全 文 ：25※工艺技术 食品科学 2012, Vol. 33, No. 14
提高新疆雪莲养生葡萄酒稳定性的
膜处理工艺优化
李 玲 1，邓长生 1，彭 秧 1，王新宇 2
(1.新疆大学 石油天然气精细化工教育部自治区重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830046；
2.新疆天山莲药业有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000)
摘 要：为了提高新疆雪莲养生葡萄酒的稳定性，先将该养生葡萄酒进行稳定性处理，然后用聚砜中空纤维超滤
膜对其进行过滤。通过筛选，得到的最佳工艺为膜操作压力 0.20MPa、膜截留分子质量 30～50kD、稳定性处理
方式为冷处理，运用该工艺时，总黄酮保留率为 80.3%，膜通量为 7.52L/(m2·h)；经处理后的养生葡萄酒饱和温
度为 12.3℃，7d 冷热强化时浊度保持 3NTU，其他各项理化指标符合要求。
关键词：雪莲养生葡萄酒；膜工艺；稳定性；冷处理
Optimization of Membrane Treatment to Improve the Stability of Xinjiang Snow Lotus Healthcare Wine
LI Ling1，DENG Chang-sheng1，PENG Yang1，WANG Xin-yu2
(1. Key Laboratory of Oil and Gas Fine Chemicals, Ministry of Education and Xinjiang Uyghur Autonomous Region, Xinjiang
University, Urumqi 830046, China；2. Xinjiang Tianshan Lotus Medicine Co. Ltd., Urumqi 830000, China)
Abstract ：In order to improve its stability, Xinjiang snow lotus healthcare wine was subjected to stabilization treatment followed
by PSF hollow fiber membrane filtration. The optimal stabilization treatment was cold treatment. The optimal membrane
filtration conditions were 0.20 MPa of operating pressure, and 30－ 50 kD of MWCO. Under these conditions, the retention
rate of total flavonoids was 80.31%, and the membrane flux was 7.52 L/(m2·h). The saturation temperature of Xinjiang snow
lotus healthcare wine subjected to these treatments was 12.3 ℃, the turbidity was kept at 3 NTU during 7 d of alternative cold
and heat treatments. Moreover, other physiochemical indexes complied with the requirements.
Key words：snow lotus healthcare wine；membrane treatment；stability；cold treatment
中图分类号：TS262.6 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2012)14-0025-05
收稿日期：2011-01-16
基金项目：新疆维吾尔自治区高技术研究发展项目(150033)
作者简介：李玲(1965 —)，女，副教授，硕士，研究方向为现代分离技术。E-mail：llnwzd2@163.com
雪莲养生葡萄酒中由于加入雪莲等中药成分，其中
的酚类物质及铜、铁含量较高。采用传统的明胶或皂
土法处理很难保证产品在各种环境下的稳定性，尤其是
在南方的夏季久置后瓶中易产生沉淀，影响了酒液的澄
明度和口感。
目前，葡萄酒常用的澄清技术 [ 1 ]主要有明胶澄清
法、果胶酶澄清法、皂土澄清法、聚乙烯吡咯烷酮
(PVPP)澄清法、植酸澄清法、亚铁氰化钾澄清法等澄清
方法，其中最常用的澄清方法为明胶澄清法、果胶酶
澄清法、皂土澄清法。这些方法都存在缺点和不足：
明胶澄清法：周期较长，此外明胶的使用剂量难以掌
握，使用过量易出现下胶过量的情况 [ 2 ]；果胶酶澄清
法：目前商业上生产出的果胶酶中多聚半乳糖醛酸酶虽
占主导地位，但仍或多或少含有少量的果胶酯酶，因
此仍会遗留酒液中一定量甲醇的残留问题，且果胶酶的
用量过多时会使酒液中蛋白质含量增高，给后期贮酒带
来蛋白质混浊等不利影响；皂土澄清法：皂土用量较大
(0.2～1.0g/L)，操作麻烦、耗时较长，红葡萄酒的色泽
会有较大损失，易出现口感淡薄、粗糙和不细腻的不
良现象[3-4]。本项目涉及的超滤膜澄清技术能有效克服以
上传统澄清技术的不足。
通过稳定性实验可知，酚类物质与色素的结合沉淀
是导致产生酒中沉淀的主要原因。另外，铜、铁含量
高导致的铜破败和铁破败也是导致酒不稳定的原因[ 5]。
将葡萄酒进行冷稳定性处理，可以有效降低葡萄酒液
中造成不稳定因素的含量，使之达到一个平衡稳定状
. .. .. .. .
