原料冷冻处理对‘黑比诺’葡萄酒品质的影响

张嘉璇，刘汝薇，商浥，张筱茜，李运奎,2*

（1. 西北农林科技大学葡萄酒学院，陕西杨凌 712100；2. 西北农林科技大学（合阳）葡萄试验示范站，陕西合阳 715301）

酿酒葡萄果实品质与葡萄酒品质紧密相关，如何提高果实质量以改善葡萄酒品质一直是倍受关注的问题。除了品种选育、栽培技术及成熟度控制等研究外，酿酒葡萄采后至酒精发酵前的处理工艺也是改善葡萄酒品质的重要手段，比如低温浸渍、二氧化碳浸渍、高温处理、高压处理、破碎处理、酶制剂处理等[1-2]，通过促进单宁、酚酸和色素等酚类物质以及挥发性物质成分的溶出，进而提升葡萄酒的颜色、香气和口感品质[3-4]。

张红娜等[5-6]对‘媚丽’葡萄果粒和果皮进行的冷冻处理使葡萄酒中的酚类物质种类和含量增加，外观、香气和口感质量提高。唐国冬等[7-8]对‘赤霞珠’葡萄果粒在不同低温和液氮中处理，发现低温处理加快葡萄果皮细胞中单宁、总酚、总花色苷和芳香物质的溶出，有利于提高葡萄汁的品质。张红娟等[9]研究发现，‘赤霞珠’葡萄经冷冻处理后，葡萄酒中单宁和总酚物质的含量增高，外观、口感和总体评定显著提高。Peng等[10]发现，冷冻处理提升‘媚丽’葡萄酒的香气质量。Gil-mu ñ oz等[11-12]对‘穆尔韦德’（Monastrell）、‘西拉’和‘赤霞珠’3个红色酿酒品种的研究表明，葡萄原料的温度强烈影响酒精发酵中多酚物质的溶出速率，显著提高葡萄酒中的花色苷含量和色泽品质。Morenopérez等[13]同样对上述3个品种进行试验，表明冷冻处理可以显著影响‘赤霞珠’和‘西拉’葡萄酒挥发性物质，但对‘穆尔韦德’葡萄酒挥发性物质的影响较小。由此可见，对红色酿酒葡萄原料的低温处理一般有利于浸渍过程中多酚和挥发性物质成分的溶出，但其影响程度与葡萄品种有很大关系。目前研究的主要品种有‘媚丽’‘赤霞珠’‘穆尔韦德’和‘西拉’，十分有限。

‘黑比诺’属早中熟欧亚种酿酒葡萄品种，是娇贵的红葡萄皇后，可以酿造出名贵的葡萄酒[14]，在世界各地广泛种植，我国甘肃及陕西省合阳县也有较好表现[15-18]。鉴于此，以‘黑皮诺’酿酒葡萄原料为试材，研究冷冻处理对‘黑皮诺’葡萄酒常规理化指标和酚类物质的影响，以期增强对原料冷冻前处理工艺的认识，为相关酿造技术的研发和实践提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

供试品种‘黑比诺’，2010年定植于西北农林科技大学（合阳）葡萄试验示范站。采用单篱架架势，“爬地龙”整形方式，株行距1 m×2.5 m。

试剂：盐酸、氢氧化钠、硫酸铜（CuSO4·5H2O）、酒石酸钾钠（C4HKNaO6·4H2O）、浓硫酸、葡萄糖、次甲基蓝、邻苯二甲酸氢钾、福林酚、乙醇、甲醇、碳酸钠、单宁酸、磷酸、酚酞、磷酸氢二钠等购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

主要仪器：分析天平、分光光度计、离心机、PHS-3B型精密pH计、LC-20AT型岛津高效液相色谱仪、Waters UPLC I-Class型超高效液相色谱仪等。

1.3 方法

1.3.1 果实成熟度监测

葡萄进入转色后，从8月3日至9月4日，每隔4 d于供试葡萄园中取样，对还原糖和总酸进行监测[17-18]。

1.3.2 原料冷冻处理

分选成熟度良好、无病害的‘黑比诺’葡萄果粒，处理组在-24 ℃条件下进行10 h冷冻处理，自然解冻后待用；对照组未进行冷冻处理（常温保存）。

1.3.3 葡萄酒基本理化指标分析

采用酸碱滴定法测定葡萄酒总酸；水蒸汽蒸馏法测定葡萄酒挥发酸；斐林试剂热滴定法测定总糖；PHS-3B型精密pH计测定pH值；直接碘量法测定游离SO2和总SO2；密度瓶法测定干浸出物[19]。

1.3.4 葡萄酒总酚、花色苷等含量测定

采用福林-肖卡法（765 nm）测定总酚；采用甲基纤维素沉淀法（280 nm）测定总单宁；采用pH示差法（520 nm、700 nm）测定总花色苷[18]；采用HPLC法测定单体酚和花色苷[17]。

