谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒的
澄清效应因子分析

屈慧鸽1,冯志彬1,张玉香1,刘勇强2,邓军哲3

(1.鲁东大学生命科学学院,山东 烟台 264025;2.张裕葡萄酿酒股份有限公司,山东 烟台 264000;

3.玛莱特红酒庄园葡萄酒有限公司,北京 100176)

 

要:以蛇龙珠干红葡萄原酒为试材,对谷朊蛋白添加到葡萄酒中其澄清效应进行分析,以常用澄清剂皂土作为对照,确定其最佳使用量。测定澄清后蛇龙珠干红葡萄酒的外观、理化性质及稳定性等14项指标,并组织有经验的品酒员及消费者进行品评。结果表明:谷朊蛋白的添加量与其中9项指标有显著或极显著相关性,而且这9项指标之间大部分存在相关性。因此,通过因子分析提取3个公因子作为新的综合指标来代替原来的9项指标,能够共同解释原来指标87.827%的信息,其中F1因子贡献率最高,综合了干浸出物、色价、钾、蛋白质和总酚这5项指标。综合得分排名在前2位的是谷朊蛋白添加量为300mg/L和450mg/L的干红葡萄酒,远大于皂土的综合因子得分。为进一步验证分析结果,对澄清后的葡萄酒进行品评,它们的品评成绩也排在前面。结论:谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒具有澄清效应,但大量添加会导致葡萄酒品质下降,其最佳使用量为300~450mg/L。

关键词:谷朊蛋白;蛇龙珠;干红葡萄酒;澄清效应;因子分析

 

Factor Analysis Used for Evaluation of the Effect of Added Gluten in Clarifying Cabernet Gernischt Dry Red Wine

 

QU Hui-ge1, FENG Zhi-bin1, ZHANG Yu-xiang1, LIU Yong-qiang2, DENG Jun-zhe3

(1. College of Life Science, Ludong University, Yantai 264025, China; 2. Changyu Pioneer Wine Co. Ltd., Yantai 264000, China;

3. Chateau Monette Winery Co. Ltd., Beijing 100176, China)

 

Abstract: The effectiveness of gluten addition in clarifying Cabernet Gernischet dry red wine was evaluated in comparison with the commonly used clarificant, bentonite clay, as a control treatment and the optimal addition amount was established. Fourteen indicators including appearance index, physical and chemical properties and stability-related parameters of clarified samples of the red wine were determined. Meanwhile, sensory analysis was performed by a panel of experiences judges and consumers. The experimental data were statistically analyzed using SPSS software. The results showed that there were significant or highly significant correlations between the amount of added gluten and 9 indicators and most of them had significant correlations with each other. The 3 common factors extracted by SPSS software to represent 9 indicators could explain 87.827% of the original total information. The factor F1 revealed the biggest contribution as a comprehensive consideration of 5 indicators such as dry extract, color value, potassium, protein and total phenols. Addition of gluten at 300 mg/L and 450 mg/L provided the highest and second highest overall sensory scores, while a much smaller score was obtained by clarification with bentonite clay. Validation of the results showed that the clarified red wine samples were evaluated as higher sensory quality. In conclusion, gluten has excellent clarifying effects on Cabernet Gernischet dry red wine; however, when added excessively, it may lead to deteriorated quality of the red wine. The optimal addition amount of gluten is 300 - 450 mg/L in Cabernet Gernischet dry red wine.

Key words: gluten; Cabernet Gernischet; dry red wine; clarifying effect; factor analysis

中图分类号:TS262.7 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2014)01-0097-07

doi:10.7506/spkx1002-6630-201401019

葡萄酒是以鲜葡萄或葡萄汁为原料,经全部或部分发酵酿制而成的,酒精体积分数不低于7.0%的酒精饮品[1]。葡萄酒中含有除了酒精外,还富含其他醇类、氨基酸、脂类、有机酸、矿物质、酚类物质等,因此营养丰富,具有促进血液循环,控制体内的胆固醇水平,降低心脏病发病率,延缓衰老,保肝护肝等作用。蛇龙珠作为一种独特的葡萄品种,现在山东、宁夏等地区有较多栽培,用其酿造的干红葡萄酒香气独特,具有典型的“青椒”味,酒体丰满,口感醇厚,一直作为高档葡萄酒推向市场。

在葡萄酒酿造过程中,为了提高其澄清度和稳定性,需要对葡萄酒进行澄清处理,即通过特定工艺手段使酒中的悬浮物沉降下来,使其成为澄清透亮的合格产品。目前主要有自然澄清法、机械澄清法和加澄清剂澄清法。在实际澄清工艺中,3种澄清法往往结合进行,并非独立。加澄清剂澄清法又叫下胶,即通过添加专业的澄清剂促使酒液形成絮状沉淀而使酒澄清的方法。通过下胶不仅使葡萄酒的澄清度得到较大提升,还可去除葡萄酒的生青味和粗糙感,使其香气、口感更为细腻,保障酒的生物稳定性,提高装瓶前的过滤效率[2-4]。

