葡萄酒釀造副產物的綜合利用(定稿)

葡萄酒釀造副產物的綜合利用【摘要】發(fā)酵工程是一種重要的食品發(fā)酵手段，發(fā)酵工程在葡萄酒釀制過程中得到很好的應用。酒石酸氫鉀、葡萄籽油、葡萄色素、丹寧的提取等，以及利用葡萄酒糟做飼料。本文介紹了工業(yè)化葡萄酒生產過程，發(fā)酵過程控制以及葡萄酒釀造副產物綜合利用，最后，分析我國葡萄酒的發(fā)展趨勢?！娟P鍵字】葡萄酒；發(fā)酵過程；副產物；綜合利用。TOC\o"1-5"\h\z前言 31葡萄酒釀造副產物的提取 51.1葡萄酒糟的再發(fā)酵利用 51.2酒石酸氫鉀的提取 51.3葡萄籽油的提取 51.4葡萄色素的提取 61.4.1色素類 61.4.2原花色素 71.5丹寧的提取 7\o"CurrentDocument"2葡萄酒釀造副產物的利用 82.1利用葡萄酒糟做飼料 82.2葡萄酒釀造后葡萄皮的利用 82.3葡萄籽油餅用作肥料 83我國葡萄酒的發(fā)展趨勢 93.1世界葡萄酒產業(yè)發(fā)展趨勢 錯誤!未定義書簽。3.2我國葡萄酒產業(yè)發(fā)展趨勢 錯誤!未定義書簽。\o"CurrentDocument"【參考文獻】 11致謝 12食品發(fā)酵工程是指采用發(fā)酵工程技術手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的離體酶的某些功能，為人類生產有用的生物產品，或直接用微生物參與控制某些工業(yè)生產過程的一種技術。人們熟知的利用酵母菌發(fā)酵制造啤酒、果酒、工業(yè)酒精，乳酸菌發(fā)酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大規(guī)模生產青霉素等。食品發(fā)酵工程在葡萄酒釀造過程中得到很好地應用。葡萄是世界性水果，面積和產量均居各類水果的第二位我國北起嚴寒的黑龍江省，南至亞熱帶的兩廣省區(qū)，都生產野生或栽培葡萄。特別是隨著我國釀酒行業(yè)產業(yè)政策的調整，除鮮食品種之外，釀酒葡萄品種也大面積栽培和發(fā)展起來，葡萄產量逐年提高［1］。到1997年，我國葡萄產量的皮渣（約占加工葡萄的20%~30%），因此，主要由葡萄皮、果梗、種籽組成的釀酒副產物就形成了數量可觀的工業(yè)廢料,從世界葡萄酒產業(yè)發(fā)展趨勢整體上分析,在短期內世界葡萄酒產業(yè)的發(fā)展趨勢如下:（1）葡萄種植總面積趨于穩(wěn)定，葡萄酒產量緩慢上升，消費量將持續(xù)增長。（2）世界葡萄酒市場供大于求的狀況仍將持續(xù)。（3）葡萄酒消費和生產逐漸趨于優(yōu)質化、高端化。（4）新世界葡萄酒生產和消費量增長強勁［2］。我國葡萄酒產業(yè)發(fā)展趨勢根據目前的發(fā)展態(tài)勢，在短期內我國葡萄酒產業(yè)可能會呈現如下發(fā)展趨勢：（1）葡萄酒相關法律、法規(guī)將進一步健全。葡萄酒標準體系將繼續(xù)完善，逐步與世界接軌。特別是產品安全標準，不久將會發(fā)布實施。（2）葡萄酒市場需求與產量進一步擴大。預計2014年我國葡萄酒產量將達80萬噸。（3）葡萄酒質量穩(wěn)步提高，產品向高端化發(fā)展。未來幾年高檔酒將占到50%，中檔酒占到40%，而低檔酒只占10%。