红葡萄酒酿造过程中多酚氧化酶的变化

多酚氧化酶是一种含铜氧化酶,广泛存在于 自然界的植物当中,是引起水果、蔬菜褐变的主 要酶类[1,2]。在水果贮藏加工过程中,褐变作用会 严重影响水果的产品质量,它不仅影响产品的色 泽、风味,同时还破坏产品中的某些营养成分。所 以,如何在果蔬加工过程中控制其活性受到人们 的重视[3,4]。目前,国内外科研人员对多酚氧化酶 的活性问题已经进行了一些研究,现已研究的水 果种类有苹果[5]、冬枣[6]、无核白葡萄[7]、草莓[8] 等,已研究的蔬菜有马铃薯[9]、莴苣、茄子[10]等, 已研究的粮食有甘薯[11]、大豆[12]等。研究明,不 同来源的多酚氧化酶作用的底物不同,氧化效果 不同,理化性质也有较大差异。在葡萄酒的酿造 过程中,多酚氧化酶可以引起葡萄汁和葡萄酒的 氧化,严重影响了葡萄酒的质量[13],对葡萄汁或 葡萄酒进行SO2处理,不仅可以逐渐破坏多酚氧 化酶,而且游离的 SO2还能抑制其活性。所以研 究葡萄酒酿造过程多酚氧化酶的活性变化,对葡 萄酒的酿造工艺有很大的借鉴作用。本实验主要 研究了红葡萄酒酿造过程中多酚氧化酶活性的 红葡萄酒酿造过程中多酚氧化酶的变化 李青青 1,何国庆 1,张艳芳 2 (1.浙江大学 食品科学与营养系,杭州 310029;2.西北农林科技大学葡萄酒学院,陕西 杨陵 712100) 摘 要:测定了用品种 8804葡萄为原料酿造葡萄酒过程中多酚氧化酶活性、致死温度、葡萄酒的 pH 值、游离SO2、总SO2的变化。试验表明:随着发酵的进行和SO2的加入,多酚氧化酶的活性由9.67U下 降到3.67U,致死温度由78℃下降到64.5℃,样品的pH值变化不大,游离SO2为抑制多酚氧化酶活性 的主要因素,pH对多酚氧化酶活性的影响很小。 关键词:红葡萄酒;多酚氧化酶;SO2;致死温度 中图分类号:TS262.6 文献标识码:A 文章编号:1001-7119(2007)05-698-04 ChangeofPolyphenoloxidaseDuringRedWineMaking LIQing-qing1,HEGuo-qing1,ZHANGYan-fang2 (1.FoodScienceandNutritionDepartment,ZhejiangUniversity,Hangzhou310029,China; 2.CollegeofEnology,NorthwestSci-techUniversityofAgricultureandForestry,Shanxi712100,China) Abstract:Inthispaper,thechangeofPolyphenoloxidaseactivity,thepolyphenoloxidaselethaltemperature,thepH value,freeSO2,andtotalSO2werestudiedduringtheredwine(8804)making.Theresultindicatedthat:withfermentation carryingonthepolyphenoloxidaseactivitydropsfrom9.67Uto3.67U;thelethaltemperaturedropsfrom78℃to64.5 ℃;thepHvaluechangeslittleanditsinfluenceonthepolyphenoloxidaseactivitymaybeneglected. Keywords:redwine;polyphenoloxidase;SO2;lethaltemperature 收稿日期:2006-08-21 作者简介:李青青(1982-),女,博士研究生,食品科学专业。 *通讯作者:何国庆,教授,博导。 Vol.23 No.5 Sep.2007 科 技 通 报 BULLETINOFSCIENCEANDTECHNOLOGY 第23卷 第5期 2007年9月 第5期 变化,初步探讨了酿造过程中加入 SO2对多酚氧 化酶活性的影响和各个阶段多酚氧化酶的致死 温度,目的在于为葡萄酒酿造中防止氧化,改进 工艺,提高葡萄酒质量提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 材 料 1.1.1 样 品 8804葡萄汁、葡萄酒,取于西北农林科技大 学葡萄酒学院实习工厂。 1.1.2 试 剂 pH6.0磷酸缓冲液,邻苯二酚 0.02mol/L(现 配现用),碘液0.09777mol/L,1%的淀粉指示液, 浓硫酸。 