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果酒中有机酸及其对果酒作用的研究

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果酒中有机酸及其对果酒作用的研究
摘要：介绍了果酒中主要有机酸的来源及其在发酵过程中的变化，综述了果酒中有机酸的分析检测方法以及有机酸对果酒风味、口感、稳定性等方面的影响，为果酒酿造过程中酸的控制提供了依据，以期达到通过控制酿造过程中有机酸的含量和比例改善并且进一步提高果酒质量之目的。本文由成都华盛兴邦企业管理咨询公司收集整理，仅供大家学习参考，不代表华盛兴邦观点。本文系软件自动生成，可能出现图、表错漏，如需原始文件，请联系咨询，13882123952。华盛兴邦是国内专业从事葡萄酒及果酒全产业链服务的机构，专门负责葡萄园、水果采摘园的深加工产业延伸服务，提供酒庄规划建设、葡萄酒厂及果酒厂设计建设、生产许可证报批及产品开发、市场推广服务。欢迎同行交流、共同推进产业升级。

果酒是以野生或人工种植植物的果实为原料发酵而成的低酒精度饮料，其保留了水果原有的糖类、氨基酸、有机酸和矿物质等成分。目前，国内提倡逐步以低度酒代替高度酒，尤其在华南地区，饮用果酒已是一种趋势。运用科学的方法酿造而成的果酒中，含有丰富的维生素、有机酸及含氮物质，其中有机酸具有抑菌、抗病毒、增加冠脉流量、抑制脑组织脂质过氧化物生成、消炎、抗突变和抗癌等
作用，是果酒中主要的风味物质。有机酸含量高低与果酒的品质和药用价值有着极其密切的关系[1-3]。本文主要介绍果酒中主要的有机酸的来源及其在发酵过程中的变化，并综述了有机酸对果酒风味、口感、稳定性等方面的作用，为研究果酒中功能性成分提供依据，以期达到通过控制酿造过程中有机酸的含量和比例改善并且进一步提高果酒质量之目的。
1 果酒中有机酸的主要来源
果酒中的有机酸主要来自所用果实、工艺调节过程所需的外加酸和发酵过程中酵母的代谢[4]。果实的成熟过程、果酒的加工过程以及陈酿过程中的氧化作用和微生物活动都会引起果酒中有机酸含量和组成的变化[5]。
1.1 果实中的有机酸
有机酸的组分与含量是果实品质风味的重要组成因素，不同果实中的有机酸组成与含量有很大的差异，通常有机酸是在果实生长过程中积累，在成熟过程中作为糖酵解（EMP）、三羧酸循环（TCA循环）等呼吸基质，以及糖原异生作用基质而被消耗[2]。果酒中的有机酸大多是从新鲜果实中带来的，由于不同水果中有机酸组成和含量的相对差异导致酿造的果酒中所含的有机酸不同，在风味、口
感等方面也有所不同。果品中含有多种有机酸，主要是苹果酸、柠檬酸和酒石酸；还有少量草酸、乙酸、水杨酸、丙酮酸及其他酸类。苹果、梨、桃、李子主要含苹果酸，葡萄主要含酒石酸及其盐类柑橘和菠萝主要含柠檬酸[6]。酒石酸是葡萄所含有的特定有机酸，又称葡萄酸。葡萄酒的主要有机酸是酒石酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸、琥珀酸[7]；苹果酒的主要有机酸是苹果酸、奎尼酸、柠檬酸、乳酸、富马酸、琥珀酸[8]；猕猴桃酒中主要有机酸种类是苹果酸、柠檬酸和酒石酸[9]。高卫卫等[10]采用反相高效液相色谱法（RP-HPLC）对樱桃酒中有机酸的种类和含量进行了测定，结果表明，樱桃酒中主要有机酸是苹果酸，其次是柠檬酸、乳酸、琥珀酸、酒石酸和草酸。白卫东等[11]利用RP-HPLC检测到荔枝酒中的有机酸主要是苹果酸、α-酮戊二酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸，其含量为309mg/L~3299mg/L。可见，不同果酒中有机酸的种类和含量差异较大，这也是不同果酒风味差异不同的主要原因。
