世界葡萄科葡萄资源及开发利用现状

世界葡萄科葡萄资源及开发利用现状

1葡萄汁产品加工葡萄汁的加工始于1869年，是最传统的果汁之一。葡萄汁在外国是广泛受欢迎的果汁品种,但是在我国,葡萄汁,以及葡萄酒等葡萄类加工产品的普及程度和受欢迎程度远不如国外其他国家,尤其是欧美国家,这与我国的葡萄汁产业发展较晚,以及亚洲人对于食品风味的口感与欧美具有一定差异等原因造成的,同时,我国对于葡萄汁类产品的相关研发较少,也是其中的一个原因,如葡萄汁的二次沉淀问题一直困扰着相关加工企业。2葡萄糖原料结构2.1世界葡萄的用途葡萄在植物分类上属于葡萄科葡萄属。葡萄科共有十一个属约六百种,分布在从北纬52°到南纬43°的广大地区内。我国葡萄有七属约一百零六种。葡萄属是葡萄科中经济价值最高、栽培最广泛的一个属,包括约七十多种,分布在我国的约有三十五种。在全世界所有的水果中,葡萄栽培面积一直居首位,产量仅次于柑橘类水果。2000年世界葡萄栽培面积为7,545,670公顷,相当于我国耕地面积的1/2左右。世界葡萄的年产量为62,425,740公吨,占世界水果产量的1/7左右。商品葡萄依其用途分为五类:鲜食葡萄、酿酒葡萄、制汁葡萄、制干葡萄、制罐葡萄。目前在全世界葡萄总产量中约有80%用于酿酒,13%用于鲜食,其余的用于制成葡萄干和葡萄汁等产品。从中国葡萄年产量图(图l)中可以看出从2000到2005年葡萄产量逐年上升。2005年葡萄产量达385.06万公吨,比2000年增加59.2%,平均年增长10.1%。葡萄产量排在苹果、柑橘、梨、香蕉、李子、桔子之后,尚属小类水果。2005年全国水果收获面积为8998.5千公顷。其中葡萄园296千公顷,种植面积也居第七位。在中国,产量最高的水果为苹果、柑橘和梨,随着人们生活水平的提高,人们要求水果更加多样化,食用方便化。葡萄品种众多、风味浓郁,加工成的葡萄汁可满足不同消费群的需求,因而葡萄的种植和加工有广阔的发展前景。2.2葡萄汁的制备不同用途对于葡萄品种选择的要求不同,制红葡萄汁要求含糖量高(17-20%),含酸较少(0.5-0.7%),汁红而鲜艳,出汁率高,果香浓郁。美国葡萄汁工业是由康可这个品种发展起来的。在美国,绝大部分康可葡萄被榨成汁。葡萄热榨时,可产生颜色深、风味浓的果汁,用透射光看是深红色的,用反射光看是紫红色的,摇动瓶装果汁时,在瓶颈可以看到明显的紫红色的泡沫。其主要风味物质为甲基氨茴酸酯(methylanthranilate),风味独特。康可葡萄汁的糖、酸、风味物质及涩味成分具有很好的平衡,并且它有很好的热稳定性及贮藏稳定性,是其它品种葡萄汁所不能及的。康可适宜在气候凉爽的地方生长且产量稳定,因而一百多年来,用于榨汁的葡萄品种扩展很少。据估计,有96%的纽约州制得的葡萄汁是由康可葡萄制备的。现在Ives及Clinton也用于榨汁,冷榨尼加拉、Ontario、Seneca等用于生产风味极好、乳白色的果汁。国内葡萄汁加工是八十年代才逐渐发展起来的。目前国内用于榨汁的品种主要有巨峰、玫瑰香、玫瑰露等。巨峰主要作为鲜食葡萄,榨汁后的风味不良,且出汁率低。玫瑰香热加工后,原有的玫瑰香味难以保持。玫瑰露制得的汁色泽稳定性较差。而康可在国内目前栽培较少,因而急需选一种适宜于榨汁的品种。郑果25号红葡萄是中国农业科学院郑州果树研究所新培育的品种,它属于欧美杂交的早熟品种,于7月中旬到8月初成熟。由于其颜色为深紫红色,经常被作为染色品种,是较为适合的榨汁品种。还有一些适合国内栽培、可用于榨汁的品种,如贝达、康拜尔早生、柔丁香、晚红蜜等。2.3葡萄糖的主要营养成分和生理功能2.3.1葡萄酚类及葡萄汁中糖类及理化性质的变化葡萄中含有许多有机物质和矿物质元素。葡萄的主要成分为糖和酸。葡萄汁中的糖主要是葡萄糖,但有的品种蔗糖可达总糖的1/3。葡萄汁中的酸主要为酒石酸和苹果酸,还含有少量的柠檬酸、琥珀酸、乳酸及其它酸。酒石酸以游离酒石酸或以盐(如酒石酸钾)的形式存在。