不同冷浸漬時間對干紅葡萄酒酚類物質(zhì)和色澤品質(zhì)的影響

李斌斌，趙曉敏，周鶴，吳敏，張亞飛，姚瑤，曲一鳴，李學(xué)文

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊，830052)

干紅葡萄酒中的酚類物質(zhì)(phenolic substances)主要源于釀酒葡萄，根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為類黃酮及非類黃酮兩大類。由于其特殊的理化性質(zhì)，酚類物質(zhì)的組成和含量水平，與葡萄酒的色澤、收斂性、苦味以及酒體結(jié)構(gòu)等感官特征都有著密切的關(guān)系[1]。此外，酚類物質(zhì)還具有較髙的生理活性，是構(gòu)成葡萄酒抗氧化、預(yù)防疾病等功效的重要成分[2]。干紅葡萄酒的色澤是葡萄酒感官特征的重要指標(biāo)之一，提供了釀酒葡萄品種、葡萄酒類型、酒齡及儲存期的穩(wěn)定性等信息，在葡萄酒感官質(zhì)量、評價體系以及內(nèi)在品質(zhì)中起著重要作用，是消費(fèi)者選購和品評葡萄酒的重要參考因素[3]。

近年來，由于冷浸漬工藝對葡萄酒品質(zhì)具有良好的提升作用，尤其是在紅葡萄酒的釀造過程中，受到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。在紅葡萄酒釀造中，冷浸漬工藝通常是指在較低溫度下(5～15 ℃)對葡萄果實(shí)或葡萄醪進(jìn)行一段時間的浸漬，低溫浸漬結(jié)束后再啟動酒精發(fā)酵[4]。與酒精發(fā)酵過程中和發(fā)酵結(jié)束后的酒精溶液浸提過程不同的是，冷浸漬是在無酒精狀態(tài)下純水相對葡萄原料中的酚類物質(zhì)和香氣物質(zhì)進(jìn)行浸提的過程[5]。有研究表明，冷浸漬工藝可以提高葡萄酒中酚酸類物質(zhì)的含量，增加酒體的豐滿度[6]；提升香氣的濃郁度和復(fù)雜性[7]，增添葡萄酒中的果香和花香特征[8]。

目前冷浸漬工藝在國內(nèi)較多的葡萄酒企業(yè)中推廣得到普及，但相關(guān)工藝參數(shù)大多是經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)或借鑒國外研究，其中浸漬時間是決定冷浸漬技術(shù)效果的重要因素?，F(xiàn)有的關(guān)于冷浸漬對葡萄酒的研究主要集中在香氣物質(zhì)組成上，對葡萄酒酚類物質(zhì)和色澤品質(zhì)影響的研究還很少。為此本試驗(yàn)結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)需要，通過發(fā)酵前冷浸漬處理工藝進(jìn)行葡萄酒釀造試驗(yàn)，以傳統(tǒng)工藝所釀葡萄酒為對照(CK)，對所得酒樣理化指標(biāo)、酚類化合物及色澤相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測定，并通過相關(guān)性分析和主成分分析法，綜合評價其最佳冷浸漬時間，以期為冷浸漬工藝在干紅葡萄酒的釀造生產(chǎn)中提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)用釀酒葡萄品種為梅鹿輒(Merlot)，2018年9月3日采自新疆芳香莊園股份有限公司有機(jī)釀酒葡萄種植園，含糖量232.69 g/L(以還原糖計(jì))，可滴定酸6.07 g/L(以酒石酸計(jì))。

沒食子酸、蘆丁、兒茶素、p-DMACA：Sigma-Aldrich公司；單寧酸：上海山浦化工有限公司；HCl、Na2CO3(分析純)：天津光復(fù)科技發(fā)展有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TU-1810紫外分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；PHS-3C型pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器有限公司；BCD-160冰箱，青島海爾有限公司；PL303分析天平，瑞士Mettler Toledo公司；DZK W-D2恒溫水浴鍋，北京永光明醫(yī)療儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 不同冷浸漬工藝干紅葡萄酒的釀造

