鄧佳珩,屈慧鴿,李 偉,陶文欣,徐銀星

(魯東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東煙臺 264025)

5種谷物蛋白對干紅葡萄酒的澄清效果分析

鄧佳珩,屈慧鴿*,李 偉,陶文欣,徐銀星

(魯東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東煙臺 264025)

本項目從糯米、大米、燕麥、青稞和蕎麥等5種谷物籽粒中分別提取蛋白質(zhì),并將其添加到干紅葡萄酒中進(jìn)行澄清處理,2周后感官評價和理化指標(biāo)分析結(jié)果表明:供試的5種谷物蛋白均能顯著降低干紅葡萄酒的濁度,且不同蛋白、不同添加量對葡萄酒的色調(diào)、色度、總酚等主要指標(biāo)均具有顯著影響(p<0.05)。濁度與色度和總酚含量之間呈極顯著正相關(guān)(p<0.01),與色調(diào)和酒石酸含量之間呈顯著正相關(guān)(p<0.05),與滴定酸、蛋白質(zhì)及單寧含量之間相關(guān)性不顯著(p>0.05)。通過主成份分析法提取到3個公因子,建立了綜合因子得分模型,其中有3個處理綜合因子得分高于對照,分別是“青稞600”、“蕎麥600”和“蕎麥900”,其葡萄酒均澄清透亮,無異味,品評得分85以上。

干紅葡萄酒,谷物蛋白,濁度,澄清

葡萄酒營養(yǎng)豐富,對人體有良好的保健作用,其中的蛋白質(zhì)、果膠類、酚類物質(zhì)、金屬離子、多糖、有機(jī)酸類等在陳釀過程中會發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化,有可能使葡萄酒發(fā)生混濁,進(jìn)而影響葡萄酒的質(zhì)量[1]。因此,葡萄酒在釀制過程中需要對其進(jìn)行澄清處理,其中添加澄清劑進(jìn)行澄清的方法就是通常所說的“下膠”處理,其原理是向葡萄酒中加入一些帶正電或負(fù)電的親水物質(zhì),使之與葡萄酒中帶負(fù)電或正電的物質(zhì)結(jié)合絮凝,從而形成沉淀或膠泥,再采用過濾或離心的方法將沉淀分離出去[2]。通過下膠,不僅使葡萄酒的澄清度提高,還可使其香氣、口感更為細(xì)膩,酒質(zhì)會得到較大改善[3-5]。因此,英文常把“下膠”譯為“fining”,意思是不僅使葡萄酒澄清,而是對葡萄酒的一個整體優(yōu)化,其中澄清效果是最重要的,也是最顯而易見。

下膠過程中,除了下膠條件外,最主要的就是下膠材料的篩選。用于下膠的物質(zhì)種類有很多,如蛋白、魚膠及明膠,但使用劑量往往難以掌握;另外還有一些礦物質(zhì)材料,如皂土等,應(yīng)用比較廣泛,但容易造成葡萄酒顏色的降低,所以應(yīng)該慎重使用[6-7]。因此,開發(fā)新的澄清劑顯得尤為重要。

近年來,植源性蛋白作為葡萄酒的澄清劑已引起人們的廣泛關(guān)注,其原因主要是來源廣泛,成本低,可再生,綠色環(huán)保,易于提取和操作;再就是谷物蛋白本身具有的凝膠性、乳化性和溶解性等,使其作為澄清劑具有天然優(yōu)勢[8-16]。國內(nèi)關(guān)于谷物蛋白的研究,主要集中在營養(yǎng)保健及飼料添加劑等方面[17-19],將其作為葡萄酒澄清劑的研究也有少量報道,如將大豆蛋白在山葡萄酒中的應(yīng)用[20],筆者曾用小麥谷朊蛋白應(yīng)用于葡萄汁的前處理以及干紅葡萄酒的澄清處理中,取得了良好的效果[21-22],但關(guān)于其它來源的谷物蛋白澄清效果未見報道。

