脈沖電場(chǎng)預(yù)處理對(duì)冷浸漬發(fā)酵葡萄酒品質(zhì)的影響

鄭志超，蔡錦林，曾新安

1(華南理工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州，510006) 2(中新國(guó)際聯(lián)合研究院，廣東 廣州，510555)

玫瑰香葡萄(VitisviniferaL. Muscat Hamburg)，屬歐亞種，我國(guó)主要在新疆、河北等地種植，由于其自然糖分含量高，香氣濃郁，是釀造特色葡萄酒的重要原料。葡萄酒中的酚類(lèi)化合物是影響葡萄酒色澤和口感的重要物質(zhì)，而葡萄汁是紅葡萄酒發(fā)酵的基礎(chǔ)，酚類(lèi)化合物的形成主要在浸漬和酒精發(fā)酵階段[1]，因此發(fā)酵前常采用冷浸漬來(lái)增加葡萄汁中色素、單寧及香氣成分的提取量[2-4]，發(fā)酵前延長(zhǎng)冷浸漬時(shí)間可促進(jìn)葡萄酒色澤的穩(wěn)定，但浸漬時(shí)間過(guò)長(zhǎng)酒體則會(huì)出現(xiàn)不良風(fēng)味[5]。

脈沖電場(chǎng)(pulsed electric fields,PEF)技術(shù)，是一種低能耗、高效率的物理加工方法，廣泛用于食品原料的滅菌、浸漬和酒類(lèi)老化等食品工業(yè)化領(lǐng)域[6]。近年來(lái)，隨著對(duì)脈沖電場(chǎng)技術(shù)的深入研究，PEF在釀酒工業(yè)中的應(yīng)用價(jià)值被進(jìn)一步挖掘，應(yīng)用PEF技術(shù)提升紅葡萄酒品質(zhì)已成為行業(yè)趨勢(shì)。研究表明，經(jīng)脈沖場(chǎng)強(qiáng)為500～700 V/cm的PEF處理后，葡萄酒感官屬性顯著提高[7]。蘇慧娜等[8]研究發(fā)現(xiàn)，PEF處理可提高葡萄酒中原花青素含量和平均聚合度，并接近自然陳釀的效果；LEONG等[9]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)脈沖場(chǎng)強(qiáng)為30 kV/cm的PEF處理后，葡萄汁中的單寧和花色苷含量增加，并且相當(dāng)于對(duì)照組冷浸漬4 d時(shí)的含量，且PEF處理可以降低浸漬過(guò)程中花青素的浸漬溫度[10]。而PEF處理對(duì)冷浸漬過(guò)程玫瑰香葡萄酒酚類(lèi)物質(zhì)的浸漬、葡萄酒感官品質(zhì)的影響尚未見(jiàn)報(bào)道。本文主要探討不同脈沖處理強(qiáng)度對(duì)冷浸漬發(fā)酵玫瑰香葡萄酒品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

玫瑰香葡萄，原產(chǎn)地新疆；安琪釀酒酵母，湖北安琪酵母股份有限公司；蔗糖，廣州華僑制糖廠；果膠酶，山東煙臺(tái)帝伯仕商貿(mào)有限公司；皂土(食品級(jí))，上海嘉悅醫(yī)療科技有限公司；所用試劑均購(gòu)自阿拉丁。

1.2 主要設(shè)備

EX-1900 高壓脈沖提取儀，廣州市心安食品科技有限公司；SX-0.5T 螺桿榨汁機(jī)，曲阜圣鑫鋼結(jié)構(gòu)有限公司；Acquity Arc 高效液相色譜儀，美國(guó) Waters 公司；UV-5200 紫外分光光度計(jì)，上海元系儀器有限公司；CR-400 色差儀，日本柯妮達(dá)公司；Agilent 7820 A 系列GC，美國(guó)Agilent 公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 冷浸漬及發(fā)酵

