陜西涇陽赤霞珠葡萄冷凍處理釀酒特性研究

張紅娟，楊繼紅 *，唐福旭，隋銀強(qiáng)

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄酒學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；3.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術(shù)研究中心，陜西 楊凌 712100；4.西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄與葡萄酒（合陽）試驗站，陜西 合陽 715300）

葡萄酒的外觀、香氣及口感是構(gòu)成葡萄酒品質(zhì)的主要因素[1]。葡萄酒的口感主要指葡萄酒入口的甜、酸、苦的平衡程度，紅葡萄酒的酒體飽滿，相比白葡萄酒含有更多的單寧和多酚類物質(zhì)[2]。多酚類物質(zhì)分為花色苷和非花色苷酚，作為釀酒葡萄，葡萄果皮中的花色苷酚類物質(zhì)是紅葡萄和紅葡萄酒中主要的呈色物質(zhì)，顏色是決定紅葡萄酒品質(zhì)最重要的指標(biāo)之一[3]，直接影響消費者對葡萄酒產(chǎn)品的第一印象。而葡萄果皮中的非花色苷酚類物質(zhì)對葡萄酒的感官品質(zhì)（如紅葡萄酒的色澤、苦味、收斂性、澄清度和穩(wěn)定性等）起重要作用，具有增加色度和穩(wěn)定顏色的輔色作用，并且也決定了葡萄酒澀味和苦味的優(yōu)劣與強(qiáng)弱，還在紅葡萄酒中起著抗氧化、延長葡萄酒壽命的作用。醫(yī)學(xué)證明，多酚類物質(zhì)是葡萄酒中最主要的活性物質(zhì)，具有極強(qiáng)的自由基清除能力，能起到延緩機(jī)體衰老、抗氧化、預(yù)防心腦血管疾病、抗炎、防癌、預(yù)防老年癡呆等多種生理功能和藥理作用[4-8]。葡萄酒中的香氣物質(zhì)種類很多，已經(jīng)報道的有1 300多種，主要包括醇、醛、酮、酸、酯等香氣物質(zhì)[9]；香氣含量差異較大，有的含量能達(dá)到g/L級，而有的僅為ng/L級或更低以至于檢測不到[10]，而且不同種類的葡萄酒的香氣特征不同。葡萄酒中香氣物質(zhì)的來源非常復(fù)雜：一部分直接來源于葡萄漿果，主要存在于葡萄皮中；另一部分是在葡萄酒釀造各個階段產(chǎn)生的，包括原料的采收、破碎、壓榨（發(fā)酵前香氣）、發(fā)酵（發(fā)酵香氣）和葡萄酒的陳釀和貯藏（發(fā)酵后香氣）產(chǎn)生的新香氣物質(zhì)[11]。在紅葡萄酒的釀造工藝中，一定程度上增加酚類物質(zhì)和香氣物質(zhì)能夠有效的提高葡萄酒質(zhì)量。

葡萄酒中色素、多酚、單寧及芳香物質(zhì)等功能性成分主要來源于葡萄果皮。在紅葡萄酒的發(fā)酵過程中采用含葡萄皮和籽的葡萄漿果發(fā)酵，以提取較多的色素、多酚、單寧及芳香物質(zhì)，增強(qiáng)葡萄酒的醇厚感。傳統(tǒng)的紅葡萄酒釀造一般采用浸漬發(fā)酵，在浸漬階段，葡萄果皮會形成大量的皮渣層覆蓋于葡萄醪表面上，厚厚的皮渣層阻礙了果皮中多酚類物質(zhì)的浸出，且果皮中的酚類物質(zhì)與空氣較長時間的接觸而易被氧化，從而導(dǎo)致了葡萄酒質(zhì)量的降低。在傳統(tǒng)浸漬發(fā)酵工藝的基礎(chǔ)上，研究者提出了延長發(fā)酵浸漬時間[12]，CO2浸漬發(fā)酵法、熱浸漬發(fā)酵法[13]和冷浸漬發(fā)酵法[14]等工藝。但是這些釀造工藝在一定程度上影響了葡萄酒的口感，對漿果中芳香物質(zhì)的提取效果不高，掩蓋了葡萄品種的特性，降低了葡萄酒的質(zhì)量。姚路暢等[15]以白葡萄釀酒品種霞多麗葡萄為原料，在不同溫度下冷凍處理葡萄，通過透射電子顯微鏡觀察葡萄果皮細(xì)胞的破壞情況，結(jié)果表明，未經(jīng)冷凍處理的葡萄果皮細(xì)胞具有完整的細(xì)胞壁、液泡飽滿且細(xì)胞質(zhì)分布均勻，細(xì)胞及液泡膜等膜系統(tǒng)完好。冷凍處理后，葡萄果皮細(xì)胞都有不同程度的破壞，在-15 ℃、-20 ℃時，細(xì)胞變形，結(jié)構(gòu)遭到破壞，細(xì)胞壁斷裂，細(xì)胞質(zhì)濃縮成團(tuán)；在-25 ℃、-30 ℃、-32 ℃時，大量細(xì)胞破壞嚴(yán)重，細(xì)胞質(zhì)外泄，細(xì)胞嚴(yán)重變形，很難見到完整細(xì)胞。張紅娜等[16]以紅色釀酒品種媚利葡萄為原料，對葡萄果粒和葡萄果皮進(jìn)行冷凍處理，結(jié)果表明，低溫對葡萄果皮破壞有決定作用，溫度越低，葡萄酒總酚、單寧和色度值越高。研究表明，發(fā)酵前對葡萄原料進(jìn)行冷凍處理，可以破壞葡萄細(xì)胞的組織結(jié)構(gòu)，使得細(xì)胞破裂，從而有利于細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的溶出，提高葡萄酒中的酚類和香氣物質(zhì)含量。