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态[6-7]，然后通过中空纤维超滤膜有效除去前一步骤产生
的杂质，使葡萄酒澄清度达到满意水平，并保持长时
间稳定。本实验对新疆雪莲养生葡萄酒先进行稳定性处
理，然后利用聚砜中空纤维超滤膜对其进行超滤，筛
选出最佳的膜工艺条件，并对其各项指标及稳定性进行
了考察，结果令人满意[ 8 - 9 ]。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
雪莲养生葡萄酒 新疆天山莲药业有限公司。
芦丁标准品、葡萄糖标准品、酒石酸氢钾、亚硝
酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、无水乙醇、苯酚、浓硫
酸(质量分数 98%)等实验室常用试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
型号 材质 截留分子质量 /kD
纯水通量 / 有效膜
(L/(m2·h)) 面积 /m2
UEIP503 聚砜 10～20 ≈ 100 0.3～0.4
UEIS503 聚砜 30～50 ≈ 130 0.3～0.4
表 1 中空纤维膜参数
Table 1 Specifications of PSF hollow fiber membranes
中空纤维膜组件(膜参数如表 1所示，装置如图 1所
示) 天津膜天膜技术有限公司；BT-300S蠕动泵 保定
雷弗流体科技有限公司；UV-2450可见 -紫外分光光度
计 日本岛津公司；DDS-307电导率仪 上海虹益仪器
仪表有限公司；GDS-3C散射光浊度仪 无锡科达仪器
厂；R E-3000 旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂；
AB204-N分析天平(精确至 0.0001g) 瑞士梅特勒 -托利
多公司；2XZ(S)-2型旋片式真空泵 上海德英真空照明
设备有限公司；DZF-6020型真空干燥箱 上海科学仪器
有限公司；HH-601超级恒温水浴 金坛市医疗仪器厂。
1.3 方法
1.3.1 超滤工艺流程
原酒→稳定性处理→超滤分离→膜通量的测定、总
黄酮含量的测定
1.3.2 葡萄酒的稳定性处理[10]
冷处理，将葡萄酒置于冰柜中调节温度至稍高于冰
点即－ 5℃放置 5d 后升至常温；热处理，将葡萄酒快
速升温至 80℃保持 10min后冷至常温。
P±1
冰点计算公式：T /℃＝———
2
式中：P 为酒精度。
1.3.3 膜过滤
分别将1.3.1节中经稳定性处理后的酒样经过UEIP503
和UEIS503并调节所需压力进行膜过滤。
1.3.4 总黄酮保留率的测定
采用NaNO2-Al(NO3)3-NaOH为显色体系的分光光度
法[11-12]，以样品显色前后的差示吸光度ΔA为测量指标，
利用芦丁标准溶液的线性回归方程计算出酒样中总黄酮
的含量。
过膜后总黄酮含量
总黄酮保留率(I)/%＝——————————× 100
过膜前总黄酮含量
1.3.5 膜通量[13]的计算
V
J＝———
S·t
式中：J为膜通量 /(L/(m2·h))；V为透过液体积 /L；
S为有效膜面积 /m 2；t为运行时间 /h 。
1.3.6 饱和温度的测定
该实验由两部分组成：a.酒温先达到＋ 5℃，然后
缓慢升温至＋ 25℃左右，在升温过程中酒的电导率已记
录下来；b.将酒温降至＋ 5℃，按照 4g/L加入 KHT晶
种，然后再将酒温加热到＋ 25℃，在此过程中，记录
酒电导率。
数据经计算整理后由两条曲线构成的图表表示出来
(一条表示酒，另一条表示酒＋KHT)。曲线交点表示饱
和温度(T sat)，通过饱和温度的数值来判断酒的酒石稳定
性[1 4-15 ]。
1.3.7 其他理化指标的测定
多糖：采用苯酚 - 硫酸法测定[ 1 6 ]；蛋白质：采用
凯氏定氮法测定[12]；色度：采用分光光度法测定[17]；酒
精度、干浸出物、总糖、总酸、挥发酸、游离及总
SO2：按照 GB/T 15038— 2006《葡萄酒、果酒通用分
析方法》测定。
1 .试样；2 .蠕动泵；3 .超滤器；4 .超滤液；5 .调压阀；6 .隔膜压力表。
图 1 超滤装置示意图
Fig.1 Schematic diagram of ultrafiltration device
1 2
3
4
56
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2 结果与分析
2.1 新疆雪莲养生葡萄酒膜处理工艺正交试验