（4）產品結構進一步優(yōu)化新產品開發(fā)加快酒種多樣化、個性化發(fā)展。（5）葡萄原料基地建設發(fā)展方面，利用資源優(yōu)勢和獨特生態(tài)條件，選育優(yōu)良的釀酒葡萄品種，提高栽培技術，控制葡萄質量，建立穩(wěn)定可靠的葡萄原料基地。（6）增強自主創(chuàng)新能力，加強產學研結合，學習國外先進技術開發(fā)解決行業(yè)急需的、影響發(fā)展瓶頸的關鍵共性技術。（7）增強葡萄酒文化底蘊的宣傳，培育消費市場，開發(fā)酒莊休閑旅游業(yè)發(fā)展。（8）進口葡萄酒量增長迅速，國內葡萄酒企業(yè)將面臨更多國際競爭。盡管與國外發(fā)達國家相比,我國葡萄酒產業(yè)尚存在差距。但改革開放的蓬勃發(fā)展證明了我國葡萄酒產業(yè)發(fā)展的潛力巨大，在國家和社會的共同關注下，在企業(yè)自身的不斷努力下，我們相信中國的葡萄酒事業(yè)一定會有更加輝煌的明天［3］。而這些資源的綜合利用，也成為國內外有關專家、學者研究解決的重要課題。因此本文即對目前葡萄酒釀造副產物的綜合利用做一評述。1葡萄酒釀造副產物的提取葡萄酒糟的再發(fā)酵利用帶皮渣發(fā)酵的葡萄在酒精發(fā)酵結束后，壓榨過的濕糟中仍有相當于已流出酒量50％的葡萄原酒，若將它們全部榨出則很困難，而且這樣壓榨出來的酒質量也不好，因此，可以在酒糟中加入含糖量為170g/L的糖水，并用酒石酸來調節(jié)其酸度，使pH值保持在3~4之間進行發(fā)酵。由再次發(fā)酵所得到的酒糟仍含有一定量的酒精，可以將這些酒糟和葡萄酒貯存轉池時剩下的酒腳收集起來，轉入蒸餾鍋內進行蒸餾，出酒后要截去頭尾留中間，因開始出的酒頭內有大量沸點低的甲醇和醛類，而在蒸餾酒精為50度以下的酒尾內含有較多的雜醇油，所以酒頭與酒尾應單獨存放，兩者合并后再重新蒸餾。中餾酒可以直接加入葡萄酒中，以增加葡萄酒的酒度，也可以貯存在橡木桶中密閉陳釀，這類酒貯存年限越長，色澤越深，香味越濃，口味細致柔和，經適當調配即可成為優(yōu)良的白蘭地［4］。酒石酸氫鉀的提取酒石酸氫鉀是白色透明的晶體，它在醫(yī)藥、化工、食品等方面都具有廣泛的應用。酒石酸氫鉀雖然可以用發(fā)酵法或化學法合成，但生產費用比較高，而利用葡萄酒的釀造副產物，可以很方便地提取得到。葡萄酒發(fā)酵結束，經較長時間的貯存，特別是經過低溫冷貯以后，會在容器的底部或內壁上沾有許多食鹽狀結晶的酒石酸氫鉀，可用刀將其輕輕刮下，同時，在蒸餾酒精后的葡萄酒糟中，也含有一定量的酒石酸氫鉀［5］。葡萄籽油的提取在葡萄酒生產過程中，會產生占葡萄總量3％的葡萄籽。在這種葡萄籽油中，含有60%?70%的亞油酸以及豐富的維生素E和維生素P等成分，這些物質，人體內不能合成，只能從外界攝取，具有增強體質、降低血壓，增黑毛發(fā)等功能，可以作為高級食用油和化妝品的原料［6］。葡萄籽油提取時，先將葡萄籽磨碎。萃取的葡萄籽油經過真空蒸發(fā)回收溶劑后，用過熱蒸汽脫臭，再用堿液除去游離脂肪酸，最后用活性炭脫色。即得到精制的葡萄籽油。葡萄籽油很易氧化，加工和貯存過程應注意采取隔氧措施。在葡萄酒生產過程中，將會產生占酒渣總量20%?26%的葡萄種籽，而在山葡萄酒后皮渣中，種籽含量高達75%左右。葡萄籽含油14.5?18%。