研究以赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄為原料，在破碎前對葡萄進(jìn)行低溫冷凍處理，進(jìn)行小容器釀酒試驗，分別對葡萄酒的理化指標(biāo)及感官指標(biāo)進(jìn)行分析，探究葡萄原料經(jīng)不同溫度冷凍處理后，葡萄酒中各成份含量的差異及其對葡萄酒的感官特性的影響，以期為葡萄酒質(zhì)量的提高及釀造技術(shù)模式的改變提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄：陜西省涇陽葡萄試驗園采摘。

無水乙醇（分析純）：西隴化工股份有限公司；冰乙酸（色譜級）、鄰苯二甲酸氫鉀（分析純）：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；硫代硫酸鈉（分析純）：天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司；硫酸銅（分析純）、酒石酸鉀鈉（分析純）：天津博迪化工股份有限公司；無水硫酸鈉（分析純）：天津天力化學(xué)試劑有限公司、氫氧化鈉（分析純）：廣東光華科技股份有限公司；鹽酸（分析純）：北京化工廠；福林-肖卡試劑及斐林試劑等均由實驗室自行配制。

1.2 儀器與設(shè)備

ZODO980型SO2測試儀：法國愛爾波公司；pHS-3b型精密pH計：上海雷磁儀器廠；VBR32T型手持糖量計：上海光學(xué)儀器廠；UV-2450紫外分光光度計、FA1004萬分之一電子天平：日本島津公司；DU800紫外/可見分光光度計：美國Beckman Coulter 公司；XP10002S電子天平：瑞士METTLER-TOLEDO公司；MILIPORE ZMQS 5001型超純水制備儀：法國MILIPORE公司；SORVAILHH.W21.600S型電熱恒溫水浴鍋：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 葡萄冷凍處理

從陜西省涇陽葡萄試驗園采摘2012年正常成熟的主栽紅色釀酒品種赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄，揀選除掉爛果、青果，摘除果梗后，分別在-20 ℃和-35 ℃條件下冷凍處理24 h。

1.3.2 釀酒試驗

將冷凍處理后的赤霞珠葡萄置于冷藏箱（5±2）℃自然解凍，取出后手工破碎，加入SO250 mg/L，果膠酶20 mg/L，按照干紅葡萄酒小容器釀造工藝進(jìn)行釀酒試驗，試驗以常溫下無冷凍處理的葡萄按照小容器釀造工藝進(jìn)行常規(guī)釀酒為對照，赤霞珠干紅葡萄酒釀造工藝如下：

1.3.3 理化指標(biāo)分析

出汁率：擠壓出的葡萄汁與所用葡萄總量的質(zhì)量之比；還原糖（以葡萄糖計）：斐林試劑熱滴定法；滴定酸（以酒石酸計）：堿式滴定法；pH值：pHS-3b型精密pH計測定；單寧：福林-丹尼斯（Folin-Denis）方法測定；總酚測定：福林-肖卡（Folin-Ciocalteu）方法測定；游離SO2：SO2測試儀測定；以上方法均參照王華《葡萄酒分析檢驗》[17]進(jìn)行。

