不同抗氧化劑對白葡萄酒品質(zhì)的影響

葛正凱，黃 倩，李 潔，鄭曉春，王 斌，史學偉

（石河子大學 食品學院，新疆 石河子 832000）

葡萄酒是通過新鮮葡萄或葡萄汁發(fā)酵（酒精發(fā)酵，蘋乳發(fā)酵，陳釀）制得的酒精飲料[1]。根據(jù)顏色可分為白葡萄酒、桃紅葡萄酒和紅葡萄酒。近年來葡萄酒深受人們喜愛，但瓶裝儲存中的氧化和酸化會影響葡萄酒的感官和營養(yǎng)價值，限制其銷售[2]。瓶裝白葡萄酒對溶解在葡萄酒中的氧氣特別敏感，在儲存過程中易發(fā)生非酶促褐變[3-5]，且因其顏色透亮，色澤更易受褐變影響。葡萄酒褐變因單體酚在金屬離子的存在下被O2氧化成半醌和醌，醌聚合產(chǎn)生二聚體或聚合物，從而改變了白葡萄酒的顏色，降低葡萄酒的營養(yǎng)價值[6-7]。此外，在葡萄酒氧化過程中，氧氣被還原為過氧化氫[3，8]，后者可以通過Fenton反應形成羥基自由基與酚類黃酮結(jié)合形成深色顏料[9，14]。在儲存過程中，含有1,2-二羥基苯單元（兒茶酚）或1,2-3-三羥基苯單元（如兒茶素，表兒茶素，沒食子酸）是葡萄酒中最容易被氧化形成半醌和醌的成分[7]。二氧化硫（SO2）可與醌反應，將其還原為鄰苯二酚或形成具有磺酸鹽基團的產(chǎn)物[8]；還可以與過氧化氫反應，抑制芬頓反應，故被廣泛用作葡萄酒的抗氧化劑[9-10]。但它們有毒且具有致敏性[11]，因此，人們希望尋找新的抗氧化劑來替代SO2或減少葡萄酒中的SO2含量。研究表示在葡萄酒中使用抗壞血酸，乙二胺四乙酸（ethylenediamine tetraacetic acid，EDTA），谷胱甘肽（glutathione，GSH）和甘露聚糖（mannan）或可代替SO2作為抗氧化劑。抗壞血酸可以在與酚類化合物反應之前有效地清除氧氣[12]；EDTA可以與葡萄酒中的金屬形成復合物以防止褐變[13]。GSH可以與酚類化合物的氧化產(chǎn)物-半醌反應，形成不是深色的且不易被氧化的加成產(chǎn)物[7，14]。甘露聚糖具有較強的抗氧化性，可以與游離色素結(jié)合保護葡萄酒的色澤，并改善了葡萄酒的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性[15-16]。谷胱甘肽和甘露聚糖廣泛存在于釀酒葡萄和酵母細胞中。因此，與其他抗氧化劑相比，谷胱甘肽和甘露聚糖是安全且沒有毒副作用的。同時，國際葡萄與葡萄酒局（OrganizationInternationaledelaVigneetduVin，OIV）已將谷胱甘肽和甘露聚糖作為葡萄酒的可添加劑[17]。

因白葡萄酒受到消費者的歡迎，研究人員對提高葡萄酒的品質(zhì)進行了許多研究。其中GSH作為替代SO2的熱門選項被廣泛研究[18]，而甘露聚糖因強抗氧化性，價格低廉，材料易得等優(yōu)點近年也被人們廣泛關(guān)注[19]。目前，添加GSH和甘露聚糖對葡萄酒釀造過程中品質(zhì)的影響被廣泛的研究[20-23]，但關(guān)于對瓶裝葡萄酒研究很少。本研究采用CIELab法、高相液相色譜法（highphaseliquidchromatography，HPLC）、氣質(zhì)聯(lián)用法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）等方法考察添加甘露聚糖和GSH的瓶裝白葡萄酒在儲存期間的顏色指數(shù)、多酚、揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量及感官品質(zhì)的變化，確定最優(yōu)抗氧化劑及其添加量，以期為研究不同抗氧化劑對白葡萄酒品質(zhì)的影響提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