1.2 外加有机酸
在果酒的酿造过程中，为了得到合适的酒精度和含专论与综述酸量，丰富果酒的风味，在发酵前常需调整果汁中的成分，主要是酸度和糖度。在果酒酿造的过程中，一般添加柠檬酸或酒石酸来提高酸度，使果酒中的有机酸含量增多。葡萄
汁调整酸度主要添加酒石酸。国际葡萄和葡萄酒组织规定，对葡萄汁的直接增酸只能用酒石酸，禁止添加无机酸[12]。果酒中添加柠檬酸提高酸度，主要用于稳定果酒，改善风味和预防铁病害的发生，但经过苹果酸-乳酸发酵的果酒，柠檬酸容易被乳酸菌分解，挥发酸量增多，会对果酒风味造成一定的影响，因此应选择性使用。
1.3 发酵过程中产生的有机酸
果酒中有机酸部分来源于果实（如酒石酸、苹果酸、柠檬酸等），部分来源于酒精发酵、乙酸或苹果酸-乳酸发酵（如乳酸、乙酸、琥珀酸等[13]）。酒石酸能被乳酸菌降解生成乳酸和乙酸，使挥发酸含量增加。柠檬酸在酒精发酵过程中产生，继酒精发酵后的苹果酸-乳酸发酵中，苹果酸可被转化成酒精或乳酸，同
时，现存的柠檬酸会被当作底物平行地消耗，消耗率达到全部柠檬酸含量的程度，而消耗后使其主要变为挥发酸，不再有柠檬酸存在[13-14]。许多乳酸菌可以发酵柠檬酸，使其变成醋酸。因此，在发酵完的果酒中，苹果酸含量只有很少一部分，而生成的乳酸，其爽滑口味可以提升果酒的感官特征[15]。乳酸可能被醋酸菌氧化分解，因此，在乙酸发酵过程中含量减少，凡是没有遭受细菌作用的葡萄酒，一般含有乳酸较少，不会超过500mg/L~600mg/L。乙酸可挥发、有醋味，是葡萄酒中正常成分，含量很少，当葡萄酒受到某些细菌污染后可产生大量乙酸。琥珀酸是主要来自糖分子的发酵作用，是酒精发酵正常发酵产物，少量来自于果汁中所含谷氨酸的变化，在谷氨酸存在时，琥珀酸积累增多[12-13]。另外，一些少量的其他有机酸如：半乳糖醛酸、葡萄醛酸、柠檬苹果酸、二甲基甘油酸、丙酮酸、α-酮戊二酸等直接来源于水果的有机酸和在发酵过程中产生的基本有机
酸，使得各种果酒有所区别[13]。

2 果酒中有机酸的分析检测
果酒中有机酸的含量对于果酒的风味、稳定性、品质等方面有着很大影响，所以果酒中有机酸含量的检测是十分必要的。果酒中总酸和挥发性酸的测定，通常是采用NaOH滴定法[16]。单一有机酸的测定方法包括酸碱滴定法、旋光法、气相色谱法、高效液相色谱法等，其中酸碱滴定法、旋光法所需费用较低，但样品处理复杂、分析时间长、准确度低、重现性差；气相色谱法中常因酸的沸点较高、不易气化而需要先对其衍生再进行测定，方法较繁琐[17-18]。近年来，利用HPLC法测定果酒中有机酸的技术逐渐成熟，不仅灵敏简便，样品不需前处理，可直接测定，且选择性好、准确度高。陈文华等[19]利用高效液相色谱法（反相ODS色谱柱，磷酸溶液作流动相）测定通化野生原汁葡萄酒、王朝干白葡、野生山葡萄酒、张裕干红葡萄酒、野妹原汁山葡萄酒中的酒石酸，柠檬酸的含量（见表1），试验表明该方法具有简便灵敏、准确等优点，可适用于各种样品中有机酸分析。
