葡萄酿酒常用果胶酶的研究进展

葡萄酿酒常用果胶酶的研究进展

果胶酶是现代葡萄酒生产中的重要添加剂。其中大部分是在特殊处理中产生的液体果胶酶或固体果胶酶。葡萄酿酒中常用的果胶酶通常是复合果胶酶,含有果胶裂解酶(Pectinlyase,PL),果胶酯酶(Pectinesterase,PE)和聚半乳糖醛酸酯酶(Polygalacturonases,PG)等。在复合果胶酶的协同作用下,可促进葡萄汁澄清,果香浸提和颜色浸渍,对葡萄酒品质的改善和提升起到显著效果。1果实凝胶酶在葡萄酒生产中的主要作用1.1复合果汁澄清通常,葡萄中含有的大量果胶会导致澄清困难、出汁率低、过滤效率低下等问题。同时,在浸渍过程中,这些存在于葡萄皮和果肉中的大量果胶会阻碍色素和单宁的浸提、溶解和稳定,从而增加了葡萄酒酿造的难度。基于上述原因,采用果胶酶处理过量果胶是非常必要的。当在适当工艺阶段添加果胶酶(如超浓缩果胶酶HC)后,果胶将被较为彻底地分解,使得葡萄汁澄清和过滤更为容易,同时大大提升了出汁率,从而提高自流酒产量。在此过程中,果胶裂解酶(PL)可使果胶的长链分子链断裂,形成众多的短链果胶分子;而果胶酯酶(PE)和聚半乳糖醛酸酯酶(PG)的主要作用是将短链果胶水解成更小的分子,使其得以凝聚并沉降分离。值得注意的是,不同种类果胶酶的澄清效果有所差异(图1),在选择使用时,应根据工艺要求选择适当的果胶酶。同时,因为经果胶酶快速澄清处理后的葡萄汁,其果汁与固形物接触的时间减少,进一步降低了葡萄酒出现某些不良气味(如生青味、泥土味)的风险。在现代化酿酒工艺中,由于果胶酶能够快速出色地完成对天然优质花青素和葡萄单宁等有益多酚物质的大量浸提,提高了葡萄汁中有益颜色和风味成分的含量,进而改善葡萄酒的呈色质量和酒体。2影响果胶酶作用的主要因素是葡萄酶活性2.1不同酿酒方式的发酵除酵原料对原料分离效果葡萄状态和处理手段的不同,对于果胶酶作用效果存在较大差异:(1)不同葡萄品种所含果胶种类和数量会有所差异,如玫瑰香葡萄的果胶含量显著高于霞多丽葡萄,因此前者比后者澄清难度更大。(2)即使是相同葡萄品种,因为成熟度和地理环境的不同,果胶酶的处理效果也会有所差异。例如同样是赤霞珠,采用果胶酶处理后,产于炎热智利美宝谷的酒样,其色度较对照组提高比例高于相同处理的法国波尔多酒样(表1)。(3)受灰绿葡萄孢霉菌侵染的葡萄,在侵染后所释放出的大量葡聚糖会加大果胶酶澄清难度。(4)在葡萄前处理和发酵过程中,由于采摘方式、果实运输、除梗率、压榨技术和浸渍强度的不同,葡萄受到的损坏程度也有所不同。特别值得一提的是,在白葡萄酒的酿造中,压榨的程度越强烈,果汁中果胶的含量越多。所以在控制压榨程度时,需要根据酿酒工艺的不同而采用不同的压榨技术(轻柔、适度、强烈)。同时,机器采摘和手工采摘的葡萄果胶含量也不同。综上可见,葡萄状态和处理手段的差异,会直接影响到果胶酶的作用效果。2.2影响活性的因素众所周知,酶作为一种高效生物催化剂,其活性会受到外界环境条件的影响。果胶酶也不例外,葡萄和葡萄汁的温度和pH值对加入其中的果胶酶活性,有着直接的影响:2.2.1葡萄酒发酵温度对果胶酶活性的影响温度对果胶酶活性的影响很大,从图5中可以看出该果胶酶活性的理想温度为45℃,但对葡萄酒酿造而言,此温度是不适宜的。通常葡萄酒酿造的理想温度为14~32℃之间,而白葡萄酒的发酵温度更低(14~20℃之间),这对果胶酶的活性影响很大。通常在低温条件下会产生两个结果:一是葡萄汁的粘度增加会降低固体物质的沉降速度;二是果胶酶活性下降。因此,实际生产中的果胶酶用量,需根据处理葡萄汁或酒的温度确定。2.2.2果胶酶作用对大部分果胶酶而言,最理想的pH值是4.5左右(图6),而这个pH值在葡萄汁中基本不可能出现。通常,果胶酶作用葡萄汁或酒的pH值介于2.9~3.5之间。不同的pH值,对果胶酶活性的影响很大(图6)。如果pH值过低(如pH<3.2),果胶酶的活性会下降,应通过增加果胶酶用量,来达到最佳处理效果。特别提示,针对pH高于3.6~3.7的葡萄酒,果胶酶的活性显著增强,但在实践中却会由于静电现象而导致沉降困难。3果胶酶在葡萄酒中的实际应用3.1重视果胶酶使用方法由于各类葡萄或葡萄酒存在较大差异性,在使用果胶酶进行处理时切忌一概而论。不考虑实际处理条件,盲目使用果胶酶的做法,是绝对不可取的,这样不仅达不到理想的工艺处理效果,还有可能造成葡萄酒品质的下降。正确的果胶酶使用方法,应建立在对所处理葡萄或葡萄酒全面了解的基础上。应在综合考虑所处理对象各项指标后,方可设定果胶酶的处理方案,并在此基础上进行小试(表2)。3.2果胶酶添加量对葡萄酒品质的影响在葡萄酒酿造过程中,有多个环节可以使用果胶酶。在红葡萄酒和桃红葡萄酒酿造中,应将果胶酶均匀地添加到整个葡萄上;而在白葡萄酒酿造中,果胶酶应添加到葡萄汁或者葡萄酒中;在澄清压榨酒、作为酒脚陈酿和微生物管理中,也需使用果胶酶。某些环节,可能需要添加多种酿酒辅料,这些辅料可能会影响果胶酶的作用效果,在添加时需要特别注意(表3)。3.3果实凝胶的实践应用实际操作中,应根据工艺目的、作用温度和时间来确定使用品种和添加用量,表4列举了两种葡萄酿酒过程中常用果胶酶的使用方法技巧。4结论1.2果胶酶成功实践迅速提高葡萄酒色素和工艺稳定性在传统浸渍工艺过程中,细胞内的有益多酚物质(如色素、单宁等)在向外扩散的过程中会被细胞壁所阻碍。在此情况下使用浸渍果胶酶,一方面可加速色素和单宁的浸渍溶解,例如1999-2003年对法国波尔多赤霞珠葡萄酒的研究发现,当葡萄成熟度不佳时,运用果胶酶EX-V可迅速提高葡萄酒色素和单宁的浸提效果(图2);另一方面,果胶酶还可提高色素和单宁的稳定性,同样在1999-2003年对法国波尔多赤霞珠葡萄酒的研究中,研究人员对比了浸渍阶段使用果胶酶和未使用果胶酶酒样连续5年内的颜色、花青素和单宁的变化情况,发现使用EX-V处理的酒样,其颜色、花青素和单宁的稳定性都得到了很大提高(图3~4)。添加果胶酶作为现代葡萄酒工