過濾方式對桑葚酒品質的影響

李睿祎，常馨佳，梁艷英，3，楊繼紅，2，3*

（1.西北農林科技大學 葡萄酒學院，陜西 楊凌 712100；2.新疆農業大學 食品科學與藥學學院，新疆 烏魯木齊 830052；3.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術研究中心，陜西 楊凌 712100）

桑葚（Fructus mori）是一種傳統的食用水果，富含多種營養，包括豐富的碳水化合物、礦物質、纖維、蛋白質、維生素和酚類活性物質[1-2]，具有極高的營養價值。但桑葚結構脆弱，儲存穩定性低，具有強烈的季節性特征；通常被加工成果酒、果汁、果醬和果醋等[3-4]。桑葚酒是以桑葚為原料，經酵母酒精發酵釀制成的一種果酒，其富含的花青素、類黃酮及白藜蘆醇等生物活性物質，具有促進血液循環、抗氧化等多種保健功能，深受消費者喜愛[5]。桑葚原酒中殘留的酒石酸鹽晶體和大分子膠體物質（如蛋白質和酚類物質等），會在儲存階段絮凝使酒體出現渾濁[6-7]，影響其外觀和口感。果酒常用的澄清方式有自然澄清、化學澄清和機械澄清[8]。自然澄清耗時長，澄清效果差；化學澄清引入的蛋白類澄清劑可能會導致有些消費者過敏[9]；機械澄清操作簡單，效果相對也較好。常見的機械澄清分為離心和過濾兩種，其中硅藻土過濾、紙板過濾和膜過濾是目前釀酒企業常用的過濾方法[10]；而離心結合了沉淀和過濾的優點，作為一個連續的過程，產生了更少的固體殘留物且不需要過濾介質，可以減少環境問題[11]，受到部分酒企的歡迎。

過濾能夠除去酒中的顆粒物質，提升酒的澄清度和微生物穩定性，同時也會降低酒中酚類物質、多糖和蛋白質等物質的含量[12-13]，改變酒的顏色強度和香氣成分復雜性，影響酒的品質[14]。盡管過濾是果酒生產中重要一環，但目前關于桑葚酒過濾的研究多集中于蛋清、果膠酶、皂土、交聯聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpolypyrrolidone，PVPP）、殼聚糖、明膠等不同類型澄清劑對桑葚酒品質的影響[8，15]，關于過濾方式的研究文獻報道較少。

本研究以四川“云?！鄙］貫樵囼炘?，將酒精發酵后的原酒低溫自然澄清，采用紙板過濾、紙板粗濾-膜精濾復合過濾及紙板粗濾-離心精濾復合過濾三種不同類型的過濾方式進行處理，并對桑葚原酒及不同過濾處理后的基礎理化指標、特征指標及揮發性香氣化合物進行比較分析，以期為優化桑葚果酒過濾工藝提供理論依據和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料選用四川德昌“云?！鄙］?，原料還原糖含量148.4 g/L（以葡萄糖計），總酸含量4.56 g/L（以酒石酸計），pH為4.53，果梗、枝葉等雜質含量0.82g/100g，出汁率69.14%。

氫氧化鈉、濃鹽酸、濃硫酸、碳酸鈉、亞硫酸氫鈉、氯化鈉、葡萄糖、無水乙醇、磷酸（均為分析純）：廣東光華科技股份有限公司；福林-酚試劑：廈門海標科技有限公司；4-甲基-2-戊醇（色譜純）：上海阿拉丁試劑有限公司；牛血清蛋白、考馬斯亮藍：北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設備

WBG-1板框式紙板過濾機：西安永興食品藥化機械有限公司；BG-100型單板式膜過濾器：紹興市衛星醫療設備制造有限公司；HC-3016R離心機：浙江中佳科技有限公司；1.5～3.0 μm紙板：沈陽市長城過濾紙板有限公司；0.45 μm混合纖維膜：上海市新亞凈化器件廠；7890B氣相色譜-7000D質譜聯用儀、Cary 60 UV-vis紫外可見分光光度計：美國安捷倫公司；W100紅酒顏色分析儀：中國海能儀器股份有限公司；PHS-3 pH計：上海精密科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 桑葚酒釀造工藝流程及操作要點

