浸渍对红葡萄酒颜色品质的影响研究进展

李 超，王家琪，魏滨生，文 云，房玉林，孙翔宇*

（1.烟台张裕集团 陕西张裕瑞那城堡酒庄，陕西 西安 712042；2.西北农林科技大学 葡萄酒学院，陕西 杨凌 712100；3.宁夏贺兰山东麓葡萄酒产业园区管委会，宁夏 银川 750000）

我国是葡萄种植大国，种植面积约为7 830 km2，位居世界第三，同时也是葡萄酒生产大国和葡萄酒消费大国。然而，2021年中国的葡萄酒产量连续5年下降，其中，技术制约及生产工艺落后是不可忽略的重要因素。相比其他葡萄酒生产大国，我国葡萄酒工艺还有极大的提升空间。

颜色是葡萄酒感官质量和内在质量的重要组成部分，也被认为是影响葡萄酒质量的最主要参数之一[1]，能够最直观地反映出葡萄酒的类型、品质、贮存性甚至营养价值等信息，颜色纯正、亮丽、稳定的葡萄酒会更加受到消费者青睐[2]。目前，研究中多用国际照明委员会（commission internation de l'eclairage，CIE）Lab颜色空间以及色度、色调等来描述体系的颜色。花青素（anthocyanidin）是一类广泛存在于植物中的水溶性色素，属于类黄酮化合物，是决定葡萄酒红色色调的关键色素，葡萄酒中花色苷的颜色特性表现主要取决于其在酒中的种类和浓度，其中种类主要取决于葡萄的品种，而浓度则取决于酿造过程中的降解、迁移和形成转化。由于花色苷氧化性强，从果实除梗破碎到过滤灌装的整个酿造加工过程中一直处于复杂的动态变化过程[3]。

浸渍被用来描述酿酒工业中从葡萄里提取的过程，是酿造干红葡萄酒的关键工艺之一，很大程度上决定了葡萄酒酿造初期花色苷的组成和含量，科学地选择适宜的浸渍工艺有助于提高葡萄酒的品质[4]。目前在产业上，传统浸渍方法仍占主要地位，冷浸渍也逐渐在工业规模上得到应用。近年来，脉冲电场、超声、高压等非热技术开始与浸渍相结合，推动了浸渍工艺的革新，然而，关于浸渍工艺对干红葡萄酒颜色品质的影响尚未得到全面的梳理。本文总结了葡萄酒的呈色基础，阐述了浸渍工艺中传统浸渍、热浸渍、冷浸渍、二氧化碳浸渍以及其他新兴的浸渍方法（酶浸渍、氮气浸渍、脉冲电场浸渍）对红葡萄酒感官品质的影响，为酿造高品质葡萄酒提供理论支持和技术指导。

1 葡萄酒呈色的基础

花青素，又称花色素，是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属于类黄酮化合物，也是植物的主要呈色物质[5]。自然条件下游离的花青素极少见，主要以花色苷（anthocyanin）形式存在。葡萄中的花色苷主要存在于大部分品种的果皮以及少数染色品种的果肉中。在葡萄与葡萄酒中，花色苷通常以单体、辅色素以及聚合体形式存在[6]，包含的类型主要有花翠素、花青素、3'-甲花翠素、甲基花青素及二甲花翠素。

花色苷之所以呈现出红色，是因为其独特的C6-C3-C6所形成的广阔10 π电子共轭结构使其在波长520 nm处具有光谱吸收，从而呈现互补色红色[7]。同时花色苷B环上取代基的种类和数目以及糖苷上的酰化基团会影响花色苷最大吸收波长的移动，随着甲氧基数目的增加，花色苷的色调往紫色移动。此外紫色色调也与羟基数目的增加有关。芳香酰化类型如对香豆酸酰化能够导致红移效应（bathochromic effect），而脂肪酰化类型如丙二酸并没有对光谱造成明显影响[3]。

