單寧添加配套工藝對赤霞珠干紅葡萄酒品質(zhì)的影響

房楠楠，王二偉，周瑤，查巧玲，李澤福，姜嬌*，劉延琳,2*

1(西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄酒學(xué)院，陜西 楊凌，712100)2(西北農(nóng)林科技大學(xué) 寧夏賀蘭山東麓葡萄酒試驗示范站，寧夏 永寧，750104)3(上海鼎唐國際貿(mào)易有限公司，上海，201500)4(中糧長城酒業(yè)有限公司，北京，100020)

單寧作為葡萄酒中重要的酚類物質(zhì)，對葡萄酒的顏色、香氣、結(jié)構(gòu)感和陳釀潛力等有重要的影響。葡萄酒中的單寧主要被分為2種：來源于葡萄果實的重要次生代謝物[1-2]縮合單寧(原花青素)和來源于橡木桶陳釀或添加的外源性酚類的水解單寧?？s合單寧是葡萄酒中的主要呈色物質(zhì)，分為類黃酮物質(zhì)(黃烷-3-醇)、黃酮類物質(zhì)、花色苷類和黃烷醇類(主要代表為兒茶酚)[3]；水解單寧衍生自β-D-吡喃葡萄糖羥基與沒食子酸或六羥基聯(lián)苯酸之間的酯化作用，兒茶素及鞣花酸(也被稱為聯(lián)苯三酚酯和鞣花酸酯)含有脂鍵，被稱為可水解的多酚，是水解單寧的主要類型[4]。

在釀造葡萄酒的過程中，研究人員添加橡木制品或單寧產(chǎn)品，來輔助澄清葡萄酒、穩(wěn)定顏色、防止還原風(fēng)味的產(chǎn)生[5-7]。FREDRICKSON等[8]通過添加高濃度的外源單寧(400 mg/L)來提高紅葡萄酒中濃縮單寧的濃度，以提高葡萄酒的結(jié)構(gòu)感。JORDO等[9]添加6種不同的商業(yè)釀酒單寧，發(fā)現(xiàn)葡萄酒中總花青素含量明顯提高，在陳釀期間表現(xiàn)出更高的抗紅色調(diào)衰退能力。釀酒師會在葡萄酒釀造的多個階段組合添加外源單寧產(chǎn)品，充分發(fā)揮其護色固色、增強口感協(xié)調(diào)性、捕獲硫化物的功能[10-11]，以提高葡萄酒的香氣復(fù)雜性和感官特性[12]，因此，在改良葡萄酒生產(chǎn)工藝的過程中，合理地使用單寧可以提高葡萄酒的質(zhì)量和穩(wěn)定性，并保證葡萄酒良好的貯藏性[13]。研究者通常使用不同的商業(yè)單寧產(chǎn)品用于葡萄酒釀造，在葡萄酒酒精發(fā)酵階段配套添加一種單寧產(chǎn)品對葡萄酒質(zhì)量的影響還暫無研究闡述。近幾年由于商業(yè)單寧產(chǎn)品的不斷改革優(yōu)化，本研究證明了配套使用一種單寧產(chǎn)品也可以有效改善葡萄酒品質(zhì)。

在實際釀造過程中，由于葡萄質(zhì)量的差異或釀造工藝的不同，單寧浸出物差異較大，造成干紅葡萄酒口感協(xié)調(diào)性差、陳釀過程中褪色較快等問題。本研究基于生產(chǎn)實踐中的工藝需求，利用有效的配套單寧添加工藝，通過分析葡萄酒的風(fēng)味理化指標(biāo)和香氣感官特征獲得了顏色穩(wěn)定、風(fēng)味良好的高品質(zhì)葡萄酒，為大生產(chǎn)的工藝改良優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗葡萄品種為赤霞珠(Cabernet Sauvignon)；外源單寧選擇貝丹2號(護色單寧)、貝丹1號和貝丹5號，上海鼎唐國際貿(mào)易有限公司。