2018年霞多麗干白葡萄酒：新疆張裕葡萄酒業(yè)有限公司；乙腈（色譜純）：上?？泼軞W公司；實驗用水為超純水；沒食子酸（純度98.5%）、咖啡酸（純度98%）、香豆酸（純度98%）、兒茶素（純度98%）、表兒茶素（純度98%）：美國Sigma公司；谷胱甘肽（純度98%）、甘露聚糖（純度98%）：上海源葉生物科技有限公司；其余試劑為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HP1100高效液相色譜儀（含UVdetector紫外檢測器、自動進樣器、CLASS-VP工作站）、7890B-5977A型氣質(zhì)聯(lián)用儀：美國Agilent公司；RE5000E薄膜旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海申生科技有限公司；SHB-11真空泵：鄭州長城工貿(mào)有限公司；PDMS/DVB/CAR萃取頭：上海楚定分析儀器有限公司；UV-1750型紫外可見分光光度計：日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 霞多麗干白葡萄酒的加工工藝流程及操作要點

葡萄采收→分選→除梗、壓榨→調(diào)整成分→靜置澄清→活化酵母→接種酵母→酒精發(fā)酵→分離陳釀倒罐→澄清→裝瓶→霞多麗干白葡萄酒

操作要點：

葡萄預處理：果實采摘后需要及時進行分選、除梗、破碎，除去病果和青果，不允許殘留果梗。

調(diào)整成分：除梗破碎后，將葡萄立即進行壓榨分離果汁，添加60 mg/L焦亞硫酸鉀。

靜置澄清：為了獲得新鮮澄清的葡萄汁，在發(fā)酵前通常要對葡萄汁進行靜置澄清，向葡萄汁中添加果膠酶50～150 mg/L，自然澄清48 h，澄清過程需要滿罐，靜置溫度為10～15 ℃。待葡萄汁基本澄清，濁度一般到60～200 NTU為宜。然后通過分離、過濾或離心將沉淀在底部的懸浮物分離，得到澄清葡萄汁。

活化、接種酵母：取10倍于酵母質(zhì)量的溫水（37 ℃），加入適量蔗糖，活化10～20 min，在添加5倍于酵母液的葡萄汁擴培2～5 h，即可實現(xiàn)酵母的活化。酵母接種量為200 mg/L。

酒精發(fā)酵：將澄清后的上清液接種發(fā)酵，裝罐量85%左右，起酵時溫度可控制在22 ℃左右，一旦開始發(fā)酵，溫度立即降至18～20 ℃。發(fā)酵液面氣泡明顯減少，品嘗無甜味時，取樣檢測，酒精度＞7%vol，殘?zhí)呛浚? g/L或比重達到0.993時，表明酒精發(fā)酵結(jié)束。

分離陳釀倒罐：酒精發(fā)酵結(jié)束后降溫至8～12 ℃，將上清液抽出，分離酒泥。添加50 mg/L SO2滿罐陳釀7 d，溫度保持低于20 ℃。陳釀完進行倒罐，將原酒與酒腳進行分離，同時調(diào)整游離SO2含量至30～40 mg/L，滿容貯存。

澄清：酒腳單獨收集，自然澄清或進行酒泥過濾處理。分離倒罐可能要重復若干次，葡萄酒將變得澄清。

裝瓶：陳釀一段時間的澄清葡萄酒就可以裝瓶，即得霞多麗干白葡萄酒。

1.3.2 不同抗氧化劑對葡萄酒品質(zhì)的影響

霞多麗干白葡萄酒采用傳統(tǒng)釀造工藝釀制而成，經(jīng)過酒精發(fā)酵后不添加SO2的白葡萄酒樣直接在-7 ℃條件下下冷凍3～4 d，于頂端充入氮氣，置于4 ℃冷庫中（避光）備用。酒樣進行處理時酒精度為11.20%vol，pH值為3.49，還原糖（以葡萄糖計）1.32 g/L，總酸（以酒石酸計）7.55 g/L。釀造好的葡萄酒裝入瓶中，加入不同抗氧化劑處理：①不加抗氧化劑空白處理（C）；②添加谷胱甘肽10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L（分別編號為G10、G20、G30）；③添加甘露聚糖10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L（分別編號為甘10、甘20、甘30）。最后注入氮氣吹掃瓶頸并蓋上軟木塞，瓶裝儲存在24 ℃條件下，每月測量一次。

