3 g/L，total acid was 2.0 g/L，and the light transmission rate was 95.6%.

Elaeagnus angustifolia；fruit wine；clarifying agents；clarifying effect

TS262.7

0254-5071（2016）06-0150-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.06.032

2016-02-23

兵团特色果蔬中心（5001501）；兵团英才（0213-60016）

于翔（1992-），男，硕士研究生，研究方向为食品加工与安全。

单春会（1978-），男，副教授，博士，研究方向为果蔬贮藏与加工。