花色苷是干红葡萄酒中的重要多酚，与葡萄酒的呈色和口感等感官性质密切相关[8]。在年轻干红葡萄酒中，花色苷主要以简单花色苷和酰化花色苷等单体形态存在，其化学性质活泼，在整个酿造加工过程中，花色苷一直处于复杂的动态变化过程，从而导致葡萄酒颜色的不断变化。花色苷的降解途径主要有两个，即分子共价键断裂造成的裂解和氧化造成的降解[9-10]。

溶液中，花色苷分子可以与其他有机分子或金属离子发生作用形成呈色的辅色复合体，这种效应被称作辅色效应，主要包括分子间辅色反应、自聚合反应、分子内反应和金属络合作用。辅色作用能够通过增色作用和红移效应提升红葡萄酒的短期颜色，而红葡萄酒的长期颜色是由花色苷衍生物贡献的[3，9-10]。

2 浸渍工艺对红葡萄酒颜色的影响

葡萄浆果由许多细胞构成，糖、酸、无机盐、酚类物质、花色苷及芳香化合物等多溶于细胞质中的液泡内。浸渍是葡萄酒在酿造过程最重要的阶段之一[11-13]，是一个提取过程，其可以使液泡中的内含物被提取或释放到葡萄酒中，决定了白、桃红及红葡萄酒的不同类型。当前，根据原料的卫生条件、浸渍种类、浸渍时间、发酵条件、产品种类等特点的不同，其可以采用传统浸渍、冷浸渍、热浸渍、CO2浸渍以及其他新兴的浸渍方法等（表1）。

表1 不同浸渍方法及其应用Table 1 Different maceration methods and their applications

2.1 传统浸渍

传统上，在红葡萄酒酿造过程中，浸渍和酒精发酵几乎是同时进行的[14]。酿酒葡萄经除梗破碎后入罐，同时加入SO2、果胶酶等辅料，后接种酿酒酵母进行发酵，伴随着酒精发酵结束、皮渣分离。

葡萄果皮及种子、果梗的接触是葡萄酒风格形成的主要因素，也是红白葡萄酒酿造工艺的主要区别。在发酵过程中，以多酚为主的多种物质从果皮和种子中浸提到液体里，其浸渍效果与接触方式、时间、温度、搅拌频率等因素有关。GARRIDO-BAÑUELOS G等[29]对设拉子葡萄酒进行了3种不同时长的浸渍处理以研究不同浸渍时间对葡萄酒酚类演变及感官品质的影响。结果表明，尽管长时间的浸渍会增加样品中分子的复杂性，但更长的浸渍时间与葡萄酒酚类浓度的增加并不一一对应。浸渍时间过长时，果胶会出现溶解和损失，聚合物的种类和数量发生较大改变，进而降低了葡萄酒的感官品质。研究人员在赤霞珠、品丽珠葡萄酒中进行了类似的实验，结果表明，4 d的浸渍时间可以获得类似桃红葡萄酒的感官特性，5 d时间可以获得颜色、果香、口感、品种特性最佳的葡萄酒，而浸渍时间进一步延长时，随着劣质单宁的不断溶出和积累，葡萄酒颜色变浅、果香变淡、苦涩味加重[15]。NTULI R G等[30]将葡萄汁分别置于16 ℃、24 ℃和32 ℃条件下浸渍并发酵，结果表明，较高温度发酵的葡萄酒具有更显著的红色和颜色强度，儿茶素、表儿茶素和色素聚合物等不可漂白色素也随着发酵温度的增加而增加，棕色色调和亮度的趋势也与红色色调相似。发酵温度与成品葡萄酒的单体黄烷-3-醇和花青素浓度表现出负相关。此外，低发酵温度和低固体含量增加了酯的浓度，反之则增加了杂醇、多糖和甘油的浓度；在高发酵温度下，无论固体含量为多少，芳樟醇浓度均增加。

传统工艺对酒精发酵前的浸渍重视程度往往较低，前浸渍时长和强度随生产的需要而随意调整。一般来说，传统的干红酿造工艺浸渍强度不足，对葡萄酒品质的提升有限，但其方便、经济，不需额外投入，对中小酿酒企业来说仍然是最为普遍的选择。