1.1.3 主要仪器 恒温水浴箱,高速离心机,752分光光度计, 25型pH计,冰箱。 1.2 实验方法 1.2.1 8804干红的工艺流程及所取样品(见图1) 1.2.2 酶液的制备 首先对取得样品进行过滤,滤液在 6000r/ min下离心5min,上清液即为多酚氧化酶的粗 提液。将上清液倒入具塞试管中,放入冰箱中低 温保存,制备好的酶液当天用完。 1.2.3 PPO活性的测定 采用 Coseteng速率法[2],取 6个 100mL的 三角瓶,在其中加入定量制备好的酶液,加入缓 冲溶液6mL,置于37℃恒温水浴中 15min,加 入邻苯二酚3mL,在10s内迅速放入分光光度 计中比色并记录数据,每隔 30s测一次,共测 5 min,测定波长为 420nm,不加酶液的反应液作 对照。在上述条件下,一个活性单位为每毫升酶 液在 1min内使 OD值升高 0.001(1U=0.001OD 值/(min·mL))。 1.2.4 酶液的用量试验 准备 5个三角瓶在其中分别加入 0.2、0.3、 0.4、0.5、0.6、0.7mL由样品 1提取的酶液。按 1.2.3的方法测定酶活性。选取酶活力最高的一 个酶液用量为本实验的酶液用量。 1.2.5 不同样品中多酚氧化酶的致死温度测定 分别测定 4个样品中多酚氧化酶的致死温 度(15min内酶活性下降到10%的温度),设7个 温度梯度,分别为 50℃、55℃、60℃、65℃、70 ℃、75℃、80℃,按1.2.3的方法测定酶活性。 1.2.6 样品的pH值、游离SO2、总SO2的测定 先测定各个样品的 pH值,然后用直接碘量 法[14]分别测各个样品的游离SO2和总SO2。 2 结果与分析 2.1 酶液的实验用量 不同的酶液用量测得的酶活力见图2。 由图2可以看出,酶液用量为0.2～0.5mL之 间时酶活力基本保持不变,当酶液用量为0.6mL 时酶活力达到最大,再增加酶液用量酶活力反而 降低,基于实验目的是要使测得的酶活达到一个 图2 不同酶液用量的酶活力 Fig.2 TheeffectofconcentrationonPPOactivity 10.2 酶液用量/mL 酶 活 力 /U 0.8 8.8 9.2 9.6 10 9 9.4 9.8 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70.1 0.20 李青青等.红葡萄酒酿造过程中多酚氧化酶的变化 699 科 技 通 报 第23卷科 技 通 报 第23卷 最大的水平,在以后的试验中,我们选取 0.6mL 为本试验酶液用量。 2.2 酿酒过程中多酚氧化酶的变化 不同样品多酚氧化酶的活力见表1。 由表中可知,随着酿酒过程的进行,多酚氧 化酶的活性逐渐降低。由样品 1到样品 2,酶活 力下降可能是因为装罐时加入的 SO2对多酚氧 化酶活性的抑制;由样品 2到样品 3,酶活力降 低可能是因为随着发酵的进行多酚氧化酶的活 性自然降低;由样品 3到样品 4,酶活力降低因 为发酵结束且又加入SO2。 2.3 各个样品的多酚氧化酶的致死温度 分别将四个样品置于不同温度下反应 15 min后,测多酚氧化酶活性,结果见图3。 由图3可知,不同样品 PPO的致死温度如 表2。 由表 2可知,随着发酵的进行,不同样品中 多酚氧化酶的致死温度逐渐降低,酶的热稳定性 逐渐下降。 2.4 样品的pH值、总SO2与游离SO2 由表 3可知,随着发酵的进行样品的 pH值 基本保持不变,可以排除其对多酚氧化酶活性的 影响。总SO2逐渐增加,游离SO2逐渐减少,说明 游离SO2在酿造过程中被消耗,验证了游离SO2 为抑制酶活性的主要成分的结论。 3 结 论 试验表明:随着发酵的进行和SO2的加入使 多酚氧化酶的活性由9.67U下降3.67U,说明在 葡萄酒酿造过程中添加适量 SO2有利于多酚氧 化酶活性的降低,其中游离 SO2为抑制酶活性的 主要成分。多酚氧化酶的致死温度由78℃下降到 64.5℃,在酿造过程中多酚氧化酶的热稳定性逐 渐降低。样品的 pH基本保持不变,对多酚氧化 酶活力的影响很小。 4 讨 论 1)在对葡萄进行机械破碎时,其组织暴露在 空气中,在酶的催化下,使多酚氧化为邻醌,再进 一步氧化聚合而形成褐色素或黑色素,使葡萄汁 液被大量的暴露在空气中而被氧化,为防止这种 情况可以先使用二氧化硫及亚硫酸盐对葡萄喷 洒处理。具体的使用量还需要根据原料的状况确 定,原料较新鲜的使用量较少,原料破损较严重 或有霉变情况的则需要加大使用量。李济权的研 究表明,硫代硫酸钠,柠檬酸,硫代硫酸钠,抗坏 血酸对PPO均有一定的抑制效果。