澄清剂和温度对赤霞珠葡萄酒澄清效果的影响

张宁波,徐文磊,张军翔,,*

(1.宁夏大学农学院，宁夏葡萄与葡萄酒研究院,葡萄与葡萄酒教育部工程研究中心,宁夏银川 750021; 2.宁夏大学葡萄酒学院,宁夏银川 750021)

葡萄酒中含少量单宁、多糖、蛋白质、色素等大分子物质,这些物质是引起葡萄酒不澄清不稳定的主要原因[1]。只有澄清且稳定的葡萄酒才有很好的商品价值和贮藏潜能[2]。装瓶后的葡萄酒贮存一定时间后出现一些沉淀，虽不影响葡萄酒的品质和口感,但会影响消费者对酒的评价。因此,如何使葡萄酒的色、香、味得到很好的保存、酒体澄清且相当长时间内保持稳定,同时尽可能减少对葡萄酒的操作以保证品质并降低生产成本，对葡萄酒生产是至关重要的。

澄清剂在葡萄酒澄清过程中具效率高、操作可控性强等优点[3]。另外,生产上常对装瓶前葡萄酒冷冻处理,一般最佳冷冻处理的温度是-4.5～-5.5 ℃,冷冻处理时间7～10 d[4],该工艺可降低葡萄酒装瓶后出现酒石结晶的风险,同时还在一定程度上改善葡萄酒的风味[5-6],使其口感圆润,降低酸涩感[7]。

目前,关于澄清剂研究方面的报道较多,红葡萄酒常用的澄清剂有明胶[8-10]、皂土[11-14]和海藻酸钠[15-16]等,但将澄清剂和温度结合研究的鲜有报道。本研究以2017年赤霞珠红葡萄酒为试验材料,从常用澄清剂入手,选出效果较好的澄清剂。然后用效果较好的两种澄清剂以1∶1的配比作为复合澄清剂,将澄清剂的添加和低温处理相结合,研究不同处理对葡萄酒主要指标产生的影响,以期为生产提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

2017年赤霞珠葡萄 采自青铜峡甘城子;酒石酸和多酚试剂盒 西班牙BioSystems葡萄酒分析仪原装试剂盒;明胶、海藻酸钠 食品级,河南恒盛食品添加剂有限公司;皂土 化学纯,凡科维化学;其他常规化学试剂 为分析纯。

BCD-190WDGC冰箱 青岛海尔有限公司;Y15葡萄酒自动分析仪 西班牙BioSystems;ME104E电子天平 德国梅特勒-托利多公司;KQ-500DE超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司;UPR-I-60L超纯水器 四川优普超纯科技有限公司;TU-1901紫外分光光度计 北京普析公司;2100Q浊度计 美国哈希。

1.2 实验方法

1.2.1 赤霞珠葡萄酒酿造工艺 参照李华等编著的《葡萄酒工艺学》[17]。

1.2.2 澄清剂的配制 1%明胶溶液:称取1 g明胶在70～80 ℃的热水中溶解,定容至100 mL。

1%皂土溶液:称取1 g皂土在水中浸泡24 h,直至完全膨胀,定容至100 mL。

1%海藻酸钠溶液:称取1 g海藻酸钠于水中溶解,定容至100 mL。

1.2.3 单一澄清剂最佳用量的确定 实验分为3组,每组取5支25 mL的具塞试管,分别加入25 mL红葡萄酒。第1组按0、0.3、0.4、0.5、0.6和0.7 g/L的浓度梯度添加皂土;第2组按0、0.3、0.4、0.5、0.6和0.7 g/L的浓度梯度添加明胶;第3组按0、0.20、0.25、0.30、0.35和0.40 g/L的浓度梯度添加海藻酸钠;混匀后在室温静置72 h。取澄清后的上清液,分别测定赤霞珠葡萄酒浊度值、透光率、总酚含量及色度值,以浊度值小、透光率高、总酚含量和色度变化小的浓度为该澄清剂的最佳使用浓度。

1.2.4 不同温度下复合澄清剂对葡萄酒澄清效果的影响 将复合澄清剂(0.25 g/L明胶和0.25 g/L皂土的比例为1∶1)添加至赤霞珠葡萄酒样,充分混匀后,分别在10、4、0和-4 ℃[5]条件下静置1、3、5、7 d后取出,从试管中上部取酒样,测定酒样的酒浊度值、透光率、总酚含量及色度值的指标,研究温度对葡萄酒澄清效果的影响。

