不同釀酒酵母發(fā)酵對赤霞珠葡萄酒顏色的影響

袁琳，宋育陽，周越，劉延琳

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄酒學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

不同釀酒酵母發(fā)酵對赤霞珠葡萄酒顏色的影響

袁琳1，宋育陽2*，周越2，劉延琳2

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄酒學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

[目的]顏色是紅葡萄酒重要的質(zhì)量指標(biāo)之一。酵母對葡萄酒顏色起著不可忽視的作用。本文旨在研究比較6種不同酵母(CECA、CEC01、D254、RC212、F15和BDX)對赤霞珠葡萄酒顏色的作用及差異。[方法]首先，對原料進(jìn)行熱浸漬，最大程度分離色素；后分離皮渣，進(jìn)行葡萄汁發(fā)酵。通過二氧化碳失重法對發(fā)酵過程進(jìn)行監(jiān)測，每隔兩天對發(fā)酵基質(zhì)進(jìn)行色度、色調(diào)和總花色苷的測量。發(fā)酵結(jié)束后，檢測葡萄酒和酒泥提取液的色度、色調(diào)、總花色苷、聚合花色素和葡萄酒顏色。[結(jié)果]在色度動(dòng)態(tài)變化中，D254下降幅度最大；色調(diào)方面，CEC01上升最多。最終酒樣表明，赤霞珠葡萄用D254、CECA和CEC01發(fā)酵得到的酒色度高、總花色苷多，顏色較深，RC212發(fā)酵得到的葡萄酒顏色較淺；而酵母F15和BDX無顯著特征。[結(jié)論]綜合比較，CECA和CEC01對色素的吸附能力較弱，適用于赤霞珠葡萄酒的發(fā)酵。

釀酒酵母； 吸附； 葡萄酒顏色

外觀色澤是影響葡萄酒感官品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，對葡萄酒的口味和風(fēng)格起著重要的暗示作用[1]。在影響葡萄酒顏色的眾多因素中，酵母對顏色的影響是不容小覷的：它存在于整個(gè)發(fā)酵過程和陳釀階段，而且與酒泥接觸的時(shí)間最長。發(fā)酵過程中，酵母菌主要通過3種方式影響葡萄酒的顏色[2]：(1)酵母對色素的生物化學(xué)作用。通過產(chǎn)生丙酮酸和乙醛與花色苷分別形成葡萄色素Vitisin A和Vitisin B，增加色素穩(wěn)定性，并在一定程度上改變顏色；(2)吸附作用。發(fā)酵階段，細(xì)胞壁的吸附作用會(huì)使酒中花色苷含量減少，從而使顏色變淺；(3)保護(hù)作用。在陳釀過程中，酵母裂解，其多糖和甘露糖蛋白會(huì)抵抗色素物質(zhì)的降解，從而阻止葡萄酒褐變。

由于酵母細(xì)胞壁的特殊吸附作用，酵母菌可以改變酚類物質(zhì)尤其是重要呈色物質(zhì)花色苷在葡萄酒中的濃度和成分。因此，為了避免紅葡萄酒在釀造過程中的顏色損失和酚類物質(zhì)的氧化，應(yīng)該注意酵母菌株的選擇[3]。

目前關(guān)于酵母菌對紅葡萄酒顏色影響的研究很少，多集中于多酚物質(zhì)對紅葡萄酒顏色的影響[4]以及酵母對釀造過程中的香氣影響[5]。本文利用6種酵母菌株(CECA、CEC01、D254、RC212、F15和BDX)，在赤霞珠葡萄酒中進(jìn)行發(fā)酵，分別測量發(fā)酵基質(zhì)的色度、色調(diào)以及總花色苷。發(fā)酵結(jié)束后，檢測葡萄酒和酒泥提取液的色度、色調(diào)、總花色苷、聚合花色素和葡萄酒顏色，通過比較，選出色素吸附能力弱，對葡萄酒顏色影響不大的酵母菌種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試菌種

試驗(yàn)用酵母菌株見表1。

表1 菌株簡介

1.1.2 供試品種

供試葡萄品種赤霞珠，采自2014年廣西現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園。生產(chǎn)常規(guī)管理。

1.1.3 主要儀器設(shè)備

凈化工作臺(tái)、恒溫?fù)u床、電子天平、超聲波清洗機(jī)、UV-2450紫外分光光度計(jì)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 葡萄皮色素的提取[6]