因此,本項目是在前期工作基礎(chǔ)之上,擬選取5種植物材料,提取谷物蛋白,將其按照一定比例添加到干紅葡萄酒中,低溫靜置一段時間后,對葡萄酒進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測定,通過軟件SPSS對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析[23],確定最佳蛋白種類及其添加量,期望為生產(chǎn)應(yīng)用提供一定的理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 干紅葡萄酒 蛇龍珠葡萄 采自山東煙臺,按照干紅葡萄酒釀造工藝正常管理,酒精發(fā)酵溫度控制在28～30 ℃,時間約為6 d,分離自流酒,在陳釀罐中貯存6個月,取上清酒液用于澄清實(shí)驗。

1.1.2 谷物蛋白及提取方法 5種谷物籽粒 分別購自超市,提取方法均采用堿提酸沉法[24-29],在已有參考文獻(xiàn)基礎(chǔ)上有一定的改動,其基本提取流程為:原材料→脫脂→粉碎→堿液浸提→等電點(diǎn)沉淀→水洗至中性→低溫干燥→粉碎→谷物蛋白。具體如下:

燕麥蛋白:稱取燕麥籽粒1 kg,先用石油醚脫脂60 min,然后烘干,粉碎,40目過篩。按照1∶15(w/v)的比例加入pH9的NaOH溶液,攪勻,分裝在1000 mL的燒杯中,每個燒杯裝500 mL,放進(jìn)超聲波清洗機(jī)中,溫度50 ℃,頻率40 kHz,功率500 W,時間25 min。離心(4500 r/min),收集上清液,用1∶1的鹽酸溶液調(diào)至pH4.0,使其沉淀。離心(4500 r/min),收集沉淀,水洗至中性,再次離心,收集沉淀,50 ℃干燥,粉碎,過200目,備用。

青稞蛋白和蕎麥蛋白的提取參數(shù)同燕麥蛋白,青稞蛋白的等電點(diǎn)為pH5.0,蕎麥蛋白的等電點(diǎn)為pH3.8。

大米蛋白和糯米蛋白堿提條件為:料液比 1∶12,pH9,溫度45 ℃,提取時間60 min,等電點(diǎn)為pH5.2,其它條件同燕麥蛋白的提取。

1.1.3 設(shè)備 超聲波清洗機(jī),SB25-12BTD型 寧波新芝生物科技有限公司;中藥流水式粉碎機(jī) LH-08B型,浙江溫嶺市創(chuàng)立藥材器械廠;高速離心機(jī) HC-3018型,安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司;自動電位滴定儀 ZD-3A型,上海安亭電子儀器廠;數(shù)顯濁度儀 WGZ-1型,上海悅豐儀器儀表有限公司;紫外-可見分光光度計 TU-1810型,北京普析通用儀器有限公司;電子分析天平 CP214型,奧豪斯儀器(上海)有限公司;電子計價秤 ACS-30-J型,廣東香山衡華集團(tuán)股份有限公司;電熱恒溫水浴鍋 HH-S型,金壇市恒豐儀器廠;電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 DHG-9423A型,上海精宏實(shí)驗設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗設(shè)計

量取供試葡萄酒375 mL若干份,分裝在500 mL的三角瓶中,分別按照300、600、900 mg/L的添加量用精密電子天平稱取5種谷物蛋白,先用少量葡萄酒溶解,然后再添加到相應(yīng)的待試葡萄酒中,密封,在搖床上室溫震蕩12 h,然后轉(zhuǎn)移到375 mL無色透明的冰酒瓶中,以不添加任何蛋白的原酒作為對照,每個處理3次重復(fù),密封,0 ℃保存2周,分離沉淀,對清酒進(jìn)行感官評價和主要相關(guān)指標(biāo)檢測。

為了簡化,文中的處理樣品均采用谷物蛋白原料名稱和添加量表示,如從燕麥蛋白,添加量為300 mg/L,即可簡寫為“燕麥300”。

1.3 檢測指標(biāo)及方法

濁度:濁度計法[30]。先用零濁度水校零,再用400 NTU的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校正,然后測樣品濁度。(NTU指散射濁度單位,表明儀器在與入射光成90°角的方向上測量散射光強(qiáng)度)。