將洗凈的新鮮葡萄去梗后榨漿，葡萄皮渣經(jīng)脈沖電場(chǎng)處理后倒入4個(gè)50 L不銹鋼發(fā)酵罐中，各發(fā)酵罐裝樣40 kg，樣品中分別添加果膠酶質(zhì)量濃度60 mg/L、H2SO3溶液質(zhì)量濃度30 mg/L，4 ℃條件下浸漬108 h。浸漬結(jié)束待葡萄漿溫度恢復(fù)至20 ℃調(diào)整發(fā)酵汁總糖至質(zhì)量濃度230 g/L、總酸至質(zhì)量濃度5.5 g/L，接種釀酒酵母,質(zhì)量濃度200 mg/L，控溫18 ℃發(fā)酵7～10 d，直至殘?zhí)呛康陀谫|(zhì)量濃度4 g/L,結(jié)束發(fā)酵。

1.3.2 脈沖設(shè)備及處理參數(shù)

葡萄皮渣處理使用靜態(tài)脈沖處理室，脈沖放電波形采用指數(shù)型衰減波，電極為不銹鋼平行電極，電場(chǎng)強(qiáng)度依次為1、2和3 kV/cm，脈沖數(shù)36個(gè)、頻率0.5 Hz。對(duì)照組未經(jīng)PEF處理。

1.3.3 取樣及理化指標(biāo)測(cè)定

浸漬期間每12 h攪拌1次并均勻取樣，樣品經(jīng)離心(4 500 r/min、4 ℃、10 min)后取上清液，進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定?？偺?、總酸、揮發(fā)酸、酒精度、干浸出物、甲醇含量測(cè)定方法參考GB 11765—2003《葡萄酒果酒分析方法》[11];黃酮、總花色苷、單寧測(cè)定采用分光光度法[12-13]。

1.3.4 單體酚含量測(cè)定

單體酚測(cè)定采用高效液相色譜法[14]。(1)樣品處理：取20 mL葡萄酒，加入20 mL乙酸乙酯進(jìn)行萃取后，用離心機(jī)4 000 r/min離心3 min，取上層有機(jī)相，反復(fù)操作3次并合并有機(jī)相。收集的有機(jī)相經(jīng)45 ℃真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約2 mL，用氮吹儀將剩下有機(jī)相吹干，加入1 mL色譜級(jí)甲醇，溶液過(guò)0.22 μm濾膜，樣液保藏待用。(2)檢測(cè)條件：流動(dòng)相A，體積分?jǐn)?shù)0.2%乙酸水；B，乙腈；流速1 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm；進(jìn)樣量4 μL；色譜柱Thermo Accucore XL C18(250 mm×4.6 mm，4 μm)。

1.3.5 感官評(píng)定

選擇10名專(zhuān)業(yè)品評(píng)人員在室溫(20 ℃)下對(duì)各實(shí)驗(yàn)條件的玫瑰香葡萄酒進(jìn)行感官評(píng)定，樣品品評(píng)分析配備純凈水漱口及休息時(shí)間，參照果酒感官評(píng)價(jià)的相關(guān)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(表1)[15]，對(duì)評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行整理并分析。

表1 葡萄酒感官評(píng)價(jià)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表Table 1 Table of standards for sensory evaluation andscoring of wine

1.3.6 數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行3次平行測(cè)定，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，使用Excel 2007數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、IBM SPSS Statistics 24軟件進(jìn)行方差分析，差異顯著水平為P<0.05；采用Origin 2018軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEF處理對(duì)冷浸漬過(guò)程葡萄汁中酚類(lèi)物質(zhì)含量的影響