選取赤霞珠20個(gè)冰凍的果粒，分成2組，每組10粒；避光條件下，稍解凍，稱重；將果皮完全剝離，并除去果皮外果膠，然后用濾紙輕輕吸取果皮內(nèi)表面的殘汁，稱重；將其放入10 mL洗凈的試管中(外壁套有錫箔紙)，加入葡萄皮重量7倍體積的體積分?jǐn)?shù)0.1% HCl的甲醇溶液，在40 ℃水浴中超聲波輔助提取，提取時(shí)間 50 min，提取2次，合并提取液。

1.2.2 葡萄酒發(fā)酵試驗(yàn)流程圖

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖Fig.1 Experimental flow chart

1.2.3 葡萄原料的處理

熱浸漬葡萄：赤霞珠葡萄粒選，完全除梗破碎，將葡萄皮渣放在75 ℃恒溫箱里熱浸漬1 h，擠汁，分離皮渣，稱量汁液體積。取8 mL于4度保存；其余均分為12個(gè)瓶，待用。

1.2.4 酵母活化

將配置好的YPD培養(yǎng)基(葡萄糖，蛋白胨和酵母浸粉比例分別為2%，2%和1%)和6個(gè)50 mL器皿121 ℃高溫滅菌20 min，冷卻后把300 mL滅菌培養(yǎng)液平均倒入6個(gè)器皿中待用。

活化：4 ℃操作臺(tái)上，每種酵母(甘油菌)取20 μL分別接種到6個(gè)YPD培養(yǎng)基中，28 ℃下培養(yǎng)2 d后顯微計(jì)數(shù)，并按照計(jì)數(shù)的結(jié)果計(jì)算105數(shù)量級(jí)所需要的菌液量，用移液槍把計(jì)算結(jié)果分別加入12個(gè)錐形瓶中啟動(dòng)發(fā)酵。

1.2.5 發(fā)酵監(jiān)控

把錐形瓶放在20 ℃室內(nèi)發(fā)酵，每12 h測一次CO2失重值，每2 d取2 mL樣品進(jìn)行色度、色調(diào)和總花色苷的檢驗(yàn)。CO2失重值連續(xù)3次重量不變視為發(fā)酵停止。

1.2.6 基本理化指標(biāo)檢測

發(fā)酵結(jié)束后，分別檢測每個(gè)菌株兩個(gè)重復(fù)模擬酒樣酒精度、還原糖、總酸[7]。

酒精度：取100 mL酒樣于500 mL蒸餾瓶中進(jìn)行蒸餾，收集100 mL餾分備用；密度瓶分別稱量空瓶質(zhì)量、空瓶加水質(zhì)量以及空瓶加樣品質(zhì)量，再利用公式進(jìn)行計(jì)算。

還原糖：取一定量的葡萄酒樣品，在100 mL容量瓶中稀釋備用，將制備好的斐林溶液加熱至沸2 min后，加入2～3滴次甲基藍(lán)，用之前制備好的葡萄酒稀釋溶液進(jìn)行滴定直至沸騰溶液藍(lán)色消失即為達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，記錄葡萄酒樣品稀釋液使用量，計(jì)算得出葡萄酒的還原糖含量。

總酸：以酚酞作指示劑，用已知濃度的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，根據(jù)酸堿中和滴定的原理，由堿溶液的消耗量計(jì)算得出總酸含量。

1.2.7 酒泥色素的提取[8]

錐形瓶中的酒和酒泥轉(zhuǎn)入移液管， 4 000 r·min-18 ℃離心3 min，小心倒出酒樣，稱重。用9 mL丙酮/水/鹽酸(70/29/1)萃取，振蕩1 min，離心8 000 r·min-1，取上清，重復(fù)2次。實(shí)驗(yàn)組重復(fù)組合并，溫度低于50 ℃，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，后離心。10 mL甲醇(色譜級(jí))溶解待用。

1.2.8 酒樣和酒泥顏色檢測

用分光光度計(jì)測出酒樣和酒泥的色度、色調(diào)、總花色苷等比色參數(shù)，并隨后測出酒樣的聚合花色苷和葡萄酒顏色比色參數(shù)。具體方法如下[9]：

把樣品經(jīng)過0.4 μm 孔徑過濾，用pH=3的磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液稀釋10倍，待用；

