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高二下册生物酶在果酒生产中的应用与研究知识点

1 酶可以提高出汁率和缩短压榨时间

制汁是果酒生产的关键作业之一，这一工序要求尽可能地提高出汁率和缩短压榨时间。已知出汁率的高低与原料的破碎程度有关，适当提高原料的破碎程度有利于提高出汁率。果实细胞壁的构成物质是纤维素、半纤维和果胶等物质。细胞壁的结构较紧密，通常情况下，单纯依靠机械或化学方法难以将其充分破碎，但通过添加一定量的果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶使得细胞的这些构成物质水解，破坏细胞的网状结构，提高果实的破碎程度，从而就能在压榨时达到提高出汁效率并缩短压榨时间的目的。同时，把大分子的果胶物质降解后，也有助于提高后一阶段的澄清和过滤作业。

在提高果实出汁率和缩短压榨时产生的一系列酶制剂中，果胶酶是最具有代表性的一种。果胶物质是含有聚半乳糖醛主链的杂多糖，果胶酶依据它对聚半乳糖醛酸的作用可分为两类：一类是能催化果胶解聚，另一类是能催化果胶分子中的酯水解，前者有聚裂解酶(PMG)、果胶裂解酶(PMGL)、聚半乳糖醛酸酶(PG)和果胶裂解酶 (PGL)，后者有果胶酯酶(PE)等。在工业生产中应用的果胶酶制剂不仅含有一种酶活性，而是多种酶的复合体，含有数量不同的各种果胶分解酶，通常其主要作用是分离细胞和破坏部分细胞，也就是分解细胞间层的部分原果胶、纤维素，但又使果浆还保持一定程度的结构，从而有利于果浆的压榨，提高出汁率。

2 应用酶有利于汁液的澄清

在果酒的生产中有两种澄清作业，一是果汁的澄清，二是原酒的澄清。果汁澄清的目的是在发酵前将果汁中的杂质尽量减少到最低限度，以避免果汁中的杂质参与发酵而产生不良成分给酒带来异味。原酒澄清的目的是为了避免果汁在贮存过程中，酒石结晶沉淀或无定形的色素微粒自行沉淀出来以及出现蛋白质浑浊、微生物浑浊等不良现象，从而保证得到品质较高的果酒。两种澄清作用中，酶制剂主要用于果汁的澄清，所用到的酶主要有果胶酶、淀粉酶，此外还有蛋白酶。果胶酶的主要作用是降解果胶物质，尽可能地使果汁中可溶性果胶物质得到彻底分解，降低果汁粘度，这一点有别于压榨中所用到的果胶酶的作用。由于果胶的分解能使浑浊颗粒失去胶体保护而相互絮凝，从而大大提高了澄清效果。在使用酶制剂对果汁进行处理时要注意温度、pH值等的影响，如用果胶酶澄清葡萄汁时只能在常温、常压下进行，通常24小时左右可使果汁澄清。而酶制剂使用量的确定，则应在小型实验的基础上找出最佳效果的使用量，例如应用酶活力为20000单位的果胶酶对薏斯林葡萄汁进行澄清试验，当果胶酶用量在40mg/l时澄清效果最佳。

对于一些淀粉含量较高的水果，如苹果，在压榨过程中和压榨后，淀粉会从果浆和细胞块进入果汁中，并在加热时溶解，然后通过凝沉作用，以析出浑浊物的形式出现在果汁中。由于淀粉是一种典型的强水合性亲水胶体，能够覆盖浑浊物颗粒，并使浑浊物颗粒在果汁中呈悬浮状态，想要获得满意的澄清度和澄清稳定性，必须用淀粉酶彻底将果汁的淀粉水解。

果汁中还含有少量蛋白质和一定数量的酚类物质，蛋白质是由细胞原生质中渗透出来的，它很容易与酚类物质反应，生成浑浊物和沉淀物。此外，在一些果汁如苹果原汁(pH3.2～3.5)中，蛋白质还因带正电荷而能与带负电荷的果胶物质或与具有强水合能力的含果胶浑浊物颗粒聚合，形成悬浮状态的浑浊物。因此，同样为了获得较好的澄清效果和澄清稳定性，可采用蛋白酶将果汁中的蛋白质水解。