年產1萬噸的葡萄酒廠，如果把葡萄籽分離出來，可得300噸葡萄籽，從而可提取至少30多噸葡萄籽油。這樣，不僅消除了環(huán)境污染，而且吉林農業(yè)科技學院成人高等教育本科生畢業(yè)論文變廢為寶，提高了經濟效益和社會效益。葡萄籽油主要成分為亞油酸，含量達70%以上；含有18種以上氨基酸；礦質元素中K、NA、CA、FE、ZN、MN等營養(yǎng)元素含量較高，同時還含有豐富的維生素E和維生素P等成分。葡萄籽油是一種具有良好保健功能的使用油，對降低血脂、膽固醇及血脂蛋白、軟化血管等具有特殊功效。在國外，葡萄籽油已用作嬰兒和老年人的保健油、高空作業(yè)人員和航空駕駛員的高級營養(yǎng)油。另外，通過提煉、加工還可以形成高級化妝品油脂，用其制作護發(fā)、護膚劑、清潔去污劑等等。目前，葡萄籽油在國際貿易市場上相當走俏，價格達到8美元/KG。葡萄籽油的提取方法主要包括溶劑浸提法、壓榨法、液態(tài)CO浸提法和超臨界CO萃取法等。其中溶劑浸提法包括直接溶劑浸泡和索氏提取法，常用溶劑為石油醚和乙烷。葡萄籽經篩選、脫殼、粉碎后，進行提取。提取完畢后會受溶劑，蒸去油中殘留溶劑即得葡萄籽毛油。然后，經脫酸、脫色、脫膠等精練工藝即可制得精制淺黃色葡萄籽油。據劉書成等報道用該法生產的葡萄籽油出油率可達20%以上；另外，張茂揚等進行的研究和生產實驗表明，在實際生產中，采用種子分點榨油，毛油集中精練的做法，可減少皮渣或種子的運輸費用，易于統(tǒng)一掌握精油標準［7］。葡萄色素的提取對于含色素較高的紅葡萄酒糟，可以用熱水加以浸提，然后將浸提液經冷卻器進入沉淀槽分離雜質，再通過樹脂柱，使色素被適當的樹脂吸附，當樹脂吸附飽和后，用適當濃度的酒精液將色素洗脫下來，樹脂再生，把溶有色素的酒精溶液進行減壓蒸餾，最后的色素溶液經噴粉干燥器制得色素粉；也可以把色素溶液進一步濃縮為濃溶液，進而冷卻，貯存，雖然貯存不如色素粉方便，但使用很簡便，也可以減少設備投資。所得的葡萄紅色素有一定的耐光性，短時間能耐較高溫度，它色澤鮮艷自然，無毒無害，是一種比較理想的天然色素，可廣泛應用于酸性食品和飲料，但遇鐵會使結構發(fā)生變化，產生沉淀，因而生產和應用葡萄紅色素時，應避免與鐵制品接觸［8］。1.4.1色素類天然葡萄皮色素屬花色苷類化合物。紅葡萄皮深紅或紫紅、紫黑色，其色素主要為花青素、甲基花青素、牽?；ㄇ嗨?、錦葵色素及花翠素、翠雀素等。釀酒后剩下的皮渣中殘留色素相當多，許多國家的科學工作者已從葡萄渣中提取出紅色色素并廣泛的使用與果酒、果醬、酸性飲料等食品工業(yè)，從而使產品獲得悅人吉林農業(yè)科技學院成人高等教育本科生畢業(yè)論文的色澤。加拿大以PETERBUTLAND為首的科學家從CONCORD葡萄中發(fā)現并開發(fā)了天然的CONCORD紅色色素-10000,現已取代了禁用的紅40#色素。CONCORD紅色相當穩(wěn)定，通常能在室溫下貯存；而從紫葡萄(V.LARUSCA)等葡萄果實制造葡萄汁或葡萄酒后的殘渣,出去種籽,用水萃取果皮后經精制、真空濃縮而制的、得的葡萄皮紅(GRAPESKINCOLOROROENIN)可以液體、塊狀、粉末狀、糊狀等多種狀態(tài)存在，其用途廣泛，在日本年消費量達到100噸；另由葡萄殘渣榨汁后過濾、除去沉淀后制得的葡萄汁色素(GRAPEJUICECOLOR)，色調更加鮮艷、風味優(yōu)良、且具有葡萄特有的香氣，可用作冷飲、利口酒等酸性食品的著色劑，在日本價格可達到35000日元/KG,目前，我國青島天然色素廠、中科院武漢植物所、北京東方瑞得生物技術有限公司都已投入葡萄色素的研制和生產。