应用于葡萄酒的下胶材料种类繁多,主要有明胶、皂土、蛋清粉、鱼胶等。明胶、蛋清粉等来源于动物组织,人们对其安全性存在担忧,且其使用剂量难以掌握,易出现下胶过量等情况,使葡萄酒发生重新混浊,出现不新鲜、黏腻感和不愉快的胶味,破坏了葡萄酒原有的风味和品质,因此近几年使用较少。使用皂土下胶比较常见,但皂土会使红葡萄酒的色泽有较大损失,且经皂土下胶后的红葡萄酒易出现口感淡薄、粗糙和不细腻的不良现象,很少单独用于红葡萄酒的澄清[5-7]。

谷朊蛋白是谷类淀粉加工的副产物,具有优越的黏弹性、延伸性、薄膜成型性和吸脂乳化性等特点,并且是可再生资源,还有生物可降解性,因此人们对其研究兴趣越来越大,目前谷朊蛋白主要用于食品、饲料以及化工行业[8-10]。本研究拟采用小麦谷朊蛋白进行蛇龙珠红葡萄酒实验,期望在保证下胶质量的同时,能够很好地解决人们对传统动物来源的下胶澄清剂(明胶、蛋清粉、鱼胶等)安全性的担忧,同时避免皂土类下胶澄清剂对红葡萄酒色、香、味等方面的负面影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蛇龙珠葡萄原酒:葡萄采自烟台,按一般干红葡萄酒工艺酿造,葡萄酒陈酿6个月。

皂土(型号:Optima) 法国Oeno France 公司提供。

1.2 仪器与设备

UNIC7200型分光光度计 上海尤尼柯仪器有限公司;WGZ系列数显浊度仪 上海悦丰仪器有限公司;PHS-3C精密pH计 金坛盛蓝仪器制造有限公司;ZD-3A型自动电位滴定仪 上海安亭电子仪器厂;LRH-280生化培养箱 广东医疗器械厂;FA1104型电子分析天平 上海精科电子天平公司;HH-S型电热恒温水浴锅 金坛市恒丰仪器厂;BCD-209型冰箱 青岛海尔公司;酒精计 河北省黄骅滨海玻璃仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 谷朊蛋白的制备

采用Martin法[11]制备。取面粉1500g,加入750mL 20g/L
的氯化钠溶液,和面后静置20min。面团自来水反复揉洗,洗至面筋中挤出的溶液清亮后,最后剩下一块软胶状物质,反复挤出其中的水分,置于60℃烘箱中烘干、粉碎、过筛,即为谷朊粉,测其粗蛋白含量为81.2%。

1.3.2 分组处理

谷朊蛋白:设6个梯度,分别为:0、150、300、450、600、750mg/L,分别简写为谷000、谷150、谷300、谷450、谷600、谷750。

皂土:作为对照。参考使用说明及常用量,设两个梯度,分别为300、450mg/L,均在建议添加量200~500mg/L的范围之内,分别简写为皂300和皂450。

准备750mL白色葡萄酒瓶24个,分别量取蛇龙珠葡萄原酒700mL装入其中,并按上述方法分别加入谷朊蛋白和皂土,不断搅拌,使其充分溶解,然后置4℃冰箱中静置2周,3次重复。

1.3.3 指标检测

色价:采用分光光度计法[12],以蒸馏水作空白,分别在420、520、620nm波长处测吸光度并求和以A=A420nm+A520nm+A620nm表示色价。

浊度:按照WGZ数显浊度仪说明书测定。用零浊度水(经过膜过滤的蒸馏水)进行零校准,用浊度为400NTU(NTU为浊度单位,是在与入射光成90°方向,通过对校准的福尔马肼悬浊液散射光测量所得的值)的福尔马肼标准溶液配制10、18、50NTU的标准溶液进行校准,然后测定样品浊度。

酒精体积分数:采用酒精计法[13]。

干浸出物含量:采用密度瓶法[13]。

还原糖含量:采用菲林试剂法[13],以葡萄糖g/L)含量计。

总酸:采用电位滴定法[13],pH8.2即为终点,用酒石酸(g/L)计。

挥发酸含量:用特制蒸汽发生器蒸馏,馏出液用0.01mol/L的标准NaOH溶液滴定,酚酞作为指示剂,以乙酸(g/L)计[13]。

甲醇含量:采用比色法[14]。甲醇经氧化成甲醛后,与品红亚硫酸作用生成蓝紫色化合物,在590nm波长处测其吸光度,与标准系列比较定量。

蛋白质含量:采用考马斯亮蓝法[14]。用牛血清白蛋白标准曲线,用分光光度计在595nm波长处比色。

总酚含量:采用Folin-Ciocalteu试剂进行比色法[14]。没食子酸作为标准溶液,用分光光度计在765nm波长处比色。

酒石酸含量:采用分光光度计法[12]。通过MerckⅢ阴离子交换树脂将酒石酸从葡萄酒中分离出来,酒石酸与偏钒酸铵反应生成钒酸而显红色,用分光光度计在490nm波长处测其吸光度,从酒石酸标准曲线上查得所测试样中酒石酸的含量。