1.3.3 分析檢測

（1）顏色指數(shù)的測定

顏色指數(shù)根據(jù)CIELAB法測量，在波長A為420 nm、520 nm、570 nm、630 nm條件下測定吸光度值并按公式計算[18]。L*值表示明亮度；a*值和b*值分別表示紅綠色、黃藍色；C*ab值表示色彩飽和度；Hab值表示色相角，反映色度或色調(diào)；ΔE*ab值表示顏色色差。C*ab值、Hab值及ΔE*ab值計算公式如下：

式中：A為吸光度值；X、Y和Z是根據(jù)國際光學委員會（CIE）推薦的公式計算200～700 nm波長范圍內(nèi)的紅綠黃三原色刺激值；X0、Y0和Z0是CIE推薦的標準白光的顏色三刺激值，X0=94.825、Y0=100和Z0=107.381。

（2）單體酚的測定

單體酚的測定采用高相液相色譜法。單體酚提取[19]：取10 mL葡萄酒樣，用20 mL乙酸乙酯萃取3次，有機相用薄膜旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（＜40 ℃）濃縮至干后，殘渣溶于10 mL色譜甲醇中，置于-20 ℃避光保存，待液相分析用。測定樣品前經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過濾。

高效液相色譜條件[20]：Inertsil ODS-C18色譜柱（250 mm×4.6 mm×5 μm），紫外檢測波長280 nm，柱溫30 ℃，進樣量20 μL。梯度洗脫：流動相A：2%冰醋酸，流動相B：乙腈，流速1 mL/min。洗脫程序：0～10 min，16% B；10～25 min，20%～40%B；25～30 min，40%～0%B。采用峰面積外標法定量。

（3）總酚的測定

總酚的測定采用福林酚法[21]：在10 mL容量瓶中加入100 μL樣品，7 mL水，0.5 mL的1 mol/L苯酚試劑和1.5 mL的20%碳酸鈉溶液，用蒸餾水定容。放置暗處1 h后在波長765 nm條件下測定。

（4）揮發(fā)性化合物的測定

揮發(fā)性化合物的測定采用氣質(zhì)聯(lián)用法。揮發(fā)性化合物的提取[22]：在頂空瓶中加入5 mL的葡萄酒，1 g氯化鈉，內(nèi)標2-甲基戊酸，放入微型磁力攪拌轉(zhuǎn)子，密封后置于磁力加熱攪拌器中。將頂空瓶在40 ℃平衡10 min后，再萃取40 min。

氣相色譜條件[23]：BP20毛細管柱（50 m×220 mm×0.25 mm）。升溫程序，將萃取頭插入氣質(zhì)進樣口，解吸5 min。以3 ℃/min從50 ℃升至180 ℃，再以15 ℃/min升至230 ℃，保持5 min；載氣（He）流速1 mL/min。

質(zhì)譜條件：電子電離（electronic ionization，EI）源，電子能量70 eV；離子源度230 ℃；四級桿溫度150 ℃；傳輸線溫度280 ℃。溶劑延遲時間3 min；質(zhì)量掃描范圍35～450 m/z。

定性定量方法：香氣物質(zhì)采用美國國家標準技術(shù)研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索，結(jié)合保留時間和參考文獻進行定性分析；香氣成分含量用各待測物含量以其峰面積與內(nèi)標（2-甲基戊酸）峰面積之比表示。

（5）感官評定

組成10人評定小組，參照國標GB 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》，對葡萄酒的外觀（10%）、香味（30%）、口感（40%），整體（10%）進行評定，考察不同抗氧化劑對白葡萄酒的影響。85分以上：完美；80～85分：很好；70～79分：較好；60～69分：一般；60 分以下：不合格。去掉最高分和最低分后的平均值即為產(chǎn)品感官得分。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