超滤是一种以膜两侧的压力差为推动力，利用膜孔
在常温下对溶液进行分离的膜技术，其应用于酒类分离
时的静压差一般为 0.1～0.5M Pa [1 8]。结合装置承受能
力，本试验操作压力选择 0.05、0.10、0.15、0.20MPa
四水平。葡萄酒在发酵及贮藏过程中，由于其中的单
宁及多酚类物质的氧化聚合作用，会引起葡萄酒的褐变
和苦涩味的出现。而利用超滤技术就能除祛引起葡萄酒
不稳定的物质，如多酚及造成浑浊的大分子蛋白质等，
使酒质更加稳定，色泽、口感、风味更加丰满圆润[19]。
采用超滤膜对葡萄酒进行精制过滤时，截流分子质量一
般为 10～50kD，因此本试验采用 L8(41× 24)混合正交表
进行正交试验[20]，截流分子质量选择 10～20、30～50kD
两水平；稳定性处理方式选择热处理和冷处理。
因素
水平
A压力 /MPa B截留分子质量 /kD C处理方式
1 0.05 10～20 热处理
2 0.10 30～50 冷处理
3 0.15 － －
4 0.20 － －
表 2 正交试验因素水平表
Table 2 Factors and levels of orthogonal array design
因素
A B C D空列 E空列
总黄酮含量 膜通量 /
水平 保留率% (L/(m2·h))
1 1 1 1 1 1 49.8 0.785
2 1 2 2 2 2 62.3 0.857
3 2 1 1 2 2 56.4 1.323
4 2 2 2 1 1 79.0 1.305
5 3 1 2 1 2 76.7 2.442
6 3 2 1 2 1 66.2 6.079
7 4 1 2 2 1 74.5 3.516
8 4 2 1 1 2 68.0 7.973
K1 112.10 257.40 240.40 273.50 269.50
K2 135.40 275.50 292.50 259.40 263.40
K3 142.90黄
K4 142.50酮
k1 56.05 64.35 60.10 68.38 67.38 主次顺序 C＞ A＞ B保
k2 67.70 68.88 73.13 64.85 65.85 优水平 A3B 2C2留
k3 71.45率
k4 71.25
极差 R 15.40 4.53 13.03 3.53 1.53
调整极差 R＇ 6.93 3.21 9.25 2.50 1.08
K1 1.64 8.07 16.16 12.51 11.69
K2 2.63 16.21 10.68 11.78 12.60
K3 8.52
膜 K4 11.49
通 k1 0.82 4.03 8.08 6.25 5.84 主次顺序 B＞ A＞ C
量 k2 1.31 8.11 5.34 5.89 6.30 优水平 A4B 2C1
k3 4.26
k4 5.74
极差 R 4.92 4.07 2.74 0.36 0.45
调整极差 R＇ 2.21 2.89 1.94 0.26 0.32
表 3 新疆雪莲养生葡萄酒膜处理工艺优化正交试验设计及结果
Table 3 Orthogonal array design and experimental results
对操作压力、截留分子质量和稳定性处理方式 3个
参数，以总黄酮保留率和膜通量为考察指标进行进行 L8
(41× 2 4)正交试验。正交试验因素水平表见表 2，正交
试验结果见表 3。
由表 3 可知，三因素对于总黄酮保留率的影响大
小排列顺序为 C ＞ A ＞ B，即处理方式＞操作压力＞
截留分子质量，最佳工艺条件为 A 3B 2C 2，即操作压力
0.15MPa、截留分子质量 30～50kD、处理方式冷处理；
三因素对于膜通量的影响大小排列顺序为 B＞ A ＞ C，
即截留分子质量＞操作压力＞处理方式，最佳工艺条件
为 A 4B 2C 1，即操作压力 0.20MPa、截留分子质量 30～
50k D、处理方式热处理。
2.2 双指标的综合优化
对于 B 因素，膜通量排在第 1 位，并且两指标一
致取 B 2；对于 C 因素，可以取 C 2 和 C 1，但黄酮保留
率指标为试验考察的优先指标，故应该 C 2；对于 A 因
素，可以取 A 3 和 A 4，如果取 A 4，虽然黄酮保留率降
低 0 .3 %，但膜通量提高 35 %，故应取 A 4。因此，综
合优化条件为 A4B2C 2，即压力 0.20MPa、截留分子质量
30～50kD、处理方式为冷处理。
2.3 影响总黄酮量保留率因素的方差分析
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 F a 显著性
