果胶酶对葡萄酒中生物活性物质浸提的影响

浅谈果胶酶对葡萄酒中生理活性物质浸提的影响摘要本文主要综述了果胶酶对浸提葡萄酒中的生理活性物质，如白藜芦醇、花色素和花色苷、单宁以及干浸出物的影响，根据各种实验表明，果胶酶能够增加这些多酚类化合物的浸提和积聚，使葡萄酒更有价值，对人体有益。关键词葡萄酒果胶酶多酚类化合物干浸出物前言葡萄酒是当下十分受欢迎的一种酒精饮料。法国人每日摄取大量动物性脂肪和胆固醇，但是其冠心病发病率和死亡率比其他西方国家的原因就是法国人喝葡萄酒比其他国家多。[1]近几年国外对于葡萄酒中酚类物质及其他生理活性的研究较为广泛，而国内却较少。酚类物质是葡萄中重要的次生代谢产物，与葡萄的抗病性、采后生理、贮存、保鲜以及与葡萄酒的色泽、风味等品质指标密切相关。[2]果胶酶在葡萄酒中有非常多的应用与好处，例如提高出汁率、澄清作用、浸提生物活性物质、改善酒的品质等。本文主要论述了果胶酶对于葡萄酒中浸提白藜芦醇、花色素和花色苷、单宁、干浸出物等生物活性物质的影响。1葡萄酒的功效及含有的生理活性物质葡萄酒是用新鲜的葡萄或葡萄汁经完全或部分发酵酿成的酒精饮料，通常分红葡萄酒和白葡萄酒、桃红葡萄酒三种。医学研究表明：葡萄的营养价值很高，适当饮用对人体十分有益，能够预防心脏病，尤其对心血管疾病有突出的功效，并保持血管活力，避免产生动脉硬化风险还有美容养颜抗衰老等功效。而这些功能特性都取决于葡萄酒中含有的生理活性物质，经唐传核、杨晓泉[3]的研究，葡萄酒中含有的生理活性物质主要为多酚类化合物。主要有类黄酮类、原花色素类(即浓缩单宁类)、白黎芦醇类以及酚酸类。其中，主要类黄酮有黄酮醇以及黄烷酮醇类、儿茶素类(异黄酮醇，黄烷-3-醇)以及花色苷类。2果胶酶浸提功能性物质的机理葡萄中存在着大量果胶，它们起着细胞粘合剂的作用。果胶是由半乳糠醛组合的大分子，并与不同的多糖连在一起，果胶物质与纤维素、半纤维素以及木质素是细胞壁最重要的构成物质，主要存在于植物初生壁和细胞中间，果胶大分子阻碍了固体粒子的沉降，而果胶酶则可打破果胶分子，将果胶分子变成微小粒子，从而有效地破除细胞壁，使细胞中的活性成分溶解出来。[19]果胶酶可以使葡萄酒中花色苷物质的含量更加丰富，增加酒香，感官更好，且经果胶酶处理的酒中总酚含量、单宁含量及色泽强度均优于未用果胶酶处理的酒。3果胶酶对葡萄酒中生理活性物质浸提的影响3.1白藜芦醇根据陈国良等人[4]的总结白藜芦醇具有抗菌、抗癌、抗炎、抗过敏、降血脂、抗氧化等多种药理活性。它是二苯乙烯化合物中的一种，在葡萄树体以及叶子中存在较多，其次为葡萄果皮，在种子中也有存在。根据张健、高年发[5]的研究，添加二氧化硫和果胶酶对白藜芦醇浸出的影响：二氧化硫具有还原性，在葡萄酒中具有抑菌护色和增酸作用，其可影响酿造微生物的生长代谢；果胶酶关系到葡萄汁对葡萄皮的浸渍作用，而白藜芦醇主要来源于葡萄皮，因此二氧化硫和果胶酶必然影响白藜芦醇含量。由实验结果可知（如图1），果胶酶和二氧化硫都有利于白藜芦醇的积累，果胶酶对细胞壁有一定的分解作用，有利于细胞内物质溶出，可以明显提高白藜芦醇含量；由于酒中二氧化硫可以防止白藜芦醇的氧化，所以添加二氧化硫，白藜芦醇含量也有所提高。图1添加二氧化硫和果胶酶对白藜芦醇浸出的影响以上实验证实添加果胶酶比二氧化硫效果更显著，且二氧化硫对人体有害，在鲍惠梅[6]的实验中，选择添加果胶酶来提高葡萄酒中白藜芦醇的浸出率。实验结果如图2所示，该实验同样证实了加入果胶酶能够使葡萄酒中的白藜芦醇含量提高，且效果要优于添加二氧化硫后的白藜芦醇含量。图2果胶酶和二氧化硫对白藜芦醇含量的影响同时也有学者研究不同果胶酶对于白藜芦醇浸出率的影响，如王蕾、刘行之等人[7]采用了相同葡萄原料和相同酵母菌(CSM)对比研究了3种果胶酶对葡萄酒中芪化物含量的影响。