原料采摘篩選后，進(jìn)行除梗破碎，添加30 mg/L SO2入60 L不銹鋼發(fā)酵罐，啟動酒精發(fā)酵之前，將葡萄醪液置于機(jī)械冷庫降溫至8 ℃，分別進(jìn)行3、5、7 d的低溫浸漬，期間每6 h進(jìn)行1次循環(huán)操作，冷浸漬結(jié)束后將發(fā)酵罐轉(zhuǎn)至室溫(22～25 ℃)下，待溫度回升至 15 ℃接入200 mg/L商業(yè)酵母(Actiflore，F(xiàn)15)以啟動酒精發(fā)酵，發(fā)酵溫度控制在25～28 ℃。酒精發(fā)酵結(jié)束后，接入乳酸菌LALVIN 31(lallemand fermented beverages)啟動蘋果酸-乳酸發(fā)酵，發(fā)酵溫度控制在18～20 ℃，蘋果酸-乳酸發(fā)酵結(jié)束后分離轉(zhuǎn)罐，添加50 mg/L SO2終止發(fā)酵，隨后進(jìn)行正常澄清穩(wěn)定處理工藝，釀造次年3月，葡萄酒裝瓶，進(jìn)行分析檢測。

對照組酒樣采用傳統(tǒng)干紅工藝釀造，原料入罐后接入上述商業(yè)酵母啟動酒精發(fā)酵，后續(xù)操作與上述冷浸漬釀造工藝一致。

1.3.2 葡萄酒常規(guī)理化指標(biāo)的測定

參照GB/T 15038—2006中方法[9]測定葡萄酒中總糖(以葡萄糖計(jì))、酒精度、總酸(以酒石酸計(jì))、揮發(fā)酸(以醋酸計(jì))、干浸出物、pH、游離SO2和總SO2等指標(biāo)，所有酒樣均重復(fù)測定3次。

1.3.3 葡萄酒酚類化合物含量的測定

葡萄酒中總酚含量采用Folin-Ciocalteu比色法測定(以沒食子酸計(jì))[10]，總單寧含量采用Folin-Denis法測定(以單寧酸計(jì))[11]，總花色苷含量采用pH示差法測定(以二甲基花翠素-3-葡萄糖苷計(jì))[12]，總類黃酮含量參考PEINADO等[13]的方法測定(以蘆丁計(jì))，總黃烷醇含量采用p-DMACA-鹽酸法測定(以兒茶素計(jì))[14]，每個指標(biāo)設(shè)3次重復(fù)。

1.3.4 葡萄酒CIELab顏色參數(shù)的分析

酒樣經(jīng)0.45 μm濾膜過濾，稀釋10倍后置于2 mm 光徑石英比色皿中，以純水作為參比，在400～700 nm UV-Visible譜段連續(xù)掃描，掃描間隔1 nm，計(jì)算選用CIE1964做標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)光譜值找出450、520、570、630 nm波長處的4個吸光度，依據(jù)公式建立CIE顏色坐標(biāo)系，繼而得到L*(亮度)、a*(紅色調(diào))、b*(黃色調(diào))、Cab(飽和度)和Hab(色調(diào)角)參數(shù)值[15]，每個指標(biāo)設(shè)3次重復(fù)。

1.3.5 葡萄酒色澤相關(guān)參數(shù)的測定

采用紫外可見分光光度計(jì)分析葡萄酒酒色(wine color，WC)、聚合色素(polymeric pigment color，PPC)、總色素(total color of pigments，WCP)，測定參考郝笑云[16]的方法，每個指標(biāo)設(shè)3次重復(fù)。

1.3.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；通過SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析、相關(guān)性分析以及主成分分析，利用Origin 8.5軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同冷浸漬時間對干紅葡萄酒常規(guī)理化指標(biāo)的影響

由表1可知，不同處理所得葡萄酒酒精度、總糖、總酸、揮發(fā)酸、干浸出物、pH值、游離SO2和總SO2等指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15037—2006中對干紅葡萄酒的要求。

表1 不同處理干紅葡萄酒的常規(guī)理化指標(biāo)Table 1 Routine physical and chemical indexes of dry red wine treated differently

