冷浸漬技術(shù)對(duì)果酒中酚類物質(zhì)影響的研究進(jìn)展

趙文英，王 蓉，張志瑞

（1.中北大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院，山西太原 030051；2.中華人民共和國(guó)太原海關(guān)，山西太原 030027）

冷浸漬（Cold Maceration，CM）技術(shù)起源于法國(guó)勃艮第地區(qū)黑比諾葡萄酒的釀造，是目前果酒釀酒實(shí)踐中所廣泛采用的前處理技術(shù)。在實(shí)踐生產(chǎn)中，人們多采用冷浸漬技術(shù)以促進(jìn)對(duì)果實(shí)中酚類物質(zhì)以及芳香物質(zhì)的浸提作用，進(jìn)而提升果酒品質(zhì)。果酒中酚類物質(zhì)的組成和含量水平對(duì)其色澤、口感、穩(wěn)定性等感官品質(zhì)發(fā)揮著重要影響。影響果酒質(zhì)量主要的酚類物質(zhì)有花色苷類、黃烷醇類(包括低聚原花青素,也稱為縮合單寧)、酚酸類（包括羥基肉桂酸、苯甲酸）和黃酮醇類。

CM 是將破皮后的果漿在發(fā)酵罐內(nèi)降溫至足夠低的溫度(5～15 ℃)以下，浸漬數(shù)天后，再升溫添加酵母進(jìn)行正常酒精發(fā)酵的前處理工藝。CM 處理必須在低溫下進(jìn)行，避免酵母菌或其他雜菌的生長(zhǎng)。低溫也阻止了漿果自身酶系的活性，使有效浸漬時(shí)間得以延長(zhǎng)。果漿的溫度通常采用熱/冷交換器或罐套來(lái)降低。近年來(lái)，在黑比諾葡萄酒冷浸漬實(shí)踐的影響下，人們嘗試采用不同葡萄品種及其他水果進(jìn)行CM 釀酒效果的研究。很多研究表明了CM 的積極作用，如增強(qiáng)了果酒的顏色強(qiáng)度及其穩(wěn)定性，增加了果酒中酚類物質(zhì)的含量，提高了感官評(píng)價(jià)得分等。由于漿果果肉、果皮和種子中分布有不同種類和數(shù)量的酚類化合物，所以浸漬條件是決定果酒中酚類物質(zhì)組成的重要影響因素。理論上講，浸漬處理固液接觸時(shí)間越長(zhǎng)，就有越多的酚類化合物出現(xiàn)在果汁中，進(jìn)而保留在果酒中。但影響CM 效果的因素除了浸漬時(shí)間外，還與不同的冷卻模式(葡萄冷凍、干冰、液氮或熱交換器)、浸漬溫度、漿果品種、漿果成熟度或其他聯(lián)合技術(shù)手段有關(guān)。

為了更好的應(yīng)用CM 技術(shù)，人們從多酚物質(zhì)角度，對(duì)其浸漬機(jī)制及后期反應(yīng)影響進(jìn)行了研究。本文綜述了近10 年來(lái)（2010—2021 年）的有關(guān)果酒冷浸漬方面的研究成果，以期更好的指導(dǎo)冷浸漬技術(shù)在果酒釀造中的應(yīng)用與科學(xué)研究。