结果发现（如图3），由于果胶酶不同，主发酵结束时，选用VinozymeG、UltrazymePremium、Ex-v果胶酶处理的3种酒样总芪化物含量不同，分别为6.56、6.69、5.63mg/L，其中UltrazymePremium处理酒样样品中δ-葡萄素含量最高，达到3.65mg/L。Ex-v处理酒样中的白藜芦醇、ε-葡萄素含量均低于另外两个样品，分别为0.682、1.92mg/L，而UltrazymePremium果胶酶对果皮中白藜芦醇及其二聚体的浸出效果最好。这样的实验结果说明，适当控制工艺条件及选用合适的果胶酶有利于从果皮中获得更多的白藜芦醇及其二聚体。图3不同果胶酶发酵葡萄酒中3种芪化物含量3.2花色素与花色苷葡萄酒在发酵、陈酿、贮存中，其颜色的色调、组成成分等都在发生着变化。新鲜葡萄酒的颜色主要是由单体花色苷组成[8]，Ribereau-Gayon认为，红葡萄酒新酒的颜色主要是由花色苷的种类和浓度、pH、二氧化硫浓度和辅色素等决定。[9]随着发酵的进行，花色苷类物质被浸提出来，葡萄酒的颜色、红色色调和颜色饱满度迅速上升，达到最大值。此外，流行病学和实验研究结果表明，富含原花色素的食物或原花色素纯品具有预防肿瘤和心血管系统疾病等作用。近年来，国外十分重视原花色素的防癌、抗癌作用及其机制研究，报道较多，国内却很少见。[10]根据Dr.DavidGuerrand、Jean-PhilippeGervais等人[11]的研究（研究结果如表1、表2所示），如表1所示，使用果胶酶对颜色的浸提起到积极的贡献作用，花色素苷分别提升了5%和15%；而经果胶酶EX-V处理的葡萄酒的花色素苷、多酚指数都相应提高了，如表2所示，经果胶酶处理的葡萄酒比没有酶处理的色度提高了很多，果胶酶EX-V高达15%。而对色调(hue)而言，与对照比较，两者分别降低了10%（REF）和15%（EX-V）。在三组试验中，果胶酶EX-V处理的葡萄酒获得了最高的多酚指数（比对照高15%）。此外，经过酶处理的葡萄酒的单宁涩味指数是未经过酶处理的两倍，其中经果胶酶EX-V处理的葡萄酒比对照几乎高了125％。因此可以认为果胶酶Ex-V在对葡萄酒的颜色和花色素花色苷提取的贡献上作用非常明显。表1酒精发酵后部分指标表2苹果酸-乳酸发酵后部分指标根据岳强，曾新安[12]对于不同果胶酶对葡萄酒色值影响的实验，如图4可以看出，加入果胶酶后，葡萄酒的颜色与对照组相比是更加深了，因此可以得到果胶酶可以明显增强葡萄酒的颜色，而诺维信CELLUBRIXL红果胶酶的效果是最好的，即果胶酶能够有效地浸提葡萄酒中的主要色素，提高葡萄酒的色值。表3色值测定实验所用的果胶酶图4色值变化曲线果胶酶之所以能够使花色苷类物质浸提出来的原因是，花色苷是以两种相互平衡的形式存在的——有色或无色[13]。颜色的深浅决定于平衡趋向哪一边，如果介质中酸性较弱或具有还原特性，可使平衡趋向于无色边，使葡萄汁或葡萄酒的颜色变浅，反之，则趋向另一边，颜色变深。发酵过程中，由于果胶酶的作用，原果胶被分解为可溶性的果胶酸和果胶酯酸，加上发酵过程中的代谢产酸，导致pH的降低。[14]果胶酶也增加多酚物质的浸提和聚积，花色素等多酚类物质的氧化也将导致颜色的变化。3.3单宁单宁是一类特殊的酚类化合物，由一些非常活跃的基本分子通过缩合或聚合作用而成[15-16]，红葡萄酒采用带皮发酵工艺，浸渍过程中葡萄皮表层的单宁会慢慢释出，是优质单宁；但如果浸泡时间太长，葡萄皮深层的单宁也会释出，会致葡萄酒苦涩味较重，因此应避免过度浸提。[17]红酒中的单宁和单宁结构在酒体结构起重要作用，对消费者而言的直接描述则是葡萄酒有“涩”的滋味。