色度：把稀釋樣品倒入1 cm 比色皿中，在波長420，520，620 nm下分別測定其吸光值，三者之和即為該樣品的色度；

色調(diào)：420 nm與520 nm吸光值之比；

總花色苷：1 mL稀釋樣品中添加9 mL 0.1 mol·L-1鹽酸，4～5 h后在520 nm處的吸光值；

聚合色素顏色：5 mL稀釋樣品中添加15 mg Na2SO3， 1 min后在520 nm的吸光值；

葡萄酒顏色：取2 mL稀釋樣品，加入20 μL乙醛，45 min后在520 nm處的吸光值。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄原料的基本理化指標(biāo)

赤霞珠葡萄原料的基本理化指標(biāo)見表2。

表2 赤霞珠葡萄基本理化指標(biāo)(皮中)

2.2 葡萄酒理化指標(biāo)

發(fā)酵結(jié)束后葡萄酒的基本理化指標(biāo)如表3所示。

表3 不同酵母發(fā)酵的基本理化指標(biāo)

Table 3 The basic physical and chemical indicators of different yeasts fermentation

釀酒酵母SaccharomycesCerevisiae殘?zhí)?g·L-1ReducingSuger總酸/g·L-1(酒石酸計(jì))TotalAcidCECA1.833.30CEC011.353.30D2541.352.89RC2121.353.23F151.553.34BDX1.503.79

由表3可以看出，6株菌株都完成發(fā)酵，赤霞珠葡萄酒的殘?zhí)呛繛?.35～1.83 g·L-1。

2.3 不同釀酒酵母的發(fā)酵曲線

發(fā)酵過程中每隔12 h測一次重量，將12 h平均每小時(shí)重量減小值作為酵母的發(fā)酵速率，制成發(fā)酵速率圖(圖2)。

圖2 赤霞珠發(fā)酵速率圖Fig.2 Fermentation of Cabernet Sauvignon rate

圖2顯示，最先啟動(dòng)發(fā)酵的是RC212，也是發(fā)酵速率最大的；除了酵母CEC01以外，其余菌種都在第25～55 h達(dá)到最大發(fā)酵速率，RC212最先達(dá)到最大發(fā)酵速率，并持續(xù)近一天，平均發(fā)酵速率為0.1 g·h-1；CEC01啟動(dòng)發(fā)酵慢，在67～79 h發(fā)酵速率達(dá)到最大值，但是最高發(fā)酵速率比其他菌種低。CEC01的緩速發(fā)展可能是因?yàn)楫?dāng)時(shí)YPD擴(kuò)大培養(yǎng)酵母的時(shí)候，CEC01的菌沒有完全長出，導(dǎo)致活菌數(shù)少，啟動(dòng)緩慢。

鑒于接種前進(jìn)行了顯微計(jì)數(shù)以確保接種量大概一致，從圖中可以說明酵母RC212啟動(dòng)發(fā)酵快，發(fā)酵能力強(qiáng)；CEC01啟動(dòng)發(fā)酵較慢，發(fā)酵能力弱；BDX啟動(dòng)發(fā)酵時(shí)間較快，生活力和發(fā)酵能力較強(qiáng)。

2.4 不同釀酒酵母對發(fā)酵過程中基質(zhì)顏色的影響

在發(fā)酵過程中，每隔2 d對所有的樣品進(jìn)行色度、色調(diào)和總花色苷的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，得到圖3。

圖3 赤霞珠發(fā)酵過程中的色度變化Fig.3 The chromaticity change in Cabernet Sauvignon fermentation

圖3顯示，釀造過程中，D254是色度下降最大的菌株，最大降值為0.400；色度下降最少的是BDX，為0.140。色度下降速度快的時(shí)間和酵母發(fā)酵的旺盛期大致一致。

赤霞珠葡萄酒的色度下降集中在第二天到第六天，為發(fā)酵期，其中第三天為發(fā)酵旺期。第二天到第三天色度降得最多，可以說明發(fā)酵越旺盛，酵母的吸附作用強(qiáng)度越大；D254色度下降最多，BDX最少，這可能與BDX對赤霞珠葡萄酒的花色苷吸附作用不強(qiáng)有關(guān)。

圖4 赤霞珠發(fā)酵過程中的色調(diào)變化Fig.4 The tone change in Cabernet Sauvignon fermentation

圖4顯示，酵母發(fā)酵完成后色調(diào)都有不同程度的提高，其中CEC01上升最多，為0.070，D254上升最少，為0.020。整個(gè)發(fā)酵過程，基本所有酵母發(fā)酵的色調(diào)都是先下降后上升，再下降。