桑葚采摘→冷凍處理→解凍→除梗破碎→糖度調節→pH調節→添加酵母→酒精發酵→終止發酵→澄清倒罐→桑葚酒

原料預處理：采摘后鮮果在-30 ℃條件下速凍裝袋，冷藏條件下進行運輸。

成分調整：加入熱糖水進行解凍，并調節含糖量達到目標酒精度12%vol～13%vol；為防止微生物污染，采用酒石酸調節桑葚汁pH為3.54～3.62。

酵母及輔料添加：使用法國LAFFORT公司F33酵母，添加量20 g/100 L；酵母營養劑使用法國LAFFORT公司復配發酵營養物（主要成分為硫酸銨），與水按照1∶10（g∶mL）比例混合后添加。

酒精發酵：發酵過程中控制發酵罐溫度在16～20 ℃；一日一次進行開放式打循環，每日監測發酵酒的溫度及比重，及時調整加入輔料的含量。發酵結束后添加60 mg/L SO2終止發酵，比重低于0.995發酵結束。

澄清倒罐：發酵終止后的桑葚酒轉移到儲存罐中自然澄清，自然澄清3 d后，取上清液轉移到新的儲酒罐，棄去底部的酒渣。

儲存：將倒罐后的桑葚酒取樣，放置在4 ℃冷庫中待用。

1.3.2 樣品處理

將桑葚果酒隨機分成四組，采用不同過濾處理后取樣，并在4 ℃冷庫中密封儲存備用，不同組別的酒樣處理方式及簡稱見表1。紙板過濾和膜過濾條件根據說明書進行處理；離心過濾條件根據GHOSH P等[16-17]的方法，確定離心溫度為5 ℃，轉速為7 000 r/min，時間設置為40 min。

表1 不同處理方式的酒樣及簡稱Table 1 Wine samples and abbreviations for different treatments

1.3.3 分析檢測

（1）基礎理化指標

酒精度、還原糖、總酸（以酒石酸計）等基礎理化指標參照GB/T15038—2006《葡萄酒和果酒通用分析方法》測定。

（2）顏色指標

顏色指標用國際發光照明委員會（Commission Internationale de L'Eclairage，CIE）中的L*、a*、b*顏色參數表示，使用海能W100紅酒顏色分析儀測定，并計算色差ΔE。

（3）總花色苷的測定

總花色苷（以二甲花翠素-3-葡萄糖苷計）采用pH示差法測定[18]。

（4）總酚的測定

總酚含量（以沒食子酸計）用福林-肖卡法測定[18]，以蒸餾水作空白對照，以吸光度值（y）為縱坐標，以沒食子酸質量濃度（x）為橫坐標繪制沒食子酸標準曲線，標準曲線回歸方程為y=0.001x+0.016 3，相關系數R2=0.994 8。通過標準曲線回歸方程計算總酚含量。

（5）單寧的測定

單寧含量參考FIGUEIREDO-GONZALEZ M等[19]的方法測定，稍有修改。取10 mL離心管，加入40 μL酒樣，加蒸餾水稀釋50倍，再加入0.5 mL蒸餾水，3 mL濃鹽酸，錫箔紙包嚴避光，沸水浴30 min后迅速冷卻，加入1 mL無水乙醇，用10 mm比色皿，在波長550 nm下測定吸光度值A1；另一組采用相同處理方法，常溫放置30 min，用10 mm比色皿，在波長550 nm下測定吸光度值A2。單寧含量計算公式如下：

單寧=（A1-A2）×19.33 g/L

（6）透光率測定方法

參考張寧波等[20]的方法測定，稍有修改。取100 mL葡萄原酒，靜置過濾后將過濾的酒液注入1 cm比色皿中，于波長680 nm條件下測定吸光度值，以透光率T%表示。

