发酵酒储藏期间浑浊沉淀类型及澄清措施

陈玉颖，邹 毅，王帅静，黄双霞，陈华磊，蓝尉冰，齐鹏翔，陈 山*

（1.广西大学 轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004；2.广西海铭威酿酒有限公司，广西 来宾 546500）

发酵酒是以粮谷、水果、乳类等为主要原料，经发酵或部分发酵酿制而成的饮料酒[1]，典型的发酵酒有黄酒、葡萄酒、果酒等[2]。发酵酒原料来源多样化且含有丰富的维生素、矿物质、氨基酸、多糖类物质及黄酮类等植物营养素，具有抗氧化、抗衰老、防辐射等功效，相比白酒所摄入的能量更低、更安全[3-6]。

发酵酒成分复杂，原料中含有的单宁、果胶、蛋白质、酚类物质等成分在酒中呈胶状，在酒精的作用下易形成大分子物质或络合其他物质而沉淀析出。发酵酒的澄清问题一直难以解决[7]，尤其是酒类产品储藏期形成的化学性沉淀，即酒体虽已经过澄清处理变为澄清透亮，但是储存一段时间后酒体返浊，再一次产生沉淀，稳定性较差[8-10]，而色泽作为酒体最重要的感官品质之一，是消费者在消费过程中首先关注的重要品质特征[11]。澄清稳定处理是果酒后处理的关键步骤，是增强酒体稳定性、解决后浑浊的重要方法，已有学者提出需根据酒体特性对澄清剂进行选择的观点来稳定酒体，延长货架期[12-14]。本文对黄酒、葡萄酒和果酒3种发酵酒在储藏期间产生的浑浊沉淀类型、形成机理及澄清措施的研究进展进行综述，并进行分析讨论，以期为发酵酒的稳定性研究提供理论参考，同时对目前澄清剂在使用过程中存在的问题进行分析与展望，旨在为新型澄清剂的开发提供思考。

1 发酵酒浑浊沉淀类型及形成机理

发酵酒产生浑浊沉淀的时间段之一便是在储藏存放期间。有时酒体虽然有轻微浑浊现象，不影响消费者食用，但会影响酒类的外观及销售。有研究表明，造成酒体出现浑浊沉淀的原因有多种，既有因微生物参与代谢途径使有机酸等物质作用于酒的颜色[15]，也有因酒体成分复杂，多种大分子物质或金属离子物质长期共存时发生反应产生浑浊物质[16]，还有因使用过量添加剂而凝聚的沉淀[17]等。

1.1 微生物浑浊沉淀及其形成机理

微生物在酒中进行代谢繁殖活动时，使酒体组成成分和胶体平衡遭到破坏，微生物与酒中的酶类相互作用，产物或间接产物引起酒中大分子物质之间的相互转化、分解及络合[18]，使酒体颜色褐变并影响酒色酒香，严重则会引起酒出现雾浊、浑浊或沉淀等不良感官现象[19]。细菌、酵母菌和霉菌是影响酒体出现浑浊、沉淀的主要微生物。细菌型浑浊通常是因为醋酸菌繁殖过程会分泌粘液物质，形成灰色菌膜，并分解酒精产生酸败性成分；酵母型浑浊则是酵母在酒体表面形成菌膜，消耗丙三醇和酒精并产生乙醛味，对酒体的感官造成影响；霉菌通过分泌氧化酶氧化酒中酚类物质而形成不溶物[20]。以葡萄酒为例，当葡萄酒中乳酸菌和醋酸菌等浓度较高时，酒体因受其污染导致乙酸浓度升高，进而与乙醇结合形成大量乙酸乙酯，当温度、pH值、贮藏期等条件变化时，在微生物和代谢产物共同影响下，与酒中色素类物质相互作用，影响葡萄酒的稳定性[21]。葡萄酒发酵过程中存在的生物胺主要是由葡萄酒中苹果酸-乳酸菌在苹果酸-乳酸发酵（malolactic fermentation，MLF）过程中对氨基酸脱酸产生的；在发酵后期，代谢中间产物瓜氨酸与乙醇结合，生成氨基甲酸乙酸酯，释放氨的同时中和了H+，从而稳定酒体[22-23]。