1.3 测定指标

1.3.1 浊度的测定 浊度的测定采用浊度仪,参照哈希浊度仪2100Q的操作说明。

1.3.2 透光率的测定 使用紫外分光光度计测定透光率。取适量样品680 nm波长下用2 mm比色杯测定其透光率,并记录[18]。

1.3.3 色度的测定 采用分光光度计法测定。取适量样品分别在420、520、620 nm波长下用1 mm比色杯测定其吸光值,色度值用三种波长下的吸光值之和表示[19]。

1.3.4 总酸的测定 总酸含量测定采用酸碱滴定指示剂法测定[20],结果以酒石酸计。

1.3.5 酒石酸测定 采用葡萄酒自动分析仪测定酒石酸含量[21]。

1.3.6 多酚含量测定 单一澄清剂实验多酚含量测定采用福林-消卡比色法[22];温度处理试验多酚含量测定采用葡萄酒自动分析仪[21]。

1.4 数据处理

采用 SPSS软件进行实验数据的统计处理和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 单一澄清剂最佳用量的确定

2.1.1 皂土最佳用量的确定 从表1结果可知,对红葡萄酒酒样进行皂土澄清后,与对照相比,各处理浊度值均显著下降(p<0.05),当皂土用量在0.3～0.6 g/L时,浊度逐渐下降,最低值为6.22 NTU;但皂土用量为0.7 g/L时,浊度又明显的上升(p<0.05),这可能是皂土过量引起混浊所致。随皂土用量升高,酒样的透光率持续上升,最高透光率为85.86%。添加不同用量的皂土后,均显著降低酒样中总酚含量(p<0.05),但与皂土的用量没有直接的线性关系。当皂土用量为0.7 g/L时,酒样中总酚含量下降了881 mg/L(下降量最大),用量在0.5 g/L时总酚含量下降了675 mg/L(下降量最小)。色度随皂土用量的增加,均呈下降趋势,且与对照组差异显著(p<0.05)。

表1 不同用量的皂土对红葡萄酒相关指标影响Table 1 Effect of different concentrations of bentonite on relevant indicators of red wine

在葡萄酒澄清过程中,澄清剂添加应综合考虑澄清效果的各项指标,通常情况下应选用透光率大、色度变化小、浊度小的澄清剂,同时对葡萄酒主要成分影响较小的澄清剂用量。本研究中,基于上述三个主要指标评价,当皂土的用量为0.5 g/L与0.6 g/L 时,澄清效果较好,但也有一些差异,如皂土用量为0.5 g/L,总酚含量与色度值下降量低于0.6 g/L时的值;而透光率与浊度值指标较0.6 g/L时的效果略差一些,这一结果与杨欢等人在山葡萄原酒澄清中皂土的最佳用量0.6 g/L的研究基本一致[23]。在确保红葡萄酒澄清度的前提下,尽可能地保存酚类物质含量和良好的色度[24],所以澄清赤霞珠葡萄酒时皂土的最佳用量为0.5 g/L。

2.1.2 明胶最佳用量的确定 从表2结果可知,明胶用量在0.3～0.7 g/L范围内,浊度随明胶用量的升高,整体呈下降再上升(0.7 g/L皂土添加)的趋势,各处理差异显著(p<0.05)。透光率在0.3～0.5 g/L的范围内呈逐渐上升趋势,当用量为0.5 g/L时酒样的透光率最高,为87.87%,当明胶用量超过0.5 g/L时，透光率略有下降,但差异不显著。随明胶用量增加,总酚含量持续下降,且处理间差异显著(p<0.05),当明胶用量为0.7 g/L时,总酚含量下降了1032 mg/L。随明胶用量的增加,酒样的色度均有不同程度的下降。

表2 不同用量的明胶对红葡萄酒相关指标影响Table 2 Effect of different concentrations of gelatin on relevant indicators of red wine

综合以上各项指标,当明胶的用量为0.5 g/L时,酒样的浊度最低,透光率最高,且对总酚含量和色度的影响也较小,对红葡萄酒的澄清效果最好。这一结果与陈彦雄等人[25]在用明胶澄清赤霞珠红葡萄酒的结论一致。

2.1.3 海藻酸钠最佳用量的确定 酒样添加海藻酸钠后,葡萄酒浊度呈先下降后上升的趋势,与对照相比,浊度均显著下降(p<0.05),当海藻酸钠用量为0.25 g/L时,酒样的浊度最低,为8.33 NTU(表3)。不同用量海藻酸钠对酒样透光率的影响不大,但总酚含量下降，且用量为0.25 g/L时下降量最小。然而,不同用量海藻酸钠添加均会引起酒样色度的下降,但对照与海藻酸钠用量为0.20～0.35 g/L范围的处理间差异不显著,仅与浓度为0.40 g/L的用量处理差异显著(p<0.05)。综合上述各指标分析,当海藻酸钠的用量为0.25 g/L时,对酒样的澄清效果较好。张艳[26]的研究表明,用海藻酸钠对山葡萄酒进行澄清处理,其最佳使用量为0.03%,这与本试验的结论有一定差异,推测可能原因是酒种和成分的不同引起。

