高二下冊生物酶在果酒生產(chǎn)中的應用與研究知識點
高二下冊生物酶在果酒生產(chǎn)中的應用與研究知識點
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高二下冊生物酶在果酒生產(chǎn)中的應用與研究知識點
1 酶可以提高出汁率和縮短壓榨時間
制汁是果酒生產(chǎn)的關鍵作業(yè)之一，這一工序要求盡可能地提高出汁率和縮短壓榨時間。已知出汁率的高低與原料的破碎程度有關，適當提高原料的破碎程度有利于提高出汁率。果實細胞壁的構成物質是纖維素、半纖維和果膠等物質。細胞壁的結構較緊密，通常情況下，單純依靠機械或化學方法難以將其充分破碎，但通過添加一定量的果膠酶、纖維素酶和半纖維素酶使得細胞的這些構成物質水解，破壞細胞的網(wǎng)狀結構，提高果實的破碎程度，從而就能在壓榨時達到提高出汁效率并縮短壓榨時間的目的。同時，把大分子的果膠物質降解后，也有助于提高后一階段的澄清和過濾作業(yè)。
在提高果實出汁率和縮短壓榨時產(chǎn)生的一系列酶制劑中，果膠酶是最具有代表性的一種。果膠物質是含有聚半乳糖醛主鏈的雜多糖，果膠酶依據(jù)它對聚半乳糖醛酸的作用可分為兩類：一類是能催化果膠解聚，另一類是能催化果膠分子中的酯水解，前者有聚裂解酶(PMG)、果膠裂解酶(PMGL)、聚半乳糖醛酸酶(PG)和果膠裂解酶 (PGL)，后者有果膠酯酶(PE)等。在工業(yè)生產(chǎn)中應用的果膠酶制劑不僅含有一種酶活性，而是多種酶的復合體，含有數(shù)量不同的各種果膠分解酶，通常其主要作用是分離細胞和破壞部分細胞，也就是分解細胞間層的部分原果膠、纖維素，但又使果漿還保持一定程度的結構，從而有利于果漿的壓榨，提高出汁率。
2 應用酶有利于汁液的澄清
在果酒的生產(chǎn)中有兩種澄清作業(yè)，一是果汁的澄清，二是原酒的澄清。果汁澄清的目的是在發(fā)酵前將果汁中的雜質盡量減少到最低限度，以避免果汁中的雜質參與發(fā)酵而產(chǎn)生不良成分給酒帶來異味。原酒澄清的目的是為了避免果汁在貯存過程中，酒石結晶沉淀或無定形的色素微粒自行沉淀出來以及出現(xiàn)蛋白質渾濁、微生物渾濁等不良現(xiàn)象，從而保證得到品質較高的果酒。兩種澄清作用中，酶制劑主要用于果汁的澄清，所用到的酶主要有果膠酶、淀粉酶，此外還有蛋白酶。果膠酶的主要作用是降解果膠物質，盡可能地使果汁中可溶性果膠物質得到徹底分解，降低果汁粘度，這一點有別于壓榨中所用到的果膠酶的作用。由于果膠的分解能使渾濁顆粒失去膠體保護而相互絮凝，從而大大提高了澄清效果。在使用酶制劑對果汁進行處理時要注意溫度、pH值等的影響，如用果膠酶澄清葡萄汁時只能在常溫、常壓下進行，通常24小時左右可使果汁澄清。而酶制劑使用量的確定，則應在小型實驗的基礎上找出最佳效果的使用量，例如應用酶活力為20000單位的果膠酶對薏斯林葡萄汁進行澄清試驗，當果膠酶用量在40mg/l時澄清效果最佳。
對于一些淀粉含量較高的水果，如蘋果，在壓榨過程中和壓榨后，淀粉會從果漿和細胞塊進入果汁中，并在加熱時溶解，然后通過凝沉作用，以析出渾濁物的形式出現(xiàn)在果汁中。由于淀粉是一種典型的強水合性親水膠體，能夠覆蓋渾濁物顆粒，并使渾濁物顆粒在果汁中呈懸浮狀態(tài)，想要獲得滿意的澄清度和澄清穩(wěn)定性，必須用淀粉酶徹底將果汁的淀粉水解。
果汁中還含有少量蛋白質和一定數(shù)量的酚類物質，蛋白質是由細胞原生質中滲透出來的，它很容易與酚類物質反應，生成渾濁物和沉淀物。此外，在一些果汁如蘋果原汁(pH3.2～3.5)中，蛋白質還因帶正電荷而能與帶負電荷的果膠物質或與具有強水合能力的含果膠渾濁物顆粒聚合，形成懸浮狀態(tài)的渾濁物。因此，同樣為了獲得較好的澄清效果和澄清穩(wěn)定性，可采用蛋白酶將果汁中的蛋白質水解。
3 酶可以提高過濾能力
