微波催陳條件對(duì)干紅葡萄酒顏色和pH的影響

李 聰，霍興榮，鄭先哲*，劉成海，高曉臣，丁凝冶，金長(zhǎng)江，王宏業(yè)

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，哈爾濱 150030；2.上?？频劭惦娮涌萍加邢薰?，上海 201108）

葡萄酒是一種具有保健功能的飲品，提高葡萄酒品質(zhì)一直是制酒業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。傳統(tǒng)工藝是通過(guò)陳釀過(guò)程，使酒變得醇厚，達(dá)到最適宜的平衡口感，這種方法耗時(shí)長(zhǎng)、成本高，無(wú)法滿足市場(chǎng)上的大量消費(fèi)需求。近年，有學(xué)者對(duì)酒類(lèi)催陳[1-2]和利用微波技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品精深加工[3-4]進(jìn)行了大量的研究工作，取得了多項(xiàng)有價(jià)值的研究成果。

微波催陳酒類(lèi)是近些年興起的新技術(shù)[5]，在現(xiàn)代的各種催陳方式中，微波處理屬于較溫和的處理方法。微波能量較低[6]，微波沖擊能破壞酒中分子群的締合，吸收微波能后，酒中分子的內(nèi)能增加，化學(xué)反應(yīng)速度也相應(yīng)提高，醇的酯化反應(yīng)加快。新酒經(jīng)過(guò)微波催陳處理，香氣會(huì)變得協(xié)調(diào)、醇和。有些雜味還由于氧化還原反應(yīng)而減弱或消失，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)酒的催陳[7]。微波催陳應(yīng)用到多種酒類(lèi)的陳化處理，但在干紅葡萄酒催陳方面的研究很少。

目前大部分人工催熟都針對(duì)口感的改善[8-13]，而紅酒的外觀也是檢驗(yàn)其品質(zhì)的重要指標(biāo)。本文研究了微波催陳干紅葡萄酒過(guò)程中，微波功率和作用時(shí)間對(duì)酒的顏色和pH的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

干紅葡萄酒：選自遼寧省本溪市森澳葡萄酒廠，2008年6月釀制，釀酒葡萄品種為佐優(yōu)紅，酒精度12°，顏色暗紅。在密封、冷藏條件下運(yùn)輸，在地窖中低溫貯藏。地窖中平均溫度為11℃，溫度變化在10～12℃內(nèi)。

1.2 設(shè)備

LG微波爐（WD700型，樂(lè)金電子（天津）電器有限公司）；電子式數(shù)字顯示溫度探測(cè)表（DM-801B，上海新桔電子有限公司）；全自動(dòng)測(cè)色色差儀（DC-P3型，北京市興光測(cè)色儀器公司）；pH計(jì)（Hana/HI253，意大利哈納儀器公司）。

1.3 方法

以微波爐處理干紅葡萄酒，微波功率分別設(shè)為140、420、700 W，處理時(shí)間分別設(shè)為5、10、15、20、25 min。

微波處理試驗(yàn)流程為：干紅葡萄酒→量取250 mL→密封→微波處理→測(cè)溫→冷卻→放入地窖保存?zhèn)溆谩?/p>

采取間歇式微波處理，每次輻照時(shí)間為10 s，然后在室內(nèi)冷卻到20℃，處理最高溫度控制在40℃以內(nèi)。

紅酒經(jīng)處理后，分別裝入50 mL的試管中，用3層封口膜密封，按存放時(shí)間分成8組，放入地窖中靜置窖藏，每次取1組測(cè)定，在地窖中放置溫度探測(cè)表監(jiān)測(cè)溫度變化。

在2個(gè)月內(nèi)每隔1周分析1次酒的顏色和pH變化，一共測(cè)定8次。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

pH測(cè)定：用pH計(jì)測(cè)定葡萄酒樣品的pH。

色差的測(cè)定：將矯正后的電極置于葡萄酒中，關(guān)閉門(mén)窗避免空氣流動(dòng)干擾測(cè)定結(jié)果，待讀數(shù)穩(wěn)定并保持30 s不變，記錄測(cè)定結(jié)果。

