不同酿酒酵母发酵对赤霞珠葡萄酒颜色的影响

袁琳，宋育阳，周越，刘延琳

(1.山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷 030801；2.西北农林科技大学 葡萄酒学院，陕西 杨凌 712100)

不同酿酒酵母发酵对赤霞珠葡萄酒颜色的影响

袁琳1，宋育阳2*，周越2，刘延琳2

(1.山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷 030801；2.西北农林科技大学 葡萄酒学院，陕西 杨凌 712100)

[目的]颜色是红葡萄酒重要的质量指标之一。酵母对葡萄酒颜色起着不可忽视的作用。本文旨在研究比较6种不同酵母(CECA、CEC01、D254、RC212、F15和BDX)对赤霞珠葡萄酒颜色的作用及差异。[方法]首先，对原料进行热浸渍，最大程度分离色素；后分离皮渣，进行葡萄汁发酵。通过二氧化碳失重法对发酵过程进行监测，每隔两天对发酵基质进行色度、色调和总花色苷的测量。发酵结束后，检测葡萄酒和酒泥提取液的色度、色调、总花色苷、聚合花色素和葡萄酒颜色。[结果]在色度动态变化中，D254下降幅度最大；色调方面，CEC01上升最多。最终酒样表明，赤霞珠葡萄用D254、CECA和CEC01发酵得到的酒色度高、总花色苷多，颜色较深，RC212发酵得到的葡萄酒颜色较浅；而酵母F15和BDX无显著特征。[结论]综合比较，CECA和CEC01对色素的吸附能力较弱，适用于赤霞珠葡萄酒的发酵。

酿酒酵母； 吸附； 葡萄酒颜色

外观色泽是影响葡萄酒感官品质的重要指标之一，对葡萄酒的口味和风格起着重要的暗示作用[1]。在影响葡萄酒颜色的众多因素中，酵母对颜色的影响是不容小觑的：它存在于整个发酵过程和陈酿阶段，而且与酒泥接触的时间最长。发酵过程中，酵母菌主要通过3种方式影响葡萄酒的颜色[2]：(1)酵母对色素的生物化学作用。通过产生丙酮酸和乙醛与花色苷分别形成葡萄色素Vitisin A和Vitisin B，增加色素稳定性，并在一定程度上改变颜色；(2)吸附作用。发酵阶段，细胞壁的吸附作用会使酒中花色苷含量减少，从而使颜色变浅；(3)保护作用。在陈酿过程中，酵母裂解，其多糖和甘露糖蛋白会抵抗色素物质的降解，从而阻止葡萄酒褐变。

由于酵母细胞壁的特殊吸附作用，酵母菌可以改变酚类物质尤其是重要呈色物质花色苷在葡萄酒中的浓度和成分。因此，为了避免红葡萄酒在酿造过程中的颜色损失和酚类物质的氧化，应该注意酵母菌株的选择[3]。

目前关于酵母菌对红葡萄酒颜色影响的研究很少，多集中于多酚物质对红葡萄酒颜色的影响[4]以及酵母对酿造过程中的香气影响[5]。本文利用6种酵母菌株(CECA、CEC01、D254、RC212、F15和BDX)，在赤霞珠葡萄酒中进行发酵，分别测量发酵基质的色度、色调以及总花色苷。发酵结束后，检测葡萄酒和酒泥提取液的色度、色调、总花色苷、聚合花色素和葡萄酒颜色，通过比较，选出色素吸附能力弱，对葡萄酒颜色影响不大的酵母菌种。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试菌种

试验用酵母菌株见表1。

表1 菌株简介

1.1.2 供试品种

供试葡萄品种赤霞珠，采自2014年广西现代农业科技示范园。生产常规管理。

1.1.3 主要仪器设备

净化工作台、恒温摇床、电子天平、超声波清洗机、UV-2450紫外分光光度计、旋转蒸发仪。

1.2 试验方法

1.2.1 葡萄皮色素的提取[6]

选取赤霞珠20个冰冻的果粒，分成2组，每组10粒；避光条件下，稍解冻，称重；将果皮完全剥离，并除去果皮外果胶，然后用滤纸轻轻吸取果皮内表面的残汁，称重；将其放入10 mL洗净的试管中(外壁套有锡箔纸)，加入葡萄皮重量7倍体积的体积分数0.1% HCl的甲醇溶液，在40 ℃水浴中超声波辅助提取，提取时间 50 min，提取2次，合并提取液。