主要試劑：乳酸菌、橡木片，寧夏新慧彬酒莊;偏重亞硫酸鉀、沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品、福林-肖卡試劑、Na2CO3、KCl、兒茶素、果膠酶等,北京索萊寶科技有限公司；酵母CECA,安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME)裝置配有57330-U聯(lián)用手柄、DVB/CAR/PDMS萃取纖維(50/30 μm，2 cm)，美國Supelco公司；7890B氣相色譜儀、5975B質(zhì)譜儀，美國安捷倫公司；DB-WAX毛細管柱(60 m×0.25 mm，0.25 μm)。

1.3 實驗方法

參考GB/T 15038—2006《葡萄酒果酒分析方法》測定葡萄酒發(fā)酵階段的基本理化指標(biāo)。

1.3.1 葡萄酒釀造

對照組為釀造過程中未添加外源單寧產(chǎn)品的酒樣，處理組為釀造過程中配套工藝添加外源單寧產(chǎn)品的酒樣。取樣時間：在酒精發(fā)酵結(jié)束后進行取樣凍存。每項實驗設(shè)置3個重復(fù)。

發(fā)酵試驗篩選成熟度良好、衛(wèi)生合格的葡萄漿果，除梗破碎，葡萄原料的總糖含量為247.5 g/L。入罐時加入100 mg/L的偏重亞硫酸鉀、30 mg/L的果膠酶，總酸含量調(diào)整到7.0 g/L左右，初始pH值為3.42。低溫(8～10 ℃)浸漬3 d，回溫后接種酵母CECA 150 mg/L，啟動發(fā)酵，每12 h壓帽，測比重、溫度。發(fā)酵中前期(比重在1 070左右)溫度控制在13～17 ℃，發(fā)酵中期(比重在1 040～1 060)溫度控制在25 ℃左右，發(fā)酵后期溫度控制在22～26 ℃。還原糖含量<4 g/L，比重<993進行皮渣分離，添加100 mg/L的偏重亞硫酸鉀，進行基本理化指標(biāo)分析。靜置澄清后分離轉(zhuǎn)罐。單寧添加具體方案見表1。

表1 外源單寧添加的類型時期及用量Table 1 Type, period and dosage of exogenous tannins added

1.3.2 多酚、顏色指標(biāo)測定

總酚含量根據(jù)OIV-MA-BS-19《Overall determination of phenolic compounds in spirituous beverages of viti-vinicultural origin without added caramel》標(biāo)準(zhǔn)中福林酚法測定(以沒食子酸計)；單寧含量用甲基纖維素—單寧沉淀法[14]測定；黃烷醇(以兒茶素計)、酒石酸脂和黃銅醇含量(以咖啡酸計)采用紫外分光光度計法檢測，黃烷醇的吸收波長為640 nm，黃酮醇類物質(zhì)的黃色波段吸收波長為360 nm，酒石酸酯的吸收波長為 320 nm；總花色苷含量測定參考LEE等[15]的pH示差法，按公式(1)計算。

(1)

式中：R，總花色苷含量(以矢車菊素-3-O-葡萄糖苷計)，mg/L；A=(A520 nm-A700 nm)pH 1.0-(A520 nm-A700 nm)pH 4.5；Mw，矢車菊素-3-O-葡萄糖苷的分子質(zhì)量，449.2 g/mol；DF，樣品稀釋倍數(shù)。

顏色指標(biāo)參照OIV-MA-AS2-11《Determination of chromatic characteristics according to CIELab》(2006)標(biāo)準(zhǔn)進行測定和表示，明度值(L*)保留1位小數(shù)，紅/綠指數(shù)(a*)、黃/藍指數(shù)(b*)、彩度(C*)、色調(diào)角(H*)和色差ΔE*等保留2位小數(shù)。實際測量時使用色差儀和10 mm石英比色皿測定，色差儀參數(shù)為液體測量，標(biāo)準(zhǔn)觀察者角度為10°，光源為D65標(biāo)準(zhǔn)白光源。