根據(jù)圖5，所有菌種的總花色苷曲線都是先上升后下降。除了D254，其余菌株發(fā)酵的酒中發(fā)酵末期的總花色苷含量都比發(fā)酵起始低，其中下降最多的是BDX，為0.022；D254上升了0.099。

圖5 赤霞珠發(fā)酵過程中的總花色苷變化Fig.5 Total anthocyanins change in Cabernet Sauvignon fermentation

2.5 葡萄酒泥的顏色

把酒泥中的色素提取定容后，對酒泥提取液進(jìn)行色度、色調(diào)和總花色苷的測量，結(jié)果如圖6。

圖6 赤霞珠酒泥色度、色調(diào)和總花色苷指標(biāo)Fig.6 The chromaticity, tone and total anthocyanin in Cabernet Sauvignon wine lees

圖6中，酒泥色度最高的是RC212，其次是D254；CEC01和F15的較低。色調(diào)D254、RC212和BDX較高，CEC01較低。總花色苷RC212和BDX較高，其余都比較低。

3 討論與結(jié)論

3.1 發(fā)酵過程中酵母生長與顏色指標(biāo)的變化以及原因

葡萄酒色度的高低主要由葡萄酒中的酚類物質(zhì)如花色素苷、單寧等決定，花色素苷、單寧含量越高，葡萄酒的顏色就越深，色度也就高[10]。

紅葡萄酒的色調(diào)反映了葡萄酒中黃色物質(zhì)和紅色物質(zhì)的比值[11]。根據(jù)圖4，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，色調(diào)是增長的，這有3種可能性：黃色物質(zhì)增多、紅色物質(zhì)減少或者兩者同時(shí)發(fā)生。在發(fā)酵過程中，由于Vitisins的形成，黃色物質(zhì)增多；花色苷的減少會(huì)使紅色物質(zhì)減少。但由于吸附和自然沉降作用，兩者的比例會(huì)變化，導(dǎo)致色調(diào)上升下降不一。從色調(diào)來看，菌株CEC01上升最多，D254上升最少?？梢钥闯?，CEC01在發(fā)酵過程中能夠提高酒的色調(diào)。

根據(jù)圖5，總花色苷含量先上升后下降，原因是前期花色素的聚合作用大于酵母細(xì)胞壁的吸附作用以及自然沉降作用，而后期隨著聚合作用下降，酵母細(xì)胞壁的吸附作用以及自然沉降作用占主導(dǎo)，使總花色苷下降。所有菌種最終的總花色苷都比起始含量高，D254增幅最高，CECA增幅最小，D254提升總花色苷含量的能力最強(qiáng)[12]。

3.2 葡萄酒和酒泥顏色指標(biāo)的討論

根據(jù)赤霞珠葡萄酒，D254的顏色最深，色度值高，總花色苷含量高，證明用D254釀的赤霞珠葡萄酒顏色深；相反，用RC212釀的酒色度低，總花色苷含量低，但酒泥中色度高，說明RC212有產(chǎn)生深色酒泥的能力；根據(jù)圖6，RC212酒和酒泥中的總花色苷都比較低，聚合色素卻高，這說明菌株RC212能促進(jìn)聚合花色苷的形成。CECA和CEC01釀的酒色度和總花色苷比較高，酒泥的色度和總花色苷比較低，說明CECA和CEC01對葡萄酒顏色的吸附能力小，能釀出顏色較深的赤霞珠酒。

3.3 結(jié)論

本文研究了6種酵母(CECA、CEC01、D254、RC212、F15和BDX)的發(fā)酵能力，并測量了赤霞珠葡萄酒的顏色以及花色苷情況。結(jié)果顯示，添加不同酵母會(huì)對葡萄酒中色度、色調(diào)、總花色苷、聚合色素等都產(chǎn)生影響。在色度動(dòng)態(tài)變化中，D254下降幅度大，BDX下降小；在色調(diào)的動(dòng)態(tài)變化中，CEC01上升最多。酒樣結(jié)果證明，赤霞珠葡萄用D254、CECA和CEC01發(fā)酵得到的酒色度高、總花色苷多，顏色較深，用RC212發(fā)酵得到的葡萄酒顏色較淺；酵母F15和BDX無顯著特征，對品種特異性不大，但是顏色也不突出。綜合比較，CECA和CEC01對色素的吸附能力較弱，更適于赤霞珠葡萄酒的發(fā)酵。

[1]于慶泉，段長青. 蛇龍珠葡萄酒釀造過程中顏色變化規(guī)律研究[J]. 中國釀造,2006,164(11):28-30.