1.2.2 葡萄酒发酵试验流程图

图1 实验流程图Fig.1 Experimental flow chart

1.2.3 葡萄原料的处理

热浸渍葡萄：赤霞珠葡萄粒选，完全除梗破碎，将葡萄皮渣放在75 ℃恒温箱里热浸渍1 h，挤汁，分离皮渣，称量汁液体积。取8 mL于4度保存；其余均分为12个瓶，待用。

1.2.4 酵母活化

将配置好的YPD培养基(葡萄糖，蛋白胨和酵母浸粉比例分别为2%，2%和1%)和6个50 mL器皿121 ℃高温灭菌20 min，冷却后把300 mL灭菌培养液平均倒入6个器皿中待用。

活化：4 ℃操作台上，每种酵母(甘油菌)取20 μL分别接种到6个YPD培养基中，28 ℃下培养2 d后显微计数，并按照计数的结果计算105数量级所需要的菌液量，用移液枪把计算结果分别加入12个锥形瓶中启动发酵。

1.2.5 发酵监控

把锥形瓶放在20 ℃室内发酵，每12 h测一次CO2失重值，每2 d取2 mL样品进行色度、色调和总花色苷的检验。CO2失重值连续3次重量不变视为发酵停止。

1.2.6 基本理化指标检测

发酵结束后，分别检测每个菌株两个重复模拟酒样酒精度、还原糖、总酸[7]。

酒精度：取100 mL酒样于500 mL蒸馏瓶中进行蒸馏，收集100 mL馏分备用；密度瓶分别称量空瓶质量、空瓶加水质量以及空瓶加样品质量，再利用公式进行计算。

还原糖：取一定量的葡萄酒样品，在100 mL容量瓶中稀释备用，将制备好的斐林溶液加热至沸2 min后，加入2～3滴次甲基蓝，用之前制备好的葡萄酒稀释溶液进行滴定直至沸腾溶液蓝色消失即为达到终点时，记录葡萄酒样品稀释液使用量，计算得出葡萄酒的还原糖含量。

总酸：以酚酞作指示剂，用已知浓度的氢氧化钠标准溶液滴定，根据酸碱中和滴定的原理，由碱溶液的消耗量计算得出总酸含量。

1.2.7 酒泥色素的提取[8]

锥形瓶中的酒和酒泥转入移液管， 4 000 r·min-18 ℃离心3 min，小心倒出酒样，称重。用9 mL丙酮/水/盐酸(70/29/1)萃取，振荡1 min，离心8 000 r·min-1，取上清，重复2次。实验组重复组合并，温度低于50 ℃，真空旋转蒸发，后离心。10 mL甲醇(色谱级)溶解待用。

1.2.8 酒样和酒泥颜色检测

用分光光度计测出酒样和酒泥的色度、色调、总花色苷等比色参数，并随后测出酒样的聚合花色苷和葡萄酒颜色比色参数。具体方法如下[9]：

把样品经过0.4 μm 孔径过滤，用pH=3的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液稀释10倍，待用；

色度：把稀释样品倒入1 cm 比色皿中，在波长420，520，620 nm下分别测定其吸光值，三者之和即为该样品的色度；

色调：420 nm与520 nm吸光值之比；

总花色苷：1 mL稀释样品中添加9 mL 0.1 mol·L-1盐酸，4～5 h后在520 nm处的吸光值；

聚合色素颜色：5 mL稀释样品中添加15 mg Na2SO3， 1 min后在520 nm的吸光值；

葡萄酒颜色：取2 mL稀释样品，加入20 μL乙醛，45 min后在520 nm处的吸光值。

2 结果与分析

2.1 葡萄原料的基本理化指标

赤霞珠葡萄原料的基本理化指标见表2。

表2 赤霞珠葡萄基本理化指标(皮中)

2.2 葡萄酒理化指标

发酵结束后葡萄酒的基本理化指标如表3所示。

表3 不同酵母发酵的基本理化指标

Table 3 The basic physical and chemical indicators of different yeasts fermentation