1 CM對(duì)果酒色澤及穩(wěn)定性的影響

果酒的視覺(jué)屬性一方面受花色苷含量的影響，另一方面取決于花青素之間或與其他酚類物質(zhì)之間的相互作用?；ㄇ嗨仡惖幕窘Y(jié)構(gòu)是由C6-C3-C6 骨架構(gòu)成的3，5，7-三羥基-2-苯基苯并吡喃陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)(又名花色基元、結(jié)構(gòu)母核)?；ㄇ嗨剡B同糖基部分，被稱為花色苷。隨著果實(shí)從白色、淺紅色階段到成熟的黑色階段，總花色苷的含量顯著增加。花色苷位于植物表皮組織第一層細(xì)胞的液泡中，具有良好的水溶性。釋放花色苷，需要破壞或降解細(xì)胞壁，或增強(qiáng)細(xì)胞壁的通透性，也需要突破細(xì)胞膜屏障。在果酒pH 值為3.4～3.9 情況下，花色苷是一種具有反應(yīng)活性的化學(xué)色素，很容易與各種親電和親核試劑發(fā)生反應(yīng)，形成的花色苷衍生產(chǎn)物具有與天然花色苷不同的光譜特征，由此造成人們對(duì)果酒顏色感知的變化。

CM 提高了果酒的顏色強(qiáng)度及其穩(wěn)定性，與冷浸漬溫度、時(shí)間、果實(shí)品種等有較多關(guān)聯(lián)。González-Neves采用3個(gè)葡萄品種，丹娜、西拉和美樂(lè)經(jīng)冷浸漬（10～15℃，5 d）處理，發(fā)現(xiàn)丹娜和美樂(lè)品種增加了色度、總酚、花色苷和單寧的含量，但西拉品種基本沒(méi)有增加。Cejudo-Bastante使用西拉葡萄品種進(jìn)行CM 處理時(shí)，降低了冷浸漬溫度，增加了浸漬時(shí)間（5～11 ℃，8～12 d），結(jié)果表明，12 d 的浸漬可有效增加西拉果酒總酚、總花色苷和顏色的穩(wěn)定性，8 d 的浸漬會(huì)帶來(lái)顏色的不穩(wěn)定性。Nel采用西拉葡萄品種，提高冷浸漬處理溫度，縮短浸漬時(shí)間（15 ℃，3 d）后，發(fā)現(xiàn)花色苷含量降低了。似乎CM 溫度越低，時(shí)間越長(zhǎng)，果酒色澤穩(wěn)定性效果越好。對(duì)于特殊的葡萄品種，也有同樣的報(bào)道。Manns采用黑科羅等3 種雜交葡萄品種進(jìn)行冷浸漬（5 ℃，24 h）處理，發(fā)現(xiàn)處理后的果漿花色苷、單寧和黃酮類含量增加。Lukic采用特朗葡萄品種，進(jìn)行了（5 ℃，5 d）冷浸漬處理，結(jié)果表明，CM 可增強(qiáng)對(duì)花色苷及果皮單寧的提取，果酒色度增強(qiáng)。

對(duì)果酒色澤的影響，一方面來(lái)自花色苷含量，另一方面是花色苷與其他物質(zhì)的相互作用，如與輔色素之間的作用。果實(shí)中的酚酸主要成分為羥基苯甲酸和羥基肉桂酸及其衍生物。羥基苯甲酸衍生物包括香草酸、水楊酸、沒(méi)食子酸、鞣化酸等。羥基肉桂酸衍生物包括咖啡酸、綠原酸等。小分子量的酚酸類化合物與花青素的疏水結(jié)構(gòu)容易形成π-π共軛體系，可以起到良好的護(hù)色效果。不同的酚酸化合物由于其空間結(jié)構(gòu)的不同表現(xiàn)出不同的協(xié)同色素效應(yīng)。Cejudo 等研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間冷浸漬(12 d)比短時(shí)間冷浸漬(8 d)和傳統(tǒng)浸漬葡萄酒酚酸含量更高，尤其沒(méi)食子酸的提取量增加，導(dǎo)致葡萄酒的顏色更穩(wěn)定、更有紅色色調(diào)，且隨著CM 時(shí)間的延長(zhǎng)，在貯藏期間仍保持差異。在丹娜葡萄冷浸漬過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)CM 能增強(qiáng)低分子量酚類物質(zhì)的溶出。這些小分子酚酸物質(zhì)具有較強(qiáng)的輔色能力，能保護(hù)花青素在黃酮離子的C2 位置不被親核分子攻擊，從而促進(jìn)更高的顏色穩(wěn)定性。Zhang 等在赤霞珠紅葡萄酒釀造過(guò)程中，加入了咖啡酸和迷迭香酸做色素輔助劑，獲得了更飽滿、更鮮艷的色澤，提高了總酚的濃度，增強(qiáng)了共色素作用，提高了葡萄酒顏色的穩(wěn)定性。因此，冷浸漬似乎有利于非呈色多酚物質(zhì)的浸提，發(fā)揮了花色素的輔色效應(yīng)，促進(jìn)了花色苷穩(wěn)定，進(jìn)而間接提高了成品酒的色度和穩(wěn)定性。但羥基肉桂酸也是強(qiáng)抗氧化劑，被氧化時(shí)可以形成棕色色素。因此，在瓶貯過(guò)程中，要避開(kāi)氧氣，否則對(duì)果酒的顏色會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

