沙城产区陶罐发酵雷司令干白葡萄酒品质及香气成分分析

薛楚然，于庆泉，王海绮，李福东，陈佳威，秦燕飞，吴春杰，乔 岩

（1.中粮长城桑干酒庄（怀来）有限公司，河北 张家口 075400；2.中国长城葡萄酒有限公司技术中心，河北 张家口 075400）

陶罐是一种古老的葡萄酒发酵和储存容器，考古学家在古埃及尼罗河河谷地带，从发掘的墓葬群中发现古埃及人用来装葡萄酒或油的土陶罐；而在拥有7 000年葡萄酒历史的格鲁吉亚，陶罐一直是重要的葡萄酒发酵和陈酿容器，在2013年，格鲁吉亚陶罐酿酒技术被联合国教科文组织认定为世界非物质文化遗产。在我国，陶罐是重要的白酒储存容器，陶罐的网状孔隙结构和极大的表面积使其具有氧化作用和吸附作用，对原酒的老熟具有促进作用[1]。

发酵容器是影响葡萄酒香气物质的重要因素之一，目前用于葡萄酒发酵的容器主要有不锈钢罐、橡木桶和水泥发酵罐[2]。对于发酵容器对葡萄酒品质的影响研究，也多围绕以上三种容器开展。白稳红[2]对比研究了不同发酵罐对于宁夏甘城子产区梅鹿辄葡萄酒质量的影响，结果表明，小型发酵罐的控温效果优于直式发酵罐和嘉尼米德发酵罐。郑君等[3]对比研究了橡木桶和不锈钢罐作为发酵容器对于霞多丽干白酿造的香气物质影响，结果表明，不锈钢罐发酵酒和橡木桶发酵酒中酯类、醇类和酸类物质的含量均有显著差异，感官品质差异显著。侯小歌等[4]对比研究了发酵容器对于赤霞珠干红葡萄酒中花色苷的影响，结果表明，橡木桶发酵酒中花色苷的总含量和总色度显著高于不锈钢罐发酵酒。

现代葡萄酒酿酒行业中，已经较为少见陶罐容器，但其酿造、储存葡萄酒的优势和特色仍然存在，如格鲁吉亚陶罐葡萄酒通常具有柔顺平衡的酒体和复杂的陈年香气[5]。近年来，国内外一些葡萄酒酒庄开始使用陶罐进行发酵和陈酿实验，为日渐固化的葡萄酒风格增添个性化元素。但国内对于陶罐发酵干白葡萄酒香气成分的学术研究尚属空白。

本研究以河北沙城产区雷司令葡萄为原料制备干白葡萄酒，以陶罐为发酵容器、不锈钢罐为对照发酵容器，通过感官品评、理化指标检测和顶空固相微萃取（headspacesolid phase microextraction，HS-SPME）结合气相色谱-质谱法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）等分析方法，对干白葡萄酒的感官指标、理化指标及挥发性风味物质进行研究，探讨陶罐发酵雷司令干白葡萄酒的发酵特征、挥发性香气物质和感官品质，为陶罐发酵干白葡萄酒的品质提升及特征风味研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 原料与菌株

雷司令葡萄（百粒质量167.05 g，穗质量118.5 g，总糖219.15 g/L，总酸6.45 g/L，pH值3.29）：中粮长城桑干酒庄（怀来）有限公司；商业酵母VL2：法国Laffort公司。

1.1.2 化学试剂

果胶酶（酶活6 700 PGNU/g）：法国Laffort公司；挥发性物质标准品（均为色谱纯）：美国Sigma-Aldrich公司；4-甲基-2-戊醇、乙醇（均为色谱纯）：美国Thermo Fisher Scientific公司；氯化钠（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头：美国Sigma-Aldrich公司；HP-INNOWAX色谱柱（60 m×0.25 μm×0.25 mm）：美国Agilent Technologies公司；QP2010 Ultra气相色谱-质谱（GC-MS）联用仪：日本岛津公司；250 L陶罐：江苏天藏地酒陶瓷有限公司；100 L不锈钢发酵罐：石家庄恒昌食品包装机械有限公司；Siprem VS 20入气囊压榨机：意大利西博梅国际股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 雷司令干白葡萄酒加工工艺流程及操作要点

雷司令葡萄采收→人工分选→除梗破碎→压榨出汁→入罐澄清→添加果胶酶→澄清分离至陶罐和不锈钢罐发酵→添加酵母→酒精发酵→雷司令干白葡萄原酒→储存→均质→稳定性处理→除菌灌装→雷司令干白葡萄酒