2.2 热浸渍工艺

热浸渍，即通过快速升温促使花色苷等物质快速溶出，在过热状态下保持一段时间，从而完成浸渍。除了提取色素之外，加热还可以使得一些有害微生物、多酚氧化酶和果胶酶等失活，进而保证葡萄酒的微生物安全，并降低葡萄酒的棕色破败病和感官氧化[19]。当酿酒葡萄本身品质不佳时，如着色、成熟度不一等，可以考虑采用热浸渍工艺以改善产品的色泽、香气及感官品质[20]。热处理可以根据原料状况和工艺的需要进行，可大致分为：直接将整穗葡萄入罐加热浸渍；除梗破碎后，将葡萄加热浸渍；发酵结束后延长浸渍时间并进行热处理；在装瓶后对葡萄酒进行热处理。热浸渍往往通过液体介质或气体介质进行，前者可以较为有效的避免过程中出现的过热问题。

温度和时间是影响热浸渍的两个主要因素。早期研究将热浸渍大致划分为低温长时间（40～60 ℃，0.5～2.0 h）和高温短时间（60～80 ℃，0.5～30 min）两类，近年来虽然具体浸渍温度和时间有一些出入，如PICCARDO D等[16-17]进行热浸渍是将黑比诺和坦纳葡萄酒在60～70 ℃条件下预处理了1 h；吴燕等[31]是将蛇龙珠葡萄破碎后于70 ℃浸渍6 h；李震等[32]是将夏黑葡萄于80 ℃浸渍100 min；周继亘等[18]则是将赤霞珠葡萄分别置于30℃、40℃、50℃、60℃浸渍24h。但整体来说依然可以大致这样划分。研究表明，热浸渍法获得的葡萄汁色度、花色苷、酒石酸、总氮、钾和钙离子含量均有所提高[33]。PICCARDO D等[16]研究发现，热浸渍后的坦纳葡萄酒具有显著更高的总多酚、花青素、儿茶素和原花青素含量，且具有更优质的电离、共色素和聚乙烯吡咯烷酮聚合物（polyvinylpolypyrrolidone，PVPP）指数等颜色指标，这可能归因于加热有助于降解果皮组织进而释放色素物质和辅色素物质。PICCARDO D等[17]在另一项研究中也证实热浸提高了黑比诺和坦纳葡萄酒的色泽强度（50%）、总酚类化合物（66%）、总花青素（42%）、原花青素（65%）和多糖（95%）含量。李震等[32]研究表明，随着浸渍时间的增加，葡萄醪色调下降，色度增加。即在实验条件下，时间越长、温度越高，色素物质溶出越多，浸渍样品红色色调增加。周继亘等[18]研究发现，30 ℃对葡萄酒的颜色几乎没有贡献，40 ℃、50 ℃、60 ℃浸渍使得葡萄酒色泽和颜色强度加深，但对于酯类物质具有负面作用。热浸渍会在浸渍过程中将一些“劣质成分”也浸提出来，影响其酒体品质。

总的来说，相比于传统浸渍，热浸渍可以更好的提取酚类物质，且提取的酚类物质中多聚体的比例较高，花色苷主要以醌类和查尔酮的形式存在；同时，热浸渍能够破坏氧化酶，防止葡萄汁氧化，减少SO2的用量，简化酿酒的过程，对氧化严重或成熟度不好的原料也十分友好。

2.3 冷浸渍工艺

葡萄酒酿造需要从浆果的固体部分中提取酚类化合物到葡萄汁/葡萄酒中，近年来，冷浸渍工艺逐渐兴起并已在产业中得到广泛应用。冷浸渍将除梗破碎后的葡萄降温至10～15 ℃以下浸渍较长时间后再启动酒精发酵[21]，旨在增加发酵前的酚类物质特别是花色苷[22]，其基本原理是在水性介质和低温下能够提取更多的酚醛类物质，保护花色苷等易氧化、易损失的生物活性物质，抑制发酵和杂菌活性，提升葡萄酒的质量。