由圖1-a可知，相同浸漬時(shí)間，PEF處理總花色苷含量顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。浸漬12 h，1～3 kV/cm的PEF處理葡萄汁中總花色苷含量較對(duì)照組分別提高6.47%、10.59%和12.69%；浸漬108 h，對(duì)照組葡萄汁中總花色苷含量達(dá)最高值156.97 mg/L，而采用3 kV/cm的PEF處理浸漬36 h，葡萄汁中總花色苷含量為158.31 mg/L，表明PEF處理可減少葡萄汁中總花色苷浸漬時(shí)間。已有研究表明，PEF處理可使酒體中酚類(lèi)物質(zhì)含量增加，且發(fā)酵周期縮短[16]。

由圖1-b可知，PEF處理葡萄汁中單寧含量隨著浸漬時(shí)間延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，不同場(chǎng)強(qiáng)處理葡萄汁中單寧含量差異顯著(P<0.05)。浸漬初期，處理場(chǎng)強(qiáng)越大葡萄汁中單寧含量越高，延長(zhǎng)浸漬時(shí)間至108 h，2 kV/cm的PEF處理單寧含量最高(1 255.37 mg/L)，可能是浸漬初期處理場(chǎng)強(qiáng)越大輸入的能量越多，葡萄皮渣中的單寧浸出速度越快[17]。

由圖1-c可知，對(duì)照組葡萄汁中的黃酮含量呈先增加后降低趨勢(shì)，PEF處理趨勢(shì)一致(P>0.05)。浸漬84 h，各組樣品中黃酮含量最高，其中1～3 kV/cm的PEF處理葡萄汁黃酮含量分別為92.95、100和90.46 mg/L，高于對(duì)照組77.18 mg/L；延長(zhǎng)浸漬時(shí)間黃酮含量下降，與浸漬84 h相比，1～3 kV/cm的PEF處理依次降低2.93%、1.24%和1.38%，低于對(duì)照組3.13%，表明黃酮主要在浸漬初期浸漬效果明顯，而延長(zhǎng)浸漬可能對(duì)其他酚類(lèi)物質(zhì)的浸漬效果更顯著[18]。

a-總花色苷;b-單寧;c-黃酮圖1 PEF處理對(duì)冷浸漬葡萄汁中總花色苷、單寧、黃酮含量的影響Fig.1 Effect of PEF treatment on total anthocyanin,tannin,and flavonoid contents in cold impregnation grape juice注：不同小寫(xiě)字母表示差異顯著

2.2 PEF處理對(duì)冷浸漬過(guò)程葡萄汁色澤的影響

色澤是干紅葡萄酒重要的感官屬性，是鑒別葡萄酒質(zhì)量及酒齡的重要依據(jù)[19]。由圖2可知，隨浸漬時(shí)間的延長(zhǎng)，各組葡萄汁L*值逐漸降低，表現(xiàn)為葡萄汁色澤加深。與對(duì)照組相比，PEF處理葡萄汁中的L*值降幅更明顯，其中2 kV/cm處理?xiàng)l件下浸漬108 h顏色最深；PEF處理葡萄汁a*值高于對(duì)照組(P<0.05)，浸漬108 h，1～3 kV/cm的PEF處理a*值較對(duì)照組相比分別提高12.49%、18.82%和9.87%；隨浸漬時(shí)間延長(zhǎng)各組b*值先增加后逐漸減小，表明冷浸漬階段葡萄汁由黃色調(diào)向藍(lán)色調(diào)轉(zhuǎn)變，與浸漬初期(12 h)相比，PEF處理浸漬108 h藍(lán)色色調(diào)增加，1 kV/cm的PEF處理b*值最小(P<0.05)，藍(lán)色色調(diào)最深。