每個處理測定3次。實驗數(shù)據(jù)通過Excel 2007、SPSS 20.0、Origin 8.5進行匯總與統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同抗氧化劑及添加量對白葡萄酒顏色的影響

圖1 不同抗氧劑添加量對白葡萄酒顏色指標的影響Fig.1 Effects of different antioxidant addition on color indexes of white wine

由于氧化會產(chǎn)生的深色聚合物，干白葡萄酒的顏色會隨著酒中化合物氧化程度的增加而變化。因此，酒的顏色是確定其氧化程度的重要指標。不同抗氧化劑及添加量對葡萄酒顏色指標的影響，結(jié)果見圖1。

由圖1（a）可知，與空白組對照，不同添加量的甘露聚糖和GSH均提高了酒體的明亮度L*值。亮度L*值最大（＞98）的分別是甘20和G20，均為20 mg/L，顏色最亮，最小的是G10，顏色最暗。綜合表現(xiàn)，甘露聚糖在亮度提升方面的效果要好。

由圖1（b）可知，色度a*值＜0表示酒樣的綠色色調(diào)，與同時期空白組相比，不同添加量的甘露聚糖和GSH均降低了酒體的綠色調(diào)。隨著時間的變化，酒體的綠色素增加，不同抗氧化劑的抑制不顯著。相比添加量而言，添加量20 mg/L的甘露聚糖降低綠色調(diào)效果較好。

由圖1（c）可知，b*值＞0值表示葡萄酒中的黃色調(diào)，其中對照酒樣的b*值最大。黃色調(diào)變化主要是由于氧化酚類化合物并形成帶有橙色調(diào)的穩(wěn)定吡喃花色素[24-25]。研究表明，添加20 mg/L露聚糖和GSH抑制黃色調(diào)最明顯，減少或增加添加量抑制效果反而不明顯。

由圖1（d）可知，C*ab值的大小與葡萄酒顏色的飽和度相關(guān)，實驗結(jié)果顯示C*ab值的變化趨勢與b*值相似，都隨著時間的延長呈上升趨勢。干白葡萄酒的飽和度加深表示酒體的氧化程度，添加20 mg/L甘露聚糖和GSH抗氧化效果顯著，提高抗氧化劑的添加量反而抗氧化效果不顯著。

由圖1（e）可知，H*ab值代表著色相角度的差異，H*ab值越低表明酒體越接近綠色調(diào)，數(shù)據(jù)表明干白葡萄酒在綠色調(diào)隨時間變化趨勢較為平緩，添加20 mg/L甘露聚糖和GSH在第6月開始H*ab值明顯上升，H*ab值越接近零表明酒樣的色澤明亮鮮艷，酒體越年輕，抗氧化效果明顯。

由圖1（f）可知，ΔE*ab值代表著樣品間色差。研究認為，ΔE*ab值＞2.7，則變化在視覺上能被感知到[26]。數(shù)據(jù)顯示，與對照組C相比，甘20和G20色差較明顯（ΔE*ab值＞5），表明在干白葡萄酒儲存期間二者的抗氧化性能較好。這些變化與白葡萄酒的視覺顏色變化的常見觀察結(jié)果一致：白葡萄酒顏色黃色調(diào)增加，亮度降低。

結(jié)果表明，CIELab顏色空間能很好地評價酒樣顏色在貯藏期間的變化，不同添加量的甘露聚糖和GSH酒樣的顏色存在明顯的差異。隨著時間的延長，添加量20 mg/L的甘露聚糖和GSH抗氧化效果顯著，增加了葡萄酒的明亮度（P＜0.05），其中延緩黃色調(diào)增加的效果更明顯，進而保證了明度，降低了色彩的豐富度。同時，減少添加量和增大添加量會造成抗氧化性能不佳或不明顯，造成抗氧化劑浪費。相比較G20，隨時間延長的甘20在明亮度L*值和色差ΔE*ab值上略高，而a*值、b*值和C*ab值變化較低，抗氧化性能在酒體色澤表現(xiàn)更好。因此，甘露聚糖（20 mg/L）對白葡萄酒的色度具有明顯的保護作用。