铁含量:采用邻菲罗琳比色法[14]。样品经处理后,试样中的三价铁在酸性条件下将盐酸羟胺还原成二价铁,二价铁与邻菲罗啉作用生成红色螯合物,其颜色的深度与铁含量成正比,用分光光度计在480nm波长处比色测定。

铜含量:二乙基二硫代氨基甲酸钠比色法[14]。在碱性条件下铜离子与二乙基二硫代氨基甲酸钠作用生成棕黄色络合物,用四氯化碳萃取后在440nm波长处比色。

钾含量:通过称量沉淀的四苯硼钾测定钾含量[14]。

葡萄酒感官品评分数:聘请10个具有国家品酒资格的品酒员及有鉴赏能力的消费者,按照国际酿酒师工会评分标准打分,满分100分[15]。

1.4 数据处理

采用SPSS19.0 软件对实验数据进行统计分析,利用 Duncans进行显著性检验,并通过Kaiser-Meyer-Olkin及Bartlett的球形度检验,采用主成分分析法进行降维,通过因子分析,采用最大方差法对因子载荷进行旋转,获得因子得分并排名。

2 结果与分析

2.1 添加谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒相关质量指标的影响

2.1.1 添加谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒外观质量指标的影响

表 1 添加澄清剂2周后的蛇龙珠干红葡萄酒外观指标

Table 1 Appearance indexes observed for red wine samples 2 weeks after addition of different amounts of gluten

样品

色价

浊度

谷000

3.70±0.01f

7.10±0.02e

谷150

3.47±0.06d

6.93±0.13de

谷300

3.57±0.01e

6.31±0.09c

谷450

3.27±0.01b

4.24±0.12a

谷600

3.25±0.08b

5.76±0.59b

谷750

3.15±0.02a

6.64±0.16cd

皂300

3.34±0.05c

5.78±0.03b

皂450

3.29±0.01bc

4.63±0.06a

 

注:同列字母不同表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。

 

蛇龙珠干红葡萄酒加入谷朊蛋白悬浮液后,很快就有絮状物产生,静置24h后,絮状物下沉,酒液相对澄清。随着谷朊蛋白添加量的增加,絮状物增加,下沉的酒脚高度也依次增加。加入皂土后,其酒脚的高度及絮凝物的压实状况与谷300、谷450和谷600相似。

色价越大,说明葡萄酒的颜色越深;浊度越大,说明葡萄酒越混浊。由表1可知,蛇龙珠干红葡萄酒的色价和浊度都存在显著性差异,所有添加澄清剂的样品,除了谷150与谷000没显著性差异外,其余处理的色价和浊度都比谷000显著低,其中谷750的色价最低,谷450的浊度最低。谷朊蛋白不同处理间,其色价和浊度存在显著性差异,相邻添加量之间,有的显著,有的不显著,即使显著,差异也较小。这些数据说明了谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒的色价和浊度是有影响的,其澄清效果与添加皂土有一定的相似之处。

2.1.2 添加谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒理化指标的影响

表 2 添加澄清剂2周后蛇龙珠干红葡萄酒的理化指标含量

Table 2 Physical and chemical indicators observed for red wine samples 2 weeks after addition of different amounts of gluten

样品

还原糖

含量/(g/L)

酒精体积

分数/%

滴定酸

含量/(g/L)

挥发酸

含量/(g/L)

干浸出物

含量/(g/L)

甲醇含量/

(mg/L)

谷000

2.56±0.12ab

12.23±0.12a

6.00±0.53b

0.71±0.02b

22.60±0.46c

210.33±16.17a

谷150

2.38±0.16ab

12.20±0.10a

5.18±0.05a

0.67±0.02ab

21.60±0.30b

200.33±11.68a

谷300

2.46±0.16ab

12.07±0.25a

5.15±0.05a

0.64±0.05ab

21.40±0.10b

196.00±1.00a

谷450

2.30±0.08a

12.13±0.35a

5.24±0.08a

0.60±0.10a

21.20±0.10b

204.67±6.66a

谷600

2.60±0.04ab

12.30±0.10a

5.24±0.07a

0.60±0.10a

20.43±0.15a

195.33±3.06a

谷750

2.61±0.30ab

12.10±0.20a

5.15±0.03a

0.68±0.03ab

20.50±0.10a

209.00±10.82a

皂300

2.45±0.15ab

12.07±0.25a

5.94±0.07b

0.62±0.04ab

21.70±0.61b

195.67±2.52a

皂450

2.75±0.43b

12.03±0.06a

5.79±0.08b

0.68±0.03ab

21.20±0.36a

208.00±11.36a

 

 