根據(jù)亨特（L，a，b）色度空間理論，確定樣品的明度和色差（與標(biāo)準(zhǔn)樣品相比較）。本研究以標(biāo)準(zhǔn)白板為標(biāo)定樣品，測(cè)定不同微波處理后紅葡萄酒的色澤。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用軟件Excel 2003分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 干紅葡萄酒pH值變化特性分析

在不同微波功率和不同處理時(shí)間下，干紅葡萄酒中pH值變化如圖1所示。

圖1 陳化過(guò)程中葡萄酒中的pH隨三種微波功率的變化曲線Fig.1 Curves of pH in wine under different power during wine aging process

三種功率下處理的干紅葡萄酒的pH變化趨勢(shì)和未經(jīng)處理的空白樣品變化趨勢(shì)基本一致，140 W處理后的pH最大差值≤0.840，420 W處理下的pH最大差值≤0.083，700 W處理下的pH最大差值≤0.850；由圖1可知，在8周窖藏過(guò)程中，對(duì)比空白樣（未經(jīng)處理）和經(jīng)三種微波陳化處理后的葡萄酒樣品，其中pH的變化趨勢(shì)一致，變化幅度很小，統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)葡萄酒中的pH值均無(wú)顯著差異（P＞0.05），這表明微波處理對(duì)這種干紅葡萄酒的pH沒(méi)有顯著影響，無(wú)明顯口感酸度差異。

2.2 色澤

亨特坐標(biāo)3參量L、a、b值分別代表一種顏色的亮度、紅綠色度和黃青色度。L值越大，則表示顏色的亮度越高；a＞0，表示顏色為紅色系，且a值越大表示顏色越紅；當(dāng)a＜0時(shí)，則表示顏色屬綠色系；b＞0為黃色系，b＜0為青色系[16]。

2.2.1 干紅葡萄酒色度L值變化分析

在不同微波功率和不同處理時(shí)間下，干紅葡萄酒色度中L值變化如圖2所示。

圖2 陳化過(guò)程中葡萄酒中的L值隨三種微波功率的變化曲線Fig.2 Curves of L value in wine under different power during wine aging process

由圖2可知，對(duì)比空白樣和經(jīng)三種微波功率處理后的樣品，在8周陳化過(guò)程中，每種處理下的樣品L值均先上升后下降，除了700 W處理中個(gè)別值，其余微波處理后樣品的L值都大于空白樣品；由圖2可知，發(fā)現(xiàn)經(jīng)不同時(shí)間處理后，葡萄酒中的L值均呈極顯著差異（P＜0.01），表明微波輻照處理有助于提高葡萄酒的顏色亮度。

葡萄酒顏色主要來(lái)源于酚類(lèi)化合物，其穩(wěn)定性受葡萄中可與花色苷聚合的單寧含量影響。葡萄酒中游離花色苷在聚合過(guò)程中易發(fā)生不可逆降解，在陳化過(guò)程中，花色素結(jié)合生成大分子縮合單寧會(huì)引起色素沉淀，造成顏色損失，光密度逐漸降低。這可能是游離花色苷降解的緣故，或者是色素聚合物的緩慢生成與沉淀[17-18]。在葡萄酒吸收微波能后，體系溫度升高，根據(jù)吉布斯-亥姆霍茲公式，溫度升高可以推動(dòng)自發(fā)化學(xué)平衡反應(yīng)，引起花色苷與單寧的復(fù)合反應(yīng)[19]。而在溫度變化過(guò)程中，還存在特殊微波效應(yīng)[20]和非熱微波效應(yīng)[21-23]，可使分子發(fā)生能級(jí)躍遷而誘導(dǎo)某些聚合反應(yīng)進(jìn)行。

