不同浸渍发酵方式对红葡萄酒风味物质及感官特征的影响

丁 燕，韩晓梅，王超萍，王钦超

（1.山东省葡萄研究院，山东济南 250100；2.山东省葡萄栽培与精深加工工程技术研究中心，山东济南 250100；3.龙口省级农业高新技术产业开发区管委会，山东烟台 265701）

葡萄酒中的酚类物质，如花色苷、原花色素等的含量、结构、聚合度、没食子酰化度等对葡萄酒感官特性，如色泽、澄清度、酒体、苦涩味以及陈酿潜力等都具有直接或间接的重要影响[1-2]。葡萄酒中的这些酚类物质主要来源于葡萄皮和葡萄籽，发酵过程中通过皮渣浸渍作用等进入葡萄酒中[1]。葡萄原料中酚类物质的含量、种类、聚合度、结构等则会因葡萄品种、组织部位、葡萄成熟度等的不同而有差异，如花色苷一般主要存在于葡萄皮中，而原花色素在葡萄皮和葡萄籽中都有。此外，葡萄皮和葡萄籽中原花色素的含量、结构也都不同，比如葡萄皮原花色素中含有原飞燕草素（Prodelphinidins），而葡萄籽中则没有；葡萄皮原花色素的平均聚合度（mDP）一般为20，而葡萄籽中的平均聚合度一般为5～8；葡萄皮原花色素的没食子酰化度一般低于葡萄籽；葡萄皮中原花色素构成单元主要由CAT、EC、ECG、EGC等组成，而葡萄籽中则主要由CAT、EC、ECG等组成[3-4]。而且花色苷与原花色素之间的反应会有利于葡萄酒色泽的稳定以及口感的细腻圆润。此外，葡萄酒酿造过程中酚类物质与香气物质之间也能发生复杂的反应，从而影响葡萄酒的香气。

香气是评判葡萄酒质量的重要指标之一。葡萄酒中的香气形成机制复杂，主要包括：葡萄果实自身的香气成分；发酵前浸渍过程中的氧化和水解反应；酒精发酵和苹乳发酵期间的微生物代谢；葡萄酒陈酿贮存期间的化学或酶反应等[5]。直接源于葡萄果实的香气物质称为品种香气，决定了葡萄酒的品种典型性和产地风格，这部分品种香气成分主要存在于葡萄皮中[6-7]。

除了葡萄原料之外，酿造过程中发酵温度、皮渣浸渍时间、低温预发酵工艺、皮汁比调整、浸渍酶添加等不同的酿酒工艺，都会影响成品葡萄酒中风味物质的含量及组成[8-9]。众所周知，葡萄籽中的单宁相比葡萄皮单宁更为苦涩，酿造过程中如果对葡萄籽单宁过度浸提将不利于葡萄酒的品质，尤其是在葡萄原料成熟度不足的情况下会使得大量粗涩的劣质单宁进入酒中。因此对于葡萄成熟度欠佳的原料或者是用葡萄籽单宁特别丰富的葡萄品种酿酒时，探索如何适当缩短浸渍时间或在合适的时间去除葡萄籽对于葡萄酒感官品质的改善具有重要的意义。基于此，本试验以黑比诺葡萄为原料，主要研究分析了浸渍发酵初期去籽处理对葡萄酒中多酚和香气物质等风味成分的含量、组成，以及感官特性，尤其是颜色以及苦涩味的影响，以期对葡萄酒酿造工艺的改进提供一定的理论依据和数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

原料：选用黑比诺酿酒葡萄作为原料，2017年3月采自新西兰林肯大学葡萄种质资源圃。

菌种：酵母RC212，法国拉曼公司。

试剂及耗材：亚硫酸，食品级；所有的色谱试剂均为HPLC级；丙酮、甲醇、乙腈、甲酸、乙酸、二氯甲烷，HPLC色谱级，购自美国Fisher公司；(+)-儿茶素、(-)-表儿茶素、(-)-表棓儿茶素、(-)-表棓儿茶素没食子酸酯、三氟乙酸、抗坏血酸、醋酸钠、间苯三酚、正辛醇等，均购自美国Sigma-Aldrich公司；Toyopearl HW-50(F)，购自日本Tosoh公司；实验用水为超纯水（电导度18 M）。

仪器设备：Waters 2695高效液相色谱仪，Waters 2996光电二极管阵列检测器（PDA），美国Waters公司；气相色谱-质谱联用仪GCMS-2010 ULTRA，日本Shimadzu公司；Multifuge X1R台式高速冷冻离心机，美国Thermo Fisher公司；Eyela N 1100旋转蒸发仪，日本Eyela公司；Labconco Centrivap真空离心浓缩仪，美国Labconco公司；Christ Alpha 1-4 LSC plus冷冻干燥机，德国Christ公司。