由表2可知,所有受试的葡萄酒样品,其酒精体积分数和甲醇含量无显著性差异,说明添加澄清剂对蛇龙珠干红葡萄酒的酒精体积分数和甲醇含量没有显著影响。添加谷朊蛋白后,其葡萄酒的还原糖含量与谷000无显著性差异,不同添加量之间也无显著性差异,但同样添加量均为450mg/L的样品,谷450的还原糖含量显著比皂450低。添加谷朊蛋白的所有样品,其滴定酸含量均显著低于谷000和添加皂土的样品,但谷朊蛋白不同添加量之间没有显著性差异。谷朊蛋白不同添加量之间的挥发酸含量无显著性差异,其中谷450和谷600的挥发酸含量最低,显著低于谷000,但与添加皂土的样品无显著性差异。所有经澄清剂处理的样品,其干浸出物含量均显著低于谷000,其中谷600和谷750最低,但与皂450无显著性差异。

以上数据分析说明,澄清剂对葡萄酒的常规指标影响并不大,而这些指标属于强制测定的指标,含量在
GB 15037—2006《葡萄酒》国家标准范围之内,均合格。

2.1.3 添加谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒稳定性相关成分的影响

葡萄酒中的酚类物质含量较高,是一类大分子物质,包括花色素苷及单宁,主要来自葡萄浆果,具有预防心脑血管疾病的作用。在葡萄酒陈酿过程中易发生聚合和缩合反应,分子质量增加、产生沉淀,使葡萄酒的颜色稳定,口感柔和。同时,酚类物质还和蛋白质结合,分子质量增加、沉淀,使葡萄酒的稳定性提高。因此,在低温下酚类物质的含量逐渐降低。由表3可知,添加谷朊蛋白后,其葡萄酒中的总酚含量显著低于谷000,谷150、谷300、谷450和谷600及皂450的总酚含量无显著性差异,但显著低于皂300,而谷750的总酚含量最低,说明了大量添加谷朊蛋白会使葡萄酒的总酚含量下降,原因可能是谷朊蛋白与酚类物质结合或谷朊蛋白自身下沉带动酚类物质含量减少所致。

表 3 添加澄清剂2周后蛇龙珠干红葡萄酒的稳定性相关成分含量

Table 3 Stability-related indicators observed for red wine samples 2 weeks after addition of different amounts of gluten

样品

总酚含量/

(mg/L)

蛋白质含量/

(mg/L)

酒石酸含

量/(g/L)

钾含量/

(mg/L)

铁含量/

(mg/L)

铜含量/

(mg/L)

谷000

95.33±0.45c

200.92±10.45e

1.43±0.03d

1.17±0.02e

1.43±0.03f

0.21±0.05c

谷150

91.67±0.72b

95.18±3.19d

1.14±0.02abcd

0.97±0.02c

1.14±0.02de

0.20±0.01bc

谷300

91.20±0.57b

71.78±0.50b

0.97±0.02ab

0.94±0.04bc

0.97±0.02a

0.14±0.05a

谷450

91.00±0.62b

65.00±2.32ab

0.80±0.01a

0.96±0.12c

0.80±0.01a

0.15±0.04ab

谷600

90.50±0.25b

80.40±1.65c

1.01±0.04abc

0.95±0.02bc

1.01±0.04b

0.17±0.01abc

谷750

87.70±2.09a

67.62±2.25ab

1.34±0.50cd

0.83±0.02ab

1.34±0.50e

0.16±0.02abc

皂300

94.57±0.31c

90.95±2.28d

1.27±0.02bcd

0.99±0.02c

1.27±0.02c

0.16±0.02abc

皂450

90.90±0.52b

61.31±0.93a

1.06±0.03abc

0.87±0.02a

1.06±0.03d

0.18±0.01abc

 

 

葡萄酒中的蛋白质,一部分来自葡萄浆果,另一部分来自发酵及陈酿过程中添加的辅料。由表3可知,各处理间的差异性更大,所有添加澄清剂的样品,其蛋白质含量均显著低于谷000。谷朊蛋白不同添加量之间也存在一定的差异性,其中谷150最高,谷750最低。谷朊蛋白是一种蛋白质,加上葡萄酒自身所含的蛋白质,它们对葡萄酒的影响是复杂的,因此表现在蛋白质含量上规律性并不明显。

酒石酸是葡萄浆果本身带来的一种有机酸,在葡萄酒发酵及陈酿过程中,酒石酸和葡萄酒中的钾、钙等形成酒石,在低温下结晶析出。由表3可知,各处理间的酒石酸含量存在一定的差异性,其中谷450含量最低,谷300、谷450和谷600显著低于谷000,但谷150和谷750与谷000无显著性差异,这说明葡萄酒中添加澄清剂有助于酒石酸的析出。

钾主要来自葡萄浆果,其中葡萄酒中的钾含量有助于酒石酸的析出,使葡萄酒更加稳定,口感柔和。由表3可知,无论是添加谷朊蛋白还是皂土,其钾含量均显著低于谷000,其中皂450最低,但与谷300、谷600和谷750之间无显著性差异。在谷朊蛋白处理的几个样品中,其中谷150的钾含量最高,但与谷300、谷450和谷600之间无显著性差异,与谷750之间差异显著。