由圖2可知，經(jīng)微波處理的葡萄酒L值變化趨勢(shì)，與未經(jīng)處理的空白樣趨勢(shì)一致。在第1周陳化過(guò)程中，葡萄酒中的L值整體大幅度增加，這是試驗(yàn)中樣品與氧接觸，導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)發(fā)生，之后L值繼續(xù)增大，與傳統(tǒng)陳釀中的色素縮合沉降理論一致；隨后L值減小可能是因?yàn)榭s合反應(yīng)中出現(xiàn)可逆過(guò)程。用較高的微波能處理葡萄酒時(shí)，會(huì)誘導(dǎo)一些花青素衍生物或大分子多酚聚合物沉淀，使L值升高，如果輸入微波能量較低時(shí)，則產(chǎn)物不穩(wěn)定，有些會(huì)隨可逆反應(yīng)的進(jìn)行而分解，導(dǎo)致葡萄酒亮度值波動(dòng)較大，當(dāng)微波輸出功率增大時(shí)，產(chǎn)物趨于穩(wěn)定。因此，圖2b中L值比圖2a中波動(dòng)小，而圖2c的處理所得結(jié)果最穩(wěn)定，這表明高微波功率輻照可以獲得較穩(wěn)定多酚聚合終產(chǎn)物，提高葡萄酒顏色亮度。

對(duì)于暗紅色種類(lèi)的葡萄酒，以純正的暗紅色為上品，由紅葡萄酒標(biāo)準(zhǔn)色卡上可看出[24]，所有樣品顏色變化都在深紫紅和暗紫紅之間，顏色偏暗。在這個(gè)范圍內(nèi)，L值越大，葡萄酒顏色越鮮艷，酒的外觀品質(zhì)越好，相反，L值小，酒的顏色會(huì)比較暗，會(huì)造成顏色過(guò)深而影響葡萄酒的外觀品質(zhì)。圖2中所得L值均整體呈上升趨勢(shì)。在處理后葡萄酒貯藏到第8周時(shí)，處理參數(shù)為140 W，5 min時(shí)，L值最大，葡萄酒顏色亮度最高，其次為420 W，5 min；140 W，20 min處理所得L值最小，420 W，20 min、700 W處理15、20、25 min所得 L值均小于10，為較小值。

2.2.2 干紅葡萄酒色度a值變化分析

不同條件處理下的a值變化曲線如圖3所示。

圖3 陳化過(guò)程中葡萄酒中的a值隨三種微波功率的變化曲線Fig.3 Curves of a value in wine under different power during wine aging process

由圖3可知，除700 W處理下的5個(gè)值外，經(jīng)微波處理后的a值都大于空白樣品的a值。圖3a處理下葡萄酒的a值變化波動(dòng)較大，圖3b處理下的a值差異也變大，曲線較平滑，圖3c處理下a值變化曲線最平滑，與前兩組不同的是，25 min處理所得a值小于較短處理時(shí)間的值。比較三種微波功率處理，發(fā)現(xiàn)a值均先增大后減小，比較每種處理時(shí)間之間a值差異均極顯著（P＜0.01）。

a值正向大小與葡萄酒的紅色程度正相關(guān)。葡萄的色素類(lèi)物質(zhì)含量高、性質(zhì)穩(wěn)定是葡萄酒具有悅?cè)祟伾那疤?。在多?shù)深紅色釀酒葡萄品種中，二甲花翠素-3-葡萄糖苷是花色苷的主要形式，是酰化紅色素的主要成分。葡萄酒顏色穩(wěn)定性，與花色苷類(lèi)物質(zhì)和其他酚類(lèi)物質(zhì)的聚合程度有關(guān)[25]。酒的紅色會(huì)隨著花色素B環(huán)的甲基化的程度而增強(qiáng)[18]，一般表現(xiàn)在B環(huán)C3、C5位上易與輔色基團(tuán)縮合[26]，而4位上易與還原糖形成糖苷鍵從而生成更穩(wěn)定的花色苷[27]。當(dāng)酒體吸收微波能時(shí)，易發(fā)生親電取代的B環(huán)C3、C5位更易受到影響，取代基常數(shù)為-0.069的甲基發(fā)生能級(jí)躍遷，變得更加活潑，進(jìn)而去攻擊苯環(huán)，使之成為不穩(wěn)定的芳基正離子，然后生成顯色中間體。由于2位上羧基具有定位效應(yīng)[28]，屬于性質(zhì)不穩(wěn)定的中間體，易與其他物質(zhì)（如還原糖）聚合成多酚生成聚合物。