A 320.04 3 106.68 10.47 F0.05(3,3)=9.28，F0.01(3,3)=29.46 *
△B 43.25 1 43.25 4.24
C 332.82 1 332.82 32.67
F0.05(1,3)=10.13 *
F0.01(1,3)=34.12
误差 e 30.57 2 15.29
误差△e 30.57 3 10.19
总和 726.68 7
表 4 总黄酮保留率的方差分析
Table 4 Analysis of variance of the retention rate of total flavonoids
with various ultrafiltration conditions
注：* . P ＜ 0 . 0 5，表差异显著。
由表 4方差分析可知，对于黄酮保留率，3个影响
因素中压力和处理方式对结果有显著性影响，截留分子
质量无显著影响。
2.4 最优条件的验证及稳定性考查
按前述优化条件 A 4B 2C 2，对该条件下的黄酮保留
率、膜通量和各项理化指标进行测定并对其稳定性指标
进行评估。
2.4.1 理化指标
按优化条件得到的黄酮保留率、膜通量和各项理化
指标，结果见表 5 。
由表 5 可知，雪莲养生葡萄酒经过冷处理后，其
中的酒精度、干浸出物、总酸、还原糖、总糖、蛋
白质基本没有变化，说明这些物质不是导致酒产生沉淀
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的原因；挥发酸和二氧化硫略微降低是因为在处理过程
中酒样有一段时间暴露在空气中挥发掉一些；铜离子和
铁离子明显降低是因为冷处理后铜、铁离子形成螯合
物，膜过滤后将其去除，葡萄酒将不会发生铜破败和
铁破败；另外，冷处理和膜过滤也使得导致葡萄酒不稳
定的多酚和色素在酒液中达到了平衡稳定状态[21-22]。
指标 原酒 A4B2C2处理后
总黄酮含量 /(mg/100mL) 198.20 159.10(80.3%)
膜通量 /(L/(m2·h)) — 7.52
酒精度 /% 12.3 12.1
干浸出物 /(g/L) 21.2 21.1
总糖 /(g/L) 3.80 3.70
多糖 /(g/L) 0.523 0.392
总酸 /(g/L) 4.78 4.73
挥发酸 /(g/L) 0.172 0.162
游离 SO2/(mg/L) 40.3 37.2
总 SO2/(mg/L) 132.4 101.2
蛋白质 /(g/L) 4.10 3.84
色度 4.35 3.86
总多酚 /(mg/100mL) 250.2 220.1
铁 /(mg/L) 17.347 5.456
铜 /(mg/L) 2.013 0.564
浊度NTU ＞ 180 3.0
表 5 理化指标的测定
Table 5 Physicochemical indexes of snow lotus healthcare wine
subjected to optimal ultrafiltration treatment
2.4.2 稳定性考察
2.4.2.1 饱和温度实验
采用前述饱和温度测试方法测试原酒和处理后酒的
饱和温度，测试结果见图 2。
由图 2 得到，原酒的饱和温度为 16.5℃，经稳定
性处理和膜过滤之后，饱和温度降低至 12.3℃，饱和温
度低于 16℃的葡萄酒酒石酸是稳定的。
2.4.2.2 稳定性模拟实验
取一定量的酒样品以 60℃、12h，6℃、12h为一
个循环进行实验，测定其浊度。
由图 3 可知，在模拟的冷、热环境下，未经处理
的雪莲养生葡萄酒的浊度随着时间的延长迅速增大，而
经稳定性处理和膜过滤的葡萄酒的浊度保持 3.0NTU以
下，澄清度良好。
3 结 论
雪莲养生葡萄酒中由于加入了雪莲等重要成分，其
中的酚类物质及铜、铁含量较高。通过稳定性定性试
验可知，酚类物质与色素的结合沉淀是导致产生酒中沉
淀的主要原因，另外铜、铁含量高导致了铜破败和铁
破败也是导致酒不稳定的原因。通过冷处理，可以有
效降低前述产生不稳定的因素，使之达到一个平衡稳定
状态，然后再通过中空纤维超滤膜能有效除去前一步骤
产生的杂质，使葡萄酒澄清度达到满意水平，并保持
长时间稳定。
通过正交试验，筛选出了对于黄酮保留率和膜通量
双指标的最优条件，即压力 0.20MPa、截留分子质量
30～50kD、处理方式为冷处理。在此条件下，总黄酮
保留率为 80.3%、膜通量为 7.52L/(m2·h)。通过稳定
性实验，经稳定性处理和膜过滤之后的葡萄酒的稳定性
良好，且其中的有效成分含量降低不明显，符合产品
质量要求。
参考文献:
[1] 蔚慧. 葡萄酒澄清技术的研究[J]. 科技信息, 2008(20): 380-381.