铁含量过高,红葡萄酒易得铁破败病,并影响葡萄酒的外观和口感,进而降低葡萄酒的质量。近几年来,不锈钢发酵罐的使用,发酵过程中各种铁质替代品工具的出现都为葡萄酒质量的提高打下良好的基础。目前葡萄酒中铁的主要来源是葡萄浆果,当然不可避免低劣质不锈钢用具的使用增加葡萄酒中铁的含量,因此控制葡萄酒中的铁含量一直是葡萄酒行业努力的方向,国家标准GB 15037—2006中规定了铁含量≤8.0mg/L[1],由表3可知,样品均不超标,但各处理之间存在一定的差异性。添加了谷朊蛋白和皂土的样品,其铁含量均比谷000显著低,其中谷300和谷450的铁含量最低,说明了谷朊蛋白能明显降低葡萄酒中的铁含量。

葡萄酒中的铜含量过高易得铜破败病,使葡萄酒混浊,降低质量。GB 15037—2006规定了葡萄酒中铜含量≤1.0mg/L[1]。葡萄酒中的铜主要来自于葡萄生长过程中喷施的农药,因此控制葡萄病虫害,减少农药的使用量是关键。由表3可知,所有样品的铜含量均低于国家标准,各处理间存在一定的差异,其中谷300最低,显著低于谷000和谷150,但与其他处理间无显著性差异。

由以上分析可知,谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒有一定的澄清作用,其效果与常用澄清剂皂土相当,有的处理效果由于皂土,有的处理效果不及皂土。为了确定谷朊蛋白的最佳使用量,需要对其进行深入分析。

2.2 谷朊蛋白添加量与蛇龙珠干红葡萄酒各指标间的单因素方差分析

表 4 谷朊蛋白添加量与蛇龙珠干红葡萄酒各指标间的
方差分析和相关性

Table 4 Analysis of variance and correlations between the addition amount of gluten and fourteen indicators of the wine

指标

平方和

自由度

均方

F

显著性

Eta

Eta2

色价

0.677

5

0.135

133.965

0.000

0.991

0.982

浊度

16.766

5

3.353

48.462

0.000

0.976

0.953

还原糖

0.240

5

0.048

2.243

0.117

0.695

0.483

酒精体积分数

0.116

5

0.023

0.536

0.746

0.427

0.183

滴定酸

1.480

5

0.296

5.893

0.006

0.843

0.711

挥发酸

0.032

5

0.006

1.655

0.220

0.639

0.408

干浸出物

9.571

5

1.914

32.506

0.000

0.965

0.931

甲醇

619.611

5

123.922

1.306

0.325

0.594

0.352

总酚

90.083

5

18.017

18.479

0.000

0.941

0.885

酒石酸

0.841

5

0.168

3.991

0.023

0.790

0.625

蛋白质

40808.210

5

8161.642

368.645

0.000

0.997

0.994

0.191

5

0.038

14.069

0.000

0.924

0.854

3.173

5

0.635

118.497

0.000

0.990

0.980

0.011

5

0.002

2.301

0.110

0.700

0.489

 

注:Eta为关系强度系数。

 

用SPSS 19对所测的14个葡萄酒指标进行单因素方差分析,以谷朊蛋白的添加量为因子,采用Duncans方法,显著水平P<0.05。由表4可知,添加不同量的谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒的酒精体积分数及还原糖、挥发酸、甲醇和铜含量无显著性影响,相对应的Eta也较低,为了不影响后面因子分析的结果,排除这5个影响不显著的指标,其他9个指标统称为澄清效应指标,并对反向指标浊度、滴定酸、酒石酸、蛋白质及铁进行了导数处理。

2.3 蛇龙珠干红葡萄酒澄清效应指标间的相关性分析

表 5 蛇龙珠干红葡萄酒9个澄清效应指标间的Pearson相关性

Table 5 Pearson correlations between 9 indicators of the wine

指标

色价

浊度

滴定酸

干浸出物

总酚

酒石酸

蛋白质

浊度

-0.450

 

 

 

 

 

 

 

滴定酸

-0.527*

0.205

 

 

 

 

 

 

干浸出物

0.865**

-0.275

-0.553*

 

 

 

 

 

总酚

0.805**

-0.161

-0.635**

0.818**

 

 

 

 

酒石酸

-0.324

0.790**

0.403

-0.338

-0.112

 

 

 

蛋白质

-0.740**

0.555*

0.743**

-0.768**

-0.795**

0.655**

 

 

0.725**

-0.133

-0.706**

0.771**

0.876**

-0.271

-0.827**

 

-0.225

0.711**

0.446

-0.358

-0.255

0.833**

0.702**

-0.355

 

注:*.在0.05水平(双侧)上显著相关;**.在0.01水平(双侧)上极显著相关。

 

由表5可知,通过相关性分析可知,蛇龙珠干红葡萄酒添加谷朊蛋白后,其色价与干浸出物、总酚及钾呈极显著正相关,与蛋白质呈极显著负相关,与滴定酸呈显著负相关,与浊度、酒石酸及铁导数相关性比较弱。浊度与酒石酸、铁呈极显著正相关,与蛋白质呈显著相关,与滴定酸、干浸出物、总酚及钾相关性较弱。滴定酸与蛋白质呈极显著正相关,与总酚、钾呈极显著负相关,与干浸出物呈显著负相关,与酒石酸、铁相关性较弱。干浸出物与总酚、钾呈极显著正相关,与蛋白质呈极显著负相关,与酒石酸及铁相关性较弱。总酚与钾呈极显著正相关,与蛋白质呈极显著负相关,与酒石酸和铁相关性较弱。酒石酸与蛋白质及铁呈极显著正相关,与钾相关性较弱。蛋白质与铁呈极显著正相关,与钾呈极显著负相关。钾与铁相关性较弱。