注：同行肩標(biāo)字母不同表示差異顯著(P<0.05)。下同。

其中，冷浸漬5和7 d處理所得酒樣中酒精度顯著高于對照組(P<0.05)，冷浸漬3 d與對照組間則無顯著差異，主要是由于較長時間的浸漬促進(jìn)了果皮中氮元素的釋放，在酒精發(fā)酵期間影響酵母活性，使其轉(zhuǎn)化更多的糖為酒精[17]；隨著冷浸漬時間的延長，總酸逐漸升高，其中冷浸漬7 d酒樣中總酸含量最高，CK對照組酒樣總酸含量顯著低于其他冷浸漬處理組(P<0.05)，并且冷浸漬處理酒樣pH值均有所降低，這可能是浸漬過程促進(jìn)葡萄果實(shí)中有機(jī)酸物質(zhì)向葡萄汁中轉(zhuǎn)移，進(jìn)而影響葡萄酒酸度及pH值，這與多數(shù)研究一致[18]；通過對酒樣揮發(fā)酸的檢測，可以了解葡萄原料新鮮度及發(fā)酵過程管理是否得當(dāng)，結(jié)果顯示各處理之間差異不顯著，說明不同冷浸漬處理均能進(jìn)行正常的酒精發(fā)酵過程；干浸出物含量是影響葡萄酒質(zhì)量的重要指標(biāo)，相比于對照，冷浸漬處理顯著提高了葡萄酒中干浸出物的含量，表明該處理使得酒體更加飽滿、醇厚；此外，各處理間其他理化指標(biāo)并無顯著差異。

2.2 不同冷浸漬時間對干紅葡萄酒酚類化合物的影響

酚類化合物是影響葡萄酒質(zhì)量的重要組成部分，賦予了葡萄酒獨(dú)特的感官品質(zhì)(色澤、苦味、收斂性)，其組成和含量與葡萄酒品質(zhì)密切相關(guān)[19]。由圖1可以看出，經(jīng)過發(fā)酵前冷浸漬處理后，葡萄酒總酚含量顯著提升，其中冷浸漬3、5、7 d所得酒樣總酚含量較對照組分別增加了9.8%、11.9%和16.9%，而冷浸漬3 d與5 d之間差異不顯著(P>0.05)。單寧是一類具有鞣性的多元酚，是葡萄酒中主要的澀感物質(zhì)[20]；冷浸漬酒樣中單寧含量顯著高于對照組(P<0.05)，且隨著浸漬時間的延長，其單寧含量顯著增加，但冷浸漬5與7 d處理之間差異不顯著。花色苷主要存在紅色品種葡萄的果皮中，是干紅葡萄酒呈色的主要化合物[21]；冷浸漬酒樣中花色苷含量隨浸漬時間的延長略微增加，各處理組之間差異不顯著，但與對照組差異顯著，這是由于在低溫條件下葡萄果實(shí)中大分子酚類物質(zhì)的溶出受到一定的限制[22]。類黃酮是葡萄酒中含量最高的一類物質(zhì)，與酒體的感官品質(zhì)密切相關(guān)，能夠與花色苷發(fā)生反應(yīng)形成輔色效應(yīng)，進(jìn)而提高葡萄酒色澤穩(wěn)定性[23]；冷浸漬達(dá)到7 d時，其葡萄酒中類黃酮含量最高，達(dá)到2 880.79 mg/L，且其他處理組類黃酮含量也均顯著高于對照組，但浸漬3與5 d之間差異不顯著，說明短時間的低溫浸漬并不利于干紅葡萄酒中類黃酮物質(zhì)的積累。黃烷醇是葡萄酒中重要的酚類物質(zhì)，是構(gòu)成葡萄酒苦味、收斂性和結(jié)構(gòu)的主要成分[24]；相比于對照，冷浸漬處理顯著提高了干紅葡萄酒中的黃烷醇含量，但各處理組之間差異不顯著，即在一定浸漬時間內(nèi)，黃烷醇不是浸漬時間越長含量越高。綜上可知，通過控制發(fā)酵前冷浸漬時間可有效提高葡萄酒中酚類物質(zhì)含量。

圖1 不同處理干紅葡萄酒中酚類物質(zhì)含量Fig.1 Content of phenolic substances in dry red wine under different treatments注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.3 不同冷浸漬時間對干紅葡萄酒色澤品質(zhì)的影響