（7）蛋白質含量測定方法

蛋白質含量用考馬斯亮藍法G-250測定，以蒸餾水作為空白對照，牛血清蛋白質量濃度（x）為橫坐標，吸光度值（y）為縱坐標繪制標準曲線。0～1 000 μg/mL標準曲線回歸方程為y=0.000 7x+0.792 3，相關系數R2=0.999 9。由標準曲線回歸方程計算蛋白質含量。

1.3.4 香氣成分測定方法

根據WANG X C等[21]的方法，采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用（head space solid phase micro-extraction/gas chromatography mass spectrometry，HS-SPME/GC-MS）分析揮發物。

前處理條件：將1 g氯化鈉、5 mL葡萄酒樣品、10 μL 4-甲基-2-戊醇內標依次加入20 mL的頂空瓶中，旋上瓶蓋，置于樣品盤上。樣品瓶放置在振蕩器中，轉速400 r/min，40 ℃保溫5 min，40 ℃萃取30 min，進樣口240 ℃解吸10 min。

GC-MS條件：載氣為高純度氦氣（He），流速為1mL/min。進樣溫度為250 ℃，持續25 min。升溫程序為50 ℃保持1 min，然后以3℃/min的速度升溫到220℃。質譜界面溫度為280℃，離子源溫度為230 ℃，電子能量為70 eV，質譜掃描范圍為29～350 amu。

定性定量分析：采用安捷倫Masshunter定性和定量軟件，通過香氣標準品的保留時間、美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）14譜庫物質檢索與手動檢索矯正相結合對峰進行定性，通過內標法進行定量。

1.3.5 數據處理

使用Microsoft Office Excel 2016進行基本數據處理，使用SPSS 26.0分析軟件進行顯著性差異檢驗（顯著水平α=0.05）。使用Origin 2022作圖，揮發性香氣成分采用主成分分析法（principal component analysis，PCA）進行分析。每個處理測定3個重復。

2 結果與分析

2.1 桑葚原酒的品質分析

桑葚原酒顏色呈紫紅色，外觀澄清，無明顯懸浮物；果香、花香濃郁，酒香協調、純正。桑葚原酒中總酸含量為5.16 g/L，還原糖含量為2.05 g/L，低于4 g/L，符合干型酒要求，酒精度為11.5%vol。桑葚原酒中總酚含量為（2 091.06±29.41）mg/L，單寧含量為（1 470.00±98.99）mg/L，總花色苷含量為（414.29±4.32）mg/L，這些生物活性物質具有抗氧化性，對健康有積極作用。

2.2 過濾方式對桑葚酒基礎理化指標的影響

不同過濾方式對桑葚酒基礎理化指標的影響結果見表2。由表2可知，不同過濾處理后桑葚發酵酒的pH、還原糖和酒精度無顯著性差異（P＞0.05），這與ROSARIA M等[22]研究結果一致；紙板過濾后酒樣的總酸含量顯著降低（P＜0.05），這可能是由于紙板過濾產熱，使酒樣溫度升高，酒石酸氫鉀溶解度增加，導致總酸含量降低[23]。

表2 過濾方式對桑葚酒中基礎理化指標的影響Table 2 Effect of filtration methods on basic physicochemical indexes of mulberry wine

與原酒相比，紙板過濾后酒樣的透光率顯著提升37.69%，結果表明，過濾能夠改善果酒的外觀品質；紙板粗濾-膜精濾復合過濾后酒樣的透光率提升43.37%，紙板粗濾-離心精濾復合過濾后酒樣的透光率提升42.16%，7 000 r/min離心過濾與0.45 μm膜過濾對酒樣澄清度的影響不顯著（P＞0.05）。