操作要点：

雷司令葡萄采收后经人工穗选、除梗破碎后，入气囊压榨机进行轻柔压榨，并选取55%自流汁和轻压汁入不锈钢罐，加入果胶酶（用量30 g/t）低温（8～10 ℃）澄清24 h后进行分离，分离浊度为44.13 NTU。果汁分离后，待温度上升至10 ℃时，接种商业酵母VL2，接种量200 mg/L，采用陶罐和不锈钢罐发酵。发酵温度控制在14～16 ℃，发酵期间每日早晚各测定一次温度、比重。比重连续3日降低至0.996以下，则判定酒精发酵结束，得到雷司令干白葡萄原酒，经过储存、均质、稳定性处理、除菌灌装后得到雷司令干白葡萄酒。

1.3.2 分析检测

（1）理化指标分析

葡萄、葡萄汁及葡萄酒中总糖、总酸、挥发酸、总硫、游离硫、干浸出物、pH值的检测参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》、GB/T 15037—2006《葡萄酒》[6-7]进行；酒精度的检测参照GB/T 5009.225—2016《食品安全国家标准酒中乙醇浓度的测定》进行[8]。

（2）挥发性风味物质分析

挥发性风味物质采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析。

样品保存：葡萄汁及葡萄酒分别保存于250 mL塑料样品瓶中，于-40 ℃超低温冰箱中保存至样品检测。

顶空固相微萃取（headspace-solidphasemicroextraction，HS-SPME）：称取1 g氯化钠于15 mL样品瓶中，加入5 mL葡萄酒（汁）样品，10 μL 内标（4-甲基-2-戊醇，1 617 mg/L），迅速用带有聚四氟乙烯隔垫的样品瓶盖拧紧后置于自动进样器样品架上。40 ℃平衡30 min，萃取30 min，使样品瓶中的香气物质达到气-固和气-液平衡；在GC-MS 进样口解吸8 min；萃取头老化温度250 ℃，老化时间2 min。

气相色谱条件：载气为高纯氦气（He）（纯度＞99.999%），流速1 mL/min，吹扫流3 mL/min；采用不分流模式；进样口温度为250 ℃。柱温箱升温程序为50 ℃保持1 min，以2 ℃/min升温至220 ℃保持5 min。质谱条件：电离方式为电子电离（electronic ionization，EI）源，离子源温度230 ℃，质谱接口温度250 ℃，质量扫描范围30～350 amu，进样时间1 min，溶剂延迟时间3.5 min。

定性定量分析方法：采用与标准香气成分保留时间（retention time，RT）对比的方法结合美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）14标准谱库检索比对结果进行挥发性香气化合物定性分析。利用标准品制作标准曲线，通过标准曲线进行定量。

（3）感官评价

以《葡萄酒中国鉴评体系》为评分基准，组织10位葡萄酒专业品鉴人员，从外观（10分）、香气（30分）、口感（50分）、整体（10分）四个方面评价雷司令干白葡萄酒的感官特征，每款干白葡萄酒满分100分，结果取平均分。具体评分标准见表1。

表1 雷司令干白葡萄酒感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standards of Riesling dry white wine

续表

1.3.3 数据统计与分析

使用软件SPSS Statistics 24.0进行单因素方差分析（analysis of variance，ANOVA），使用Microsoft Excel 2013进行图表绘画。

2 结果与分析

2.1 不同容器雷司令干白葡萄酒发酵特征

2.1.1 不同发酵容器雷司令干白葡萄酒的发酵动力学比较

不同发酵容器雷司令干白葡萄酒的发酵动力学比较，结果见图1。由图1可知，陶罐、不锈钢罐的发酵动力曲线均呈S型，在发酵启动第3天开始，陶罐雷司令干白葡萄酒的发酵速率明显加快，在9月15日果汁比重即下降至1.054，而同期不锈钢罐果汁比重为1.075，陶罐和不锈钢罐雷司令干白葡萄酒分别在发酵启动第9和第10天时完成酒精发酵。从发酵温度上来看，陶罐发酵温度略高于不锈钢罐，发酵旺盛期温度可以达到21.3 ℃，而不锈钢罐旺盛期发酵温度仅为19.2 ℃。发酵温度的差异以及陶罐天然材质的透氧性，可能是导致期发酵速率略快的原因。结果表明，在不加以人为控温的前提下，陶罐发酵雷司令干白葡萄酒时的发酵温度和发酵速率高于不锈钢罐。

图1 不同发酵容器的雷司令干白葡萄酒发酵动力学比较Fig. 1 Comparison of fermentation kinetics of Riesling dry white wine by different fermentation containers

2.1.2 不同发酵容器雷司令干白葡萄酒的理化指标

不同发酵容器雷司令干白葡萄酒理化指标测定结果见表2。由表2可知，不同发酵容器雷司令干白葡萄酒理化指标仅酒精度和pH值具有显著性差异（P＜0.05）。陶罐和不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒的pH值分别为3.30和3.34，酒精度分别为10.35%vol和11.65%vol，酒精度的差异可能是由于发酵温度造成，有文献表明葡萄酒发酵温度越高，酒精产率越低[9]。结果表明，陶罐发酵雷司令干白葡萄酒的酒精度和pH值显著低于不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒（P＜0.05），二者理化指标均符合国标GB/T 15037—2006《葡萄酒》[7]规定。