2.2 不同抗氧化劑對白葡萄酒酚類物質(zhì)的影響

不同抗氧化劑對白葡萄酒中酚類物質(zhì)含量存在影響，確定葡萄酒中酚類化合物的濃度有助于判斷抗氧化劑的作用。結(jié)果見表1。由表1可知，表兒茶素、兒茶素隨著時間延長濃度降低，表明葡萄酒在貯藏期間發(fā)生了不同程度的氧化，不同添加量抗氧化劑的添加均延緩了其降低的速度。與空白組對照，其中甘20和G20效果最為顯著（P＜0.05），分別提高了61.9%、39.7%和67.5%、16.1%。以前在模型酒中的研究表明，在氧化條件下，表兒茶素的濃度下降速度快于兒茶素[27]。但是，在此次研究中未觀察到這種現(xiàn)象，可能由于抗氧化劑在處理白葡萄酒中發(fā)揮了保護的作用。而甘20處理對延緩兒茶素濃度降低具有更好的效果，故而更好的對葡萄酒進行抗氧化（高于G20處理組23.6%）。而香豆酸和沒食子酸的濃度都隨著時間的延長而增加，其中不同添加量的抗氧化劑對沒食子酸濃度的增加均高于對照組C，顯著提高13.32%～56.91%，以甘20最高。但處理樣品的總酚濃度和對照組相似都隨著時間呈遞減趨勢，表明不同添加量的甘露聚糖和GSH可能對部分酚類物質(zhì)存在保護作用?？傮w而言，抗氧化劑的添加對酒體部分酚類物質(zhì)具有保護和延緩降解的作用，其中甘20的效果較為明顯。

表1 不同抗氧劑添加量對白葡萄酒中酚類物質(zhì)含量的影響Table 1 Effects of different antioxidant addition on phenolic substances contents of white wine

續(xù)表

2.3 不同抗氧化劑對白葡萄酒香氣成分的影響

葡萄酒中存在許多揮發(fā)性化合物，它們在葡萄酒的香氣和味道中起重要作用。在儲存期間的不同階段，通過氣質(zhì)聯(lián)用法測定白葡萄酒揮發(fā)性香氣成分含量的變化判斷不同抗氧化劑的影響，結(jié)果見表2。如表2可知，香氣成分變化顯著（＞1 μg/L）的化合物共有17種，其中包括7種酯類化合物，4種醇類化合物，4種酸類化合物，以及醛酚類化合物共2種。供試酒樣香氣物質(zhì)總量在常溫下貯藏126 d僅為59.965 μg/L。與對照組C相比，除甘30外，不同添加量的甘露聚糖和GSH處理葡萄酒的香氣物質(zhì)總量均顯著提高23.57%～62.94%（P＜0.05）。因此，甘露聚糖和GSH可顯著保護瓶裝葡萄酒香氣化合物的損失。

表2 不同抗氧劑添加量對白葡萄酒中香氣成分的影響Table 2 Effects of different antioxidant phenolic substances contents on volatile components of white wine

續(xù)表

2.3.1 酯類物質(zhì)

與對照組C相比，甘20和G20處理的葡萄酒酯類總量分別顯著提高1.84倍和1.92倍，其次G10、甘30和甘10分別提高為92.36%、62.94%和23.57%，而G30效果不顯著，僅為3.2%。甘20和G20顯著降低了己酸乙酯、辛酸乙酯和乙酸異戊酯的損失，顯著提高了2.97～5.77倍，其氣味活度值（order activity value，OAV）＞1，很好地保留了葡萄酒原有的果香味。但不同添加量的甘露聚糖和GSH在乙酸乙酯、葵酸乙酯和乙酸己酯方面的作用并不明顯，化合物含量顯著下降。

2.3.2 醇類物質(zhì)