通过以上分析可知,蛇龙珠干红葡萄酒添加谷朊蛋白澄清剂后,大部分澄清效应指标之间存在显著或极显著相关性。为了简化数据结构,以最少的共同因素能对总变异量作最大的解释,因而进行因子分析。在因子分析之前先进行检验,Kaiser-Meyer-Olkin检验值为0.727,根据Kaiser-Meyer-Olkin的度量标准,适合进行因子分析[16]。Bartlett球度检验统计量观测值为178.005,相应的概率
P值为 0.000,小于假设的显著性水平0.01,由此可拒绝相关矩阵为单位矩阵的假设,即认为各指标间存在着显著的相关性,进行因子分析是合理的。

2.4 谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒的澄清作用因子分析

由表6可知,所提取前3个公因子的特征值均大于 1,且方差累积贡献率达87.827%,说明这3个公因子足以包含原指标体系中的大部分信息,从而可利用这3个公因子作为新的综合指标来代替原来的9个指标来评价谷朊蛋白添加量对蛇龙珠干红葡萄酒的澄清效应。其中,第1个公因子的方差贡献率最高,为55.301%,即能单独解释原指标55.30%的信息,说明它在谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒澄清效果时具有最重要的地位。第2个因子的贡献率较少,只有19.289%,第3个因子的贡献率更小,只有13.237,信息丢失较多。通过最大方差法进行旋转后,总的累积方差贡献率没变,还是87.827%,但第1个因子的方差贡献率由55.301%减少为42.778%,第2个因子的方差贡献率由19.289%增加到28.823%,第3个因子的方差贡献率由13.237%增加到16.227%,使得3个因子更易于解释原有变量的信息。

表 6 因子解释原指标变量总方差的情况

Table 6 Total variance of the initial indicators explained by three common factors

因子

初始特征值

 

提取平方和载入

 

旋转平方和载入

合计

方差贡

献率/%

累积方差

贡献率/%

 

合计

方差贡

献率/%

累积方差

贡献率/%

 

合计

方差贡

献率/%

累积方差

贡献率/%

1

4.977

55.301

55.301

 

4.977

55.301

55.301

 

3.850

42.778

42.778

2

1.736

19.289

74.590

 

1.736

19.289

74.590

 

2.594

28.823

71.600

3

1.191

13.237

87.827

 

1.191

13.237

87.827

 

1.460

16.227

87.827

 

 

表 7 旋转后因子载荷及因子得分系数矩阵

Table 7 Rotated component matrix and component score coefficient matrix

指标

旋转因子载荷(按大小顺序排列)

 

因子得分系数

1

2

3

 

1

2

3

干浸出物

0.896

-0.167

-0.031

 

0.283

0.065

0.124

色价

0.883

-0.156

0.038

 

0.291

0.066

0.176

0.874

-0.115

-0.268

 

0.246

0.097

-0.068

蛋白质

-0.803

0.519

0.140

 

-0.177

0.113

-0.038

总酚

0.796

-0.027

-0.512

 

0.194

0.136

-0.277

酒石酸

-0.157

0.915

0.191

 

0.122

0.403

0.087

-0.062

0.881

0.270

 

0.162

0.398

0.165

浊度

-0.380

0.771

-0.416

 

-0.076

0.325

-0.421

滴定酸

-0.229

0.228

0.907

 

0.099

0.033

0.669

 

 

通过主成分分析法提取了3个公因子,并采用具有 Kaiser标准化的正交旋转法进行旋转,得出澄清效应指标在3个公因子上的得分系数,结果如表7所示,干浸出物、色价、钾、蛋白质和总酚这5个指标在第 1 公因子上有较高的载荷,分别为0.896、0.883、0.874、-0.803和0.796,该公因子主要反映了蛇龙珠干红葡萄酒的稳定性指标,据此可将第1公因子命名为稳定性因子,记为F1。第2公因子主要综合了酒石酸、铁和浊度这3个指标的变异信息,反映了蛇龙珠干红葡萄酒主要病害指标,因此将其命名为病害因子,记为F2。第3个因子主要是滴定酸1个指标,因此将其命名为滴定酸因子,记为F3。

2.5 谷朊蛋白不同添加量对蛇龙珠干红葡萄酒澄清效应的总体评价

通过SPSS19 软件得出的因子得分系数矩阵,自动计算出3个公因子的得分F1、F2和F3,再根据各个因子旋转后的方差贡献率(表6)确定权重,综合加权后即构建出谷朊蛋白添加量对蛇龙珠干红葡萄酒澄清效应整体评价的数学模型[16]:综合因子得分F=(42.778×F1+28.823×F2+16.227×F3)/87.827。同时,将各个处理在3个因子及综合因子的得分进行从大到小排序,得出不同添加量在相应因子上的排名,结果见表8。

