葡萄酒陈酿过程中溶解氧变化研究

李永山 张军翔 郝笑云

（宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021）

葡萄酒陈酿过程中溶解氧变化研究

李永山 张军翔 郝笑云

（宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021）

利用溶解氧测定仪测定不同温度下和陈酿过程中葡萄酒的溶解氧，总结葡萄酒中溶解氧随温度升高而降低的规律；对葡萄酒中的溶解氧在陈酿过程中的降低变化进行了进一步的研究。结果表明，葡萄酒在陈酿过程中其溶解氧起始浓度较高，但是其降低速率很快，并且两周后趋于0；根据化学反应动力学，提出一个葡萄酒中的氧与酚类物质的反应模型，并对此模型进行拟合验证。模型DO＝f（T）·DO0·eKom·t能够反映出葡萄酒陈酿过程中溶解氧随时间的变化规律。

葡萄酒；溶解氧；模型

葡萄酒是葡萄经过处理发酵的酒精饮料。葡萄酒的酿造过程大致可以分为发酵阶段和后熟阶段。由于新酿制的葡萄酒酒体粗糙，口感不协调，因此需要在不锈钢罐或者橡木桶中进行陈酿。在整个陈酿过程中，溶解氧起着非常重要的作用，氧的作用主要在于加速醇、醛、酸、酯之间氧化还原反应的发生，促进酒的后熟和陈酿［1］。微氧技术［2］的出现，为葡萄酒的陈酿提供了一种新的方式。因此人们更加关注葡萄酒中的溶解氧变化。通过了解葡萄酒中的溶解氧，能够为此项技术在葡萄酒的陈酿中供氧量和供氧时间提供理论参考［3］。

本试验选取不锈钢罐和橡木桶为研究对象，通过分析其中溶解氧的变化，总结其中的规律并且提出了一个相关的理论模型。微氧技术在葡萄酒后处理过程中的应用提供了可遵循的量化规律，并能够为工业生产节省成本。

1 材料与方法

1.1 葡萄酒样

实验用酒为2010年酿制的赤霞珠。不锈钢罐容积50m3，在储酒车间陈放；橡木桶容积225L，选取3个不同品牌，存放于地下酒窖。

1.2 试验仪器

便携式溶氧测定仪：HQ30d，法国HACH公司。

1.3 试验方法

1.3.1 葡萄酒储存过程中溶解氧变化监测 选取5个50m3不锈钢罐为研究对象，待装满酒后测定罐中部（约1.2m）溶解氧的变化；

随机选取3个品牌的橡木桶各3个，装满酒后测定液面中部（液面下30cm处）和底部（液面下60cm处）的溶解氧气的变化［3］。

1.3.2 溶解氧随温度的变化 取葡萄酒至于冰箱中冷冻，于－2℃时取出，使其自然升温，在不同温度条件下测定其溶解氧［4］。

1.3.3 溶解氧变化理论模型的建立 葡萄酒中的多酚物质具有还原性，是消耗氧气的主要物质。在陈酿过程中，会被葡萄酒中的溶解氧氧化。这些反应大致可分为花色苷与黄烷类的反应、花色苷与黄烷类和乙醛的反应以及花色苷和其他化合物的反应［5］。在这些化学变化的共同作用下，葡萄酒变得更加稳定，颜色加深，同时酒的感官品质得到了改善，香气也得到了提升。葡萄酒中的这类化学反应可用图1表示［6］。

图1 葡萄酒中的氧化反应Figure 1 Theoxidation reaction in wine

通过图1可知，当用P代表葡萄酒中与氧气反应的物质，用P·O表示氧化后的产物，O2为葡萄酒中的溶解氧因此将此氧化还原反应可以表示为：

在葡萄酒中，溶解氧受到温度（T）的影响很大［7］，因此在描述氧气在陈酿过程中的变化规律时，需要考虑到温度的影响，所以温度影响系数表示为f（T）。

用DO表示葡萄酒中的溶解氧，用PO表示产物，又因为反应底物P的浓度远远大于溶解氧的浓度（＞1 000倍），所以将P看作常数，表示为A。根据化学反应动力学，可以得到：

式中：

DO——葡萄酒中溶解氧的浓度，mg/L；

PO——葡萄酒中氧化产物浓度，mg/L；

t——时间，d；

DO0——葡萄酒中初始溶解氧浓度，mg/L；

A——初始底物浓度，mg/L；

k——反应系数。

式（1）经过计算，得到：

式中：

Kom——经过多次计算后的系数。

在葡萄酒的储存过程中，温度对溶解氧也具有一定的影响，会使DO0产生一定的波动。因此引入一个温度变化系数f（T）。式（2）就变为：

式中：

f（T）——温度变化系数。

2 分析与讨论

2.1 溶解氧随温度的变化

由图2可知，葡萄酒中的溶解氧与酒温呈负相关，随着温度的升高，葡萄酒中的溶解氧逐渐降低。

图2 温度与溶解氧的变化Figure 2 Variations of dissolved oxygen in different temperatures

由于在0℃以下时，溶解氧测定仪无法正常工作，因此只能测量0℃以上时葡萄酒的溶解氧。通过SPSS 17.0软件进行拟合，得到最佳描述此变化的曲线经验方程（4），能够较好的表示和预测在此温度范围内葡萄酒中的溶解氧含量：