此外,葡萄中还含有多酚类成分,其含量为每百克鲜重0.10-0.35g。多酚具有杀真菌的作用,能够使蛋白质变性和酶失活。在葡萄酚类中,对葡萄儿茶酸的成分研究得最多,在种子、表皮中含(-)-没食子儿茶酸;在叶子和浆果(包括种子和果皮)中含(+)-表儿茶酸没食子酸盐。在圆叶葡萄汁中发现鞣花酸,鞣花酸是由没食子单宁素中成对的没食子酸部分氧化形成的。该反应是由多酚氧化酶催化的。鞣花酸在果汁中可能以悬浮状态的小结晶存在,因而它会缓慢沉淀,成为二次沉淀的主要成分。葡萄汁中鞣花酸的存在影响感官品质,但另一方面它又具有抗诱变及抗癌的生理活性。葡萄汁中鞣花酸的主要来源为葡萄的籽和皮,果肉中含量极少,不同品种葡萄汁其鞣花酸含量不同,但这与葡萄种类的颜色无关,对11种葡萄汁的测定结果表明鞣花酸的含量在1.6至23.1μg/ml。不同葡萄品种其酚类种类及含量都不相同,如:在康可葡萄中主要含有咖啡酰、香豆酰及表儿茶素等,而尼加拉白葡萄中主要含儿茶素-没食子酸酯、(-1,3,6-三-0-没食子酰-D葡萄糖苷。葡萄糖苷及没食子儿茶素-没食子酸酯、(-1,3,6-三-0-没食子酰-D葡萄糖苷及没食子儿茶酸-没食子酸酯等。葡萄中的营养成分与其生理功能是密切相关的。2.3.2白陇萄芦醇葡萄中含有低聚花青素。它具有很强的抗氧化、清除自由基能力和改善人体微循环的双重功效。在体内其抗氧化能力是VE的50倍,Vc的20倍。口服20min即可达到最高血液浓度,代谢半衰期达7小时之久。它能通过血脑屏障到达脑部,防治中枢神经系统疾病。它可去除色素沉淀,帮助形成皮肤蛋白,使皮肤富有弹性、细嫩、光洁。它具有通过制造弹性蛋白和胶原纤维加固毛细血管壁的作用。它还有抗菌、消炎的作用。近十年来在北美保健食品业和化妆品业得到广泛应用,年销售额超过一亿美元。红葡萄汁中的白藜芦醇是一种潜在的抗癌物质。白藜芦醇,是一种植物化学物质,存在于红葡萄皮及许多其它食品中。红葡萄皮是白藜芦醇最丰富的来源。在果汁加工(或葡萄酒加工)中,白藜芦醇从葡萄皮中渗出进入果汁中。1997年1月,美国芝加哥伊利诺斯大学药学院的研究小组在美国《科学》杂志上发表了论文,题为《葡萄天然产物———白藜芦醇的抗癌活性》。论文发表的初步试验结果及动物试验研究表明,白藜芦醇具有抗氧化、抗诱变、抗发炎功能。这项研究表明白藜芦醇有助于身体对癌症发生的每一步都起到抑制作用,也就是说白藜芦醇既可以防止细胞、亚细胞损伤也可以中止或减缓肿瘤的生长。红葡萄汁是一种健康饮料。研究人员比较了葡萄、桔子和柚子,认为葡萄汁更有利于心脏健康。研究还表明红葡萄汁可以防止动脉变窄。这可能是由于红葡萄汁中含有类黄酮,它具有抗氧化和使血管壁变薄的作用。威斯康星大学药学院的研究者在第一次对红葡萄汁的临床试验中发现红葡萄汁有助于防止冠状动脉疾病,保护心脏健康。血管舒张减弱被认为是心脏疾病的早期表现。据研究,用红葡萄汁治疗两周可以增强血管舒张,减少低密度脂蛋白(LDL)胆固醇的有害氧化。而白葡萄汁和白葡萄酒的益处就不如红葡萄汁和红葡萄酒,这是由于它们主要是由葡萄果肉制得,不含有葡萄籽和葡萄皮中的一些功能性成分。研究人员认为红葡萄汁具有抗血小板作用部分原因是由于红葡萄汁中的花色素苷。花色素苷是在红葡萄皮中发现的一类黄酮类植物化学物质,它使葡萄皮和汁具有鲜艳的颜色。威斯康星药科大学还对橙汁和葡萄柚汁的抗血小板性能进行了研究,结果发现红葡萄汁具有最高的花色素糖苷含量,它可以有效降低血小板粘性。葡萄汁还可以通过阻止雌激素(它在乳腺癌的形成中起重要作用)的合成来抑制乳腺癌细胞的生长。3葡萄汁的消费1869年,美国新泽西州的一名牙科医生ThomasB.Welch成功地运用了巴氏杀菌理论,以榨汁、过滤、装瓶、巴氏杀菌这一简单工艺开创了葡萄汁加工工业,并迅速发展起来。到1998年世界葡萄汁进出口交易量为1,097,160公吨,贸易额已达7.84亿美元。由于人们对食品口味的要求越来越高,人们开始青睐冷藏葡萄汁。