含色素較高的葡萄皮渣，除去種籽以后，可在70°C的熱水中浸提，然后將浸提液冷卻、沉淀，分離雜質后通過樹脂柱，使色素被適當的樹脂吸附下來[9]。用酒精溶液洗脫被樹脂吸附的色素，并進行減壓蒸餾，最后的色素溶液經噴粉干燥即可制得色素粉。也可在過篩除籽的釀酒皮渣中兌入60%(V/V)的酒精溶液浸泡，分離出自然流液，然后與皮渣壓榨、過濾得到的清夜合并制得葡萄皮色素原液，再經水浴真空濃縮后立即加入抗氧化劑密封保存，從而獲得葡萄紅色素。葡萄色素在酸性條件下色澤鮮艷，且著色力強、安全性高，若在適當條件下添加少量具有良好護色作用的MG、CHSONA等護色劑，對延緩色變、延長貯存期具有良好的效果，可廣泛應用于葡萄酒、酸性飲料、果醬、糖果、糕點等食品工業(yè)。1.4.2原花色素原花色素(PROANTHOCYANDINS)，是花色素的前體，在加熱條件下可轉化為花色素。其是葡萄種籽以及葡萄果皮的主要成分，也是葡萄多酚物質中含量最多的一類。目前，國內外對原花色素的提取、化學特性、藥理功能等研究報道很多。原花色素在葡萄中主要以二聚體或多聚體形式存在，后者即為縮合單寧oLABATBEB等人根據原花色素的聚合程度，對葡萄種籽、果皮中的原花色素進行分提。對葡萄種籽或葡萄果皮首先浸提，然后用液相色譜進行分離，在利用硫解作用進行降解定量、定性，從而解決了以前技術不能分提的問題，提供了特別是高聚合形式的原花色素的定性和定量信息。丹寧的提取在葡萄梗和葡萄籽殼中含有相當多的丹寧質，因此，可以把破碎的葡萄果梗吉林農業(yè)科技學院成人高等教育本科生畢業(yè)論文和葡萄籽榨油后的干殼用酒精浸泡。然后取出浸泡液，將酒精蒸餾回收，廢液真空濃縮，沉淀干燥后即為丹寧。提取過程要注意隔氧以防丹寧氧化成棕色。丹寧除用于橡膠工業(yè)和化學分析外，還能用于葡萄酒明膠處理時因丹寧不足而補充添加。2葡萄酒釀造副產物的利用2.1利用葡萄酒糟做飼料干燥粉碎后的葡萄酒糟經分析，其成分為：水分3.2％~9.6％，灰分5.0％~6.6％，蛋白質12％~14.8％，纖維素17.7％~35.0％，此外還富含維生素、微量元素、氨基酸（尤其是賴氨酸、色氨酸），及類胡蘿素，這是玉米中所缺乏的，并且葡萄酒糟中含有果膠質，在豬的營養(yǎng)代謝過程中起著有益的作用。葡萄酒糟中纖維素含量較高，尤其是存在著牲畜難以消化的籽殼，因此，需將它和麥麩調和成飼料，或者與少量糖漿混合，以改善口味和碳的含量，同時，干燥粉碎后的葡萄酒糟含水量不能超過6％，否則在貯存過程中易受到霉菌的污染。作為葡萄酒釀造的副產物，葡萄酒糟還可用做沼氣的原料等，此外，還含有1.5％~2.5％的氮，0.5％的磷和1.4％~2.6％的鉀（干基），因此，堆積漚制后的葡萄酒糟和葡萄籽油餅在葡萄園里施用，能夠改善土壤的物理結構，產生良好的肥效，對促進葡萄生長和提高果實品質具有顯著的作用。2.2葡萄酒釀造后葡萄皮的利用葡萄皮衍生物包括糖、有機酸、多分類化合物、脂肪酸和酯類等多種成分，且有葡萄香味。其主要用作增味劑，國外在肉類加工、面條、焙烤制品、佐料、家常菜等方面應用較為普遍，另外，其對微生物繁殖還具有抑制作用，因次對食品保險時間的延長也具有良好的作用。