1.2 大分子物质浑浊沉淀及其形成机理

造成此类浑浊沉淀的原因主要是由原料或添加剂亦或代谢途径中间产物中的某些大分子物质成分（一般包括蛋白质、果胶、色素）在酒体中参与化学反应而形成沉淀。因为发酵酒原料中带有大量蛋白质、果胶等胶体物质，这些胶体物质很容易在电离作用下使得酒中带有正负电荷的物质相互反应而聚沉[24]，如带负电的鞣酸根离子与带正电的蛋白质颗粒易生成难溶性络合物而沉淀，造成酒体澄清度下降。新葡萄酒原酒中的花色素由于聚合成单宁而引起色素沉淀[25]；在葡萄酒储藏期间，蛋白质和蛋白酶自死亡酵母菌内部释放到酒体当中，从而产生蛋白性质的不稳定因素[26]。酒体氧化是一个矛盾的问题，一方面氧化反应是酒体产生风味的必要条件，另一方面又是产生氧化沉淀的必然结果。在溶解氧的作用下，蛋白质发生生化反应，含巯基的蛋白质被氧化，聚合成大分子蛋白质，在成品酒瓶颈中如有过量的氧存在，在光照和温度条件下，蛋白质易与多酚发生氧化缩合反应而产生沉淀。从不同表现形态来分，蛋白质沉淀又分为冷浑浊沉淀、热浑浊沉淀和氧化浑浊沉淀[27-28]。

1.3 金属离子浑浊沉淀及其形成机理

金属离子浑浊沉淀则是由酒中某些金属含量过高或参与氧化等化学反应所致。葡萄酒中容易出现此类沉淀，因为葡萄中含有丰富的钾、钙、钠、镁、铁等金属离子，还含有酒石酸等多种有机酸，两者相互反应易形不溶性盐类而产生沉淀。铜破败病和铁破败病在葡萄酒中容易出现。铜破败病是指二氧化硫在还原条件下，可以还原得到的硫化氢，铜离子与硫化氢反应结合生成硫化铜胶体，在电解质和蛋白质的作用下发生絮凝作用，使葡萄酒产生浑浊沉淀。铁破败在储藏过程中则易形成蓝色破败病，这是由于亚铁离子在贮存过程中容易被氧化成铁离子，当铁离子遇到酒液中的单宁成分后，易结合形成蓝色不溶化合物[29]。在黄酒中，三价铁离子与磷酸根离子可形成带有负电荷的胶体物质，当磷酸铁胶体与带正电的蛋白质发生反应时易产生浑浊现象[28]。

2 发酵酒澄清措施

2.1 物理澄清法

物理澄清方法主要是通过自然沉降和运用机械分离、膜技术等方法对酒体进行澄清以达到将酒体与杂质进行分离的目的。自然沉降是经过长时间静置，使酒中的胶体自动凝聚，果肉、杂质自然聚沉而达到澄清效果，但是此方法耗时长、效果不明显，因此通常不被选用。机械离心法通过将酒体进行高速旋转离心后将酒液与沉淀物分离，除去大分子胶体物质或者其他杂质及悬浮物来达到澄清目的。冷冻法澄清是通过控制冷冻温度进而改变胶体性质，利用浓缩和脱水复合的特性使其解冻时形成沉淀。RODRIGUEZ C R等[30]于1990年提出了关于酒石沉淀稳定葡萄酒的方法，原理是将温度控制在酒液中酒石酸钾含量饱和的程度下，借助物理吸附的方法将影响酒石结晶的抑制剂去除[31]。

2.2 化学澄清法

化学澄清法主要是利用了澄清剂的作用原理及物质特性。在使用不同的澄清剂过程中，虽然有时会出现下胶量难以控制、酒体脱色严重、返混等影响酒体品质的现象[32-33]，但是添加单一或复合型澄清剂是加快酒体聚凝物沉降、延长酒体稳定性最为有效的方法之一。澄清剂的作用机理主要包含3个方面：澄清剂与酒中胶体发生化学反应；澄清剂溶解后通过吸附能力使分散的悬浮微粒在酒中凝聚沉淀；澄清剂与悬浮微粒所带不同正负电荷通过相互作用达到等电点形成絮凝沉淀[34]。目前常用的澄清剂主要有以下几种。

2.2.1 明胶

明胶是经胶原部分降解而成的蛋白质薄片或粉粒[35]，它具有三重螺旋结构和丰富的脯氨酸，是亲水性胶体。明胶蛋白与酒中的单宁等酚类物质接触时，由于氢键和疏水基的连接发生聚合反应而出现变性现象，转变成为了带正电的憎水胶体，与带负电的单宁相互作用、相互吸引，形成絮状沉淀物，从而达到澄清的目的[36]。张如意等[37]研究发现，当明胶添加量为0.1 g/L时，因与单宁物质络合凝结沉淀而提高果酒澄清度，继续增加添加量后，明胶吸附达到饱和状态而导致色度下降。因此明胶的使用量需控制在一定范围内，否则与预期的澄清效果相反[38]。