1.3.5 数据处理

采用SPSS 22.0进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 对‘黑比诺’葡萄酒基本理化指标的影响

原料冷冻处理对‘黑比诺’葡萄酒干浸出物、pH、挥发酸、游离SO2和总SO2、总酸及总糖含量的影响见表1。由表1可以看出，试验所酿制的葡萄酒酒样均符合葡萄酒国家标准GB/T 15037-2006。‘黑比诺’葡萄原料经-24 ℃冷冻处理和常温对照所酿制的干红葡萄酒在干浸出物、总酸、总SO2方面存在显著差异。原料经冷冻处理所酿制的葡萄酒干浸出物达到36.20 g/L，未经冷冻处理的对照组酒样干浸出物为22.70 g/L。在pH、挥发酸（以醋酸计）、总糖等指标方面处理组和对照组无显著差异。

表1 不同处理的‘黑比诺’葡萄酒基本理化指标Table 1 Physical and chemical indexes of 'Pinot Noir' wines

2.2 对葡萄酒单宁、总花色苷和总酚的影响

原料冷冻处理对‘黑比诺’葡萄酒单宁、总花色苷和总酚的影响见表2。发现‘黑比诺’葡萄原料经-24 ℃冷冻处理和未处理所酿的干红葡萄酒在单宁、总花色苷和总酚3个指标都存在显著差异，但对不同多酚物质的影响程度不同。与未冷冻处理的对照组酒样相比，冷冻处理使葡萄酒增加5.06%的单宁。总花色苷方面，冷冻处理组的葡萄酒比对照增加84.47%。总酚含量的差别也比较明显，与对照组的1157.33 mg/L相比，冷冻处理组的葡萄酒总酚增加了5.06%。

2.3 对葡萄酒单体酚和简单花色苷的影响

由表3所示，‘黑比诺’葡萄原料经-24 ℃冷冻处理和未处理所酿制的干红葡萄酒在单体酚种类、总含量和各单体酚含量方面均存在明显差异。处理组所酿制的葡萄酒含有14种单体酚，对照组酒样含有12种单体酚；冷冻处理使葡萄酒增加香草酸、香豆酸和白藜芦醇3种，但丁香酸在处理组酒样中未检出，而在对照组酒样中检出。原料冷冻处理使葡萄酒中的安息香酸、儿茶素、绿原酸、芦丁、水杨酸均有所增加，尤以儿茶素、绿原酸增加最为显著，另外，原料冷冻处理使葡萄酒中的没食子酸、咖啡酸、表儿茶素、阿魏酸、香豆素和桑色素含量有所降低。总体上来看，原料冷冻处理使葡萄酒中的单体酚总量有明显增加，从对照组的38.422 mg/L增加到处理组的73.063 mg/L。

由表4可见，‘黑比诺’葡萄经-24 ℃冷冻处理与未冷冻处理所酿制的干红葡萄酒在简单花色苷种类、总含量和各简单花色苷含量方面均存在明显差异。处理组酿制的葡萄酒检出7种简单花色苷，比对照组酒样的6种花色苷增加了花青素-3-O-葡萄糖苷，并且使甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-O-葡萄糖苷和甲基花青素-3-乙酰化-葡萄糖苷含量有所增加，但增加幅度不大。二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-乙酰化-葡萄糖苷含量在处理组和对照组间差别不大，且两组酒样中的简单花色苷均以二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷为主。原料冷冻处理的葡萄酒简单花色苷总量为71.05 mg/L，而对照组为67.58 mg/L。

表2 ‘黑比诺’葡萄酒单宁、总花色苷和总酚含量Table 2 Tannins, total anthocyanins and total phenolics in'Pinot Noir' wines mg/L

表3 ‘黑比诺’葡萄酒单体酚含量Table 3 Monomeric phenolics in 'Pinot Noir' wines mg/L

3 讨论与结论

原料冷冻处理对‘黑比诺’葡萄酒基本理化指标pH、挥发酸、残糖、总酸等影响不大，仅增加干浸出物。这与张红娟等[9]对‘赤霞珠’葡萄进行-20 ℃和-35 ℃冷冻处理，姚路畅等[20]对‘霞多丽’葡萄进行-20 ℃冷冻处理所得出的结论基本一致，说明酿酒葡萄原料的冷冻处理，对主要来自葡萄果肉部分的糖和酸无显著影响，而‘黑比诺’葡萄酒干浸出物含量显著增加应归因于冷冻处理可以显著增加‘黑比诺’葡萄酒中源自葡萄皮的多酚物质含量。

冷冻处理对‘黑比诺’葡萄酒单宁、总花色苷和总酚都有显著影响。相比之下，对总花色苷的影响最大，对单宁和总酚的影响相当。分析三类物质来源不难发现，花色苷来自于‘黑比诺’葡萄的果皮，单宁和总酚除了来自果皮，还可能来自籽和果梗等。因此，原料冷冻处理可以促进源自‘黑比诺’葡萄皮的多酚物质溶出，从而显著增加葡萄酒中的多酚物质含量。