黃酮醇類也是影響果酒色澤及穩(wěn)定的重要因素。黃酮醇類是指2-苯基-3-羥基-色原酮類化合物，槲皮素、山奈酚、楊梅酮及其相應(yīng)的衍生物是果酒中含量最多的黃酮醇類化合物，多以糖苷形式存在，它賦予葡萄酒由白到黃的色調(diào)，可直接或間接的與葡萄酒中的花色苷反應(yīng)，使葡萄酒的顏色更穩(wěn)定。黃酮醇與花青素一樣也存在于植物細(xì)胞的液泡中，親水性差，溶出速率慢。研究表明，CM增強(qiáng)了對(duì)黃酮醇類物質(zhì)的浸提作用，有利于穩(wěn)定并改善果酒的顏色。由于天然酶或酸性條件水解糖苷鍵，會(huì)釋放出黃酮醇苷元，黃酮醇苷元在果酒中可溶性較差，這些苷元可能會(huì)在乙醇介質(zhì)中沉淀而丟失，因此在發(fā)酵陳釀過(guò)程中會(huì)造成色澤不穩(wěn)定現(xiàn)象。這可能是CM效果經(jīng)常出現(xiàn)波動(dòng)的原因。

2 CM對(duì)果酒口感指標(biāo)的影響

冷浸漬技術(shù)對(duì)果酒口感評(píng)價(jià)有積極影響。Aleixandre報(bào)道，CM 處理后的博巴爾葡萄酒有較好的口感質(zhì)量。Casasssa發(fā)現(xiàn)，意大利阿斯蒂產(chǎn)區(qū)的巴貝拉葡萄在CM 處理后，苦味降低，澀感增強(qiáng)，感官評(píng)分高。果酒口感特征與酚類物質(zhì)組成密切相關(guān)，尤其是黃烷-3-醇類和原花青素（PAs），人們研究了CM 對(duì)這些具有口感特征的酚類物質(zhì)的提取及演變的影響。Busse 等報(bào)道，CM(10 ℃，10 d)提高了慕合懷特和赤霞珠葡萄酒中種子PAs的濃度。CM 處理時(shí)間越長(zhǎng)(4～10 d)，酚類物質(zhì)水平(沒(méi)食子酸、黃烷-3-醇和PAs)就會(huì)越高；其他酚類物質(zhì)，如羥基肉桂酸、黃酮醇等，隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，提取效果變差。