表 8 各处理的因子得分、排名及蛇龙珠干红葡萄酒品评结果

Table 8 Component scores, rankings and sensory evaluation results obtained from different clarification treatments

样品

F1

 

F2

 

F3

F

综合排名

感官品

评分数

因子得分

排名

 

因子得分

排名

 

因子得分

排名

谷000

1.766

1

 

-1.020

7

 

-0.704

6

0.395

3

85.325

谷150

0.413

3

 

-0.617

6

 

0.882

2

0.161

4

91.642

谷300

0.625

2

 

0.749

2

 

1.280

1

0.787

1

93.356

谷450

-0.007

5

 

1.961

1

 

-0.076

5

0.626

2

94.269

谷600

-0.433

6

 

0.144

3

 

0.335

4

-0.102

5

85.453

谷750

-1.442

8

 

-1.178

8

 

0.822

3

-0.937

8

81.152

皂300

0.277

4

 

-0.173

5

 

-1.210

7

-0.146

6

88.348

皂450

-1.199

7

 

0.134

4

 

-1.329

8

-0.786

7

86.234

 

 

由表8可知,从谷朊蛋白各处理在稳定性因子F1上的得分情况看,谷000、谷150、谷300和皂300都是正值,也就是高于平均水平,其谷000最大,而其他处理都是负值,即低于平均水平的,最小是谷750;在病害因子F2上的得分最高的是谷450,最低是谷750;在滴定酸因子上的得分最高的是谷300,最低是皂450。谷朊蛋白澄清效应排在前2位的是谷300和谷450,而对照皂土只排在第6位和第7位。从葡萄酒的品评分数看,排在前2位的谷450和谷300,说明谷300的澄清效应是最大的,其作用能力远远高于皂300和皂450,如谷750,综合排名最后,品评得分也最低,这就证明了谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒具有澄清作用,合适的添加量其作用效果优于皂土,但添加量过大,不仅澄清效应降低,而品评成绩也会降低。尽管综合排名和品评分数排名不完全一致,其原因是品评时受各方面的因素影响,如颜色、香气、滋味中的微量成分等综合因素及各指标间的协同作用影响都很大,但可以看出大致趋势还是一致的,说明了因子分析是合理的、可靠的。

3 讨 论

葡萄酒的稳定工艺是一个系统综合的工程,往往需要结合多种处理手段才能使葡萄酒达到最佳稳定性,如冷稳定处理、热稳定处理以及合理使用增加稳定性的澄清剂。对于红葡萄酒下胶澄清,应尽量保证其颜色、香气、口感在下胶过程中不会遭受损失。皂土下胶的红葡萄酒,其颜色损失较多,且口感较为淡薄粗糙[3]。谷朊蛋白来源于植物,在保证下胶质量的同时,可以很好地解决人们对传统动物来源下胶澄清剂(明胶、蛋清粉、鱼胶等)安全性的担忧,同时也避免了皂土类下胶澄清剂对红葡萄酒色、香、味等方面的负面影响。

谷朊蛋白是从小麦面粉中提取的,主要含有麦醇溶蛋白和麦谷蛋白。麦醇溶蛋白是一种单体蛋白,分子质量较小(25000~80000D),分子内含有大量α-螺旋结构,富含谷氨酰胺,具有良好的流变性、延伸性和膨胀性,能形成小分子面筋;而麦谷蛋白是一种大分子质量复合体(80000D以上),结构不规则,分子内含β-折叠结构较多,水化后有良好弹性、韧性和抗延伸性,无黏性,延伸性差,能形成大分子面筋网络[17]。谷朊蛋白中的谷氨酸含量非常高(约35%),其存在形式主要是谷氨酰胺,而非游离酸,它和天冬酰胺在蛋白质的侧链结构中参与氢键的形成,在稳定蛋白质的结构和提高麦谷蛋白和麦醇溶蛋白的交联作用中扮演着重要的角色。谷朊蛋白中的碱性氨基酸(精氨酸、组氨酸、赖氨酸)较少,含脯氨酸较多,约占氨基酸总量的14%,由于它的环状(氮戊环)结构,肽链到此有一转折,使谷朊蛋白无法形成α-螺旋结构。小麦谷朊蛋白的应用非常广泛,在现代食品工业中,小麦谷朊蛋白通常作为食品添加剂、品质改良剂及某些食品的替代品[18]。应用谷朊蛋白固定酵母细胞,以游离酵母为对照对葡萄酒进行低温发酵,发现固定化酵母对发酵周期没有影响,甲醇、挥发酸、高级醇的含量均降低,但乙醇的含量有所增加,而且葡萄酒易澄清,因此对谷朊蛋白对葡萄酒质量有所改善[19-21]。笔者曾经用小麦谷朊蛋白对霞多丽白葡萄汁进行了澄清实验,取得了良好结果[22]。