根据王建刚等人[8]的研究，在葡萄酒酿造过程中添加果胶酶，有利于增强多酚物质的浸提，添加合适的果胶酶，可很大程度地浸提出葡萄果实中游离态和部分结合态的优质单宁，在实验中，他们发现LafaseHE果胶酶更有利于对单宁、色素类物质的浸提,使葡萄酒结构平衡、酒体丰富和色泽艳丽。3.4干浸出物根据屈慧鸽，李荣等人[18]的研究，根据表4，加入果胶酶后，原酒的干浸出物含量均有上升。和对照样相比，随着果胶酶加量的增加，干浸出物含量上升得越多。但是果胶酶加量为0.3g/L的样品与0.2g/L的样品干浸出物含量非常接近，说明加入果胶酶提高干浸出物含量是有极限的，加酶量超过一定程度后，干浸出物含量就不会再上升。表4陈酿6个月后原酒主要成分含量4小结果胶酶在浸提葡萄酒中的生理活性物质，尤其是多酚类物质上的效果十分显著，主要原因便是而果胶酶则可打破果胶分子，将果胶分子变成微小粒子，从而有效地破除细胞壁，使细胞中的活性成分溶解出来。因此能够有效地浸提如同白藜芦醇、花色素和花色苷、单宁以及干浸出物等。优质的果胶酶在葡萄酒生产中有非常高的使用价值，因此具有很大的应用潜力和光明的前景。参考文献[1]杨晶.葡萄酒中重要生物活性物质的研究进展[J].国外医学卫生学手册.2008(04)[2]丁燕,赵新节.酚类物质的结构与性质及其与葡萄及葡萄酒的关系[J].试验研究.2003(01)[3]唐传核,杨晓泉.葡萄及葡萄酒生物活性物质的研究概况(II)抗氧化以及预防心血管疾病效果[J].中国食品添加剂.2003(02)[4]陈国良,耿春梅,刘湘永.白藜芦醇衍生物及类似物的研究进展[J].药学进展.2006(04)[5]张健，高年发.影响干红葡萄酒中白藜芦醇含量的因素分析[J].中国酿酒.2007(02)[6]鲍会梅.葡萄酒中白藜芦醇含量影响因素的探讨[J].中国酿酒.2010(07)[7]王蕾,刘行之,王琴飞,李景明.不同果胶酶和酵母菌对葡萄酒中白藜芦醇及其二聚体的影响[J].食品科技.2008(10)[8]王建刚,刘玉田,时磊,孙婧超.酵母菌和果胶酶对干红葡萄酒发酵浸提的影响[J].酿酒科技.2010(08)[9]于庆泉,段长青.蛇龙珠葡萄酒酿造过程中颜色变化规律研究[J].中国酿造2006(11)[10]王修杰,袁淑兰,魏于全.原花色素的防癌抗癌作用[J].中草药.2004(07)[11]Dr.DavidGuerrand,Jean-PhilippeGervais,郭永亮,李新榜.优质红葡萄酒酿造中浸提多酚物质最有效的工具——新一代果胶酶EX-V的应用[J].葡萄酿酒.2003(02)[12]岳强,曾新安,于淑娟,滕环宇.不同果胶酶对干红葡萄酒颜色的影响研究[J].酿酒.2005(05)[13]王志东,张军翔,王琨,李梅.不同酵母及果胶酶对红葡萄酒综合理化指标的影响[J].中外葡萄与葡萄酒.2007(02)[14]Bautista-OrtinA.B;Martinez-CutillasA;Ros-GarciaJ.M;Lbpez-RocalJ.M;Gbmez-PlazaE,Improvingcolourextractionandstabilityinredwines;theuseofmacerationenzymesandenologicaltanains.Int,FoodSci.Tech,2005[15]刘玉田,徐滋恒等著.现代葡萄酒酿造技术[M].山东:山东科学技术出版社.1990.8[16]狄莹,石碧.植物单宁化学研究进展[J]．化学通报，1999(03)[17]岳俊波,侯勇.浅谈单宁在红葡萄酒中的作用[J]，酿酒，2000[18]屈慧鸽,李荣,缪静,张立,刘进杰.果胶酶对红葡萄酒主要成分的影响[J].酿酒科技.2005(08)[19]孙雪梅,张葆春,乔春.果胶酶在葡萄酒生产中的应用[J].食品工业.1996(01)