1.2 试验方法

1.2.1 不同浸渍发酵方式酿造试验

带籽浸渍发酵处理（WS）：葡萄原料除梗破碎，加入60 mg/L SO2，添加200 mg/L酵母，20 ℃浸渍发酵，当酒精度达到约6%vol时（浸渍发酵开始3 d左右）开始进行沥淌处理，倒罐并回混，当比重降到0.992～0.996时进行皮渣分离，进入后酵，待还原糖降至2 g/L时结束发酵，下胶澄清，过滤，低温储存，3个月之后取样分析。

去籽浸渍发酵处理（WOS）：酿酒操作流程基本同WS处理，不同之处在于，开始进行沥淌处理时，随着处理除去沉降在底部的葡萄籽。

1.2.2 葡萄酒理化指标分析

酒精含量、pH值以及可滴定酸：参照王华[10]的方法。色度、色调测定参照李素岳[11]的方法。总类黄酮的测定参照Peinado等[12]的方法；总黄烷醇的测定参考Li等[13]的DMACA-HCl法；总花色苷测定采用pH示差法[14]。

1.2.3 葡萄酒中原花色素分离与测定

参考Pastor del Rio等[15]的方法，并进行适当优化。取5 mL葡萄酒样品，真空浓缩仪浓缩，用3 mL水∶乙酸（98∶2，v/v）重溶，上Waters C18固相萃取小柱。样品完全吸附后，用20 mL水∶乙酸（98∶2，v/v）洗柱，再用10 mL甲醇洗脱，得到的甲醇洗脱液进行真空旋蒸，冻干成粉。用1 mL甲醇重溶，置于2 mL棕色样品瓶中，-20 ℃避光保存备用。

间苯三酚酸催化降解反应：取100 μL甲醇重溶液，加入100 μL间苯三酚反应试剂，50 ℃水浴反应20 min后，加入400 μL 0.2 mol/L醋酸钠溶液，终止反应。间苯三酚反应试剂的配制：0.2 mol/L盐酸甲醇溶液，含100 g/L间苯三酚和20 g/L抗坏血酸。

HPLC分析条件：参考Ducasse等[16]的方法，并进行适当优化。Waters Atlantis dC18（250 mm×4.6 mm×5 μm）色谱柱，Waters保护柱（20 mm×4.6 mm×5 μm），紫外检测波长为280 nm，柱温30 ℃，进样量10 μL，流速0.8 mL/min，以(+)-儿茶素为标品，进行外标法定量[4，26]。梯度洗脱：流动相A：水∶甲酸（98∶2，v/v），流动相B：乙腈∶流动相A（80∶20，v/v）。洗脱程序：0～5 min，0%B；5～35 min，0%～10 % B；35～70 min，10 %～20 % B；70～75 min，20%～100%B；75～80 min，100%～0%B。

1.2.4 香气物质分析检测

香气成分提取：参照崔日宝等[17]的方法。取酒样，加入内标物正辛醇50 μL，分别用50 mL、30 mL、20 mL二氯甲烷萃取3次，每次萃取30 min，合并有机相，无水硫酸钠脱水，在40 ℃下旋蒸至2～3 mL左右，氮气浓缩至0.5 mL，供GC-MS分析，进样量1 μL。

GC-MS条件参考张志龙等[18]的方法，并稍加修改：Rxi-Wax毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）（Restek公司，美国）；进样口温度250 ℃，载气He，流速1 mL/min，不分流进样，检测器(FID)温度280 ℃。程序升温：60 ℃保持1 min，以5 ℃/min升至210 ℃，保持21 min。电子轰击（EI）离子源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；接口温度250 ℃；质量扫描范围40～450 m/z。

香气成分定性：通过计算机检索与NIST 17和NIST 11S质谱库提供的标准质谱图对照进行确认，保留匹配度大于80%的物质用作进一步化合物定性鉴定，结合已有文献报道中的线性保留指数LRI进行定性分析。

香气成分定量：采用内标法对各挥发性成分进行半定量分析[19]。内标标准储备液的配制：内标物正辛醇（色谱纯），用无水乙醇将其配制成浓度为4.15 mg/mL的标准储备溶液，吸取50 μL正辛醇标准储备液加入50 mL酒样中，则其在酒样中浓度为4.15 mg/L。