1.3.4 葡萄酒感官品質(zhì)評價

葡萄酒感官品質(zhì)包括葡萄酒的外觀、香氣、口感以及典型性的品評分析[18]。7名經(jīng)過培訓(xùn)的品嘗小組成員對葡萄酒樣進(jìn)行感官評定。為確定對照組酒樣的品質(zhì)，取對照組相同酒樣2份，分別命名為對照酒樣1、對照酒樣2，品嘗小組成員對酒樣按照王華干紅葡萄酒品嘗評分標(biāo)準(zhǔn)[19]（見表1）進(jìn)行評定。

為比較葡萄經(jīng)冷凍處理后釀制酒樣的口感、香氣等的品質(zhì)變化，評定小組以對照酒樣為標(biāo)準(zhǔn)，按9分嗜好型感官評定方法對葡萄原料經(jīng)-20 ℃和-35 ℃冷凍處理的酒樣與對照酒樣進(jìn)行比較品嘗，設(shè)定對照酒樣的外觀、香氣、口感及總體評價均為5分，品嘗小組成員根據(jù)自己的喜好程度，優(yōu)秀為9分，極差為1分，對冷凍處理的酒樣進(jìn)行比較品評。

表1 干紅葡萄酒感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of dry red wine

1.3.5 統(tǒng)計分析

采用SPSS19.0軟件Duncan方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素ANOVA分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵曲線

經(jīng)-20 ℃、-35 ℃冷凍處理和未處理的赤霞珠葡萄漿果進(jìn)行釀酒實驗，在酒精發(fā)酵過程中，分別對發(fā)酵溫度、比重等葡萄酒發(fā)酵進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)測。發(fā)酵共進(jìn)行7 d。發(fā)酵監(jiān)控從酵母菌接種后開始測定，期間每隔8 h測定一次。

圖1為不同冷凍處理后赤霞珠葡萄醪的發(fā)酵曲線。由圖1可知，在發(fā)酵過程中，第1天發(fā)酵速度較慢，比重降低的較為緩慢，第2天發(fā)酵進(jìn)入旺盛期，比重迅速降低，第4天以后，發(fā)酵旺盛期已過，比重緩慢降低，第5天比重降低到0.994～0.999，發(fā)酵趨近終止。發(fā)酵溫度在旺盛期呈上升趨勢，其他時期變化趨于緩和，呈逐漸降低趨勢。對照組和原料經(jīng)冷凍處理后的發(fā)酵曲線（無論是比重變化還是溫度變化）幾乎一致，沒有明顯差異，比重最終都能夠降至1.00以下，說明經(jīng)-20 ℃、-35 ℃葡萄原料經(jīng)冷凍處理后不會影響其發(fā)酵過程。

圖1 不同冷凍處理后赤霞珠葡萄醪的發(fā)酵曲線Fig.1 Fermentation curve of Cabernet Sauvignon grape dregs with different freezing treatment

2.2 理化指標(biāo)分析

2.2.1 基本理化指標(biāo)

表2為不同條件處理下葡萄酒的理化指標(biāo)。由表2可知，不同處理下葡萄酒的酒樣殘?zhí)蔷? g/L以下，葡萄原料經(jīng)-20 ℃和-35 ℃冷凍處理后總酸含量略微增高但不顯著，揮發(fā)酸含量有所降低但不顯著，游離SO2含量有較顯著所增加，酒精度和pH值均無顯著變化（P＜0.05）。結(jié)果表明，葡萄原料經(jīng)冷凍處理與常規(guī)方法釀制的酒樣均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，無氧化等不良現(xiàn)象。

2.2.2 單寧多酚含量

表2 不同冷凍處理下葡萄酒的理化指標(biāo)Table 2 Physicochemical index of dry red wine with different freezing treatment

圖2 不同冷凍處理對葡萄酒中多酚、單寧含量的影響Fig.2 Effect in polyphenol,tannin content of dry red wine with different freezing treatment

圖2為不同冷凍溫度處理對葡萄酒中多酚、單寧含量的影響。由圖2可知，紅色釀酒品種赤霞珠葡萄分別經(jīng)-20 ℃和-35 ℃冷凍處理后釀制的葡萄酒樣中，單寧和多酚含量顯著增多（P＜0.05）。其中，對照組酒樣的單寧和多酚含量分別為18.7 mg/L和83.27 mg/L，葡萄原料經(jīng)-20 ℃和-35 ℃冷凍處理后，單寧含量分別為29.54 mg/L和21.33 mg/L，多酚含量分別達(dá)到129.71 mg/L和108.67 mg/L。這說明冷凍處理對葡萄漿果的果皮細(xì)胞產(chǎn)生了破壞作用，果皮細(xì)胞中的單寧、總酚等物質(zhì)得到了較好的溶出，使葡萄酒中的單寧、總酚等功能性物質(zhì)含量增高。除此之外，實驗結(jié)果表明，并不是冷凍處理溫度越低其單寧和多酚的含量就越高，-20 ℃冷凍處理比-35 ℃冷凍處理效果更好，單寧和總酚物質(zhì)含量較高，而且差異顯著（P＜0.05）。