其中，f（T）＝T－0.106（T＞0），R2＝0.963。

2.2 葡萄酒陈酿过程中溶解氧的变化

2.2.1 不锈钢罐中的溶解氧变化 葡萄酒的储藏陈酿容器一般为不锈钢罐或者橡木桶，因此研究的不锈钢罐中部和橡木桶的中部以及底部的溶解氧变化，为进一步了解葡萄酒中氧气的规律提供依据。

由图3可知，不锈钢罐中初始溶解氧比较高，在2.0mg/L以上，随着时间的变化，其溶解氧迅速降低，最后趋于0mg/L；选取的对象中的溶解氧呈现出相同的变化规律，并且不同对象间的浮动很小。

图3 不锈钢罐中溶解氧的变化Figure 3 Evoluton of dissolved oxygen in stainless steel tanks

图4 橡木桶中部溶解氧的变化Figure 4 Evolution of oxygen in the middle of oak barrels

图5 橡木桶底部溶解氧的变化Figure 5 Evolution of oxygen in the bottom of oak barrels

2.2.2 橡木桶中的溶解氧变化 由图4和图5可知，在陈酿开始时，橡木桶底部的溶解氧与中部基本相同，橡木桶内的初始氧浓度偏高，可以达到3.5mg/L，在陈酿过程中迅速降低。随着时间的进行，橡木桶底部的溶解氧总是略低于中部的溶解氧。二者的溶解氧变化呈现出相同的下降走势，两周后趋于0mg/L。与不锈钢罐对比，可以看出，橡木桶内溶解氧变化较为平缓。

2.3 葡萄酒陈酿过程中的溶解氧变化模型

由表1可知，通过模型拟合，得到的3条曲线相关系数均在0.97以上，能够确切的表示出溶解氧在葡萄酒陈酿中的变化规律。

表1 葡萄酒溶解氧变化理论模型Table 1 The model of evolution of oxygen in wine

系数Kom表示溶解氧的变化速率，比较Kom发现，在不锈钢罐中其绝对值最大，橡木桶底部次之，橡木桶中部最小。说明溶解氧的消耗速率为不锈钢罐＞橡木桶底部＞橡木桶中部，这是因为不锈钢罐是密闭容器，而橡木桶具有通透性的缘故；并且橡木桶顶部具有一定空隙，氧气能够向下扩散，导致橡木桶顶部和底部氧气变化具有微小差异。

3 结论

葡萄酒中的溶解氧浓度随温度的升高会而降低，在葡萄酒温度保持稳定的情况下，在不锈钢罐与橡木桶中陈酿的葡萄酒都会在两周时间左右降到最低值，模型DO＝f（T）·DO0·eKom·t能够表示出葡萄酒在陈酿过程中溶解氧的变化。该模型的建立，能够为微氧技术应用在葡萄酒陈酿过程中的供氧时间和供氧量提供了理论基础，避免在微氧处理过程中出现供氧不足或者过氧化的现象，保证葡萄酒的健康和质量。

1 康文怀，李华，秦玲.葡萄酒中溶解氧与酚类物质的研究进展［J］.酿酒，2003，30（4）：44～46.

2 夏广丽，刘春生，史铭儡，等.微氧处理技术在葡萄酒陈酿中的应用［J］.中外葡萄与葡萄酒，2008（3）：16～18.

3 I Nevares，M Del Alamo，L M Cárcel，et.al.Measure the dissolved oxygen consumed by red wines in aging tanks［J］.Food Bioprocess Technol.，2009（2）：328～336.

4 肖利民，曾新安，陈勇，等.葡萄酒后处理阶段溶解氧变化研究［J］.食品科技，2004（6）：77～79.

5 E Gómez－Plaza，M Cano－López.A review on micro－oxygenation of red wines：Claims，benefits and the underlying chemistry［J］.Food Chemistry，2011（125）：1 131～1 140.

6 Mark Kelly，David Wollan.Micro－oxygenation of wine in barrels［D］.Australia：The Australian and New Zealand Grapegrower and Winemaker，2003.

7 曾新安，岳强，肖利民.橡木桶陈酿过程葡萄酒溶解氧的变化［J］.酿酒科技，2005（11）：73～74.

Study on the changes of dissolved oxygen in wine aging process

LI Yong－shan ZHANG Jun－xiangHAO Xiao－yun

（Agricultural School of Ningxia University，Yinchuan，Ningxia750021，China）

The dissolved oxygen（DO）in different temperature was matured by a meter and we found that the oxygen dissolved in wine was reduced with the temperature rising.We have a further study of DO while wine maturing.The DO is in a high level at the beginning of aging，but decreased quickly and after two weeks to 0.According to the chemical reaction kinetics，present a wine in oxygen and phenol reaction model，and the model was validated.The modelDO＝f（T）·DO0·e Kom·tcan express the changes in wine.

wine；dissolved oxygen；model

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.015

宁夏自治区科攻关项目

李永山（1986－），男，宁夏大学在读硕士研究生。E－mail：lyshan86＠163.com

张军翔

2011－08－01