计算公式：

香气成分含量(mg/L)＝f(校正因子，设为1)×各组分峰面积×内标浓度(酒样中)/内标峰面积

1.2.5 感官分析

由10名品酒员组成品评小组，在正式感官评定前，先用酒石酸、硫酸奎宁、硫酸铝等配制不同浓度的模拟酒液，分别进行酸味、苦味、涩味的品评训练。然后再对不同浸渍时间处理的葡萄酒样品进行感官品评分析，主要对酒样的色度、花香、果香、涩味以及苦味进行评价和描述，采取5分制，分值越大表示强度最高。根据定量描述分析结果绘制蛛网图。

1.2.6 数据统计与分析

数据采用SPSS 18.0统计软件分析。通过邓肯检验和ANOVA方差分析法进行变量间差异显著性分析。

2 结果与讨论

2.1 不同浸渍发酵处理对葡萄酒中多酚物质的影响（表1）

由表1可见，去籽浸渍发酵对酒精度、可滴定酸、pH值等几乎没有影响，而与此相反，Lee等[20]发现，去籽发酵的美乐葡萄酒的酒精度、pH值等有所上升。不同处理之间的色度、色调、总花色苷含量没有显著差异，这可能是由于葡萄皮和葡萄籽中多酚浸提过程是相对独立的，去籽浸渍发酵不会影响葡萄皮中花色苷的提取率，不过也有研究发现[20]，去籽发酵处理的葡萄酒中总花色苷含量有所上升。实验结果的不同可能是与采用的葡萄品种不同有关。去籽处理会使种子单宁减少而有利于果胶分解，从而有助于葡萄皮中花色苷和单宁的浸提。与果皮颜色较深的葡萄品种不同，本试验采用的黑比诺葡萄的果皮颜色相对较浅，花色苷含量也相对较低，而且葡萄皮多酚的提取比较快，因此在发酵早期去除葡萄籽时葡萄皮花色苷可能已经得到了较大提取，因此即便进行去籽处理可能对最终的花色苷含量也产生不了较大影响。此外，从表1中还可以看出，带籽浸渍发酵处理酒样WS中总类黄酮含量、原花色素含量以及总黄烷醇含量要显著高于不带籽浸渍发酵处理的酒样WOS，这些结果与Vrhovsek等[21]的研究结果相一致。

2.2 不同浸渍发酵处理对葡萄酒中原花色素的影响（图1）

从图1可以看出，WS处理酒样中的原花色素含量和没食子酰化度要显著高于WOS处理，而平均聚合度mDP则低于WOS处理。两个处理酒样中原花色素的延伸构成单元EGC（(-)-表棓儿茶素，来源于葡萄皮）和末端构成单元ECG（表儿茶素没食子酸酯，来源于葡萄籽）的摩尔比例存在显著差异，延伸单元ECG（主要来源于葡萄籽）的摩尔比例略高于WS处理，但没有明显差异。这与文献报道[20，22-23]的葡萄皮和葡萄籽多酚组成的差异一致。葡萄籽原花色素的聚合度一般要低于葡萄皮原花色素聚合度，因此去籽浸渍发酵使得缩合单宁的含量有所降低，而平均聚合度有所上升。此外，葡萄籽原花色素的没食子酰基化度一般要高于葡萄皮原花色素的没食子酰化度[22]，因此该实验也发现WOS处理的酒样中的原花色素没食子酸酰化度有所降低。

图1 不同浸渍发酵葡萄酒中原花色素（缩合单宁）组成变化

2.3 不同浸渍发酵处理方式对葡萄酒中香气物质的影响

通过计算机NIST-17、Wiley谱库检索，并结合有关文献资料进行定性（表2）。酒样中共鉴定出了80多种挥发性成分，其中对51种进行了定量，其中酯类16种，醇类18种，酸类9种，羰基及苯基衍生物8种。

试验检测到了7种萜烯类化合物，包括α-萜品醇、香茅醇、芳樟醇、脱氢芳樟醇、香叶醇、芳樟醇水合物，浓度范围为0.25～1.68 mg/L。这类化合物具有优雅的花香和果香，是葡萄和葡萄酒中尤为重要的一类香气，或者称为品种香。这些物质的感觉阈值非常低，尤其是芳樟醇和香茅醇，它们对嗅觉的影响是互相增效的，对香气的影响非常重要[24]。WOS处理酒样中萜烯类物质的浓度略高于WS处理，但是没有显著差异，而WOS处理酒样中α-萜品醇和香叶醇含量显著高于WS处理。