色澤是干紅葡萄酒重要的感官特征，在葡萄酒的質(zhì)量評價中起視覺導(dǎo)向作用，并可能影響消費(fèi)期望[25]。在CIELab(D65)坐標(biāo)體系中，L*表示顏色的明暗程度，與葡萄酒的色澤深淺呈負(fù)相關(guān)，由表2可知，葡萄酒的L*值隨冷浸漬時間的延長逐漸降低，其中浸漬7 d的L*值最小，而對照酒樣的L*值顯著高于各處理組(P<0.05)，表明經(jīng)冷浸漬處理的酒樣顏色較深。葡萄酒中a*值與酒體紅綠程度相關(guān)，干紅葡萄酒a*值越大，其紅色調(diào)越強(qiáng)；冷浸漬3、5和7 d所得酒樣a*值與對照組相比增加了10.41%、14.75%和27.78%，表明冷浸漬處理后酒樣的顏色更紅，其原因可能是隨著浸漬時間的延長，果皮中更多的花色苷被浸提出來，a*值逐漸增大。b*值表示葡萄酒中的黃色調(diào)，其中對照酒樣的b*值最大，而冷浸漬處理使葡萄酒b*值顯著降低，研究表明，葡萄中呈黃色調(diào)的酚類物質(zhì)(黃烷醇類)浸入酒體后，會與花色苷相作用形成輔色效應(yīng)，增強(qiáng)葡萄酒色澤[26]，從而導(dǎo)致浸漬后酒體的黃色調(diào)不明顯。Cab值的大小與葡萄酒顏色的飽和度相關(guān)，試驗(yàn)結(jié)果顯示Cab值的變化趨勢與a*值相似，都隨浸漬時間的延長呈上升趨勢，而色調(diào)Hab則與b*值呈正比，Hab值越接近0，則葡萄酒越接近紅色，因此表明冷浸漬處理酒樣色澤鮮艷，外觀品質(zhì)較好。葡萄酒酒色(WC)包含了易被氧化的花色苷，而總色素(WCP)與游離態(tài)的花色苷密切相關(guān)，聚合色素(PPC)則是單體花色苷與酚類物質(zhì)間相互作用聚合而成的色素，對葡萄酒陳釀潛力有一定預(yù)測價值，上述與葡萄酒顏色相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)，可對葡萄酒色澤品質(zhì)進(jìn)行更加全面的評價。結(jié)果顯示冷浸漬處理可提升酒樣中的WC、WCP和PPC含量，且均顯著高于對照組，其中冷浸漬7 d最高，冷浸漬3與5 d酒樣的WC無顯著差異(P>0.05)，各處理組之間WCP指數(shù)差異不顯著，說明冷浸漬處理有利于葡萄酒中呈色物質(zhì)的浸出，提高與酚類物質(zhì)結(jié)合后的聚合色素含量。

表2 不同處理干紅葡萄酒的色澤相關(guān)指標(biāo)Table 2 Relative indexes of color of dry red wine with different treatments

2.4 不同冷浸漬時間干紅葡萄酒指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表3可知，葡萄酒的a*與L*呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與Cab呈極顯著正相關(guān)，而L*與Cab呈極顯著負(fù)相關(guān)，即隨著a*的升高，Cab增大而L*降低；Hab與總酸、a*和Cab呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與L*和b*呈顯著正相關(guān)；PPC和WCP與Hab呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.970、-0.956；即PPC和WCP含量升高，Hab越低酒體顏色越接近紅色[27]；總酸與PPC和總單寧呈極顯著正相關(guān)，與WCP、總酚、總花色苷和類黃酮之間呈顯著正相關(guān)；總酚與L*、Hab和pH呈顯著負(fù)相關(guān)，與a*、Cab和PPC呈顯著正相關(guān)，即總酚含量越高，干紅葡萄酒色澤更飽滿，聚合色素含量越高；總單寧與PPC呈極顯著正相關(guān)，與WCP和總酚呈顯著正相關(guān)；總花色苷和總酚呈極顯著正相關(guān)，與a*、Cab、PPC和總單寧呈顯著正相關(guān)，與L*和pH呈顯著負(fù)相關(guān)；總類黃酮與a*、Cab、PPC、總酚、總單寧和總花色苷呈正相關(guān)，其中與總酚和總花色苷呈極顯著正相關(guān)，與L*和Hab呈顯著負(fù)相關(guān)，因而有利于酒體色澤品質(zhì)的提升；總黃烷醇與PPC、總單寧呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.951、0.950。經(jīng)相關(guān)性分析可知，上述葡萄酒各指標(biāo)之間存在著一定的相關(guān)性，由于不同指標(biāo)的信息之間存在一定程度的重疊，因此有必要通過主成分分析來提高綜合評價的準(zhǔn)確性。