與對照組C相比，不同添加量的甘露聚糖和GSH處理的葡萄酒醇類總量均顯著提高（0.23～1.36倍），其中效果明顯為甘20，其次為G20、甘10，最低為甘30。其中，對照組C中異戊醇（醇香，澀味）的含量損失明顯，在126 d僅為8.17 μg/L，甘露聚糖和GSH很好的保護了異戊醇，提高了1.35～3.24倍，以甘20最為明顯。其次，不同抗氧化劑提高了瓶裝酒的1-己醇（草香）和苯乙醇（花香）的含量，最高為1.6～3.6倍，賦予了酒體更好的花草香。而經(jīng)抗氧化劑處理的異丁醇在含量上的變化均不顯著。

2.3.3 酸類物質(zhì)及其他

除G30外，5種不同添加量的甘露聚糖和GSH處理的葡萄酒酸類總量均顯著低于對照C。與對照C相比，己酸（奶酪，腐敗味）、辛酸（奶酪，澀味，腐敗味）和正葵酸（脂肪味）下降最明顯為G20，分別下降了59%、70.07%和91.24%，其次為甘20為55.41%、48.62%和91.46%，其氣味活度值（OAV）＞1，可以顯著的降低酒體的酸敗味。但不同添加量的抗氧化劑對醋酸的抑制效果不顯著。此外，處理酒樣的2,5-二甲基苯甲醛（杏仁味）和2,4-二叔丁基苯酚（石碳酸味）的化合物含量均低于對照組（3.912 μg/L和7.804 μg/L），它們含量的升高代表酒體的氧化程度，表明甘露聚糖和GSH延緩了瓶裝酒的氧化。

2.4 不同抗氧化劑對白葡萄酒感官評定的影響

對不同抗氧化劑處理的白葡萄酒進行感官評定，結(jié)果見表3。由表3可知，在外觀方面，甘10、甘20、G20和G30均高于對照組C，其中外觀評分最高的為甘20，G10處理的外觀評分最低；與對照組C相比，不同添加量的GSH在口感、香氣方面的得分均升高，而甘20在口感和香氣方面的評分最高為33分和24分。

表3 葡萄酒感官評分Table 3 Sensory evaluation scores of wines

放置6個月后的葡萄酒整體評價均有所降低，其中空白處理酒樣得分為61分，而甘20達到了較好水準（81分），外觀、口感、香氣都到達最高評分，表明甘20對葡萄酒的品質(zhì)具有很好的保護作用。

3 結(jié)論

谷胱甘肽及甘露聚糖作為瓶裝白葡萄酒的抗氧化劑，在儲存期間可以保護葡萄酒的色澤，提升了白葡萄酒的亮度L*值、減少了酒體綠色調(diào)a*值、黃色調(diào)b*值和飽和度，有效降低葡萄酒存放期間的色差值，其中添加20 mg/L甘露聚糖在各項色澤數(shù)據(jù)分析中表現(xiàn)最佳。不同添加量的抗氧化劑均可以有效延緩葡萄酒中部分酚類物質(zhì)的降解，尤其是兒茶素和表兒茶素。同時添加20 mg/L甘露聚糖顯著提高了酒體沒食子酸的含量，高于對照組56.91%。但總酚的含量呈遞減趨勢，表明甘露聚糖和GSH可能對部分酚類物質(zhì)存在保護作用。就葡萄酒的香氣而言，抗氧化劑的添加顯著減緩了辛酸乙酯和乙酸異戊酯等酯類物質(zhì)的分解，提高了2.97～5.77倍，很好地保留了干白葡萄酒原有的果香味；減緩異戊醇分解，提高1-己醇和苯乙醇的含量，最高為1.6～3.6倍，賦予了酒體更好的花草香；顯著降低了貯藏后期辛酸，葵酸、2,5-二甲基苯甲醛和2,4-二叔丁基苯酚的化合物的積累，從而降低了葡萄酒的奶酪腐敗味和酸澀味。通過感官評定，20 mg/L的甘露聚糖處理的葡萄酒在外觀，口感和香氣方面均獲得較高的分數(shù)，且總分最高為81分。總體來看，添加20 mg/L甘露聚糖對延緩儲存期間瓶裝白葡萄酒的氧化具有較好的效果。