2.3 過濾方式對桑葚酒酚類物質的影響

總酚可以綜合反映桑葚酒的顏色和味感，不同過濾方式對桑葚酒中酚類物質含量的影響結果見圖1。由圖1可知，與原酒相比，紙板過濾后酒樣的總酚含量降低0.81%，但未出現顯著變化（P＞0.05），這可能與桑葚酒中酚類物質及其化合物的直徑相關，酒中酚類物質直徑在1 nm～1 μm[24]，而試驗采用的過濾紙板的直徑為1.5～3.0 μm，酒中大部分酚類物質被保留。桑葚酒再經膜或者離心精濾后，總酚含量分別降低了8.34%和8.16%；結果表明，0.45 μm膜過濾和7 000 r/min離心過濾會顯著降低桑葚酒中酚類物質含量（P＜0.05），減少了酒樣褐變的可能性，但兩種精濾方式間無顯著差異（P＞0.05）。

圖1 過濾方式對桑葚酒中酚類物質含量影響Fig.1 Effect of filtration methods on phenolic content in mulberry wine

單寧是形成葡萄酒收斂感的特征物質，單寧濃度的高低可能導致酒中收斂度的改變[25]。與原酒相比，紙板過濾后酒樣的單寧含量顯著降低29.59%，紙板粗濾-膜精濾復合過濾后降低40.82%，紙板粗濾-離心精濾復合過濾后降低38.10%。盡管紙板的孔徑更大（1.5～3.0 μm），但三種過濾處理后酒樣的單寧含量無顯著性差異（P＞0.05），這與ROSARIA M等[22]研究結果相似。

花色苷是桑葚酒中主要的呈色物質。紙板過濾后酒樣的總花色苷含量降低0.36%，與原酒相比差異不顯著（P＞0.05）；紙板粗濾-膜精濾復合過濾后降低12.45%，紙板粗濾-離心精濾復合過濾后降低6.37%。其中紙板粗濾-膜精濾復合過濾對酒樣總花色苷含量影響最大，這可能是膜柱上的極性基團對酒中花色苷的吸附造成的[6]。

2.4 過濾方式對顏色的影響

顏色是影響果酒外觀的重要指標，也是消費者直觀感受的重要因素?？偵瞀包含L*、a*和b*3個分量的貢獻，表征酒樣間顏色總體差異程度，其值越大，差異越顯著，一般來說，色差（ΔE）＞3就可從視覺上感知到酒樣間的顏色差異，ΔE＞6能帶來強烈的顏色差異[26-27]。不同過濾方式對桑葚酒顏色的影響結果見表3。

表3 過濾方式對桑葚酒顏色的影響Table 3 Effect of filtration methods on the color of mulberry wine

由表3可知，與原酒相比，經過不同過濾處理后桑葚酒的L*值增大，酒體光澤感更好。a*值均為正值，這表示桑葚酒整體偏向紅色色調。此外，過濾后酒樣的a*值增大，這可能是過濾除去了部分雜質，使桑葚酒紅色調更明顯。b*值有所下降，說明過濾處理后酒樣黃色色調降低，酒樣褐變有所改善，顏色更純正。不同過濾處理后酒樣間色差（ΔE）差異顯著（P＜0.05），視覺上酒的外觀品質得到提升。

2.5 過濾方式對蛋白質的影響

不穩定的蛋白質分子可以與其他物質絡合形成大顆粒，在酒體中以膠體形式存在，在儲存期間會造成酒液渾濁，影響酒體的穩定性[16]，不同過濾處理對酒中蛋白質含量的影響結果見圖2。

圖2 過濾方式對桑葚酒蛋白質含量的影響Fig.2 Effect of filtration methods on protein content of mulberry wine

由圖2可知，桑葚酒經紙板粗濾及膜或離心精濾后，蛋白質含量顯著降低（P＜0.05），其中，經紙板粗濾后蛋白質含量下降12.28%，經紙板粗濾-膜精濾復合過濾后下降18.61%，經紙板粗濾-離心精濾復合過濾后下降17.73%。結果表明過濾處理能夠有效降低桑葚酒中不穩定蛋白大分子的含量，防止儲存過程中酒樣出現渾濁，提升酒樣的膠體穩定性，這與MA T Z等[17]的研究結果一致。蛋白質類沉積物直徑在10 μm左右，是在微濾過程中形成濾餅、導致膜表面結垢的主要物質之一[28]；紙板粗濾除去了大部分蛋白質復合物，再經膜或離心兩種精濾處理時酒樣間蛋白質含量有所下降但差異不顯著（P＞0.05）。