酿酒酵母SaccharomycesCerevisiae残糖/g·L-1ReducingSuger总酸/g·L-1(酒石酸计)TotalAcidCECA1.833.30CEC011.353.30D2541.352.89RC2121.353.23F151.553.34BDX1.503.79

由表3可以看出，6株菌株都完成发酵，赤霞珠葡萄酒的残糖含量为1.35～1.83 g·L-1。

2.3 不同酿酒酵母的发酵曲线

发酵过程中每隔12 h测一次重量，将12 h平均每小时重量减小值作为酵母的发酵速率，制成发酵速率图(图2)。

图2 赤霞珠发酵速率图Fig.2 Fermentation of Cabernet Sauvignon rate

图2显示，最先启动发酵的是RC212，也是发酵速率最大的；除了酵母CEC01以外，其余菌种都在第25～55 h达到最大发酵速率，RC212最先达到最大发酵速率，并持续近一天，平均发酵速率为0.1 g·h-1；CEC01启动发酵慢，在67～79 h发酵速率达到最大值，但是最高发酵速率比其他菌种低。CEC01的缓速发展可能是因为当时YPD扩大培养酵母的时候，CEC01的菌没有完全长出，导致活菌数少，启动缓慢。

鉴于接种前进行了显微计数以确保接种量大概一致，从图中可以说明酵母RC212启动发酵快，发酵能力强；CEC01启动发酵较慢，发酵能力弱；BDX启动发酵时间较快，生活力和发酵能力较强。

2.4 不同酿酒酵母对发酵过程中基质颜色的影响

在发酵过程中，每隔2 d对所有的样品进行色度、色调和总花色苷的动态监测，得到图3。

图3 赤霞珠发酵过程中的色度变化Fig.3 The chromaticity change in Cabernet Sauvignon fermentation

图3显示，酿造过程中，D254是色度下降最大的菌株，最大降值为0.400；色度下降最少的是BDX，为0.140。色度下降速度快的时间和酵母发酵的旺盛期大致一致。

赤霞珠葡萄酒的色度下降集中在第二天到第六天，为发酵期，其中第三天为发酵旺期。第二天到第三天色度降得最多，可以说明发酵越旺盛，酵母的吸附作用强度越大；D254色度下降最多，BDX最少，这可能与BDX对赤霞珠葡萄酒的花色苷吸附作用不强有关。

图4 赤霞珠发酵过程中的色调变化Fig.4 The tone change in Cabernet Sauvignon fermentation

图4显示，酵母发酵完成后色调都有不同程度的提高，其中CEC01上升最多，为0.070，D254上升最少，为0.020。整个发酵过程，基本所有酵母发酵的色调都是先下降后上升，再下降。

根据图5，所有菌种的总花色苷曲线都是先上升后下降。除了D254，其余菌株发酵的酒中发酵末期的总花色苷含量都比发酵起始低，其中下降最多的是BDX，为0.022；D254上升了0.099。

图5 赤霞珠发酵过程中的总花色苷变化Fig.5 Total anthocyanins change in Cabernet Sauvignon fermentation

2.5 葡萄酒泥的颜色

把酒泥中的色素提取定容后，对酒泥提取液进行色度、色调和总花色苷的测量，结果如图6。

图6 赤霞珠酒泥色度、色调和总花色苷指标Fig.6 The chromaticity, tone and total anthocyanin in Cabernet Sauvignon wine lees

图6中，酒泥色度最高的是RC212，其次是D254；CEC01和F15的较低。色调D254、RC212和BDX较高，CEC01较低。总花色苷RC212和BDX较高，其余都比较低。

3 讨论与结论

3.1 发酵过程中酵母生长与颜色指标的变化以及原因

葡萄酒色度的高低主要由葡萄酒中的酚类物质如花色素苷、单宁等决定，花色素苷、单宁含量越高，葡萄酒的颜色就越深，色度也就高[10]。

红葡萄酒的色调反映了葡萄酒中黄色物质和红色物质的比值[11]。根据图4，随着发酵的进行，色调是增长的，这有3种可能性：黄色物质增多、红色物质减少或者两者同时发生。在发酵过程中，由于Vitisins的形成，黄色物质增多；花色苷的减少会使红色物质减少。但由于吸附和自然沉降作用，两者的比例会变化，导致色调上升下降不一。从色调来看，菌株CEC01上升最多，D254上升最少。可以看出，CEC01在发酵过程中能够提高酒的色调。