表3 不同處理干紅葡萄酒指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficients of dry red wine indexes with different treatments

注：*表示顯著相關(guān)(P<0.05)；**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)。

2.5 主成分分析

將不同處理酒樣所測指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，以特征值λ>1為依據(jù)進(jìn)行因子抽提，提取3個公因子，其中PC1、PC2和PC3的累積方差貢獻(xiàn)率為100%，能夠反映原數(shù)據(jù)的變異信息。由圖2可知，PC1、PC2和PC3的貢獻(xiàn)率分別為79.2%、13.3%和7.5%。其中PC1主要反映了總單寧、總酚、總酸、L*、a*、Cab、總類黃酮、總花色苷、總黃烷醇、PPC、WC、WCP和酒精度等指標(biāo)的變異信息(載荷系數(shù)>0.8)，而Hab、b*和pH與PC1呈負(fù)相關(guān)； PC2主要體現(xiàn)了總SO2和干浸出物等指標(biāo)的重要信息(載荷系數(shù)>0.9)；對PC3起主要貢獻(xiàn)作用的指標(biāo)有總糖、游離SO2等(正相關(guān))。

a-PC1-PC2；b-PC1-PC3圖2 葡萄酒指標(biāo)PCA的因子載荷圖Fig.2 PCA factor loading diagram of wine indicators

由圖3可知，冷浸漬7 d酒樣分布在第 Ⅰ 象限，冷浸漬3 d酒樣分布在第 Ⅱ 象限，冷浸漬5 d和對照組酒樣分布在第 Ⅲ 象限；其中冷浸漬7 d處理酒樣PC1得分最高，這主要代表葡萄酒中一些重要的酚類物質(zhì)和色澤相關(guān)指標(biāo)信息，說明冷浸漬7 d酒樣中酚類物質(zhì)含量較高，葡萄酒色澤品質(zhì)較好；冷浸漬3 d酒樣PC2得分較高，PC1得分不高；冷浸漬5 d酒樣位于PC3的正半軸，與PC2一樣，主要反映一些理化指標(biāo)的信息；對照組酒樣在PC1上的得分最低，故而酒中酚類物質(zhì)含量較低，色澤品質(zhì)劣于冷浸漬處理組。

圖3 不同處理酒樣PCA的分布圖Fig.3 PCA distribution map of wine samples with different treatments

3 結(jié)論

本試驗(yàn)以梅鹿輒葡萄為原料，發(fā)酵前8 ℃下分別浸漬3、5和7 d。通過冷浸漬工藝對干紅葡萄酒酚類物質(zhì)含量及色澤特性研究發(fā)現(xiàn)：與傳統(tǒng)工藝相比，冷浸漬處理酒樣總酸含量增大，pH值降低，干浸出物含量有所增加，其他理化指標(biāo)則無顯著差異。冷浸漬工藝有助于提高干紅葡萄酒酚類物質(zhì)含量，其中總酚、總單寧、總花色苷、總類黃酮含量隨浸漬時間延長呈增加趨勢，浸漬7 d時達(dá)到最高；而對于酒體苦澀味影響較大的黃烷醇物質(zhì)并不隨浸漬時間的延長而增加，表明發(fā)酵前冷浸漬7 d處理不會增強(qiáng)酒體苦澀感。冷浸漬3、5和7 d均能在不同程度上提升酒體紅色色調(diào)，增強(qiáng)顏色飽和度；主成分分析結(jié)果表明，酚類物質(zhì)含量與酒體顏色參數(shù)密切相關(guān)，其中冷浸漬7 d 有利于花色苷的浸出與聚合，提升聚合色素含量，進(jìn)而增強(qiáng)顏色穩(wěn)定性，改善葡萄酒色澤品質(zhì)。

綜上，發(fā)酵前冷浸漬7 d處理工藝能更好地提升干紅葡萄酒中酚類物質(zhì)含量和改善酒體色澤，且不影響葡萄酒整體質(zhì)量。在后續(xù)研究中，將進(jìn)一步研究冷浸漬時間與浸漬溫度的交互作用對干紅葡萄酒品質(zhì)的影響,以期為釀造高品質(zhì)干紅葡萄酒工藝的優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)參考。