表2 不同发酵容器发酵雷司令干白葡萄酒的理化指标Table 2 Physicochemical indexes of Riesling dry white wine fermented by different fermentation containers

2.2 不同发酵容器雷司令干白葡萄酒的风味物质分析

不同发酵容器雷司令干白葡萄酒的风味物质分析，结果见表3。由表3可知，陶罐和不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒中均共检出81种风味物质，其中酸类7种，醇类24种，酯类26种，萜烯类12种，醛酮类7种，其他类5种。陶罐发酵雷司令干白葡萄酒含量最高的前5种风味物质为：乙酸、2,3-丁二醇、异戊醇、乙偶姻、乙醛；不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒含量最高的前5种风味物质为：乙酸、2,3-丁二醇、异戊醇、异丁醇、1-丙醇。张振文等[10]的研究表明，新疆玛纳斯产区雷司令干白葡萄酒的主导香气成分是2-甲基丙醇、异戊醇、2-苯乙醇、乙酸乙酯，与本研究结果略有差异，这可能是由产区、发酵条件等的差异性造成的。

表3 不同发酵容器发酵雷司令干白葡萄酒的风味物质含量Table 3 Contents of flavor substances in Riesling dry white wine fermented by different fermentation containers μg/L

续表

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不同发酵容器雷司令干白葡萄酒的各种类香气总量对比结果见图2。由图2可知，陶罐发酵雷司令干白葡萄酒中醇类、酯类和酸类物质总含量均低于不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒；陶罐发酵雷司令干白葡萄酒中萜烯类、醛酮类和其他物质总含量均高于不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒。结果表明，陶罐发酵有利于萜烯类、醛酮类物质含量的提升。

图2 不同发酵容器发酵雷司令干白葡萄酒香气物质种类及含量比较Fig. 2 Comparison of types and contents of aroma compounds in Riesling dry white wine fermented by different fermentation containers

2.2.1 酸类

挥发性酸类物质是由乙醇在发酵过程中带来的，其含量由葡萄汁的营养水平、发酵环境条件和酵母决定[11]，有机酸能够为葡萄酒贡献奶酪味和脂肪味[12]。本实验共检出7种酸类物质，除癸酸外，其他酸类物质在不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒中的含量均高于陶罐含量，但7种酸类物质含量并无显著性差异。

2.2.2 醇类

本实验共检出4种C6醇和20种高级醇。所有C6醇在陶罐发酵雷司令干白葡萄酒中的含量均高于不锈钢罐。高级醇是由氨基酸通过艾丽希途径（Ehrlich pathway，EP）降解产生[13]，一般认为，当葡萄酒中高级醇质量浓度＜300 mg/L时可以产生愉悦的香气，而＞400 mg/L则表现为不良气味[14]，如苯乙醇可以为葡萄酒带来玫瑰花和蔷薇花香，对整体感官质量具有优化作用[15]。陶罐发酵雷司令干白葡萄酒高级醇总含量为120.8 mg/L，不锈钢罐雷司令高级醇总含量为340.1 mg/L。除1-戊醇以外，高级醇在不锈钢罐发酵雷司令干白的含量均高于陶罐。

2.2.3 酯类

酯类物质主要来源于葡萄果实、发酵过程及陈酿过程，能够赋予葡萄酒果香和花香，是葡萄酒中非常重要的一类香气物质[16]。酯类同时能够贡献陈酿型香气，使得整体风味更加平衡[17]。本实验共检出26种酯类物质，其中乙酯类物质15种。3-羟基丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯和苯乙酸乙酯在不锈钢罐雷司令中的含量显著高于陶罐雷司令，而肉桂酸乙酯在陶罐发酵雷司令干白葡萄酒中的含量显著高于不锈钢罐雷司令，该物质能够带来橙花和橙果类香气。其他酯类物质中，己酸甲酯和棕榈酸甲酯在陶罐雷司令中的含量显著高于不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒，而辛酸甲酯在不锈钢罐中的含量显著高于陶罐雷司令。

2.2.4 萜烯类

萜烯类物质主要来源于葡萄果实，是在葡萄果实发育期间合成的次级代谢产物，具有较低的感官阈值，为葡萄酒贡献馥郁的花香和果香[18]。本实验共检出12种萜烯类物质，除香茅醇等4种物质外，其余萜烯类物质在陶罐发酵雷司令干白葡萄酒中的含量均高于不锈钢罐雷司令。里那醇、α-松油醇具有花香类香气，橙花醇具有紫罗兰花香，香叶醇具有柠檬味。β-紫罗兰酮在陶罐发酵雷司令干白葡萄酒中的含量显著高于不锈钢罐雷司令（P＜0.05），该物质是降异戊二烯类（norsoprenoids）化合物，具有紫罗兰花香、紫色覆盆子香气[19]。

