果汁澄清的原理及硅溶膠在果汁行業(yè)的應(yīng)用

1、果汁澄清的原理及硅溶膠在果汁行業(yè)的應(yīng)用1澄清的目的果汁果酒作為一種商品，應(yīng)該是清晰透明的，即算是有輕微的失光，都被認(rèn)為是變壞的 表現(xiàn)。長期貯存后的果汁果酒容易發(fā)生混濁沉淀，并可發(fā)生氧化變質(zhì)?；鞚嵝纬傻脑蛴泻?多，主要是與天然存在的酚類物質(zhì)有關(guān)。當(dāng)果汁果酒中的蛋白質(zhì)和果膠物質(zhì)與多酚類物質(zhì)長 時(shí)間共存時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生混濁的膠體，乃至發(fā)生沉淀。因此需要加入各種澄清劑以除去一部 分或大部分上述易形成沉淀成分，使果汁果酒獲得好的風(fēng)味及保持長期的穩(wěn)定性。2澄清的機(jī)理(略)3果汁與果酒的澄清劑澄清劑的種類很多，澄清葡萄酒時(shí)利用的材料可以分為兩類和葡萄酒的物質(zhì)相互作用的材料：有機(jī)物質(zhì)：明膠、蛋清、魚膠、牛奶、干

2、酪、單寧礦物質(zhì)：亞鐵氰化鉀不和葡萄酒的物質(zhì)相互作用的材料：有機(jī)物質(zhì)：纖維素礦物質(zhì)：高嶺土、皂土、碳、硅藻土另外還有某些合成樹脂，如聚酰胺、聚乙烯毗咯烷酮(PVP)、聚乙烯聚毗咯烷酮(PVPP)、 多糖類，如瓊脂、阿拉伯樹膠，以及硅膠、殼聚糖等都可用作用澄清劑。下面介紹幾種常用 的澄清劑。明膠(Gelatine)明膠是動(dòng)物膠原蛋白經(jīng)部分水解衍生的分子量10000-70000的水溶性蛋白質(zhì)(非均勻的 多肽混合物)。當(dāng)制明膠時(shí)，可用酸性或堿性溶液處理原料，對(duì)飲料處理，一般用酸性明膠， 在低pH值下酸性明膠溶液帶有較高正電荷，在飲料中反應(yīng)快且好，這是由于蛋白質(zhì)的等電 點(diǎn)(IEP)造成的。酸性明膠溶液的

3、等電點(diǎn)是8.5-9.0,堿性明膠溶液的等電點(diǎn)是4.5-5.0,飲料 pH值與明膠等電點(diǎn)相差越大，明膠蛋白質(zhì)所帶正電荷越多。明膠在用之前，必須在水中溶解，最好的方法是：1份明膠加5份冷水浸泡20-30分鐘， 再加入5份95的熱水，攪拌即得完全溶解的明膠，這種約10%的明膠溶液可直接加入到 飲料中。單寧(Tannine)單寧種類較多，其中最為普通的為焦性沒食子酸單寧，由五倍子制得。不同來源的單寧 雖結(jié)構(gòu)不同，但具有一些共同的性質(zhì):都是無定型粉末，易溶于水、酒精及丙酮，其水溶 液呈酸性并有澀味，與蛋白質(zhì)生成不溶水的沉淀，在氧化酶的作用下，發(fā)生氧化聚合而生成 黑褐色物質(zhì)。單寧的酚羥基通過氫健與蛋白質(zhì)的

4、酰胺基連接后，能使明膠單寧形成復(fù)合物而聚集沉 淀，同時(shí)捕集和清除其他懸浮固體，所以明膠與單寧常結(jié)合使用，稱為明膠-單寧法。果汁與果酒單寧含量的不同，決定了明膠的劑量，單寧含量少的白葡萄酒下膠前要預(yù)先 加入一定量的單寧，沒有單寧，只加明膠是不可能澄清的。3.3二氧化硅溶膠(Silica sol)二氧化硅溶膠是二氧化硅的透明溶液，其固形物含量在15%-30%，在酸性果汁與果酒 中，帶負(fù)電荷的二氧化硅溶膠與正電荷的明膠反應(yīng)，從而達(dá)到絮凝和澄清的目的。二氧化硅溶膠不需要前處理就可直接加入飲料中，其加入量要依據(jù)明膠需要量而定，當(dāng) 需要15%硅溶膠時(shí)，需加5-10倍量明膠，若是30%的硅溶膠，則需要3-5