许多研究报道了冷浸渍对酚类化合物的提取，这些酚类化合物可以在葡萄汁中发生反应从而影响葡萄酒的颜色特性。有报道表明，当冷浸渍10 d时，羟基肉桂酸、黄酮醇和花色苷具有类似的提取曲线，但由于黄酮醇在水中的溶解度较低其提取较为缓慢，葡萄酒颜色强度增加[23]。继续延长冷浸渍时长，儿茶素、表儿茶素和单宁的含量表现出上升趋势[23]，且种子单宁的占比逐渐升高[34]。GÓMEZMÍGUEZ J等[35]研究表明，花色苷的提取率高于其他酚类化合物。此外，冷浸渍期间往往会生成一些聚合色素，其使得葡萄酒的颜色更加稳定。冷浸渍增强了西拉红葡萄酒的红度值（a*）和饱和度（C*），对色泽起到了积极的影响[36]。然而，对赤霞珠、马尔贝克和梅洛葡萄酒进行的一项研究表明，冷浸渍没有对葡萄酒的基本化学成分产生显著影响，对花青素提取的影响几乎均为零，但对颜色却产生了负面影响，包括降低了饱和度、减少了红色成分等，这可能是由于发生了偶联酶氧化或者提取了某些易于氧化的酚类前体[37]。尽管在颜色强度和色素成分的变化上还没有一致的结论，但总体上呈积极影响。研究表明，葡萄酒的花青素电离水平较高，导致了葡萄酒更深的色度值和更饱和的蓝色色调[38]。

2.4 CO2浸渍法

碳酸浸渍是指将整穗葡萄放入具有充满CO2的封闭罐中，通过完全的CO2代替去除葡萄周围的空气特别是氧气，触发厌氧代谢，自发破碎，整个过程主要由微生物参与完成[24]。

在充满CO2的条件下，细胞内会进行酒精发酵、形成挥发性物质、完成蛋白质水解、果胶水解、苹果酸转化等一系列的化学反应，其化学成分及感官评价均在不断改变。碳酸浸渍葡萄酒与传统去梗破碎浸渍方法生产的葡萄酒相比，单宁更低、口感较为柔和，香气特别是水果味更为浓郁，具有独特的风格[25]。碳酸浸渍往往会降低色素的含量和葡萄酒的颜色强度，BIANCHI A等[24]研究表明，碳酸浸渍的葡萄酒中果味酯类的浓度显著更高，但颜色变化最为明显，对颜色品质产生了不良影响。GUTIÉRREZ A R等[25]研究发现，碳酸浸渍后葡萄酒的花色苷含量、颜色强度和多酚指数分别下降37.58%、42.60%以及26.96%，从色泽来说，碳酸浸渍不是可以获得良好颜色红葡萄酒的浸渍方案。但也有研究表明，虽然碳酸浸渍会降低葡萄酒中色素的含量，但可以使葡萄酒在陈酿过程中更加稳定[26]。

碳酸浸渍型葡萄酒的品种特性往往不明显，且碳酸浸渍往往不适合陈酿型红酒，这限制了碳酸浸渍的发展。另外，从技术角度来看，碳酸浸渍使用的CO2往往来自气瓶或干冰，除了会给环境带来大量的CO2等温室气体，还会产生高昂的费用。如何更加环保、经济的发展，是碳酸浸渍亟需解决的重要问题。

2.5 其他浸渍工艺

2.5.1 酶浸渍

随着技术的不断进步，除了上述浸渍工艺之外，还涌现出了一批革新技术以及联合技术。传统浸渍方法中往往会添加一定含量的果胶酶，目前，人们尝试优化酶的种类、配比等，这就是酶浸渍。王瑾等[27]以果胶酶、纤维素酶和β-聚糖酶复合制取赤霞珠葡萄汁，通过单因素试验和响应面法优化得到最佳酶解条件下葡萄汁的出汁率为87.103%，花色苷含量可达254.664 mg/L。浸渍酶大大缩短了从葡萄果皮中提取花色苷所需的时间，并改变了所提取花色苷的含量和组成，例如酶制剂使赤霞珠浸渍得到的锦葵色素糖苷增加9%，而使飞燕草素、矢车菊素、芍药色素糖苷含量分别下降5%、2%和3%[39]。然而，酶浸渍并没有改变花色苷的传质过程[40]。