2.2.5 醛酮类

醛酮类物质的主要来源是微生物发酵[20]。本实验共检出7种醛酮类物质，除壬醛、癸醛外，其他醛酮类物质在陶罐发酵雷司令干白葡萄酒中的含量高于不锈钢罐雷司令。其中，苯乙醛的含量具有显著性差异（P＜0.05），该物质具有花香、蜜香。

2.2.6 其他类

本实验共检测出3-巯基己醇、苯甲硫醇、萘、乙偶姻和甲硫醇等物种其他香气物质，其中乙偶姻在陶罐雷司令中的含量显著高于不锈钢罐雷司令（P＜0.05），该物质具有奶油味香气。

2.3 关键挥发性香气物质的确定

气味活力值（odour activity value，OAV）由香气物质的含量除以相应阈值计算而得，OAV能够更为准确地确定各种香气物质对葡萄酒的香气特征作用大小[21]。有关研究表明，香气物质的OAV＞1，则其对葡萄酒的风味特征的贡献作用明显，且OAV越大对香气特征贡献越显著，而OAV＜1的物质对葡萄酒的香气仅起到协助作用[22]。

由表4可知，陶罐发酵雷司令干白葡萄酒OAV＞1的关键香气化合物有11个，不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒OAV＞1的关键香气化合物有15个。陶罐发酵雷司令干白葡萄酒中OAV较高的有1-己醇、己酸乙酯、里那醇、α-松油醇、香叶醇、β-紫罗兰酮、苯乙醛和癸酸等，可以看出多数萜烯类物质在陶罐雷司令中的含量较高，这些物质能够为葡萄酒带来花香类香气，说明萜烯类物质是陶罐发酵雷司令干白葡萄酒的特征香气物质。而在不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒中醇类物质、乙酸异戊酯、己酸、辛酸等物质含量较高，这些物质具有奶油味、果香等。

表4 不同发酵容器雷司令干白葡萄酒中关键香气化合物的气味活力值Table 4 Odor activity value of key volatile aroma compounds in Riesling dry white wine fermented by different fermentation containers

陶罐和不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒关键香气物质轮廓图见图3。由图3可知，萜烯类和酸类物质OAV总和最高，说明萜烯类和酸类物质对于雷司令干白葡萄酒的香气贡献最大。陶罐发酵雷司令干白葡萄酒萜烯类物质总和高于不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒，说明陶罐发酵雷司干白葡萄酒令花香类香气更为突出。

图3 不同发酵容器雷司令干白葡萄酒中关键香气物质轮廓图Fig. 3 Key aroma substances profile of Riesling dry white wine fermented by different fermentation containers

2.4 不同发酵容器雷司令干白葡萄酒的感官品质分析

如表5所示，陶罐发酵雷司令干白葡萄酒在感官评分总分上高于不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒，陶罐发酵雷司令干白葡萄酒在外观澄清度上略低于不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒，但在香气、口感上均优于不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒。从感官评价上看，陶罐和不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒具有不同的香气描述，陶罐发酵雷司干白葡萄酒令以茉莉花、槐花等花香香气为主，而不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒以葡萄、柠檬等果香香气为主，这与香气物质OAV计算结果（表4）较为一致。

表5 不同发酵容器雷司令干白葡萄酒的感官评分比较Table 5 Comparison of sensory scores of Riesling dry white wine fermented by different fermentation containers

3 结论

本研究旨在探讨陶罐和不锈钢罐两种发酵容器酿造雷司令干白葡萄酒的香气物质对比，从香气物质分类来看，陶罐雷司令中醇类、酯类、酸类物质总量均低于不锈钢罐雷司令，而萜烯类、醛酮类和其他类物质总量均高于不锈钢罐雷司令。陶罐容器酿造雷司令干白葡萄酒含量最高的前五个风味物质为乙酸、2,3-丁二醇、异戊醇、乙偶姻、乙醛；不锈钢罐雷司令含量最高的前五个风味物质为乙酸、2,3-丁二醇、异戊醇、异丁醇、1-丙醇。陶罐容器酿造雷司令干白葡萄酒OAV＞1的关键香气物质有11个，以萜烯类物质为主，主要特征香气为花香类；不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒OAV＞1的关键香气物质有15个，主要特征香气为果香类。在感官评分中，陶罐发酵雷司令干白葡萄酒整体优于不锈钢罐发酵雷司令干白葡萄酒，且风味物质特征区别明显。