圖3a可知，微波處理可使干紅葡萄酒色度a值增大，表明微波效應(yīng)可促進(jìn)花色苷增色反應(yīng)的進(jìn)行，表明在較低功率輸出（140 W）時(shí)，會(huì)使酚類(lèi)物質(zhì)在縮合過(guò)程中發(fā)生較多可逆反應(yīng)，形成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，其中有些中間產(chǎn)物具有呈色作用，雖可使a值增大，但產(chǎn)物易分解，致使a值波動(dòng)，增大微波輸出功率；圖3b處理（420 W）可使酒體內(nèi)的多酚聚合反應(yīng)獲得足夠的能量，生成穩(wěn)定的中間產(chǎn)物；圖3c處理的輸出功率（700 W）最大，可使酚類(lèi)聚合加劇，短時(shí)間處理可促進(jìn)增色反應(yīng)進(jìn)行，但處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（如700 W，25 min），則會(huì)促進(jìn)大分子色素沉淀或誘導(dǎo)大分子無(wú)色縮聚多酚的生成，導(dǎo)致色度降低。

在圖3中，葡萄酒中a值整體上呈先上升后下降趨勢(shì)，這與傳統(tǒng)陳釀方法中紅色度變化趨勢(shì)一致。紅葡萄酒色度值a值越大，代表紅葡萄酒的顏色越鮮艷，外觀品質(zhì)越好。在第8周中，420 W，5 min下處理的樣品所得a值為最大值，其次420 W，25 min為較大值；700 W，25 min處理中，除空白樣品，所得a值為最小值，與最大值相差3.1，紅色度減少明顯，其次為140 W，20 min，所獲得的紅色度較小，葡萄酒外觀品質(zhì)較差。

2.2.3 干紅葡萄酒色度b值變化特性分析

不同處理后b值變化曲線如圖4所示。

由圖4可知，每組b值變化曲線的波動(dòng)程度隨處理時(shí)間而減??；經(jīng)3組微波處理后的b值變化趨勢(shì)均為先上升，后下降，再上升，每組中處理時(shí)間之間b值差異均極顯著（P＜0.01）。對(duì)比圖4a、4b曲線發(fā)現(xiàn)，經(jīng)微波處理過(guò)的樣品所得b值大都大于空白樣品，圖4 c處理中低于空白樣品b值的較多，尤其在前5周中，分別是15，20和25 min。

圖4 陳化過(guò)程中葡萄酒中的b值隨三種微波功率的變化曲線Fig.4 Curves of b value in wine under different power during wine aging process

b值與葡萄酒的黃色程度正相關(guān)。由色光加法混色原理可知，黃色光是由綠色光和紅色光混合形成的[29]，在b值增大的樣品中，酒體色素的聚合反應(yīng)里一定形成了反射綠色光的一類(lèi)顯色基團(tuán)。單寧和花色苷的聚合可使黃鹽和醌的比例都增加，聚合和氧化作用使它們的色調(diào)變?yōu)樽攸S色[18]。在葡萄酒的陳化進(jìn)程中，黃色色素成分會(huì)逐漸增加[30]。絕大多數(shù)花色苷-單寧聚合物都帶有棕色的色調(diào)[19]，這類(lèi)物質(zhì)的增加也會(huì)使紅葡萄酒的b值增大。