2.6 過濾方式對香氣成分的影響

2.6.1 過濾方式對酒樣香氣成分含量的影響

對桑葚酒及不同過濾處理后的酒樣中的香氣成分進行測定，結果見表4。由表4可知，共檢測出29種香氣成分，其中酯類共14種，高級醇類共7種，脂肪酸類共4種，羰基化合物3種，烯類1種。原酒中檢測到揮發性香氣成分總質量濃度為（449.58±10.38）mg/L。

酯類化合物是果酒中主要的呈香物質，原酒含有的酯類化合物中乙酸乙酯、辛酸乙酯、琥珀酸乙酯、癸酸乙酯和己酸乙酯含量較高，其中乙酸乙酯具有新鮮水果香氣，辛酸乙酯具有白蘭地的香氣，琥珀酸乙酯具有葡萄果香，癸酸乙酯具有愉快的水果味、脂肪味，己酸乙酯具有青蘋果、花香和紫羅蘭香氣[29]，說明桑葚酒中果香、花香濃郁。醇類化合物主要來源于酒精發酵，能表現出發酵酒的特征香氣，原酒含有的3-甲基丁醇和苯乙醇是桑葚果實的主要香氣成分，賦予桑葚酒果香和花香，在不同酵母發酵的桑葚酒中都存在[30]，正丙醇具有濃郁甜的香氣[31]，2-甲基-1-丙醇具有強烈的酒精味[32]，說明桑葚酒具有能夠與其他果酒區分的特征果香。原酒含有的酸類化合物中乙酸含量最高，主要來源酵母發酵，使酒具有刺激性氣味。原酒含有的其他類香氣中，乙偶姻含量較高，該物質具有奶油香氣。

不同過濾處理后，桑葚酒中的酯類化合物和醛類化合物的變化差異顯著（P＜0.05），醇類化合物、酸類化合物和其他類化合物的變化差異不顯著（P＞0.05）。酯類化合物是桑葚酒中主要的香氣化合物。與原酒相比，紙板過濾后酒樣中酯類化合物含量降低9.81%，紙板粗濾-膜精濾復合過濾后降低28.23%，紙板粗濾-離心精濾復合過濾后降低5.96%，說明與離心過濾相比，膜過濾對酒樣中酯類化合物含量影響更大，這可能是膜柱對揮發性化合物的吸附性造成的。

醇類化合物是酵母酒精發酵的產物。與原酒相比，紙板粗濾-膜精濾復合過濾后酒樣中醇類化合物降低3.25%，值得注意的是，紙板粗濾-膜精濾復合過濾后，酒中代表桑葚酒特征香氣的3-甲基-1-丁醇的變化與其他過濾處理間差異不顯著（P＞0.05），代表特征香氣的苯乙醇含量在紙板過濾和紙板粗濾-膜精濾復合過濾處理間差異顯著（P＜0.05），但紙板粗濾-離心精濾復合過濾后酒中苯乙醇含量保留較好，與原酒和紙板過濾處理間差異不顯著（P＞0.05）。說明盡管不同的過濾處理會導致香氣總含量降低，但對酒樣的品種香氣保留較好。

酸類化合物具有脂肪、酸腐及奶油香氣，當其含量過高時會給酒帶來不愉快的味感。與原酒相比，紙板過濾處理后酒樣間辛酸與正癸酸含量變化差異顯著（P＜0.05）。此外，酒樣中檢出的含量最高的酸類化合物為乙酸，會給酒帶來刺鼻的醋酸味，這可能是酒樣儲存不當導致的。