2.3 葡萄酒感官品嘗分析

2.3.1 常溫處理酒樣的品嘗分析

對未經(jīng)冷凍處理的對照組酒樣的品嘗評分結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，如表3所示。品嘗評定小組成員對相同2份對照組酒樣的外觀、香氣、口感、結(jié)論和總體評定結(jié)果差異不顯著（P＞0.05），品嘗結(jié)果具有有效性和較好的重現(xiàn)性；同時，由品嘗評定結(jié)果可知，受到葡萄原料品質(zhì)的影響及實驗室小容器釀酒的局限性，對照組酒樣感官質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)，但總體品質(zhì)較為一般。

表3 葡萄原料未經(jīng)冷凍處理的對照組葡萄酒品嘗評分結(jié)果Table 3 Sensory evaluation of Cabernet Sauvignon dry red wine without freezing treatment

圖3 赤霞珠葡萄經(jīng)冷凍處理后葡萄酒感官品質(zhì)分析Fig.3 Sensory evaluation of Cabernet Sauvignon dry red wine with freezing treatment

原料經(jīng)不同處理后葡萄酒的感官品質(zhì)評定結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，葡萄原料經(jīng)-20 ℃冷凍處理后，葡萄酒樣的外觀、口感和總體評定結(jié)果均顯著優(yōu)于對照組（P＜0.05），香氣方面得分略高于其他組，但差異不明顯（P＞0.05）；葡萄原料經(jīng)-35 ℃冷凍處理后的酒樣品嘗結(jié)果得分略低于對照組酒樣，但差異不明顯（P＞0.05）。由此可見，冷凍處理可以改變葡萄酒的外觀、香氣、口感和總體品質(zhì)，但是對葡萄原料的冷凍處理溫度不同，對葡萄酒造成的影響也不同，-20 ℃冷凍處理相比-35 ℃冷凍處理更能提高葡萄酒的感官質(zhì)量。

3 結(jié)論

葡萄果皮中含有大量的有益物質(zhì)，如色素、芳香物質(zhì)、單寧和多酚等。將這些物質(zhì)從葡萄果皮中提取出來使其較快融入葡萄酒中，可以提高葡萄酒的質(zhì)量[20]。酚類物質(zhì)主要存在于葡萄漿果的果皮、種子和果梗中，果肉中含量極少[21]，多酚參與形成葡萄酒的滋味、骨架、結(jié)構(gòu)和顏色等，對紅葡萄酒的風(fēng)格特征和品質(zhì)有著非常重要的影響[22]。然而葡萄種子中多含澀味單寧（劣質(zhì)單寧），對葡萄酒品質(zhì)有負(fù)面影響。常規(guī)浸漬發(fā)酵釀造紅葡萄酒時，葡萄果皮、種子中的部分劣質(zhì)單寧等不良物質(zhì)會進(jìn)入到葡萄酒中。為了提高紅葡萄酒的質(zhì)量，使有益物質(zhì)從葡萄果皮細(xì)胞中釋放出來，而不過度進(jìn)行種子和果梗的浸漬，防止具有生青味和苦澀味的劣質(zhì)單寧被浸出，破壞果皮細(xì)胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一種有效的方法。低溫冷凍處理可以一定程度上破壞葡萄果皮的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，從而將果皮中的營養(yǎng)成分充分、有效的提取出來，可以作為釀造的前處理環(huán)節(jié)來增加葡萄酒的多酚含量，改善葡萄酒的感官特性。

實驗結(jié)果表明，冷凍處理的赤霞珠葡萄醪的發(fā)酵曲線與對照組發(fā)酵曲線相一致，冷凍處理不會影響其發(fā)酵的進(jìn)程；赤霞珠葡萄冷凍處理后釀制的酒中總酸、單寧、總酚含量差異較大，單寧、總酚物質(zhì)含量顯著增高，說明冷凍處理破壞了葡萄漿果的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了細(xì)胞內(nèi)部物質(zhì)的溶出，且-20 ℃冷凍處理后含量最高，效果最好；通過低溫冷凍處理葡萄，可以改善葡萄酒的感官品質(zhì)，-20 ℃冷凍處理后，葡萄酒的感官品質(zhì)顯著提高。

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