果酒的透明度是果酒質量的一項重要指標，要獲得清亮透明的果酒，過濾是一項必不可少的技術手段。過濾是用多孔隔膜進行固相物質與液相物質分離的操作，其作用效果受被過濾物料的物理性質，如液體粘度、固體顆粒大小等因素影響。在進行果汁或原酒的過濾時，如果粘度過大或者其中的固體顆粒過大，則很容易堵塞過濾層，使過濾能力下降。導致汁液粘度較大的主要原因是殘留的果膠物質、淀粉及一些中性低聚糖等作用的結果，因此如果在過濾前的操作中利用果膠酶、淀粉酶等將這些物質水解，降低汁液的粘度，就能提高過濾能力和加快過濾的速度。據(jù)報道，將酶制劑應用于超濾工藝中，能夠較好地解決超濾膜堵塞和清洗的問題，從而提高超濾膜的通透量和縮短超濾膜的清洗時間，所用到的酶主要有淀粉酶、果膠酶、半乳聚糖酶、阿拉伯聚糖酶等。
4 酶應用于浸漬芳香物質，改善果酒風味
果酒的風味也是衡量果酒品質的一項重要指標。果酒的風味物質主要來自水果本身和發(fā)酵過程，酶制劑在這方面的應用主要是針對前者。在水果中，風味物質以兩種形式存在，一種是以游離態(tài)形式存在，另一種是與糖類形成糖苷而以鍵合形式存在(即風味前提物)。許多研究表明，萜烯類化合物是形成水果風味的主要成分，這些萜烯化合物與糖形成糖苷而呈無芳香氣味的風味前提物。1985年，Gunata等已確定葡萄中以糖苷形式存生的風味前提物主要有 -D-葡萄糖苷、6-0-a-L-吡喃型鼠李糖基- -D-吡喃型葡萄糖苷和6-0-a-L-呋喃型阿拉伯糖基- -D-吡喃型葡萄糖苷和6-0- -D-芹菜糖基- -D-吡喃型葡萄糖苷，其中后三種糖苷是二糖苷。其配基則是萜烯類化合物，主要有里哪醇、a-萜品醇、橙花醇、香葉醇和芳樟醇，此外也存在一些揮發(fā)性芳香化合物的前提物，如沉香醇氧化物、揮發(fā)性酚類物質等。這些以糖苷形式存在的風味前提物即使在發(fā)酵過程中或在葡萄酒的貯存過程中都很穩(wěn)定，難以溶出，但是通過風味酶水解作用將風味物質釋放出來，從而顯著增加葡萄酒的風味，其中所用到的風味酶主要有-D-葡萄糖苷酶、a-L-鼠李糖苷酶、a-L-呋喃型阿拉伯糖苷酶和 -D-芹菜糖苷酶。酶解二葡萄糖苷的過程分兩步進行，首先是在a-L-鼠李糖苷酶或a-L-呋喃型阿拉伯糖苷酶或 -D-芹菜糖苷酶的作用下，二糖苷分子中糖分子相結合的鍵被切斷，-D-葡萄糖苷被釋放出來，然后經(jīng)-D-葡萄糖苷酶的作用將糖苷鍵切斷而釋放出相應的糖苷配基，即具有芳香氣味的萜烯類化合物。在葡萄酒加工過程中，應用于這方面的商業(yè)酶劑有UVA FLORAL\Macer8(R)和Rapibase 2000等。
5 酶應用于提取色素物質，改善果酒的色澤
一些果酒需持有一定的色澤，如紅葡萄酒，因此其色澤也是衡量其品質的一項重要指標。在這類果酒生產(chǎn)中必須提取出一定的色素物質。果實中的色素物質主要是花青素，存在于細胞的液泡中，如果在果漿或果汁中加入一定量的果膠酶和蛋白酶，果膠酶能水解果膠物質破壞細胞結構，蛋白酶則能破壞液泡膜，從而釋放出花青素等色素物質。應用于這方面的商業(yè)酶制劑有UVA COULEUR Rapidase Ex Colour和Rohapect VR等，這些酶在pH3～5、溫度10～55℃之間有較強的活性，用于紅葡萄酒的釀造時，可在發(fā)酵時將酶制劑與酵母一起加入。
6 酶可以提高產(chǎn)品質量和產(chǎn)品的穩(wěn)定性
各種水果中或多或少地都含有一定量的蛋白質，如不經(jīng)過處理，這些蛋白質就會殘留在果酒中，容易在貯存中引起果酒的渾濁和沉淀，因此必須在裝瓶前對果酒中的殘留蛋白質進行處理，以保證產(chǎn)品的質量和穩(wěn)定性。處理果酒中的蛋白質常用皂土吸附法，這種方法雖然較有效，但是皂土吸附劑對于各種蛋白質并沒有專一吸附性，如果利用外加蛋白酶來水解果酒中的蛋白質，也能取得較好的效果，并且不同的蛋白酶對不同的蛋白質具有專一性。
此外，多數(shù)水果中含有的多酚氧化酶也容易使果汁或果酒發(fā)生氧化，不同程度地破壞果酒的色澤、風味，使產(chǎn)品質量下降，因此也有必要采取一定的措施以破壞多酚氧化酶的活性。
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