2.5.2 氮气浸渍

缺氧条件下会进行厌氧代谢，碳酸浸渍就是一种厌氧代谢方式，近期有研究对氮气在浸渍中的应用进行了探究。与CO2相比，氮气是惰性气体，其浸渍效果可能会有所不同。SANCHEZ-BALLESTA M T等[41]使用氮气对鲜食葡萄和酿酒葡萄分别处理6～48h，反式白藜芦醇显著增加。BIANCHI A等[24]用氮气浸渍法得到的葡萄酒多酚含量、花色苷浓度和颜色强度值更高，颜色方面更倾向于强烈的红色色调和紫色色调，在香气方面可与碳酸浸渍法得到的葡萄酒明显区分开。总的来说，氮气浸渍不会产生温室气体，且成本较为低廉，是碳酸浸渍的一种可行替代方案，可用于生产新型浸渍和芳香葡萄酒。

2.5.3 脉冲电场浸渍

脉冲电场浸渍是研究较多的一类新型浸渍技术[19]。脉冲电场（pulsed electric field，PEF）是一种通过施加脉冲短时间高强度电场在细胞膜中诱导形成穿孔的非热技术。大量研究表明，PEF浸渍可以缩短浸渍时间；促进功能成分的提取；增强色泽；灭活腐败微生物；加速香气物质的形成。这些优点大多可以归因于PEF诱导膜通透性增加和细胞内化合物的加速释放。PUÉRTOLAS E等[42]研究表明，PEF葡萄酒的浸渍时间比对照缩短144%，PEF处理的应用可以显著减少酿酒过程中的浸渍时间。PEF预处理有效提高丹魄、赤霞珠、梅洛和西拉等葡萄发酵过程中的颜色强度和总多酚指数。此外，PEF处理可以通过诱导细胞膜穿孔来促进难以释放的成分释放出来，可以调节多酚组分的组成和数量，如飞燕草素-3-O-葡萄糖苷和牵牛苷-3-O-葡萄糖苷仅在强PEF处理的梅洛葡萄汁中被检测到[43]。关于葡萄酒的色泽，在浸渍阶段，PEF处理提高了15%～24%的红色参数（a*值）[44]；陈酿过程中，PEF处理的赤霞珠红葡萄酒的颜色强度增加了38%[45]。由于其出色的效果，PEF已在中试规模上进行了初步应用：以55 t/h的规模施加PEF处理，结果表明，与对照组相比，PEF处理生产的红葡萄酒的颜色强度高出约30%，总多酚指数高出17%～34%[28]。

值得注意的是，高压是PEF产生的条件，但高强度PEF处理具有很强的电解作用，当强度过高或时间过长时可能导致分子降解。此外，耐腐蚀电极、大功率电源、智能控制系统等技术瓶颈也阻碍了PEF技术的进一步应用。

3 结论与展望

花色苷作为葡萄酒中的主要呈色物质，连同其他辅色物质，大部分均在浸渍过程中被提取到葡萄汁中。传统浸渍方法往往不需要进行额外的处理，简单方便，但浸渍效果较差；热浸渍在葡萄原料本身品质不佳时施用可以大大改善产品的色泽、香气及感官；冷浸渍已在工业生产中广泛应用，在保护花色苷等易氧化、易损失的生物活性物质上效果显著；碳酸浸渍可以生产具有独特风味的葡萄酒，但掩盖了葡萄的品种特性，对葡萄酒颜色具有一定的负面作用，且经济成本和环境成本均较高。在这些浸渍方法的基础上，研究人员进行了不断的改进，并使用了大量的新兴技术以提高浸渍效果，如酶浸渍、氮气浸渍、脉冲电场浸渍等，这些新兴方法在快速、节能的同时保证甚至提升了应有的浸渍效果，具有广阔的研究前景。浸渍方法没有统一的标准，且对于不同的葡萄品种、成熟情况、产区浸渍的效果也有所不同，建议从业人员根据对目标产品的预期进行实验，以找到最适合的浸渍方法，提升产品品质。此外，不同方法浸渍过程中发生的物理化学反应及其机制仍未被完全了解，且缺乏相应的工业化设备，这可能会使非传统浸渍的成功应用复杂化。