高海燕等[20]提出了一种利用高效液相色谱同时分析果汁中11种有机酸的优化的方法。在Prontosil 120-10- C18H（10μm，4.6mm×250mm）色谱柱上，3% CH3OH- 0.01mol/LK2HPO4 （ pH值为2.55）溶液作流动相，流速为0.5mL/min，柱温30℃，紫外检测波长210nm时，可以较好地分离和测定果汁中常见的11种有机酸（草酸、酒石酸、奎宁酸、苹果酸、莽草酸、抗坏血酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、富马酸、琥珀酸）。该方法相对标准偏差0.31%~1.59%，回收率96.8%~102.0%，各种酸的线性相关系数r>0.9996，具有较高的准确度和精确度，方法简便，可应用于果汁中有机酸的检测。高年发等[21]对长城和王朝葡萄酿酒公司的15种原酒高速离心预处理后，利用HPLC测定其中有机酸。结果表明，葡萄酒中主要有机酸成分是酒石酸、L-苹果酸和L-乳酸，柠檬酸、琥珀酸和乙酸的含量很少；干白酒中几乎不合有L-乳酸；干红酒中含有L-乳酸，但L-苹果酸和柠檬酸含量相应减少，甚至为0；在所测酒样中，长城原酒中的总酸含量比王朝原酒中的高，主要是酒石酸的含量高。HPLC分析有机酸不仅简便快速，而且选择性好、准确度高。李君霞等[22]同样采用高效液相色谱法分离葡萄酒中5种有机酸（有酒石酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸、琥珀酸），色谱条件为：ODS C18反相柱（200mm×4.6mm，5μm）；柱温30℃；以0.05mol/L磷酸二氢氨水溶液（pH 2.60~2.65）为流动相；进样量为20μL；流速1.0mL/min；检测波长214nm；运行时间7min。各种酸分离很好，再根据每种有机酸的保留时间进行定性，用ESTD法进行定量。5种有机酸在检测范围内呈良好线性关系，回收率在96%~102%之间，精密度试验的RSD小于10%。本方法操作简单，重复性良好，准确度较高，测定时间短，既可同时测定葡萄酒中的5种主要有机酸，又可测定葡萄汁中的主要有机酸。因此，此方法适用于测定葡萄及葡萄酒中的有机酸。
3 有机酸在果酒中的作用
果酒中有机酸含量不仅对果酒风味、口味和色泽的平衡有重要作用，而且影响果酒中各类物质的化学平衡、pH值，最终对果酒的品质产生影响[23]。
3.1 对果酒风味的影响
果酒的风味是衡量果酒品质的一个重要指标，其中适量的有机酸对果酒的风味有着重要影响。由于有机酸本身所具有的酸味和特殊口味，使得其对果酒风味的重要性仅次于酯类。有机酸的存在，可加速多糖的转化和果胶物质的分解，促进果酒的老熟和澄清；能与酒精起酯化反应生成酯，使果酒具有酯香；能使果酒具有清凉爽口的风味[24-25]。另外，果酒中的乳酸菌自身还能够产生芳香活性化
合物，而改善果酒的最后的香气和风味[26]。
3.2 对果酒口感的影响
“无酸不成酒”，没有酸味的果酒其口味很平淡。果酒中适量的酸可以使果酒具有爽口感，反之，果酒就会显得不爽口、粘稠，而过高的酸会使酒体口感粗糙，刺舌、有锐利感、酒体不协调[27]。酸味强度一般以结晶柠檬酸（一个结
晶水）为基准定为100，其他如无水柠檬酸为110，苹果酸为125，酒石酸为130，乳酸（50%）60，富马酸165，但酸味强度与其的阈值大小不相关[28（] 表2）。
苹果酸-乳酸发酵过程可以将口感稍显硬的苹果酸转变为更软、更圆的乳酸，使新（生）果酒的酸涩、粗糙等特征消失，而变得柔和、圆润[24]。柠檬酸给人一种清新的、新鲜的酸味，味道不同于苹果酸，酸味圆润、滋美，爽快入口，入嘴即达最高酸感，后苦时间短[24]；苹果酸其酸味较柠檬酸强，爽口，略带刺激性，