葡萄酒在微波作用下，微波能可以加速很多聚合反應(yīng)的進(jìn)行，與L值一樣，低功率的輸出會(huì)使很多可逆反應(yīng)處在不穩(wěn)定的化學(xué)平衡狀態(tài)中進(jìn)而導(dǎo)致聚合物不穩(wěn)定，使b值產(chǎn)生較大波動(dòng)。增加微波功率可促進(jìn)葡萄酒中生成穩(wěn)定的產(chǎn)物，促進(jìn)b值增大；而微波功率過(guò)大則可能會(huì)誘導(dǎo)一些歧化反應(yīng)發(fā)生，或使一些不穩(wěn)定的色素物質(zhì)遭到破壞，也可能會(huì)誘導(dǎo)無(wú)色多酚聚合物的生成，與花色苷生成沉淀，進(jìn)而降低色度值，使b值低于未經(jīng)處理的空白樣品的值。在這3組微波處理中，b值初期的增加可能是因輸入微波能使一些基團(tuán)受到激發(fā)，生成了過(guò)渡態(tài)不穩(wěn)定色素縮聚中間體；接著分解和沉淀作用導(dǎo)致b值明顯下降，最后黃色素的增加使b值增大。

由Photoshop顏色模擬可知，適當(dāng)?shù)腷值可成為a值的輔色，使樣品顏色更鮮艷飽滿。由葡萄酒標(biāo)準(zhǔn)比色卡可知[24]，在所測(cè)得b值范圍內(nèi)，b值越大，外觀品質(zhì)越佳。在第8周所有處理中，420 W、5 min所得b值最大，為最理想值；其次為140 W、5 min，420 W、10 min處理下所得b值最小；700 W，25 min處理下所得b值為較小值。

綜合分析2.1和2.2的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)pH變化與的葡萄酒色度正相關(guān)，當(dāng)紅葡萄酒pH由3.0升至3.4，色度值變化在1.25左右[14]，本試驗(yàn)中葡萄酒的pH變化在3.25～3.15之間，pH變化小于0.085，可知色度值變化必小于1.25。而色度值變化ΔE=在本試驗(yàn)中 ΔL140≤2.5，ΔL420≤2.3，ΔL700≤2.1；Δa140≤7.5，Δa420≤6.7，Δa700≤6.6；Δb140≤1，Δb420≤0.98，Δb700≤1.15（下標(biāo)數(shù)字表示微波輸出功率）?？傻?ΔE140≤8，ΔE420≤7.15，ΔE700≤7，由此可知，本試驗(yàn)中pH的變化不是色度變化的主要原因，且這種變化對(duì)葡萄酒的色度變化的影響較小，這與Roger等人的研究結(jié)果一致[15]。

2.3 優(yōu)化鮮葡萄酒微波催陳處理?xiàng)l件

從以上的分析可知，本試驗(yàn)條件下鮮葡萄酒經(jīng)微波催陳處理后：在微波功率140 W，處理時(shí)間5 min條件下，L值最高；在微波功率為420 W，處理時(shí)間為5 min，葡萄酒中的a值最大，b值最大，L值次之，葡萄酒外觀顏色最鮮艷，色素變化平穩(wěn)；在微波功率為420 W，處理時(shí)間為10 min條件下，葡萄酒中的L值、a值略微下降，b值最小，但總體顏色較亮麗，呈現(xiàn)出較好的外觀品質(zhì)；經(jīng)微波功率140 W，處理時(shí)間20 min處理后的葡萄酒，在陳化貯藏期間其顏色較暗，品質(zhì)下降；而在微波功率為700 W，處理時(shí)間為25 min條件下，催陳后葡萄酒的顏色最暗，色彩飽和度最差，外觀品質(zhì)最差。綜合考慮微波處理對(duì)葡萄酒顏色品質(zhì)影響，選擇葡萄酒微波催陳的合理處理?xiàng)l件為微波功率420 W，處理時(shí)間5 min。

3 結(jié)論

a.在本試驗(yàn)處理?xiàng)l件下，微波處理均可使葡萄酒樣品的L、a值增大，b值變化幅度較小，在有些處理中增大。微波對(duì)pH影響不明顯。

b.采用微波催陳處理可改善葡萄酒顏色品質(zhì)，其合理工藝條件是微波功率420 W，處理時(shí)間5 min。

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