黃烷-3-醇類是許多食品中眾所周知的苦味物質(zhì)。黃烷醇類化合物大部分來(lái)自果實(shí)種子的疏水角質(zhì)層和內(nèi)部木質(zhì)化層之間的薄壁細(xì)胞，少部分來(lái)自果實(shí)表皮的真皮內(nèi)厚細(xì)胞。前者被稱為種子單寧，后者為果皮單寧。種子的油脂涂層首先需要被腐蝕，所以從種子的薄壁細(xì)胞中提取黃烷醇需要更長(zhǎng)的浸漬時(shí)間。在果酒中，黃烷醇通常以四個(gè)單體單位出現(xiàn)：兒茶素、表兒茶素、兒茶素-3-O-沒(méi)食子酸酯、表兒茶素-3-O-沒(méi)食子酸酯。葡萄果實(shí)中兩種主要黃烷醇之間的手性差異會(huì)帶來(lái)口感的差異，表兒茶素比兒茶素明顯更苦，苦味持續(xù)時(shí)間明顯更長(zhǎng)。表兒茶素C 環(huán)的平面構(gòu)象比兒茶素的平面構(gòu)象更平，可能會(huì)增加分子的親脂性，從而促進(jìn)其擴(kuò)散和附著于味覺(jué)受體上。Scolary 等認(rèn)為黃烷-3-醇在高濃度(高達(dá)1200 mg/L)時(shí)，會(huì)形成膠體粒子，而膠體粒子很容易與唾液蛋白相互作用，引發(fā)澀感。黃烷-3-醇類還是引起果酒混濁的原因之一。有研究表明，黃烷-3-醇的釋放可能只有在種子達(dá)到一定水化水平后才會(huì)發(fā)生，因此浸漬時(shí)間對(duì)該類物質(zhì)的提取具有重要影響。目前尚不清楚種子薄壁細(xì)胞在什么情況下才能達(dá)到水化。

原花青素（PAs）對(duì)果酒的口感特征也有顯著影響，它們能夠沉淀唾液蛋白引發(fā)澀感。其他味覺(jué)刺激如酸度(蘋(píng)果酸或酒石酸)已被證明可以協(xié)同增加原花青素澀味的強(qiáng)度發(fā)展。原花青素，也被稱為縮合單寧，是由黃烷醇單體（兒茶素或表兒茶素）聚合而成的。原花青素存在于果皮細(xì)胞的液泡以及種子的內(nèi)外被膜中。與花色苷的提取不同，原花青素因?yàn)槿芙庑缘南拗?，?huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，影響其提取的效率。隨著果皮接觸時(shí)間的增加，提取速率變得緩慢。Renard 等研究提出，在擴(kuò)散的過(guò)程中，原花青素會(huì)被困在細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)中，原花青素和細(xì)胞壁相關(guān)化合物如多糖或蛋白質(zhì)有較強(qiáng)的親和作用，這個(gè)作用力表現(xiàn)為疏水力和氫鍵，被認(rèn)為是提取速率變緩的原因。在果膠酶作用下，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞壁剛性結(jié)構(gòu)的喪失或細(xì)胞壁的溶解，使得原花青素被持續(xù)提取。最新研究表明，浸漬階段提取的酚類化合物會(huì)和懸浮在果汁中的果皮和果肉細(xì)胞壁相互作用。由于細(xì)胞壁果膠組分對(duì)PAs類化合物表現(xiàn)出高親和力，會(huì)將它們吸附到其結(jié)構(gòu)中。一旦這種結(jié)合發(fā)生，其相互作用就很難逆轉(zhuǎn)，在接下來(lái)的釀造階段會(huì)被沉淀。

CM 處理可以改變果漿釋放的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的數(shù)量，如氮源(氨基酸)、維生素和脂肪酸，從而影響釀酒酵母生長(zhǎng)和芳香化合物的形成。酒精發(fā)酵可進(jìn)一步促進(jìn)黃烷-3-醇的提取，在CM 期間，果皮和種子的細(xì)胞壁的滲透性會(huì)不斷發(fā)生改變，發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的高溫和高乙醇水平，會(huì)使PAs 類物質(zhì)被進(jìn)一步提取，增強(qiáng)溶出度。