2.3 PEF處理對(duì)玫瑰香葡萄酒品質(zhì)特性的影響

由表2可知，經(jīng)PEF處理，葡萄酒中揮發(fā)酸含量為0.17～0.2 g/L，1～3 kV/cm的PEF處理是對(duì)照組揮發(fā)酸含量的80%、68%和72%。已有研究表明，脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度為20 kV/cm、脈寬6 ms時(shí)，能有效滅活葡萄酒中的醋酸菌，降低葡萄酒中的揮發(fā)酸含量[20]；PEF處理能夠顯著提高葡萄酒中干浸出物含量，2 kV/cm的PEF處理葡萄酒中干浸出物含量達(dá)最大值23.37 g/L；1～3kV/cm的PEF處理葡萄酒中甲醇含量依次為236.50、269.11和334.95 mg/L，低于對(duì)照組甲醇含量343.90 mg/L(P<0.05)，表明采用PEF處理可控制冷浸漬發(fā)酵玫瑰香葡萄酒甲醇含量，劉學(xué)軍等[21]也有類(lèi)似研究結(jié)論。

表2 電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)玫瑰香葡萄酒品質(zhì)特性的影響Table 2 Effect of PEF treatment intensity on quality characteristics of Muscat Hamburg wine

2.4 PEF處理對(duì)玫瑰香葡萄酒中單體酚含量的影響

酚酸含量及組成對(duì)葡萄酒的感官特性具有重要的貢獻(xiàn)[22]。由表3可知，玫瑰香葡萄酒10種單體酚中沒(méi)食子酸含量最高，阿魏酸、咖啡酸含量較低。與對(duì)照組相比，PEF處理葡萄酒中綠源酸、丁香酸、兒茶素、蘆丁、白藜蘆醇和桑色素含量增加，1～3 kV/cm的PEF處理10種單體酚總量分別提高10.91%、10.46%和12.55%；不同電場(chǎng)強(qiáng)度處理葡萄酒中單體酚含量具有顯著性差異(P<0.05)，蘆丁在1 kV/cm條件下含量最高，為11.53 mg/L，綠原酸在2 kV/cm條件下含量最高，為8.04 mg/L，丁香酸、兒茶素、白藜蘆醇和桑色素在3 kV/cm條件下含量最高值依次為14.13、6.13、5.73和3.86 mg/L。

表3 電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)玫瑰香葡萄酒中酚酸含量的影響 單位：mg/L

2.5 玫瑰香葡萄酒感官品評(píng)分析

葡萄酒的顏色、口感和香氣是評(píng)價(jià)葡萄酒品質(zhì)的重要依據(jù)[19]。由圖3可知，不同電場(chǎng)強(qiáng)度處理葡萄酒各項(xiàng)感官指標(biāo)優(yōu)于對(duì)照組。從外觀上分析，PEF處理葡萄酒顏色偏深，呈典型寶石紅色，3 kV/cm的PEF處理酒體透明光澤；從香氣及口感分析，2 kV/cm的PEF處理表現(xiàn)為酒體花香與果香味濃郁協(xié)調(diào)，風(fēng)格獨(dú)特，口感肥碩飽滿(mǎn)，品質(zhì)最佳。綜合各項(xiàng)感官指標(biāo)分析，PEF處理可顯著改善冷浸漬發(fā)酵葡萄酒感官品質(zhì)。

圖3 玫瑰香葡萄酒感官指標(biāo)分析圖Fig.3 Analysis of sensory indicators of Muscat Hamburg wine

3 結(jié)論

采用PEF技術(shù)提升葡萄酒品質(zhì)已被證明是一種有效的方法，可增加發(fā)酵前葡萄汁中酚類(lèi)物質(zhì)含量，提高葡萄酒干浸出物及單體酚含量。PEF處理葡萄酒中，甲醇及揮發(fā)酸含量降低，2 kV/cm條件下葡萄酒感官品質(zhì)最佳。本研究?jī)H從PEF處理對(duì)葡萄酒酚酸含量及感官特性的影響作了初步探討，今后可采用GC-MS、LC-MS/MS分析PEF處理對(duì)玫瑰香葡萄酒揮發(fā)性香氣成分及花色苷等酚類(lèi)物組成的變化，深入研究PEF處理提升玫瑰香葡萄酒品質(zhì)的作用機(jī)制。