‘黑比诺’葡萄原料经过-24 ℃冷冻处理，使其酒的单体酚种类增加，总单体酚上升90.16%。但低温对不同单体酚的影响存在较大差异，如有利于绿原酸、香草酸、芦丁、儿茶素、香豆酸和白藜芦醇的积累，不利于没食子酸、咖啡酸、表儿茶素、丁香酸、阿魏酸、香豆素和桑色素的积累。这些发现与文献报道的其他葡萄品种不尽相同。张红娜等[5]对‘媚丽’的研究发现，冷冻处理也使单体酚的总含量有所增加，但对具体单体酚的影响不同，如低温有利于儿茶素、香草酸、咖啡酸和表儿茶素的积累，不利于没食子酸、丁香酸和桑色素的积累。唐国冬等[7]对‘赤霞珠’的研究发现，冷冻处理有利于儿茶素、没食子酸和咖啡酸的积累，不利于绿原酸和香豆素的积累。Gil-mu ñ oz等[11]对‘穆尔韦德’的研究发现，原料冷冻处理有利于芦丁、没食子酸和香豆素的积累，不利于儿茶素和表儿茶素的积累，对香草酸、丁香酸、咖啡酸和阿魏酸基本没影响。由此可见，对不同品种的酿酒葡萄，冷冻处理可以显著增加葡萄酒中的单体酚物质总量，这应该是由于冷冻处理可促进源自葡萄皮的单体酚类物质溶出。不同的单体酚物质表现出不同的影响程度，这可能归因于不同酿酒品种含有的单体酚种类与含量存在差别；也可能由于酿造工艺不同造成，因为不同工艺处理对原料中单体酚的浸提程度不同，甚至与冷冻温度、冷冻时间、解冻方式等都有关系。

表4 ‘黑比诺’葡萄酒简单花色苷含量Table 4 Anthocyanins in 'Pinot Noir' wines mg/L

同样，原料冷冻处理使‘黑比诺’葡萄酒中的简单花色苷种类从6种增加到7种，总含量增加了5.13%。与采用化学分析法得到的总花色苷数据比较不难推测，原料冷冻处理主要对葡萄皮中的结合态和聚合态花色苷的溶出有重要影响，对葡萄皮中的简单花色苷溶出影响相对更小。另外，试验发现原料冷冻处理使葡萄酒中的7种简单花色苷含量均有不同程度的增加。这些发现与文献报道也不尽相同。张红娜等[5]对‘媚丽’的研究发现，冷冻处理可以显著增加葡萄酒中的简单花色苷总量，但不利于花翠素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-O-葡萄糖苷、二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-乙酰化-葡萄糖苷的积累。Gil-mu ñ oz等[11]对‘穆尔韦德’的研究发现，原料冷冻处理有利于花青素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-O-葡萄糖苷和甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷的积累，不利于二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-乙酰化-葡萄糖苷的积累，对花翠素-3-O-葡萄糖苷基本没影响。Gil-muñoz等[12]对‘赤霞珠’的研究发现，原料冷冻处理有利于花翠素-3-O-葡萄糖苷、甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-乙酰化-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-乙酰化-葡萄糖苷的积累，不利于花青素-3-O-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷的积累。由此可见，对于不同葡萄品种，冷冻处理可以显著增加葡萄酒中的简单花色苷总量，但对不同的简单花色苷表现出了不同的影响程度，原因可能与单体酚的情况类似。

以上分析发现，原料冷冻处理应该是通过影响葡萄果皮从而影响酚类物质溶出。姚路畅等[18]采用透射电子显微镜观察不同低温处理对‘霞多丽’葡萄果皮的破坏情况，发现冷冻处理使葡萄果皮细胞的细胞壁断裂、细胞结构破坏、细胞质外泄，且温度越低，破坏越严重。吴凯等[21]发现，温带植物在遭受冷害时，生物膜发生膜脂物相变化，从液晶相变为凝胶相，膜的外型和厚度也发生变化，促使膜收缩，出现孔道或龟裂，从而增大膜透性，导致膜内可溶性物质、电解质等大量向膜外渗透。

因此，原料冷冻处理可以破坏‘黑比诺’葡萄果皮，从而促进果皮中的酚类等物质在浸渍中更多地溶出，进而对葡萄酒的酚类物质、感官品质等造成显著影响。理论上来说，可以将原料冷冻处理作为提高葡萄酒品质的前处理措施，但由于原料冷冻处理功耗较高，需要较大冷冻空间和一定处理时间，这给大生产带来一定限制。相关研究有待进一步深入和优化。尽管如此，在小规模精品葡萄酒生产方面，原料冷冻处理不失为一个提高葡萄酒质量的选项。