冷藏果汁起源于美国,近年来欧洲特别是英、德、丹麦、挪威诸国也日益风行。冷藏汁灌装前巴氏杀菌强度低,产品质量好。据美国Tropicana公司的调查统计资料,表明整个欧洲的冷藏果汁销量在1995年达到7.4亿美元,其中5.6亿美元不是用浓缩果汁还原,而是用鲜汁或冷冻果汁灌装的。4果汁饮料的生产2003年全国果蔬汁饮料产量为180万吨,占饮料总产量的23.8%。2004年果蔬汁饮料为190.54万吨,占饮料总量的24.99%。2005年,果蔬汁饮料为201.03万吨,占饮料总产量的26.07%。2007年果蔬汁饮料产量为222.03万吨,占饮料总产量的29.27%,是除碳酸饮料、矿泉水外的第三大饮品。我国果蔬汁的生产整体上来说呈上升趋势,但占饮料总产量的比例偏低,我国果蔬汁的生产量仍极低,仅占世界果汁类产品总产量4.06%。并且我国的果汁以苹果汁为主,葡萄汁的产量极低。目前市场上的葡萄汁多为国外进口浓缩汁还原分装的。因而,葡萄汁作为一种健康饮品,亟待迅速发展。5红葡萄汁的加工中存在的主要问题5.1浊浊聚合酶pa类物质分离的原因葡萄汁在贮存、销售过程中很容易出现浑浊和沉淀,产生所谓的二次沉淀。二次沉淀的产生严重影响了葡萄汁的感官品质。研究表明,产生这些浑浊和沉淀主要是由于三个方面的原因造成的:其一,蛋白质、果胶引起的雾浊;其二,多酚类物质不稳定引起的浑浊;其三,酒石酸析出或葡萄果肉碎片残留引起的沉淀。为了解决二次沉淀问题,前人己做了大量的研究工作。所用的澄清方法可分为物理澄清法、化学澄清法和生物化学澄清法。5.1.1超声波澄清技术物理澄清法是根据葡萄浆汁悬浊液中粒子大小、比重、溶解度等性质的差异对其进行处理使葡萄汁达到澄清的方法。将超声波用于葡萄汁生产的研究是从1951年开始的。此外还有过滤、离心、冷冻、电流处理、吸附、离子交换树脂处理、浮选、二氧化碳处理、超滤等物理澄清法。5.1.2葡萄汁的澄清化学澄清法是运用化学反应使葡萄汁得到澄清的方法。例如应用蛋白质和酚类物质的结合使葡萄汁得到澄清;利用钙盐与酒石酸钾盐的置换反应生成溶解度低的酒石酸钙析出使葡萄汁得到澄清;以及添加柠檬酸等有机酸进一步降低葡萄汁的酸度,葡萄汁中的蛋白质有效沉淀使葡萄汁得到澄清等。5.1.3葡萄汁的澄清生物学澄清法是运用生化制品使葡萄汁得到澄清的方法。果胶酶是葡萄汁加工业应用最早、最多的一种酶,它可以降解果胶类物质,降低葡萄汁的粘度,利于提高出汁率和葡萄汁的澄清。采用上述这些方法大多能得到暂时澄清的葡萄汁,仍未将二次沉淀问题完全解决。目前市场上销售的红葡萄汁二次沉淀问题仍然存在。5.2葡萄汁贮藏过程中非酶褐变的控制在果汁的贮存过程中,尤其是非冷藏过程中,颜色会逐渐变黄、变褐,并伴随不良风味物质产生,这一变化通常称为褐变。葡萄产品的褐变也是葡萄加工过程中的一个难题,它一般分为酶促褐变和非酶促褐变两类。前者是氧与酚类物质在多酚氧化酶催化下发生的一种反应。后者则比较复杂,其反应物种类及反应类型非常多,褐变产物也十分复杂。非酶褐变反应通常可以分为下列四种类型:焦糖化反应、美拉德反应、维生素C的降解反应以及多酚化合物的氧化缩合和降解反应。在葡萄汁贮存过程中发生的褐变通常属于非酶褐变。其中多酚化合物的氧化缩合和降解反应是葡萄汁贮存过程中品质变劣的主要原因。红葡萄汁中含有大量花色素,它属于多酚类物质,其性质很不稳定。高pH、氧、高温等都会影响花色素的稳定性。目前防止果汁非酶褐变的主要方法有:(1)将果汁贮存在低温脱气的非氧化条件下,防止褐变触发物—脱氢抗坏血酸的生成及其向褐变物质的转变;(2)添加硫醇类物质(如:谷胱甘肽、L-半胱氨酸、N-乙酰-L-半胱氨酸、SO2等)抑制非酶褐变;(3)添加葡萄糖氧化酶消耗果汁中的氧,防止产品褐变及风味恶化,保证其新鲜度;(4)提高果汁体系的玻璃化转变温度或增加果汁体系的粘度,以降低体系组分的迁移速度,降低分子流动性,进而抑制果汁在储藏过程中发生的