在醇类物质中，1-己醇、反式-2-己烯醇和顺式-3-己烯醇，具有植物香气，其感知阈值较低，在葡萄酒香气表达中也起很重要的作用[25]。由表2可知，WOS处理酒样中的1-己醇、顺3-己烯醇、反式-2-己烯醇含量较高，显著高于WS处理，其余醇类物质在两个处理之间没有明显差异。

表2 不同浸渍发酵处理葡萄酒中的香气物质变化 （mg/L）

酯类物质中含量比较高的乙酸乙酯、乳酸乙酯、琥珀酸单甲酯、γ-丁内酯、琥珀酸二乙酯等给酒带来草莓、樱桃、甜瓜等清新的果香，大多数酯类物质在WOS中含量略高，但两个处理之间无显著差异。WS处理酒样中的丁酸、己酸、辛酸、癸酸等中链脂肪酸的浓度略高，其中两个处理之间的辛酸和己酸浓度存在显著差异。

WOS处理酒样中的酯类物质含量大约为236.7 mg/L，略高于WS处理；醇类和酸类含量分别为245.1 mg/L、54.01 mg/L，略低于WS处理；其他物质含量约为8.32 mg/L，略高于WS处理。WS和WOS之间香气物质的总含量差异较小。

2.4 去籽发酵对葡萄酒感官品质的影响（图2）

图2 不同浸渍发酵处理葡萄酒的感官评价

对不同处理酒样的颜色、香气、味觉等感官特征进行评分，结果表明，两个处理之间的颜色、苦味、涩味、酒体等都有显著差异，尤其是WS处理的苦味和涩味要高于WOS处理酒样，这与前面的酚类物质，尤其是原花色素的含量和组成差异结果相一致。从图2可以看出，WOS处理花香、果香等的香气评价略好于WS处理，但两者之间没有显著差异；WS的颜色浓度评价略比WOS高，但差异不明显。

3 结论

本试验对黑比诺葡萄酒浸渍发酵开始约3 d后（酒精度达到约6%vol左右时）结合沥淌处理进行去籽处理，研究其对葡萄酒风味物质及感官品质，尤其是颜色、苦涩味等的影响。结果表明，去籽（WOS）和带籽浸渍处理（WS）之间的酒精度、总酸、颜色以及花色苷的含量没有显著差异，但是去籽处理会显著影响葡萄酒中其他多酚物质的含量及组成。去籽处理酒样中的总类黄酮、黄烷类以及原花色素等物质的含量显著低于传统的带籽浸渍发酵处理。

带籽浸渍处理WS酒样中的原花色素的含量和没食子酰化度都要显著高于WOS处理，而平均聚合度mDP则低于WOS处理；两个处理酒样中原花色素的延伸构成单元EGC和末端构成单元ECG的摩尔比例存在显著差异，延伸单元ECG的摩尔比例略高于WS处理，但没有明显差异，这与葡萄皮和葡萄籽中单宁的组成差异是有关的。

发酵初期去籽处理和带籽浸渍处理之间的葡萄酒香气差异较小。WOS处理酒样中的酯类物质含量大约为236.7 mg/L，略高于WS处理；醇类和酸类含量分别为245.1 mg/L、54.01 mg/L，略低于WS处理；其他物质含量约为8.32 mg/L，略高于WS处理，但差异不显著。WOS处理酒样中有些萜烯类物质，如α-萜品醇和香叶醇以及一些具有植物香气的六碳醇的浓度高于WS处理，而WS处理酒样中一些中链脂肪酸酯的浓度略高。

不同处理酒样之间的苦味、涩味、酒体等有显著差异，尤其是带籽处理的苦味和涩味要高于WOS处理酒样，这与酚类物质，尤其是原花色素的含量和组成差异有关。去籽处理的香气评价略好于WS处理，而颜色则比WOS处理略低，但差异不明显。

总之，在浸渍发酵初期进行去籽处理对葡萄酒的整体香气没有显著影响，但对酚类物质的含量和组成影响较为显著，从而影响到最终产品的感官特性，尤其是苦味和涩味都有所降低。对于葡萄原料成熟度不足的情况，采用去籽处理的方式适当缩短葡萄籽浸渍时间可以有效防止酿造过程中葡萄籽单宁的过度浸提，但是同时也需要考虑这种处理可能给酒带来的颜色损失，因此建议去籽处理可以考虑用在原料成熟度不足但花色苷浓度足够高的葡萄品种的酿酒中。本试验仅选择了色素含量较低的黑比诺品种作为研究对象，对于去籽浸渍发酵对其他酿酒品种，尤其是色素含量较高的品种的影响还有待于进一步研究，而且去籽量以及去籽时间可能也会对风味物质及感官品质有影响，也值得深入研究。