1.3.3 香氣化合物檢測

使用SPME/GC/MS儀器對標(biāo)準(zhǔn)溶液和酒樣進行檢測，氣相色譜條件：色譜柱HP-INNOWAX(60 mm×0.25 mm×0.25 μm)。柱溫箱升溫程序為50 ℃恒溫1 min，以3 ℃/min的速度升溫至220 ℃，保持5 min。質(zhì)譜條件：質(zhì)譜接口溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，EI電離方式，離子能量70 eV，質(zhì)譜掃描范圍29～350 u。每個樣品重復(fù)測定3次?；衔锒ㄐ耘c定量：使用安捷倫公司的Masshunter定性和定量軟件，通過香氣標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間和質(zhì)譜圖解析對色譜峰進行定性，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線對化合物定量。

1.3.4 葡萄酒感官評價

品評小組由11名專業(yè)的品評員組成，對葡萄酒感官風(fēng)味特性(葡萄酒顏色深淺、澄清度、香氣濃郁度、協(xié)調(diào)性、持久性及復(fù)雜度；口感酒體、濃郁度；單寧強度；香氣描述詞)進行打分，采用0～10數(shù)字標(biāo)度為感官評分標(biāo)尺，數(shù)字由低到高代表葡萄酒各個感官風(fēng)味特征特性由弱到強的變化。

1.3.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計使用Excel 16.0，單因素方差分析、相關(guān)性分析使用SPSS 19，繪圖使用Origin 2018。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試酒樣基本理化指標(biāo)分析

酒精發(fā)酵結(jié)束后，葡萄酒理化指標(biāo)如表2所示，2組酒樣的理化指標(biāo)均符合國標(biāo)GB/T 15037—2006《葡萄酒》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。LIU等[16]的研究表明，酒樣殘?zhí)菨舛扰c單寧添加的品種有關(guān)，本研究中處理酒樣的酒精度、pH值、揮發(fā)酸和游離二氧化硫含量與對照酒樣相比無顯著差異，殘?zhí)?、總酸和總二氧化硫含量略有下降?/p>

表2 酒精發(fā)酵結(jié)束時的基本理化指標(biāo)Table 2 Physical and chemical indexes measured after alcoholic fermentation

2.2 多酚、顏色指標(biāo)分析

2.2.1 總單寧、總酚、黃烷醇、黃酮醇、酒石酸酯和總花色苷分析

如表3所示，處理酒樣的總單寧、總酚含量增加，這與LI等[17]和曲一鳴等[18]的研究結(jié)果一致，說明添加外源單寧可以提高葡萄酒的總單寧、總酚含量，使葡萄酒的“骨架感”更強[19]。處理酒樣的黃烷醇和黃酮醇含量增加，說明添加外源單寧有利于黃烷醇-花青素縮合產(chǎn)物的生成，HJELMELAND等[20]的研究同樣證實了這一觀點。而處理酒樣的總花色苷含量降低，葡萄酒顏色相比于對照組偏黃，F(xiàn)REDRICKSON等[8]認(rèn)為這是由于外源單寧的添加量過多而破壞了葡萄酒的平衡。酒石酸酯是葡萄酒中的酒石酸和乙醇通過脫水生成的化合物，處理酒樣酒石酸酯含量顯著提高，提高葡萄酒的抗氧化能力[19]。

表3 不同處理的酒樣總酚、黃烷醇、黃酮醇、酒石酸酯含量Table 3 Contents of total phenols, flavanols, flavonols, and tartaric esters with different wine samples