綜上所述，不同過濾處理均會導致酒中揮發性香氣物質含量降低。其中，紙板粗濾-膜精濾復合過濾使酒中揮發性香氣成分含量影響程度最大，尤其是酯類物質降低程度較大，香氣物質損失嚴重，但對醇類物質保留較好，使酒體更加醇厚，酒香優雅。與紙板粗濾-膜精濾復合過濾相比，紙板粗濾-離心精濾復合過濾對酒中香氣成分保留更好，使酒樣的香氣更復雜。

2.6.2 揮發性香氣成分主成分分析

PCA降維后取前兩個主成分分析過濾方式對桑葚果酒揮發性香氣成分的影響，結果見圖3。由圖3a可知，前兩主成分分別解釋了總方差貢獻率的60.2%和30.7%，累積方差貢獻率為90.9%，說明前兩個主成分可以解釋90.9%的香氣成分差異。酯類化合物集中在PC1正軸，醇類和酸類化合物集中在PC2正軸，則PC1得分越低表明香氣損耗成分越大，圖3a中的點PC2得分越高表明醇香比例越高。由圖3a可知，不同過濾處理會導致香氣成分整體含量降低，PC1得分上具體表現為CK＞ZB+L＞ZB＞ZB+M，PC2得分上具體表現為ZB＞ZB+L＞ZB+M＞CK。說明膜過濾對酯類香氣影響更大，這會使酒樣喪失部分果香，這與PRODANOV M等[33]結果相似。由圖3b可知，對酒中香氣成分貢獻較大的是酯類物質和醇類物質，其中表征桑葚酒特征香氣的3-甲基-1-丁醇和苯乙醇均位于PC1和PC2正軸。為了進一步探討構成前兩主成分的香氣化合物種類，將不同處理酒中檢測出的所有香氣物質進行熱圖分析，由圖3c可知，酸類物質和酯類物質分布有一定的差異，多集中于PC2，但酯類物質分布沒有明顯差異，在PC1和PC2上均有分布。與膜過濾相比，離心后能夠更好地釋放酒樣的酯類香氣，并且對其他香氣成分的損失較小，香氣特征明顯[34]。此外，1.5～3.0 μm紙板過濾后酒樣的香氣成分保留較好，與原酒較為接近。因此，紙板粗濾-離心精濾復合過濾處理最好，其在保證酒樣澄清度和顏色的同時，能夠最大限度保留酒樣的香氣。

圖3 過濾方式對桑葚酒香氣成分的影響Fig.3 Effect of different filtration methods on aroma components of mulberry wine

3 結論

本試驗研究了紙板過濾、紙板粗濾-膜精濾復合過濾及紙板粗濾-離心精濾復合過濾三種不同類型的過濾方式對桑葚果酒品質的影響，結果表明，桑葚酒經1.5～3.0 μm紙板過濾、紙板粗濾-膜精濾復合過濾及紙板粗濾-離心精濾復合過濾三種不同類型的過濾方式處理后，酒樣的pH、還原糖、酒精度未見顯著性差異（P＞0.05），但紙板過濾后總酸顯著降低（P＜0.05）。酒樣的透光率和ΔE隨過濾精度增加呈上升趨勢，提升了酒的澄清度。酚類物質、蛋白質和香氣化合物等特征物質的含量經不同過濾處理后呈下降趨勢。不同過濾處理后，酒樣的澄清度提升了37%～43%；酚類物質含量降低了0.36%～40%；蛋白質含量降低了12%～18%；色差差異顯著（P＜0.05）；香氣物質含量降低了6%～17%。酒樣經紙板過濾后，再經膜或者離心過濾時，兩種精濾方式對酒樣的總酚、單寧和蛋白質含量影響差異不顯著（P＞0.05），但膜過濾對總花色苷和香氣物質含量影響較大。從品質分析，對照膜和離心過濾處理結果發現，離心過濾在提升酒樣澄清度的同時對酒樣的總花色苷及香氣成分含量保留更好，對酒中特征物質影響較小。