锥栗壳色素应用于葡萄酒酿造

傅新征，叶锦龙

武夷学院茶与食品学院（武夷山 354300）

锥栗（Castanea henryi）为壳斗科植物，主要种植于我国南方地区，已有1 800多年的种植历史[1]。福建省建瓯市作为锥栗的主产区，全市栽培面积占全国70%以上，占福建省80%以上，目前年产量为全国最多，超过4.6万 t，产值5亿元[2]。锥栗壳为锥栗的果皮，占锥栗质量的10%[3]。在锥栗加工企业，锥栗壳多数当作废弃物处理，既需要一定的处理费用，又造成锥栗壳资源的大量浪费，同时还增加碳排放量，提高了自然环境的压力[4]。因此，开发利用锥栗壳资源有巨大的现实意义。目前，有关锥栗的研究主要集中在种质资源[5]、种植技术[6]、病虫害防治[7]、脱壳去衣[8]、产品加工[9]、锥栗淀粉性质[10]等方面，而副产物锥栗壳综合应用的研究较少，主要集中在锥栗壳色素的提取纯化和抗氧化等方面[11-12]，关于锥栗壳色素应用的研究鲜少见到。

锥栗壳色素属于棕色素类，其主要活性成分是黄酮类化合物[14]，黄酮类色素稳定性好且无毒副作用，是优质的天然色素，可作为食品添加剂使用。多酚类化合物是葡萄酒的重要成分，分为黄酮类和非黄酮类[15]，其中黄酮类起到重要作用，影响葡萄酒的外观、色泽、口感、风味和储存性[16]。众所周知，橡木桶在葡萄酒的酿造过程中赋予了葡萄酒特殊的香味物质[13]。但橡木桶价格昂贵，使用3～5年就需更换，导致葡萄酒的造价较高。橡木桶源于橡树，橡树在植物分类学上属壳斗科[17-18]，与锥栗同属，从物种角度推测锥栗壳与橡木的有效成分相近。综上所述，锥栗壳及其色素可能是非常好的橡木桶替代品。基于以上分析，此次试验探讨将锥栗壳用于葡萄酒酿造，或提取锥栗壳色素用于葡萄酒酿造的可行性，旨在充分利用锥栗壳资源减少浪费并提升锥栗的附加值，同时也为深入研究锥栗壳或锥栗壳色素代替橡木桶用于葡萄酒酿造奠定一定的基础，进而实现葡萄酒生产成本的有效降低。

1 材料及方法

1.1 材料与试剂

锥栗、葡萄、白砂糖等（市售）。

氢氧化钠、盐酸、无水乙醇（分析纯，上海展云化工有限公司）；石油醚（分析纯，天津市北辰方正试剂厂）；乙酸乙酯（分析纯，国药集团化试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备

Neofuge15R台式高速冷冻离心机（力康生物医疗科技控股有限公司）；CyberScan pH510台式pH计（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；糖度计（邦西仪器科技有限公司）；ZMKAMJJJ酒精计（河南威尔仪器厂）；RE-2000A旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）；DGX-9243BC-1电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏设备有限公司）。

1.3 锥栗壳色素的提取工艺

锥栗壳→除杂→粉碎→烘干→NaOH碱溶剂浸提→减压抽滤→旋转蒸发浓缩→萃取纯化→干燥→色素成品

1.4 葡萄酒的制作工艺

葡萄→清洗沥干→捏破放入容器→发酵→第2天加糖→第4天再加糖→发酵满7 d→过滤皮渣→二次发酵→过滤→成品

试验选用自然发酵法制作葡萄酒，制作过程不需接种发酵菌株。操作工艺：称取500 g葡萄，用清水洗净沥干，捏破放入发酵罐中，加入0.05 g锥栗壳色素，混匀，进行第1次发酵；发酵第2天加入20 g白砂糖，发酵第4天再次加入20 g白砂糖。第1次发酵共7 d，发酵过程中注意放气，避免胀罐溢出，发酵温度控制在20 ℃左右。第1次发酵结束后，纱布过滤去掉皮渣，进行第2次发酵，注意放气，发酵结束后过滤即可。

1.5 试验设计

单因素试验主要探讨锥栗壳和锥栗壳色素、锥栗壳色素添加量、白砂糖添加量和发酵时间对葡萄酒品质的影响，以成品酒的感官评价、总糖、总酸、酒精度和pH等理化指标作为评价指标。

1.5.1 锥栗壳和锥栗壳色素对葡萄酒品质的影响

分别称取3份葡萄，捏破葡萄放入发酵罐中，其中2份分别加入锥栗壳和锥栗壳色素，按照1.4小节的制作工艺发酵制作葡萄酒。

1.5.2 锥栗壳色素添加量对葡萄酒品质的影响

称取5份葡萄，各500 g，捏破葡萄放入发酵罐，分别加入0.03，0.04，0.05，0.06和0.07 g的锥栗壳色素，混匀，按照1.4小节的制作工艺发酵制作葡萄酒。

1.5.3 白砂糖添加量对葡萄酒品质的影响

缺陷连通域标记用到的四邻域规则窗口如图4所示。首先对P×Q个区域块从左到右、从上到下进行扫描。设相邻两块区域p1和p2存在跨块缺陷， 可表示为C(p1)=C(p2)。

称取5份葡萄，各500 g，捏破葡萄放入发酵罐中，并分别加入0.05 g的锥栗壳色素，混匀，按照1.4小节的制作工艺发酵制作葡萄酒，发酵第2天时分别加入15，20，25，30和35 g白砂糖，发酵第4天时再次分别次加入15，20，25，30和35 g白砂糖。