蛋白質(zhì)含量:考馬斯亮藍(lán)法[30]。用牛血清白蛋白作標(biāo)準(zhǔn)曲線,考馬斯亮藍(lán)G-250顯色,用分光光度計在595 nm測吸光值,在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查找樣品中蛋白質(zhì)含量。

總酚含量:福林-肖卡試劑比色法[30]。以焦性沒食子酸作標(biāo)準(zhǔn)曲線,在765 nm處測吸光值,在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查找樣品中酚含量。

單寧含量:福林-丹尼斯試劑比色法[30]。在堿性溶液中,單寧類化合物將磷鉬酸和磷鎢酸鹽類還原成藍(lán)色化合物,在760 nm處測吸光值,在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查找樣品中的單寧含量。

色度:分光光度法[31]。以蒸餾水作空白,于1 cm比色皿中測樣品在420、520、620 nm的吸光值,則色度=OD420+ OD520+ OD620。

色調(diào):分光光度計法[30]。以420 nm和520 nm處吸光值的比值來表示色調(diào),即色調(diào)=OD420/OD520。

酒石酸含量:分光光度計法[31]。加入30%醋酸,以1%的偏釩酸鈉作顯色劑,在500 nm處測定其吸光值,在酒石酸標(biāo)準(zhǔn)曲線上查找樣品中酒石酸含量。

滴定酸含量:電位滴定法[32]。用0.05 mol/L的NaOH溶液滴定,以pH8.2為滴定終點(diǎn)。

品評得分:聘請10位具有國家品酒資格的品酒員或?qū)ζ咸丫凭哂需b賞能力的消費(fèi)者,按照“國際葡萄與葡萄酒組織:百分制”的評分標(biāo)準(zhǔn)打分[33],取其平均值即為品評得分。評分標(biāo)準(zhǔn)為:色澤10分,澄清度10分,果香15分,酒香15分,滋味40分,典型性40分,滿分100分。

1.4 數(shù)據(jù)處理

表1 葡萄酒經(jīng)谷物蛋白處理后的濁度和顏色指標(biāo)

注：表中數(shù)據(jù)表示平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤,字母表示差異顯著性(p<0.05),表2同。采用SPSS 22軟件對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。首先通過方差分析,利用Duncan方法進(jìn)行多重比較。因為所測的相關(guān)指標(biāo)較多,葡萄酒的質(zhì)量又是各指標(biāo)間的平衡體現(xiàn)。因此通過SPSS 22軟件采用主成分方法對指標(biāo)值進(jìn)行因子分析,即以最少的公因子對各指標(biāo)進(jìn)行最大的解釋[23],再根據(jù)系統(tǒng)自動計算的公因子得分及方差貢獻(xiàn)率,構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。最后對綜合因子得分進(jìn)行聚類分析,采用組間聯(lián)接平方距離的方法,繪制譜系圖,根據(jù)與對照距離的遠(yuǎn)近以確定最佳處理條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 谷物蛋白對干紅葡萄酒外觀指標(biāo)的影響

濁度越低,說明葡萄酒澄清度越高。由表1可知,添加了谷物蛋白的所有葡萄酒,其濁度顯著低于對照,這說明了谷物蛋白能提高葡萄酒的澄清度;不同蛋白質(zhì),添加量不同,其濁度不同;同一種蛋白質(zhì),隨著添加量的增加,相應(yīng)的葡萄酒濁度表現(xiàn)并無規(guī)律性;相同的添加量,不同的蛋白質(zhì),其濁度表現(xiàn)也無規(guī)律性。