2.2.2 葡萄酒顏色指標(biāo)分析

用色差儀測定葡萄酒的L*、a*、b*參數(shù)值，參數(shù)L*表示酒樣的明暗程度；參數(shù)a*表示酒樣的紅綠色程度；參數(shù)b*代表了酒樣的黃藍色程度。如表4所示，標(biāo)樣為空白比色皿，處理酒樣的明度與對照相比無顯著性差異，L*相較于對照組變低，這與HJELMELAND等[20]的研究結(jié)果一致，表明添加外源單寧的葡萄酒顏色的穩(wěn)定性更高，VIVAS等[21]同樣也證明了這一觀點，認(rèn)為添加外源單寧可使乙醛誘導(dǎo)單寧/花青素縮合，有利于穩(wěn)定和加深顏色(低L*)。處理酒樣的a*變小，說明添加外源單寧后葡萄酒的紅色調(diào)減少。處理酒樣b*變大，說明添加外源單寧可以使酒樣減少一部分藍色調(diào)，LIU等[16]認(rèn)為這是由于酒精發(fā)酵過程中添加的外源單寧抑制了大部分花青素的降解，并抑制了部分吡喃花青素的下降，從而使葡萄酒的b*值高于對照。色差值(ΔE*)、彩度(C*)、和色調(diào)(H*)是Lab值衍生的指標(biāo)，ΔE*是兩個物體之間顏色的總體差異，色差值>3.0時人眼可以區(qū)分2種顏色的差異[22-23]。如表4所示，酒樣之間的差值不超過1.0，所以人眼不能區(qū)分各酒樣的顏色差異。

表4 不同處理酒樣的色度Table 4 Chroma parameters of different wine samples

2.3 葡萄酒香氣成分分析

使用GC/MS儀器檢測處理酒樣中揮發(fā)性香氣化合物的含量，結(jié)果如電子增強出版附表1(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.031202)所示。處理組酒樣共檢測出揮發(fā)性成分80種，對化合物按照香氣類別和官能團進行分類，可以分為11類，其中數(shù)量最多的是脂肪酸乙酯類化合物，共16種。高級醇13種，其他脂肪族酯類8種，苯乙基和脂肪酸各7種，萜烯類、乙酸酯類、醛類和酚類各5種，降異戊二烯類4種，C6醇3種，硫醇和吡嗪化合物各1種。對照組香氣含量414.43 mg/L，處理組香氣含量為472.66 mg/L。如圖1所示，處理酒樣的C6醇、脂肪酸乙酯類、脂肪酸類、乙酸酯類和降異戊二烯類的含量降低，其中，2組酒樣的C6醇和降異戊二烯類含量差異極顯著。高級醇、硫醇、苯乙基類和酚類的含量增加，其中2組酒樣的苯乙基類、高級醇、硫醇和酚類含量差異極顯著。

將OAV>0.1的香氣成分進行顯著性分析，香氣成分含量差異極顯著的如圖2所示。

圖2 不同處理酒樣的香氣成分含量Fig.2 Contents of aroma components of different wine samples

處理酒樣的壬醛和癸醛含量增加，有利于葡萄酒柑橘、玫瑰香味的產(chǎn)生；2-己烯酸乙酯含量的增加，有利于葡萄酒香料氣味的產(chǎn)生；2-甲基丁酸乙酯和辛酸乙酯含量的增加有利于葡萄酒蘋果、香蕉、梨等水果氣味的產(chǎn)生；苯乙醇、苯乙酸乙酯和苯乙烯含量的增加會提高葡萄酒的玫瑰味和樹脂味；己酸異戊酯含量的增加會提高葡萄酒的香蕉味和甜味。同時，處理酒樣1-己醇含量大大降低，這減少了葡萄酒生青味的產(chǎn)生；3-羥基丁酸乙酯含量的降低也有利于平衡葡萄酒的生青味；乙酸乙酯含量的降低有利于減少葡萄酒指甲油等化學(xué)氣味的產(chǎn)生；己酸和辛酸含量的降低，有利于減少葡萄酒酸腐等不愉悅氣味的產(chǎn)生。處理酒樣的β-大馬士酮含量減少，會減弱葡萄酒的蜂蜜氣味；異戊醇含量的增加會使葡萄酒產(chǎn)生指甲油的氣味；1-庚醇、乙酸香葉酯和丁酸乙酯含量都相應(yīng)減少，不利于葡萄酒產(chǎn)生這些成分所帶來的菠蘿、草莓的氣味；乙酸異戊酯含量的降低不利于葡萄酒的香蕉氣味的產(chǎn)生；雖然脂肪酸可能會對葡萄酒的香氣產(chǎn)生負(fù)面影響，但在形成相應(yīng)酯的過程中，脂肪酸參與了平衡反應(yīng)，因此脂肪酸濃度增加可以提高相應(yīng)酯的合成[24]。因此，添加外源單寧對葡萄酒香氣成分的影響呈現(xiàn)較為復(fù)雜，綜合多篇研究發(fā)現(xiàn)，這與單寧產(chǎn)品的添加時間[10-11]、單寧的濃度和種類[25-26]有關(guān)，但是總體來說，適當(dāng)?shù)奶砑油庠磫螌幃a(chǎn)品會有效地改善葡萄酒的品質(zhì)。