1.5.4 发酵时间对葡萄酒品质的影响

称取9份葡萄，各500 g，捏破葡萄放入发酵罐中，并分别加入0.05 g的锥栗壳色素，混匀，按照1.4小节的制作工艺发酵制作葡萄酒，分别控制发酵时间7，8，9，10，11，12，13，14和15 d。

1.5.5 锥栗壳色素用于葡萄酒制作的工艺参数优化

在单因素试验的基础上，进行L9(33)正交试验，以感官评价作为指标进行参数优化。因素水平见表1。

成品葡萄酒的理化指标主要参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒的通用分析方法》中的方法测定。

1.5.7 葡萄酒感官评价的方法

由20人（男女各半）组成感官评定小组，根据表2进行葡萄酒的感官评定，最终的评分为20人感官评分的平均值。感官评价的标准见表2。

表2 葡萄酒的感官评定标准

2 试验结果

2.1 锥栗壳和锥栗壳色素对葡萄酒品质的影响

由表3可知，加锥栗壳和加锥栗壳色素的葡萄酒理化指标差异较小，但加锥栗壳的葡萄酒在感官时有壳的异味且酒体浑浊有悬浮物，因此加锥栗壳的葡萄酒感官得分最低。不加锥栗壳或色素的葡萄酒感官评分较低，是因为其酒体颜色较浅，显得葡萄酒不够淳厚。因此，选择加锥栗壳色素制作葡萄酒。

表3 锥栗壳和锥栗壳色素对葡萄酒品质的影响

2.2 锥栗壳色素添加量对葡萄酒品质的影响

由表4可知，随锥栗壳色素添加量的增加，葡萄酒总糖含量升高、酒精度逐渐降低，分析原因可能与锥栗壳色素的有效成分有关，其有效成分主要为黄酮类物质，黄酮类有一定的抑菌作用，所以添加色素一定程度上抑制了发酵菌的活性，导致代谢糖类转化为酒精的效率减弱。当锥栗壳色素添加量小于0.06 g时，酒体颜色偏浅，总糖含量低，酒精度偏高，酒味重，因此感官评分不高；当锥栗壳色素添加量为0.06 g时，感官评分最高，酒体甜度和酒度协调，颜色适宜；当锥栗壳色素添加量大于0.06 g时，酒体颜色偏深，糖含量高，酒精度低，整体风味不协调，评分较低。综上，锥栗壳色素的适宜添加量为0.06 g。

表4 锥栗壳色素添加量对葡萄酒品质的影响

2.3 白砂糖添加量对葡萄酒品质的影响

由表5可知，随白砂糖添加量的增加，葡萄酒总糖含量呈明显升高趋势，酒精度先快速升高后缓慢升高，而总酸和pH变化不大。当白砂糖添加量为20 g时，酒体甜味和酒味协调，整体口感好，感官评分高；当白砂糖添加量为15 g时，酒精度偏低，酒味淡，评分较低；当白砂糖添加量大于20 g时，总糖含量高，酒体偏甜，甜味和酒味不协调，感官评分低。因此，白砂糖适宜的添加量为20 g。

2.4 发酵时间对葡萄酒品质的影响

由表6可知，随发酵时间的延长，总糖含量起初快速下降，在发酵13 d后趋于平缓；酒精度先是快速升高，在13 d后缓慢升高；总酸含量在15 d内呈上升趋势。分析原因是发酵菌代谢糖类生成酒精，所以总糖含量不断减少，而酒精含量逐渐增多，此外发酵菌代谢同时产生一些酸性物质，因此总酸增加。当发酵时间为13和14 d时，理化指标接近，酒体的甜味和酒味较协调，感官评分13 d略高于14 d，加上考虑时间效益，确定13 d为适宜的发酵时间。

表6 发酵时间对葡萄酒品质的影响

2.5 工艺优化试验结果

在单因素试验的基础上，选择适宜的因素水平进行L9(33)正交试验，试验结果见表7。三个因素对葡萄酒感官评分影响的主次顺序为C＞B=A，即发酵时间对葡萄酒感官品质影响最大，其次是白砂糖添加量和锥栗壳色素添加量。最优工艺组合为A1B2C3，即锥栗壳色素添加量0.05 g，白砂糖添加量20 g，发酵时间14 d。

表7 正交试验结果与分析

由表8可知，发酵时间（C）对葡萄酒的感官品质有极显著影响，白砂糖添加量（B）和锥栗壳色素添加量（A）对葡萄酒的感官品质有显著影响。

表8 正交试验结果方差分析

2.6 验证试验

正交试验优化得到的最优组合不在正交9组试验范围内，因此补充验证试验。分别按照最优组合A1B2C3和正交试验评分最高的组A1B3C3制作葡萄酒，并对成品葡萄酒进行感官评分。感官评分结果：A1B2C3为90分，A1B3C3为87分，即最优组合评分更高。在最优工艺A1B2C3条件下制作的葡萄酒，酒味和甜味协调，酒液澄清透亮，呈紫红色。

3 结论

由单因素试验和正交试验可知，锥栗壳色素用于葡萄酒制作的最优工艺为：锥栗壳色素添加量0.05 g，白砂糖添加量20 g，发酵时间14 d。此条件下制作的葡萄酒，酒味和甜味协调，酒液澄清透亮，呈紫红色。

此次试验是锥栗壳色素用于葡萄酒酿造的初探，通过试验证明了锥栗壳色素用于葡萄酒制作的可行性，同时也为深入研究锥栗壳色素代替橡木桶用于葡萄酒酿造奠定了一定基础。