色度和色調(diào)主要描述葡萄酒顏色,色調(diào)主要評價葡萄酒顏色的類別,色度評價葡萄酒顏色的深淺,色度越高,說明葡萄酒的顏色越深。由表1可知,所有處理的葡萄酒,其色度均顯著低于對照,但不同處理間有一定的差異性,許多處理并不顯著。對照的色調(diào)較大,但與部分處理間無顯著性差異。這說明了谷物蛋白雖然能降低葡萄酒的濁度,卻使葡萄酒的顏色均有一定程度的變淺,對色調(diào)也有一定的影響。作為干紅葡萄酒,為了達(dá)到一定的澄清度和穩(wěn)定性,澄清處理是葡萄酒釀造過程中必不可少的環(huán)節(jié),所以既要保證葡萄酒的穩(wěn)定性,又要盡可能地保持葡萄酒的顏色,減少其損失是釀酒師的追求目標(biāo)。

2.2 谷物蛋白對干紅葡萄酒澄清相關(guān)指標(biāo)的影響

葡萄酒的滴定酸包括酒石酸、蘋果酸、琥珀酸、丙酮酸及其鹽等[1],其含量對葡萄酒的口感影響很大。適量的酸度能增加葡萄酒的清爽性,可以平衡酒體;但酸度過高或過低均影響葡萄酒的口感。在酒精發(fā)酵和陳釀過程中,酸度均有一定程度的變化,尤其在陳釀過程中,由于酒石酸的析出及澄清劑的添加,酸度一般會降低,口感變得柔和。由表2可以看出,“蕎麥600”的滳定酸含量最低,但與對照及許多處理無顯著性差異;“糯米900”的滳定酸含量度最高,也與對照及許多處理無顯著性差異,而它們二者之間的差異顯著,說明了谷物蛋白對葡萄酒的滴定酸含量影響不大,不同蛋白不同添加量對滴定酸含量的影響不同,其中青稞蛋白和燕麥蛋白的影響最小,與對照均無顯著性差異。

酒石酸是葡萄酒中特有的酸,常常以鹽的形式存在,隨著溫度、酒度等變化而結(jié)晶析出,對葡萄酒的穩(wěn)定性影響較大[1],一般酒石酸含量過高容易造成葡萄酒的不穩(wěn)定。由表2可知,除了“糯米300”、“大米300”和“大米600”與對照無顯著差異外,其它處理的葡萄酒,其酒石酸含量均顯著低于對照,其中蕎麥蛋白的3個添加量最低,不同蛋白對葡萄酒的酒石酸含量影響顯著(p<0.05)。

葡萄酒中的酚類物質(zhì)分為色素和無色多酚兩大類,其中色素包括黃酮及花色素,無色多酚包括酚酸、聚合多酚及單寧等[1]。酚類物質(zhì)含量及組成影響葡萄酒的穩(wěn)定性和澄清度,由表2可知,“青稞600”、“燕麥300”、“蕎麥600”和“蕎麥900”與對照無顯著性差異,其它處理的葡萄酒,其總酚含量均顯著低于對照,不同蛋白對葡萄酒的總酚含量影響顯著(p<0.05)。

表2 葡萄酒經(jīng)谷物蛋白處理后的主要相關(guān)指標(biāo)含量

表3 葡萄酒經(jīng)澄清處理后主要指標(biāo)間的Pearson相關(guān)性

注：*.在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān);**.在0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。單寧是一類特殊的酚類化合物,是由一些非?；钴S的基本分子通過縮合或聚合作用形成的,能引起葡萄酒的澀感[1]。單寧含量過高,會影響葡萄酒的質(zhì)量,但在陳釀過程中,由于沉淀和氧化作用,單寧含量不斷降低。作為干紅葡萄酒,單寧含量越高,尤其是小分子量的單寧含量越高,酒體越豐滿,一般適合陳釀。因此,在釀酒過程中,從原料篩選及發(fā)酵過程盡可能地使單寧溶解,期望延長葡萄酒的壽命。由表2可知,大米蛋白和燕麥蛋白的3個添加量及“蕎麥300”與對照無顯著差異,其它處理均顯著低于對照,不同蛋白對葡萄酒的單寧含量影響顯著(p<0.05)。