3 酶可以提高过滤能力

果酒的透明度是果酒质量的一项重要指标，要获得清亮透明的果酒，过滤是一项必不可少的技术手段。过滤是用多孔隔膜进行固相物质与液相物质分离的操作，其作用效果受被过滤物料的物理性质，如液体粘度、固体颗粒大小等因素影响。在进行果汁或原酒的过滤时，如果粘度过大或者其中的固体颗粒过大，则很容易堵塞过滤层，使过滤能力下降。导致汁液粘度较大的主要原因是残留的果胶物质、淀粉及一些中性低聚糖等作用的结果，因此如果在过滤前的操作中利用果胶酶、淀粉酶等将这些物质水解，降低汁液的粘度，就能提高过滤能力和加快过滤的速度。据报道，将酶制剂应用于超滤工艺中，能够较好地解决超滤膜堵塞和清洗的问题，从而提高超滤膜的通透量和缩短超滤膜的清洗时间，所用到的酶主要有淀粉酶、果胶酶、半乳聚糖酶、阿拉伯聚糖酶等。

4 酶应用于浸渍芳香物质，改善果酒风味

果酒的风味也是衡量果酒品质的一项重要指标。果酒的风味物质主要来自水果本身和发酵过程，酶制剂在这方面的应用主要是针对前者。在水果中，风味物质以两种形式存在，一种是以游离态形式存在，另一种是与糖类形成糖苷而以键合形式存在(即风味前提物)。许多研究表明，萜烯类化合物是形成水果风味的主要成分，这些萜烯化合物与糖形成糖苷而呈无芳香气味的风味前提物。1985年，Gunata等已确定葡萄中以糖苷形式存生的风味前提物主要有 -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，其中后三种糖苷是二糖苷。其配基则是萜烯类化合物，主要有里哪醇、a-萜品醇、橙花醇、香叶醇和芳樟醇，此外也存在一些挥发性芳香化合物的前提物，如沉香醇氧化物、挥发性酚类物质等。这些以糖苷形式存在的风味前提物即使在发酵过程中或在葡萄酒的贮存过程中都很稳定，难以溶出，但是通过风味酶水解作用将风味物质释放出来，从而显著增加葡萄酒的风味，其中所用到的风味酶主要有-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。酶解二葡萄糖苷的过程分两步进行，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结合的键被切断，-D-葡萄糖苷被释放出来，然后经-D-葡萄糖苷酶的作用将糖苷键切断而释放出相应的糖苷配基，即具有芳香气味的萜烯类化合物。在葡萄酒加工过程中，应用于这方面的商业酶剂有UVA FLORALMacer8(R)和Rapibase 2000等。

5 酶应用于提取色素物质，改善果酒的色泽

一些果酒需持有一定的色泽，如红葡萄酒，因此其色泽也是衡量其品质的一项重要指标。在这类果酒生产中必须提取出一定的色素物质。果实中的色素物质主要是花青素，存在于细胞的液泡中，如果在果浆或果汁中加入一定量的果胶酶和蛋白酶，果胶酶能水解果胶物质破坏细胞结构，蛋白酶则能破坏液泡膜，从而释放出花青素等色素物质。应用于这方面的商业酶制剂有UVA COULEUR Rapidase Ex Colour和Rohapect VR等，这些酶在pH3～5、温度10～55℃之间有较强的活性，用于红葡萄酒的酿造时，可在发酵时将酶制剂与酵母一起加入。

6 酶可以提高产品质量和产品的稳定性

各种水果中或多或少地都含有一定量的蛋白质，如不经过处理，这些蛋白质就会残留在果酒中，容易在贮存中引起果酒的浑浊和沉淀，因此必须在装瓶前对果酒中的残留蛋白质进行处理，以保证产品的质量和稳定性。处理果酒中的蛋白质常用皂土吸附法，这种方法虽然较有效，但是皂土吸附剂对于各种蛋白质并没有专一吸附性，如果利用外加蛋白酶来水解果酒中的蛋白质，也能取得较好的效果，并且不同的蛋白酶对不同的蛋白质具有专一性。

此外，多数水果中含有的多酚氧化酶也容易使果汁或果酒发生氧化，不同程度地破坏果酒的色泽、风味，使产品质量下降，因此也有必要采取一定的措施以破坏多酚氧化酶的活性。