利用皂腳制造肥皂、洗滌劑在葡萄籽油的精練過程中，堿煉工序產生大量的皂腳，利用皂腳制造肥皂或洗滌劑具有良好的去污效果。張茂揚等對皂腳制造肥皂、洗滌劑的工藝流程進行了試驗。結果表明，首先使皂腳溶化，再經皂化、水洗、鹽析、保溫靜置、涼皂，就可制成成品黑肥皂；若將皂腳溶化以后用淡堿水水洗，在室溫下靜置，離出過多的水分則可獲得膏狀皂體，根據膏體狀況，加入適量ABS銨鹽和乙醇等即可制成洗瓷器和清潔地面用的清潔劑。2.3葡萄籽油餅用作肥料浸油葡萄籽餅粕即可提取蛋白質，是新的蛋白質資源，有是優(yōu)良的有機肥料。吉林農業(yè)科技學院成人高等教育本科生畢業(yè)論文經分析，葡萄籽油餅中含1.98%的N,0.70%的P,0.47%的K及其他各種元素，并含粗蛋白質11.7%、粗脂肪7.6%，因此，堆積漚制后在葡萄園里施用，能夠改善土壤的物理結構，產生良好的肥效。據報道，以葡萄籽油餅作為有機肥，可以使葡萄葉片增大，枝蔓加粗，產量顯著增加?？傊?，在葡萄酒釀造過程中，會產生大量的可以充分利用的釀酒副產物，如果葡萄果皮、種籽等等，如果變廢為寶，用來開發(fā)研制各種新型產品，則可以帶來相當可觀的經濟效益和社會效益。因此，對于我國大面積栽培的釀酒葡萄以及豐富的用于釀酒的野生葡萄資源而言，釀酒后剩余副產物的綜合利用具有非常廣闊的前景。3副產物綜合利用的發(fā)展趨勢。隨著葡萄酒產量的增加，副產固廢也在逐年增加。2005年，皮渣產量達11250噸，葡萄籽產量500噸，其中大多數的副產固廢集中在葡萄酒規(guī)模化產地。到目前為止，我國對葡萄酒固廢的利用率不是很高，生產高端產品的廠家更是少之又少。比如，我國目前葡萄籽提取物廠家（包括擬建的廠家）只有近50家，全國年產原花青素僅達80噸左右，國內外市場產品供不應求。在這些生產廠中，7年產規(guī)模僅0.5~2噸的廠家占絕大多數，有些廠家根本就是小作坊企業(yè)，破舊不堪，有些廠家的產品品位低，成本高。這個事實很有力的說明了在我國對葡萄酒工業(yè)副產固廢再生利用的問題還沒有足夠的認識。因此，針對國外內市場對從葡萄酒生產過程中的副產物中提取的高品位的具有醫(yī)用和商業(yè)價值的高端產品需求緊俏、原料資源遠遠過剩的現狀，在全國范圍內，特別是葡萄酒規(guī)模產地內建設綜合利用這些葡萄酒副產固廢的工廠，利用葡萄酒工業(yè)固廢生產具有醫(yī)用和商業(yè)價值的產品，是實現資源再利用的切實可行的方案，也是發(fā)展循環(huán)經濟所要求的。循環(huán)經濟是國際社會推進可持續(xù)發(fā)展的一種實踐模式，它強調最有效利用資源和保護環(huán)境，表現為“資源—產品—再生資源”的經濟增長方式，做到生產和消費“污染排放最小化、廢物資源化和無害化”，以最小成本獲得最大的經濟效益和環(huán)境效益。胡錦濤總書記在2003年中央人口資源環(huán)境工作座談會上指出：“要加快轉變經濟增長方式，將循環(huán)經濟的發(fā)展理念貫穿到區(qū)域經濟發(fā)展、城鄉(xiāng)建設和產品生產中，使資源得到最有效的利用。最大限度地減少廢棄物排放，逐步使生態(tài)步入良性循環(huán)”。在葡萄酒原產地就地消化葡萄酒生產中的副產固廢，實現資源再利用，從而生產出其他類型產品再服務