稍有苦涩感，呈味时间长[27]；乳酸是一种稳定的酸，酸性相当强，但乳酸的酸味较弱，或者说，只能产生弱酸性口味，稍有涩感、锐利[28]；琥珀酸在果酒中痕量存在，对总酸有贡献，其口味很复杂，除了有酸味外，还有一种与众不同的
咸苦味，在果酒的成熟过程中有助于形成丰富的酯类物质，能参与酒味的形成，是最富于味觉反应的一种酸[13，24]；乙酸的高含量会掩盖果酒的香气，乙酸特有的味道，会对人的舌后部产生较强的刺激[12-13]。果酒中含有的微量葡萄糖酸、草酸、抗坏血酸、糖醛酸、柠檬苹果酸等，对果酒口味的影响甚小[16]。
3.3 对果酒稳定性的影响
有机酸的存在，可加速多糖的转化和果胶物质的分解，促进果酒的老熟和澄清，其含量还在一定程度上决定和影响着果酒酒体的缓冲能力，进而对果酒的生物稳定性和非生物稳定性产生重要的影响[27]。经苹果酸-乳酸发酵后的果酒，酸度降低，果香、醇香加浓，生物稳定性得到提高。酒石酸含量在果酒的稳定性方面是一个重要的控制参数，一些果酒的改变与乙酸、乳酸含量增加有关[13]。酚酸
类含量过高还会破坏果酒非生物稳定性并赋予果酒较重的苦涩味[28]。
3.4 对果酒pH值的影响
果酒中的酸度主要由有机酸决定，有机酸的种类、浓度，调节着酸碱平衡。有机酸的特征是含有-COOH，解离成质子和共扼基团，显示酸性，所以有机酸的存在，其种类和数量都会对果酒的pH值产生一定程度的影响[29]。于玲等[31]利用反相液相色谱（RP-HPLC）法分离测定发酵前后甜石榴汁中有机酸种类和含量。在甜石榴汁中检测到的有机酸包括草酸、苹果酸、α-酮戊二酸、乳酸、乙酸、柠檬酸与富马酸，其中主要有机酸为乳酸（占总有机酸的51.2%）、草酸（占总有机酸的26.8%）和柠檬酸（占总有机酸的16.8%）。发酵后甜石榴汁中的草酸与乳酸含量下降，乙酸含量增加，新生成酒石酸、丙酮酸与琥珀酸；苹果酸与柠
檬酸含量增加。发酵后甜石榴汁的有机酸总量下降了7.8%。检测有机酸含量能控制果酒酿制过程中酸度的变化，如在酒精发酵、苹果酸乳酸发酵、酒的成熟过程中调控酸度变化，可有效控制果酒的pH值，对风味的形成有较好的作用。酒石酸是葡萄酒有机酸中最重要的酸种，是主导酸。葡萄梗、外皮和果肉中都含有，由新芽中糖转化生成或草酰乙酸生成[30]。其是酸性最强、最容易离解、最能增加氢离子浓度的有机酸（对比于相同浓度条件下各种有机酸），葡萄酒的pH值大部分取决于酒石酸的含量。
3.5 其他作用
有机酸能避免或抑制许多引起果酒腐败的潜在有害微生物的生长，在果酒成分改变、病害检测上有重要作用[30]。有机酸还能用来区别、归类果汁、鉴定果汁或者对掺假果汁的识别[13，32]。另外，酒石酸和苹果酸的变化通常用来指示葡萄成熟度[30]。
4 结语
果酒中酸类物质虽然并不直接构成果酒的香味，但因其是主要呈味物质，本身具有的酸味和特殊口味，使得其对果酒风味有重要的影响。本文主要对果酒中有机酸进行了系统的归纳、总结，发现目前关于有机酸与果酒口感的关系、风味的形成机理尚不清楚；有机酸对果酒风味的影响机理不明确；果酒中有机酸的检测技术有待进一步深化、丰富检测技术。因此，今后应在此基础上，尝试建立初步的评价体系，通过控制有机酸含量和比例，进一步改善和提高果酒的品质，为果酒产品加工提供科学依据。
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