蛋白質(zhì)對葡萄酒的穩(wěn)定性造成不利影響,容易使葡萄酒渾濁、沉淀。葡萄酒中本身就含有一定的蛋白質(zhì),而目前所用的澄清劑大部分也是蛋白質(zhì),其下膠原理是帶不同電荷的蛋白互相吸引,進(jìn)而形成沉淀析出,而且蛋白質(zhì)還能與酚類物質(zhì)結(jié)合,形成沉淀析出,進(jìn)而提高葡萄酒的穩(wěn)定性,達(dá)到下膠的目的[2]。由表2可知,大部分處理與對照的蛋白質(zhì)含量無顯著性差異,只有“大米300”、“燕麥300”和“蕎麥300”顯著高于對照,原因可能是蛋白質(zhì)的添加量過少,與葡萄酒中的蛋白質(zhì)及酚類物質(zhì)結(jié)合能力不夠,即不僅不能形成沉淀析出,反而還會溶解到酒中,進(jìn)而增加了葡萄酒中的蛋白質(zhì)含量。

通過以上分析可知,谷物蛋白對葡萄酒澄清相關(guān)指標(biāo)均有一定的影響,不同蛋白、不同添加量影響不同,因為葡萄酒的質(zhì)量是各指標(biāo)間平衡作用的結(jié)果,究竟哪個處理對葡萄酒澄清效果最好,需要進(jìn)一步進(jìn)行綜合分析。

2.3 不同指標(biāo)間的相關(guān)性分析

如表3所示,通過相關(guān)性分析可知,葡萄酒的濁度與色度和總酚含量呈極顯著正相關(guān)(p<0.01),與色調(diào)和酒石酸含量呈顯著正相關(guān)(p<0.05),與滴定酸、蛋白質(zhì)及單寧含量相關(guān)性不顯著(p>0.05);色度除了與濁度呈極顯著正相關(guān)外,還與酒石酸和總酚含量呈顯著正相關(guān);色調(diào)與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān),與濁度呈顯著正相關(guān);滴定酸與單寧含量呈極顯著負(fù)相關(guān);蛋白質(zhì)與單寧含量呈極顯著正相關(guān),還與酒石酸含量呈顯著負(fù)相關(guān);總酚與單寧含量顯著正相關(guān)。

通過以上分析可知,正因為這些指標(biāo)之間存在一定的相關(guān)性,才有必要對其進(jìn)行因子分析,用盡可能少的公因子解釋較多的指標(biāo)信息,使分析得到簡化。另外,有些指標(biāo)是反向指標(biāo),如濁度和蛋白質(zhì)含量是越低越好,因此對其進(jìn)行倒數(shù)處理(數(shù)據(jù)略),然后進(jìn)行因子分析。

2.4 谷物蛋白對干紅葡萄酒的澄清效應(yīng)因子分析

表4 提取的3個公因子及其方差貢獻(xiàn)率

注：提取方法:主成份分析法。

表5 因子得分系數(shù)矩陣

表6 不同實(shí)驗處理的得分情況

由表4、表5可知,通過主成分分析法提取了3個公因子,其特征值均大于1,總的方差累積貢獻(xiàn)率為70.776%。其中第 1 個公因子的方差貢獻(xiàn)率為29.756%,旋轉(zhuǎn)后為25.359%,在此公因子上得分系數(shù)絕對值≥0.6的指標(biāo)有濁度、色度和總酚,用F1表示;第2個公因子的貢獻(xiàn)率為24.822%,旋轉(zhuǎn)后為24.413%,得分系數(shù)絕對值≥0.6的指標(biāo)有單寧、蛋白質(zhì)和滴定酸,用F2表示;第3個公因子的貢獻(xiàn)率為16.198%,旋轉(zhuǎn)后為21.004%,得分系數(shù)絕對值≥0.6的指標(biāo)有酒石酸,用F3表示。3個公因子的累積方差貢獻(xiàn)率為70.776%,代表了各指標(biāo)的大部分信息,說明因子分析是合理的[23]。