3 CM與其他技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用

CM 能提高成品酒中的多酚含量，由于低溫延長(zhǎng)了有效浸提時(shí)間，使多酚類物質(zhì)在長(zhǎng)時(shí)間冷浸漬過(guò)程中變得更加穩(wěn)定，不易在后續(xù)發(fā)酵或陳釀過(guò)程中損失。但也有文獻(xiàn)研究質(zhì)疑了CM 在陳釀階段的有效性。雖然在浸漬階段，CM 改善了酚類化合物的釋放，但酚類物質(zhì)一旦釋放后會(huì)不斷演化，如被氧化、被葡萄或酵母的細(xì)胞壁(包括酒糟)重新吸附、被降解、與酒石酸鹽沉淀、與其他酚類化合物結(jié)合生成聚合物等，這些反應(yīng)都有可能影響CM 處理后的樣品在老化陳釀過(guò)程中的表現(xiàn)。

近年來(lái)，人們開(kāi)始將CM 處理與其他措施結(jié)合，以提高CM 的浸提效果和陳釀后的有效性。Casassa研究表明，與對(duì)照相比，添加低水平SO（50 mg/L）的冷浸處理并沒(méi)有提高葡萄酒的酚類含量，添加SO（100 mg/L）的冷浸處理顯著提高了葡萄酒的花青素含量、飽和度和紅色色調(diào)。Darra對(duì)赤霞珠進(jìn)行CM（6℃，2～4 d）聯(lián)合脈沖處理，發(fā)現(xiàn)兩者結(jié)合可有效增加果酒中色度、總酚和單寧含量。Leong 等分別在不同冷浸漬條件下（10 ℃，2-4-6-14 d）對(duì)美樂(lè)和黑比諾葡萄進(jìn)行了脈沖電場(chǎng)處理，結(jié)果表明，CM 聯(lián)合脈沖技術(shù)確實(shí)可以提高酚類物質(zhì)的可萃取性，并可能縮短CM 的長(zhǎng)度，冷浸漬階段是使用脈沖技術(shù)的最佳時(shí)間段，脈沖高強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度可以有效地從梅洛葡萄厚皮中提取各種不同化學(xué)特征的花青素。CM 聯(lián)合紫外線輻射也是用于提高葡萄酒中酚類物質(zhì)含量的有效技術(shù)。CM聯(lián)合非釀酒酵母菌株和果膠酶，也可有效提高果酒色度及其穩(wěn)定性。Benucc以桑嬌維塞葡萄為原料，發(fā)現(xiàn)酶解冷浸漬處理后的酒樣，用非釀酒酵母發(fā)酵，在瓶裝12 個(gè)月后仍可有效保持較好的顏色強(qiáng)度，而對(duì)照樣品顏色損失較大且快速。Luan 等發(fā)現(xiàn)發(fā)酵前CM 處理結(jié)合混合發(fā)酵也是一種控制葡萄酒的芳香成分的潛在方法，可以提高葡萄酒的芳香品質(zhì)和復(fù)雜性。由此可見(jiàn)，CM 與其他技術(shù)的結(jié)合，在果酒釀造方面具有廣泛且有效的作用。

4 展望

在果酒釀造過(guò)程中，CM 技術(shù)對(duì)酚類化合物的提取水平，以及在提取后發(fā)生的后續(xù)反應(yīng)，在定性上得到了一定的理解。而從數(shù)學(xué)上講，CM 技術(shù)可以用不斷變化的過(guò)程變量來(lái)描述，如溫度、溶劑條件和固液接觸面等。但關(guān)于葡萄酒發(fā)酵中酚類化合物的質(zhì)量傳遞或反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的非穩(wěn)態(tài)模型目前還沒(méi)有相關(guān)的文獻(xiàn)。未來(lái)隨著人們對(duì)CM 提取酚類物質(zhì)及其演化進(jìn)程認(rèn)知的深入，建立能夠準(zhǔn)確描述酚類物質(zhì)的提取的數(shù)學(xué)模型，將帶來(lái)釀酒業(yè)的重大進(jìn)步。同時(shí)也將有助于開(kāi)發(fā)果酒酚類成分的自適應(yīng)過(guò)程控制技術(shù)，優(yōu)化罐體空間和最小化能耗，從而降低生產(chǎn)成本，提高酒廠的整體效率。