根据图5，总花色苷含量先上升后下降，原因是前期花色素的聚合作用大于酵母细胞壁的吸附作用以及自然沉降作用，而后期随着聚合作用下降，酵母细胞壁的吸附作用以及自然沉降作用占主导，使总花色苷下降。所有菌种最终的总花色苷都比起始含量高，D254增幅最高，CECA增幅最小，D254提升总花色苷含量的能力最强[12]。

3.2 葡萄酒和酒泥颜色指标的讨论

根据赤霞珠葡萄酒，D254的颜色最深，色度值高，总花色苷含量高，证明用D254酿的赤霞珠葡萄酒颜色深；相反，用RC212酿的酒色度低，总花色苷含量低，但酒泥中色度高，说明RC212有产生深色酒泥的能力；根据图6，RC212酒和酒泥中的总花色苷都比较低，聚合色素却高，这说明菌株RC212能促进聚合花色苷的形成。CECA和CEC01酿的酒色度和总花色苷比较高，酒泥的色度和总花色苷比较低，说明CECA和CEC01对葡萄酒颜色的吸附能力小，能酿出颜色较深的赤霞珠酒。

3.3 结论

本文研究了6种酵母(CECA、CEC01、D254、RC212、F15和BDX)的发酵能力，并测量了赤霞珠葡萄酒的颜色以及花色苷情况。结果显示，添加不同酵母会对葡萄酒中色度、色调、总花色苷、聚合色素等都产生影响。在色度动态变化中，D254下降幅度大，BDX下降小；在色调的动态变化中，CEC01上升最多。酒样结果证明，赤霞珠葡萄用D254、CECA和CEC01发酵得到的酒色度高、总花色苷多，颜色较深，用RC212发酵得到的葡萄酒颜色较浅；酵母F15和BDX无显著特征，对品种特异性不大，但是颜色也不突出。综合比较，CECA和CEC01对色素的吸附能力较弱，更适于赤霞珠葡萄酒的发酵。

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(编辑：马荣博)

Effects of different yeast strains on cabernet sauvignon wine color during fermentation

Yuan Lin1, Song Yuyang2*, Zhou Yue2, Liu Yanlin2

(1.CollegeofFoodSciencesandEngineering,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China; 2.CollegeofEnology,NorthwestAgricultureandForestryUniversity,Yangling712100,China)

[Objective]Wine color is one of important indicators for wine quality. Yeast plays an important role in wine color.The aim of this study was to find the effect and differences between six yeast strains(CECA, CEC01, D254, RC212, F15 and BDX)on the Cabernet Sauvignon wine color.[Methods]First of all, the grapes should go through heated maceration in order to get the best grape pigments, then separated peels from must. During fermentation, carbon dioxide weight lossmethod was measured to detect the fermentation process, the chromaticity, tone and total anthocyanins from the substrate were also measured by spectrophotometer every two days. After fermentation, the chromaticity, tone, total anthocyanins, polymerization pigments, wine color from wine and lee extraction were analyzed by spectrophotometer.[Results]Theresult showed that, D254 had the sharpest decline in chromaticity change; and CEC01 rised the most in tone. Final wine samples showed that, Cabernet sauvignon wine, using D254, CECA and CEC01, had deeper color and higher level of chromaticity and total anthocyanins; using RC212, we found a shallower wine color; F15 and BDX showed no significant features.[Conclusion]Through comparative comparison, CECA and CEC01 are weak in adsorption capacity, and more suitable in Cabernet sauvignon wine fermentation.

Wine yeast, Adsorption, Wine color

2016-10-12

2017-05-09

袁琳(1989-)，女(汉)，山东潍坊人，助教，研究方向：葡萄酒化学

*通信作者：宋育阳，博士，讲师，Tel: 029-87091527；E-mail：yuyangsong@nwsuaf.edu.cn

山西省科技成果转化引导专项(201604D132034)

TS262

A

1671-8151(2017)07-0528-05