盡管葡萄酒的濁度均低于對照,但評價葡萄酒的質(zhì)量除了濁度外,綜合因子得分更加重要。通過SPSS軟件,系統(tǒng)自動計算出不同實(shí)驗處理在3個公因子上的得分,再根據(jù)各個因子旋轉(zhuǎn)后的方差貢獻(xiàn)率(表4)確定權(quán)重,綜合加權(quán)后構(gòu)建數(shù)學(xué)模型[23]:綜合因子得分 F=(25.359×F1+24.413×F2+21.004×F3)/70.776,如表6所示,可以看出:“青稞600”綜合因子得分最高,為0.7942,其次是“蕎麥600”和“蕎麥900”,分別為0.6436和0.5790,“對照”排名第4,其綜合因子得分為0.3942,其它處理的綜合因子得分均低于對照。

2.5 谷物蛋白對干紅葡萄酒的澄清后感官評價

通過感官品評,其中“青稞600”、“蕎麥600”和“蕎麥900”的品評得分分別為88、86、85分,對照為80分。其中“青稞600”的澄清效果最佳,對其感官評價如下:

外觀:寶石紅色,帶紫色調(diào),澄清透亮,無懸浮物,無雜質(zhì);

香氣:濃郁,純正,優(yōu)雅,果香、酒香協(xié)調(diào),無異味;

滋味:具有純凈、幽雅、爽怡的口味,酒體豐滿,協(xié)調(diào);

風(fēng)味:具有蛇龍珠干紅葡萄酒的典型風(fēng)格。

3 結(jié)論

供試的5種谷物蛋白都能顯著降低干紅葡萄酒的濁度,且不同蛋白、不同添加量對葡萄酒的色調(diào)、色度、總酚等主要指標(biāo)均具有顯著影響(p<0.05)。盡管經(jīng)5種植物蛋白澄清后,其葡萄酒的濁度均有下降,但綜合因子得分高于對照的只有“青稞600”、“蕎麥600”和“蕎麥900”,其葡萄酒均澄清透亮,無異味,品評得分85以上。

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權(quán)威·核心·領(lǐng)先·實(shí)用·全面

Analysis of fining effect on dry red wine with 5 grain proteins

DENG Jia-heng,QU Hui-ge*,LI Wei,TAO Wen-xin,XU Yin-xing

(College of Life Science,Ludong University,Yantai 264025,China)

The proteins which extracted from 5 kinds of grains,such as glutinous rice,rice,oats,highland barley and buckwheat were added to the dry red wine. After 2 weeks,the results of sense evaluation and physical and chemical analysis showed that the 5 grain proteins could significantly decrease the wine turbidity. Different protein and additive amount had significant influences on the tonality,chromaticity,total phenol content and other major indexes of the wines(p<0.05). Turbidity was associated extremely significant with chromaticity and the total phenol content(p<0.01),and was associated significant with tonality and tartaric acid content(p<0.05). It was not remarkable relevance with titrable acid,protein and tannin contents. Three common factors were extracted by principal component analysis method. Then the comprehensive factor score model was set up. Among them,the score of three treatments such as “Highland barley 600”,“Buckwheat 600” and “Buckwheat 900” were higher than control. The wines were clarifying and bright,no objectionable odors,and their taste scores were more than 85.

Dry red wine;grain protein;turbidity;fining

2016-08-25

鄧佳珩(1996-)，女，在讀學(xué)士，研究方向：為生物科學(xué)，E-mail：djheng04@163.com。

*通訊作者:屈慧鴿(1968-)，女，碩士，副教授，研究方向：葡萄與葡萄酒工程，E-mail：qhge@163.com。

山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新課題項目(魯財指2014-38)；山東省自然科學(xué)基金培養(yǎng)基金項目(ZR2015PC008)；魯東大學(xué)葡萄酒學(xué)院建設(shè)發(fā)展基金項目(2012HX027)。

TS262.7

A

1002-0306(2017)05-0077-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.05.006