表3 不同用量的海藻酸钠对红葡萄酒相关指标影响Table 3 Effect of different concentrations of sodium alginate on relevant indicators of red wine

2.1.4 三种单一澄清剂在最佳用量时的澄清效果比较 比较分析三种澄清剂在最佳用量时对葡萄酒各项指标的影响(见表4)可知,明胶对葡萄酒浊度的降低效果最好,其次为皂土,海藻酸钠效果最差;明胶处理后总酚含量和色度下降最多,其次为皂土,海藻酸钠下降最少。综合各项澄清指标分析,在三种澄清剂中,明胶澄清效果最好,皂土次之,海藻酸钠较差。因此,选择明胶与皂土作为后续实验的澄清剂。

表4 三种澄清剂在最佳用量时葡萄酒酒样的主要指标Table 4 Wine main indexes of three kinds of clarifying agents in the best use

2.2 澄清温度对红葡萄酒澄清效果的影响

2.2.1 温度对红葡萄酒浊度的影响 为了明确温度对葡萄酒浊度的影响,本试验采用复合澄清剂(明胶∶皂土=1∶1)处理后的赤霞珠酒样,检测了不同温度处理在不同时间的澄清效果。结果表明(图1),酒样在未处理前的浊度值为23.9 NTU,处理7 d后4个温度下浊度值分别为1.98(10 ℃)、2.34(4 ℃)、2.92(0 ℃)和3.51 NTU(-4 ℃),表明加入澄清剂后各处理浊度值均显著下降(p<0.05)。同一温度下，随处理时间的延长,酒样浊度值都呈现下降趋势,但各处理温度间差异不显著(p<0.05)。尹建邦等[27]在浊度与葡萄酒澄清度的相关性的研究中指出,红葡萄酒浊度小于2 NTU时酒即为澄清。本试验中,10 ℃条件下处理7 d的浊度值为1.98小于2 NTU。因此,该澄清处理后的酒样,无需过滤即可达到澄清要求。

图1 不同温度对葡萄酒浊度的影响Fig.1 Effects of different temperatures on turbidity of wine注:不同小写字母表示差异显著(p<0.05);图2～图6同。

2.2.2 温度对红葡萄酒透光率的影响 4个不同温度处理酒样的结果表明(图2),不同温度处理1 d后,相比于对照酒样(0 d),透光率均显著上升(p<0.05),但处理3～7 d后酒样的透光率变幅不大,且处理间差异不显著(p<0.05),其中在第7 d时,10 ℃条件下红葡萄酒的透光率最高,为96.7%;而-4 ℃条件下的红葡萄酒的透光率最低,为96.1%。因此,适宜的处理温度为10 ℃处理7 d,对透光率的效果最佳。

图2 不同温度对葡萄酒透光率的影响Fig.2 Effects of different temperatures on the light transmittance of wine

2.2.3 温度对红葡萄酒色度的影响 葡萄酒色度表示葡萄酒颜色的深浅,葡萄酒的色度是评价葡萄酒外观质量的一个重要指标,对葡萄酒的处理应尽量减少色度损失。实验结果表明(图3),酒样在未处理前的色度值为1.18,对葡萄酒进行不同温度处理后,与对照相比各处理色度值均显著下降(p<0.05)。其中,10 ℃处理的酒样,随处理时间的延长(1～7 d),色度呈现持续上升的趋势,至7 d时色度值达最高(1.09),且与其他三个温度处理后的色度差异显著(p<0.05)。其他3个温度处理下的酒样色度,呈现波动趋势,不同温度处理组别之间在7 d 酒样的色度差异不显著,其中-4 ℃条件下的色度值最低(1.03)。因此,10 ℃处理是色度保持的适宜温度。

图3 不同温度对葡萄酒色度的影响Fig.3 Effects of different temperatures on wine color

2.2.4 不同温度对红葡萄酒总酸含量的影响 总酸含量变化如图4所示,酒样在未处理前的总酸含量为5.36 g/L,不同温度处理不同天数后,总酸含量均有所下降。处理7 d后,四个处理的总酸值分别为4.69(10 ℃)、4.73(4 ℃)、4.66(0 ℃)和4.65 g/L(-4 ℃),差异不显著(p<0.05),表明不同温度对酒样总酸含量的影响不大。