5、倍量明膠，最適 劑量由預(yù)備試驗(yàn)決定。實(shí)驗(yàn)表明，有色的高單寧含量果汁與果酒，低劑量硅溶膠就足夠，含 有梨的果汁與果酒一般需要高劑量。生產(chǎn)工藝不同的硅溶膠，有幾種不同的應(yīng)用特性，堿性硅溶膠在pH9左右形成穩(wěn)定的 鈉鹽，酸性硅溶膠在pH4左右穩(wěn)定，若加入果汁與果酒則其將帶有更多的負(fù)電荷，這對(duì)絮 凝與澄清作用更有效。對(duì)于高酸的果汁，比如檸檬汁、葡萄汁等，需要硅溶膠與明膠兩種成 分來澄清7。3.4 皂土 (Bentonite)皂土是葡萄酒行業(yè)慣用的商業(yè)名稱，它是天然膨潤土精制而成的無機(jī)礦物凝膠。皂土 的主要成分是蒙脫土 (montmorillonite)，一種水合硅酸鹽。30年代初，皂土就用作葡萄酒的澄

6、清劑和蛋白質(zhì)的吸收劑。直到60年代初，皂土和明 膠才結(jié)合使用?，F(xiàn)在，皂土因其多方面的特性被用作澄清和穩(wěn)定果汁果酒的首選澄清劑。除 了吸收蛋白質(zhì)外，皂土還可以除去飲料中相當(dāng)數(shù)量的單寧。對(duì)于果酒釀造，皂土的另一重要 性質(zhì)是減少農(nóng)藥殘留9。皂土在使用前，必須在5-7倍水中充分浸泡膨脹至少4-6小時(shí)，只有這樣，皂土才能充 分發(fā)揮作用。皂土吸水膨脹后形成膠體懸浮液，這些膠體細(xì)粒帶負(fù)電荷，酒中蛋白質(zhì)等混濁 物大部分帶正電荷，添加皂土后，由于正負(fù)電荷的吸引，混濁物質(zhì)與皂土形成絮狀沉淀，使 酒得以澄清。3.5聚乙烯聚毗咯烷酮(PVPP)聚乙烯聚毗咯烷酮(PVPP )是純的乙烯基毗咯烷酮的交聯(lián)均聚物，是具有吸濕

7、性的易流 動(dòng)的白色粉末，有微臭，不溶于水和乙醇、乙醚等所有常用的溶劑】。對(duì)于用PVPP提高發(fā)酵酒穩(wěn)定性機(jī)理進(jìn)行了研究，通過實(shí)驗(yàn)確定PVPP吸附單寧的基 本定量關(guān)系。PVPP分子結(jié)構(gòu)中具有與其聚合度相同數(shù)目的酰胺鍵。PVPP主要吸附發(fā)酵酒 中分子量500-1000的單寧，而這類單寧是引起發(fā)酵酒不穩(wěn)定的主要因素之一，且一定程度 上占主導(dǎo)地位，通過用PVPP對(duì)單寧的吸附，可大大減緩酒中蛋白質(zhì)與單寧的締合速度，使 發(fā)酵酒穩(wěn)定性提高。筆者11曾用PVPP作為梨汁超濾前的預(yù)澄清劑，實(shí)驗(yàn)表明，采用果膠酶0.02%，單 寧0.05%，PVPP0.05%，澄清效果好，速度快，透光率超過90%。3.6 殼聚糖(C