多元统计分析中的因子分析根据各个因素之间的关系影响,从而建立统计模型,获得综合评价,已经广泛的应用于社会学、心理学、医学、环境监测等领域。本实验中,利用SPSS 19软件进行相关分析,得出谷朊蛋白的添加量与其中9个指标有显著或极显著相关性,而且这9个指标之间大部分存在相关性,通过因子分析提取的3个公因子作为新的综合指标来代替原来的9个指标,可以共同解释原来指标87.827%的信息,其中F1因子贡献率最高,综合了干浸出物、色价、钾、蛋白质和总酚这5项指标。综合得分排名在前2位的是谷300和谷450,远大于皂土的澄清效应,同时这两个处理的品评分数也最高。由此可见,谷朊蛋白对蛇龙珠干红葡萄酒具有澄清效应,但大量添加会导致葡萄酒品质下降,其最佳使用量为300~450mg/L。针对不同葡萄酒品种,谷朊蛋白的最佳使用量还需进一步实验研究。

参考文献:

[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. GB 15037—2006葡萄酒[S]. 北京: 中国标准出版社, 2011.

[2] 李新榜, 张瑛莉, 范永峰. 葡萄酒澄清和稳定工艺理论与实践探讨[J]. 中外葡萄与葡萄酒, 2011(1): 57-62.

[3] 李新榜, 郭永亮. 葡萄酒下胶澄清工艺技术的探讨[J]. 中外葡萄与葡萄酒, 2000(2): 48-50.

[4] 李新榜, 樊玺. 葡萄酒和果酒下胶澄清和稳定工艺的再探讨[J]. 中外葡萄与葡萄酒, 2000(4): 58-59.

[5] 李华, 王华, 袁春龙, 等. 葡萄酒工艺学[M]. 北京: 科学出版社, 2008.

[6] COSME F, CAPAO I, FILIPE R L, et al. Evaluating potential alternatives to potassium caseinate for white wine fining: effects on physicochemical and sensory characteristics[J]. LWT-Food Science and Technology, 2012, 469(2): 382-387.

[7] CASTILLO S J, MEJUTO J C, GARRIDO J, et al. Influence of wine-making protocol and fining agents on the evolution of the anthocyanin content, colour and general organoleptic quality of Vinhão wines[J]. Food Chemistry, 2006, 97(1): 130-136.

[8] 李桂江, 周仕学, 吕英海. 谷朊粉特性与应用[J]. 粮食与饲料工业, 2011(4): 31-35.

[9] 张春红, 常南, 崔里刚. 谷朊粉与玉米醇溶蛋白可食性复合膜的研究[J]. 食品工业科技, 2010(4): 316-319.

[10] 邓敏, 付时雨, 詹怀宇. 小麦谷朊蛋白的特性与应用研究综述[J]. 中国粮油学报, 2009, 24(12): 146-152.

[11] 刘文豪, 徐志宏, 孙智达, 等. 麦谷蛋白提取工艺研究[J]. 现代食品科技, 2007, 24(9): 888-890.

[12] 李记明, 马佩选. 国际葡萄酒与葡萄汁分析方法汇编[M]. 北京: 中国计量出版社, 2005.

[13] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. GB 15038—2006葡萄酒、果酒通用试验方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2011.

[14] 王华. 葡萄酒分析检验[M]. 北京: 中国农业出版社, 2011.

[15] 李华. 葡萄酒品尝学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2006.

[16] 薛薇. 基于SPSS的数据分析[M]. 北京: 中国人民大学出版社, 2006.

[17] 钟昔阳, 姜绍通, 潘丽军, 等. 高活性小麦谷朊粉产业化加工技术研究及其应用概述[J]. 食品科学, 2004, 25(增刊1): 95-100.

[18] 赵宇生, 卞科, 毋江. 谷朊粉的研究与应用[J]. 食品科技, 2007(6): 31-34.

[19] ICONMOPOULOU M, PSARIANOS K, KANELLAKI M, et al. Low temperature and ambient temperature wine making using freeze dried immobilized cells on gluten pellets[J]. Process Biochemistry, 2002, 37(7): 707-717.

[20] SIPSASA V, KOLOKYTHASA G, KOURKOUTASB Y, et al. Comparative study of batch and continuous multi-stage fixed-bed tower (MFBT) bioreactor during wine-making using freeze-dried immobilized cells[J]. Journal of Food Engineering, 2009, 90(4): 495-503.

[21] TOLIN S, PASINI G, CURIONI A, et al. Mass spectrometry detection of egg proteins in red wines treated with egg white[J]. Food Control, 2012, 23(1): 87-94.

[22] 屈慧鸽. 小麦谷朊蛋白对霞多丽葡萄汁澄清效果的研究[J]. 食品科学, 2008, 29(11): 210-212.

 

收稿日期:2012-12-31

基金项目:鲁东大学葡萄酒学院建设发展基金项目(2012HX027);张裕集团有限公司横向基金项目(2012HX020)

作者简介:屈慧鸽(1968—),女,副教授,硕士,研究方向为发酵工程。E-mail:qhge@163.com