2.4 葡萄酒香氣感官分析

對酒樣進行感官評價，并對得分進行顯著性分析，結(jié)果如表5所示。

表5 不同處理酒樣定量描述分析結(jié)果Table 5 Quantitative description analysis results for different wine samples

2組酒樣的澄清度沒有顯著差異，其他指標(biāo)處理酒樣得分均比對照酒樣得分高，其中處理酒樣的單寧強度與對照酒樣差異最大，說明添加外源單寧產(chǎn)品可以直接增強葡萄酒的澀感和收斂性，這與王文璇等[25]的研究結(jié)果一致。表5展示了品鑒小組給的出現(xiàn)頻率最高的香氣特征描述詞，處理酒樣的紫羅蘭、黑醋栗的氣味有所上升，生青味減弱，說明添加外源單寧產(chǎn)品可以有效地減少葡萄酒的生青味，這與香氣分析結(jié)果一致。

繪制定量描述分析數(shù)據(jù)的雷達圖,如圖3所示，處理酒樣的顏色比對照組酒樣深。2組酒樣的香氣濃郁度表現(xiàn)相似，但在香氣協(xié)調(diào)性,香氣發(fā)展變化和復(fù)雜度上，處理酒樣得分更高。在口感指標(biāo)中(口中平衡性、口中復(fù)雜性、單寧強度和口中濃郁度)，處理酒樣的得分均比對照組酒樣得分高。綜上所述，在顏色、香氣質(zhì)量、口感質(zhì)量以及單寧質(zhì)感3方面，添加外源單寧的酒樣表現(xiàn)更佳。

圖3 不同處理酒樣的感官指標(biāo)定量描述分析雷達圖Fig.3 Radar map of QDA sensory indicators with different wine samples

3 結(jié)論

本研究以寧夏產(chǎn)區(qū)的赤霞珠葡萄為釀酒原料，在20 L的發(fā)酵罐中進行發(fā)酵試驗。在釀造過程中配套添加一種單寧產(chǎn)品，以不添加單寧產(chǎn)品的酒樣為對照，通過分析處理組葡萄酒的風(fēng)味理化指標(biāo)、CIELab顏色參數(shù)、感官和香氣特征的變化情況，研究其對赤霞珠干紅葡萄酒品質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在葡萄酒酒精發(fā)酵過程中，添加外源單寧使葡萄酒的總酚、總單寧、類黃酮、酒石酸酯等風(fēng)味理化指標(biāo)上升；酒樣的顏色加深，顏色穩(wěn)定性增強；葡萄酒的酸腐味和生青味減少，香氣的復(fù)雜性和平衡性提高；葡萄酒整體感官表現(xiàn)良好，香氣濃郁、協(xié)調(diào)，口感平衡、復(fù)雜。這說明添加外源單寧可以通過改變葡萄酒的香氣成分、風(fēng)味理化指標(biāo)進而改善葡萄酒的整體感官質(zhì)量，從而為組合添加外源單寧的大生產(chǎn)釀造工藝提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)參考。