8、hitosan)殼聚糖是氨基葡萄糖的直鏈多聚糖，可由甲殼素(Chitin)脫去乙酰基制得12。由于甲 殼素是自然界最豐富的有機(jī)化合物之一，近20年來，對(duì)甲殼素和殼聚糖的研究十分廣泛 13。甲殼素是許多低等動(dòng)物、特別是節(jié)肢動(dòng)物外殼的主要成份，動(dòng)物甲殼中的甲殼素是和不 溶于水的無機(jī)鹽及蛋白質(zhì)結(jié)合形式存在。用稀酸稀堿處理，除去無機(jī)鹽及蛋白質(zhì)即得甲殼素， 甲殼素脫去乙?；瞥蓺ぞ厶恰?。殼聚糖是天然的陽離子型絮凝劑，對(duì)蛋白質(zhì)、果膠有很強(qiáng)的凝集能力。殼聚糖用于蘋果 汁的澄清，可使總酚含量由(138-153)mg/l降至(84-89)mg/l，蛋白質(zhì)含量由(0.782-1.423)g/l， 降至(0.447

9、-0.796)g/l，果膠由(0.87-1.25)g/l降至微量，使蘋果汁的透明度大為增加。4澄清技巧影響澄清的因素很多，如：溫度、粘度、pH值、處理步驟、計(jì)量、容器、攪拌器、混 合時(shí)間等。應(yīng)主要注意以下幾點(diǎn)： 4.1 澄清劑用量為了確定不同條件下澄清劑用量必須預(yù)先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為了便于觀察和計(jì)算，一般取 10支盛有一定量果汁或果酒量筒，加入不同量的澄清劑，充分?jǐn)嚢韬?，靜置48小時(shí)即可判 斷澄清效果，為了避免澄清加入過量，不是選取澄清最快為標(biāo)準(zhǔn)，而是選取澄清劑加入量最 少且效果好為標(biāo)準(zhǔn)。在正式操作時(shí)，外界環(huán)境條件應(yīng)與預(yù)備實(shí)驗(yàn)時(shí)保持一致。4.2澄清操作確定澄清劑的用量后，先取出20L-30L果汁或果

10、酒作為溶解之用，在一個(gè)小容器里將 其充分?jǐn)嚢枞芙?。然后緩慢加入盛果汁或果酒桶中，同時(shí)利用泵或攪拌機(jī)仔細(xì)攪拌，直到生 成的泡沫散落為止。然后靜置分離。在生產(chǎn)中，有專門的容器，內(nèi)部安裝特殊的攪拌器。 4.3處理步驟澄清處理一般遵守如下順序:果膠酶與淀粉酶處理一一酒精試驗(yàn)與碘試驗(yàn)一皂土一明膠 一硅溶膠，對(duì)澄清劑進(jìn)行預(yù)處理后(皂土的膨潤、明膠的溶解)，就可在連續(xù)攪拌情況下，直 接將它們按順序加入，混合很重要，但不要把形成的絮狀物打散。4.4外界因素的影響最好的天氣條件是，大氣壓力不很高，不刮風(fēng)，天氣睛朗，溫度不高于20C，不低于8C， 溫度過低，形成的絮狀體不下沉，溫度高會(huì)使澄清劑的絮凝性能下降，呈溶

11、解狀態(tài)，當(dāng)有溫 度變化時(shí)，酒容易發(fā)生混濁。5穩(wěn)定性試驗(yàn)為確定果汁和果酒的穩(wěn)定性，一種冷/熱試驗(yàn)證明是最好的方法：將一種經(jīng)澄清過濾的 樣品先加熱到沸點(diǎn)，再冷卻到冰點(diǎn)，最后加熱到室溫，這個(gè)樣品必須不變混濁才達(dá)到要求。 當(dāng)然，根據(jù)要求的不同，混濁可用眼觀察，也可通過濁度計(jì)檢測，對(duì)于特別穩(wěn)定的果汁與濃 縮汁對(duì)其試驗(yàn)方法也要做相應(yīng)更改，如延長加熱時(shí)間，或加熱與冷凍多次。6結(jié)語果汁果酒的穩(wěn)定性是一個(gè)復(fù)雜的問題，澄清劑的作用就是澄清與去除果汁果酒中引起混 濁及顏色和風(fēng)味改變的物質(zhì)。以上簡要介紹了明膠、單寧、硅溶膠、皂土、PVPP、殼聚糖 的制備、性質(zhì)、功效及使用注意事項(xiàng)。這些澄清劑各有優(yōu)缺點(diǎn)，明膠-單寧法是一種經(jīng)典的 方法，但使用過量容