[2] 张文英, 徐彤宝. 提高并稳定山葡萄酒澄清度的技术措施[J]. 中国
林副特产, 2005 (2):19.
[3] COLOMBIE S, MALHERBE S, SABLAYROLLES J M. Modeling of
heat transfer in tanks during wine-making fermentation[J]. Food Control,
2007, 18(8): 953-960.
图 2 原酒处理前 (A)和处理后 (B)的饱和温度 (Tsat)变化
Fig.2 Change in saturation temperature of snow lotus healthcare wine
before (A) and after (B) optimal ultrafiltration treatment
3.8
3.6
3.4
3.0
2.8
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
酒
酒 +KHT电
导
率
/(
S/
cm
)
温度 /℃
5 10 15 20 25
3.0
2.8
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
酒
酒 +KHT电
导
率
/(
S/
cm
)
温度 /℃
5 10 15 20 25
图 3 浊度随放置时间的变化
Fig.3 Change in turbidity of snow lotus healthcare wine
with storage time
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
速
度
/N
T
U
时间 /d
1 2 3 4 5 6 7
处理后
处理前
29※工艺技术 食品科学 2012, Vol. 33, No. 14
[4] DAURIA M, EMANUELE L, RACIOPPI R. The effect of heat and light
on the composition of some volatile compounds in wine [J]. Food
Chemistry, 2009, 117(1): 9-14.
[5] 李华, 王华, 袁春龙, 等．葡萄酒化学[Ｍ]. 北京: 科学出版社, 2005.
[6] BRAMANTI E,CAVALLARO R,ONOR M, et al. Determination of
thiolic compounds as mercury complexes by cold vapor atomic absorp-
tion spectrometry and its application to wines[J]. Talanta, 2008, 74(4):
936-943.
[7] VERSARI A,LAGHI L,THORNGATE H, et al. Prediction of colloidal
stability in white wines using infrared spectroscopy[J]. Journal of Food
Engineering, 2011, 104(2): 239-245.
[8] 高年发, 宝菊花. 超过滤膜在葡萄酒酿造中的应用进展[J]. 中国酿
造, 2007(7): 1-4.
[9] 李华, 王华, 袁春龙, 等. 葡萄酒工艺学[M]. 北京: 科学出版社, 2007:
156-158.
[10] 邓长生, 彭秧, 王新宇, 等. 新疆雪莲养生酒中总黄酮和多糖含量的
测定[J]. 中国酿造, 2010(6): 153-156.
[11] 方美珠, 晁群芳, 兰雁, 等. 响应面法优化新疆一枝蒿总黄酮提取工
艺[J]. 食品科学, 2010, 31(16): 83-86.
[12] HO W S W, SIRKAR K K. 膜手册[M]. 张志诚, 译. 北京: 海洋出版
社, 1999.
[13] 刘振来, 吕小龙, 吴军, 等. 葡萄酒生产中酒石稳定性测定方法研究
[J]. 中外葡萄与葡萄酒, 2008(4): 12-15.
[14] 乔春. 提高红葡萄酒稳定性研究[J]. 食品工业, 1995(1): 36-37.
[15] 郭金龙, 陈有君, 孙国琴, 等. 苯酚 -硫酸法测定杏鲍菇多糖方法的
研究[J]. 食品科学, 2008, 29(12): 555-558.
[16] 谢音, 屈小英. 食品分析[M]. 北京: 科学技术文献出版社, 2009: 82-89.
[17] 梁冬梅, 林玉华. 分光光度法测葡萄酒的色度[J]. 中外葡萄与葡萄
酒, 2002, (3): 9-13.
[18] 高年发, 宝菊花. 超过滤膜在葡萄酒酿造中的应用进展[J]. 中国酿
造, 2007(7): 1-4.
[19] 李景明, 吴军, 王树生, 等. 微孔膜在红葡萄酒过滤澄清中的应用研
究[J]. 农业工程学报, 2004, 20(1): 222-225.
[20] 陈魁. 应用概率统计[M]. 北京: 清华大学出版社, 2000: 272-273.
[21] 刘涛, 张军, 闫军. 红葡萄酒新冷冻方式的探讨[J]. 酿酒, 2008, 35
(5): 77-79.
[22] 郝新峰. 预测葡萄酒酒石酸氢钾稳定性的新方法[J]. 酿酒科技, 2003
(3): 70-71.