2.2.2 膨润土

膨润土（皂土）是一种胶状粘土，含有可交换离子，具有稳定性、吸附性和悬浮性等特点。目前在世界范围内防止蛋白质混浊的方法是利用膨润土吸附除去，但有时会影响酒的质量[39-40]。在果酒的自然pH条件下，皂土带有阴离子，蛋白质分子通过置换皂土内部阳离子形成沉淀，可以较好的去除酒液中含有阳离子的蛋白[41-43]。皂土在澄清处理过程中效果良好且迅速，且对下胶过量的酒有修复作用，因而在葡萄酒的澄清和稳定处理中使用较广[44]。吴幼茹等[45]在对甘蔗果酒澄清剂的筛选研究中综合各种感官指标发现，当硅藻土添加量为0.006 g/mL时处理甘蔗果酒的效果最好。桂青等[46]在做不同澄清剂对椰水果酒稳定性研究时发现，当皂土添加量为0.2 g/L时，酒中蛋白质含量仅为18 μg/mL，果酒稳定性最好。

2.2.3 壳聚糖

壳聚糖在溶液中易发生质子化而成为带有正电荷的电解质，可通过吸附作用、桥联作用或电中合作用与带负电荷的物质如蛋白质、果胶等成分发生反应，使溶胶聚沉，达到澄清目的[47]。叶光斌等[48]用4种澄清剂对菠萝果酒进行澄清稳定研究，通过数据比对发现，壳聚糖的处理效果最好，且当壳聚糖用量为0.2 g/L，澄清时间为150 min时，果酒色香味最佳。刘亚萍等[49]在发酵石榴酒澄清剂的筛选及澄清条件优化实验中发现，使用单一澄清剂时，0.6 g/L质量浓度的壳聚糖可以使发酵石榴酒保持最大透光率，添加量继续增大反而不易澄清；在使用复配澄清剂时，对酒体澄清度影响最大的仍是壳聚糖浓度。

2.2.4 植源型澄清剂

植源型澄清剂一类是植物源胶体，一类是从植物中提取的植物蛋白。植物型高分子物质具有高黏性、絮凝性、无毒害的特点，在山葡萄酒的生产中常被作为澄清剂使用[50]。目前，国内外对于植源型澄清剂的研究还并不常见。鲁榕榕[51]等以赤霞珠干红葡萄酒为试材，比较了大豆蛋白和传统澄清剂的澄清效果及对葡萄酒品质的影响，结果表明，采用200 mg/L大豆蛋白处理后，酒样的透光率高达93%，酒脚厚度＜2 mm，澄清效果更好。孙永林等[52]以自制的香菇葡萄酒为原料，采用琼脂、海藻酸钠和大豆蛋白3种不同的植源型澄清剂对酒液进行澄清试验，结果表明，海藻酸钠和大豆蛋白在下胶效果、保持葡萄酒的透光率和酒液的稳定性及品质方面要优于琼脂。MAURY C等[53]通过对植物蛋白对红酒的澄清进行研究，提出用植物蛋白代替动物源澄清剂可以减少动物类污染，更加绿色安全。

2.2.5 复合澄清剂

相比较于单一澄清剂来说，复合澄清剂可以相互弥补各自的不足，通过“协同”作用使酒体的澄清及稳定效果变得更加有效、明显。吴翔等[54]在对混合发酵果酒澄清方法及澄清剂的筛选研究中发现，多种水果混合发酵果酒的最佳澄清剂为皂土与卡拉胶的复配物，通过数据比对，澄清效果及稳定性最好的配方比例是：皂土的使用量为1.33 g/L，皂土与卡拉胶的复配比例是1∶1.2～1∶1.4。邵晓庆等[55]在野草莓果酒的澄清实验中发现，壳聚糖、皂土和聚乙烯聚吡咯烷酮（polyvinylpolypyrrolidone，PPVP）复合使用的澄清效果优于三者单独作用，野草莓酒透光率可达96.80%。

2.3 生物澄清法

生物方法是在酒体中加入酶制剂，通过酶与果胶等物质反应水解后，使得酒体中的絮状悬浮物开始沉淀，达到澄清目的。果胶酶对葡萄酒的感官特性和技术有较大影响，且可以帮助提高澄清和过滤的过程[57-58]。陈亮等[59]通过正交试验探讨了果胶酶澄清红树莓果酒的最佳工艺条件，并发现果胶酶可以很好地对红树莓果酒进行澄清且较好地避免了后浑浊现象的发生。简清梅等[59]在利用果胶酶澄清桔子酒实验中发现，果胶质被果胶酶分解后形成半乳糖醛酸和果胶酸，从而起到澄清效果，且当果胶酶添加量为0.8g/L时透光率最大。

3 结语

发酵酒的稳定性研究越来越受到重视，随着研究的深入，更多酒体致浑物质及代谢途径将被发现。同时，随着机理研究的突破也会研究出更加有针对性的澄清剂。因此，发酵酒澄清技术未来会要求对酒体成分及沉淀物成分进行更加精确的检测；针对不同工艺、不同品牌的发酵酒，在澄清剂的选择和开发上也会有针对性和选择性；对酒体澄清结果的评定中，不仅对澄清度、感官评定指数、各项理化指标有明确的要求，还要考虑稳定性周期的长短。通过工艺的完善，来提高并保障酒体的品质，延长货架期。

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