图4 不同温度对葡萄酒总酸含量的影响Fig.4 Effects of different temperatures on total acid content of wine

2.2.5 温度对红葡萄酒酒石酸含量的影响 酒石酸盐结晶是影响葡萄酒稳定性的主要因素之一,常用低温冷冻处理来去除葡萄酒中的部分酒石酸盐,以降低葡萄酒装瓶后出现酒石结晶的风险[6-7]。未处理前酒样的酒石酸含量为1.38 g/L,不同温度处理后,酒石酸含量均有少量下降。处理7 d后,酒石酸含量分别为1.32(10 ℃)、1.29(4 ℃)、1.29(0 ℃)和1.19 g/L(-4 ℃)。10 ℃条件下处理7 d的酒石酸含量最高,-4 ℃条件下的酒石酸含量最低,说明温度越低,酒样也容易出现酒石酸盐沉淀。在生产上通常采用低温处理去除葡萄酒中的部分酒石酸盐,以此来降低葡萄酒装瓶后出现酒石结晶的风险。然而,酒石酸作为葡萄和葡萄酒特有的有机酸,其酸性强,适度适时低温处理既可增强酒装瓶后的酒石稳定性,又可在一定程度上改善葡萄酒的风味,使其口感圆润,降低酸涩感[7]。但酒石酸下降的量过多,会明显改变酒的风味、pH、色调等感官指标。因此,在低温处理过程中应考虑适当降低酒石酸的含量即可。

图5 不同温度对葡萄酒酒石酸含量的影响Fig.5 Effects of different temperatures on tartaric acid of wine

2.2.6 温度对红葡萄酒多酚含量的影响 多酚赋予红葡萄酒特有的感官特性,葡萄酒中多酚的种类、含量与色度有着密切联系。本实验结果表明(图6),在未处理前的酒样中多酚含量为1200 mg/L,对酒样进行不同温度处理后,10 ℃处理在不同处理时间(1～7 d)呈持续上升趋势,在处理第7 d时为1105 mg/L,下降量最少。其他3个处理温度下,随处理时间推移,呈现动态变化的趋势,4、0 ℃和-4 ℃下处理7 d后,多酚含量分别为1090、1085和1059 mg/L。酒样中多酚含量随不同温度和不同时间的趋势与本试验中色度变化趋势高度吻合,说明处理温度越低,多酚溶解度降低导致多酚沉淀析出,相应处理的色度值也降低。这与冷冻处理可沉降一部分不稳定色素物质的结论是一致的[28]。

图6 不同温度对葡萄酒多酚含量的影响Fig.6 Effects of different temperatures on polyphenol content of wine

3 结论与讨论

在三种单一澄清剂的实验中,明胶对酒样浊度的降低和透光率的升高效果优于皂土、海藻酸钠;海藻酸钠虽对酒样总酚含量和色度的影响小,但浊度高、透光率低,澄清效果差。所以,三种澄清剂中澄清效果最好的是明胶,其次为皂土和海藻酸钠。

用明胶和皂土复配澄清剂对红葡萄酒处理7 d后,10 ℃的条件下的浊度最低,透光率高,多酚含量和色度值最高,澄清效果好;4 ℃下的澄清效果与10 ℃下的主要指标差异不显著;0 ℃下的浊度高于前两个温度下的浊度,其他指标和前两个处理差异不大;而-4 ℃条件下酒石酸含量下降最多,透光率最低、浊度最高,澄清效果最差。所以,澄清效果较好的温度是10 ℃和4 ℃,其次为0 ℃和-4 ℃。因此,葡萄酒加入澄清剂后可结合低温处理(4、10 ℃)5 d或者7 d以增强澄清效果,上清液的浊度能达到灌装的浊度要求,可抽取上清液且无需过滤直接进行装瓶,可大大减少操作并能降低生产成本。

每种澄清剂都有一定的优缺点,澄清剂的种类、用量和温度等都会直接影响葡萄酒的感官品质。许多研究也表明适宜的复合澄清剂澄清效果优于单一澄清剂[24,29]。在实际生产中制定合理的澄清工艺,应综合考虑葡萄酒的类型、澄清剂对酒质量的影响、生产的进度和成本等综合因素,以尽量减少工艺对酒色、香、味的影响为原则,选用最小用量的复合澄清剂的添加结合一定时间的低温处理,提高澄清效果,以期达到无过滤直接装瓶的要求。