[2]Andrea Caridi. New perspectives in safety and quality enhancement of wine through selection of yeasts based on the parietal adsorption activity [J]. International Journal of Food Microbiology, 2007, 120(1-2): 167-172.

[3]Angelita Gambuti, Rosa Capuano, Maria Tiziana Lisanti, et al. Effect of aging in new oak, one-year-used aok, chestnut barrels and bottle on color, phenolics and gustative profile of three monovarietal red wines[J]. European Food Research and Technology, 2010, 231(3): 455-465.

[4]何英霞. 釀造因子對干紅葡萄酒中花色苷衍生物Vitisins和色澤品質(zhì)的影響分析[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016:20-23.

[5]何英霞，蔣玉梅，李霽昕,等.不同酶和酵母對干紅葡萄酒香氣影響的差異分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2016,32(1):325-332.

[6]王華，菅蓁. 大孔吸附樹脂純化葡萄果皮花色苷的研究[J].食品科學(xué), 2008, 29(1)：86-90.

[7]王華.葡萄與葡萄酒實(shí)驗(yàn)技術(shù)操作規(guī)范[M].西安：西安地圖出版社，1999: 118-133.

[8]A Morata, B Colomo, JA Suarez, et al. Cell wall anthocyanin adsorption by differentSaccharomycesstrains during the fermentation ofVitisviniferaL.cv Graciano grapes[J]. European Food Research and Technology, 2005, 220(3): 341-346.

[9]王琨，張軍翔，張毅，等.不同商用酵母對葡萄酒外觀品質(zhì)影響機(jī)理研究[J].中外葡萄與葡萄酒，2008(6): 32-34.

[10]韓富亮,李楊,李記明，等.紅葡萄酒花色苷結(jié)構(gòu)和顏色的關(guān)系研究進(jìn)展[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào), 2011, 30(3): 328-336.

[11]Sandra Fragoso, Josep Guasch, Laura Acea，et al. Prediction of red wine colour and phenolic parameters from the analysis of its grape extract[J]. International Journal of Food Science and Technology, 2011, 46(12): 2569-2575.

[12]陳繼峰. 紅葡萄酒顏色研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004, 20(zl)：18-22.

(編輯：馬榮博)

Effects of different yeast strains on cabernet sauvignon wine color during fermentation

Yuan Lin1, Song Yuyang2*, Zhou Yue2, Liu Yanlin2

(1.CollegeofFoodSciencesandEngineering,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China; 2.CollegeofEnology,NorthwestAgricultureandForestryUniversity,Yangling712100,China)

[Objective]Wine color is one of important indicators for wine quality. Yeast plays an important role in wine color.The aim of this study was to find the effect and differences between six yeast strains(CECA, CEC01, D254, RC212, F15 and BDX)on the Cabernet Sauvignon wine color.[Methods]First of all, the grapes should go through heated maceration in order to get the best grape pigments, then separated peels from must. During fermentation, carbon dioxide weight lossmethod was measured to detect the fermentation process, the chromaticity, tone and total anthocyanins from the substrate were also measured by spectrophotometer every two days. After fermentation, the chromaticity, tone, total anthocyanins, polymerization pigments, wine color from wine and lee extraction were analyzed by spectrophotometer.[Results]Theresult showed that, D254 had the sharpest decline in chromaticity change; and CEC01 rised the most in tone. Final wine samples showed that, Cabernet sauvignon wine, using D254, CECA and CEC01, had deeper color and higher level of chromaticity and total anthocyanins; using RC212, we found a shallower wine color; F15 and BDX showed no significant features.[Conclusion]Through comparative comparison, CECA and CEC01 are weak in adsorption capacity, and more suitable in Cabernet sauvignon wine fermentation.

Wine yeast, Adsorption, Wine color

2016-10-12

2017-05-09

袁琳(1989-)，女(漢)，山東濰坊人，助教，研究方向：葡萄酒化學(xué)

*通信作者：宋育陽，博士，講師，Tel: 029-87091527；E-mail：yuyangsong@nwsuaf.edu.cn

山西省科技成果轉(zhuǎn)化引導(dǎo)專項(xiàng)(201604D132034)

TS262

A

1671-8151(2017)07-0528-05