我们可以在 葡萄酒酿造过程中添加柠檬酸,一方面可以抑制 PPO活性,另一方面还可以调整葡萄酒的 pH 样品编号 致死温度下的酶活力/U 致死温度/℃ 1 0.967 78 2 0.633 75 3 0.533 72 4 0.367 64.5 表2 不同样品PPO的致死温度 Table2 Thelethaltemperatureindifferentsample 样品编号 pH值 总SO2/mg·L-1 游离SO2/mg·L-1 1 3.34 0 0 2 3.24 76.34 61.32 3 3.21 80.16 43.24 4 3.18 85.72 20.10 表34个样品的pH值、总SO2与游离SO2 Table3 pHvalue,totalSO2andfreeSO2indifferentsample 表1 不同样品中多酚氧化酶的活 Table1 PPOactivityindifferentsample 样品编号 △OD420 酶活力/U 1 0.029 9.67 2 0.019 6.33 3 0.016 5.33 4 0.011 3.67 700 第5期 值。另外,在葡萄酒中添加抗坏血酸不仅可以起 到抑制酶活性的作用,同时还可以为葡萄酒添加 维生素,增进葡萄酒的保健作用。 2)在白葡萄酒发酵过程中降低氧化作用除 了加入SO2进行抑制外,还可以使用惰性气体, 为了防止更多的氧介入,在葡萄汁或葡萄酒酒所 盛用的容器中预先充入 CO2,N2或 CO2和 N2的 混合物以达到隔绝氧气的目的。 3)本实验只是对 SO2对葡萄酒酿造过程中 多酚氧化酶活性的变化的影响进行了初步的研 究,至于在酿造中添加多少量的 SO2能对 PPO 活性达到最好的抑制效果,还需要以后的研究更 进一步的探索。 参考文献: [1] MAYERAM.Polyphenoloxidasesinplants: recent progress[J].Phytochemistry,1987,26:11-20. 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[14] 王华.葡萄与葡萄酒实验技术操作[M].西安:西 安地图出版社,2000:121-122. 本文利用神经 MOS管设计了以三值为例的 多值D/A、A/D转换器,其中 D/A转换器的结构 简单,而且无需改变电路结构,只要增加输入栅 就可以实现不同基的D/A转换;A/D转换器是在 二值 A/D转换电路的基础上,利用表 1的三值 A/D转换器代码转换表得到的,所设计的电路与 同类多值 A/D转换器相比,它的面积较小,大大 降低了电路设计的成本和功耗。 参考文献: [1] 阎石.数字电子技术基础[M].第四版.北京:高等教育 出版社,2001:456-492. [2] MakotoSyuto,JingShen,KoichiTanno,etal.Multi- InputVariable-ThresholdCircuitsforMulti-ValuedLogic Functions[A].The30thIEEE.InternationalSymposium onMultiple-ValuedLogic[C].Portland,Oregon,USA, 2000:27-32. [3] 程玥,许军.神经元晶体管的研究进展[J].微电子学, 2004,34(3):231-234. [4] YangYuan,GaoYong,YuNingmei,etal.Newapplica- tionofneuron-MOSindigitalPWMgenerator[A].The 4thinternationalpowerelectronicsandmotioncontrol conference[C].Xi’an,China,2004:1321-1324. [5] 杨媛,高勇,余宁梅,等.神经元 MOS的特性分析[J]. 西安理工大学学报,2004,20(1):49-53. [6] YoheiIshikawa,SumioFukai.ANeuronMosvari- ableLogicCircuitwithTheSimplifiedCircuitStructure [A].2004IEEEAsia-PacificConferenceonAdvanced SystemIntegratedCircuits[C].Fukuoka,JAPAN,2004: 436-437. 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