無(wú)釉陶缸協(xié)同橡木處理對(duì)葡萄酒陳釀品質(zhì)的影響

蘇 昊，薛 潔，李維新*，任香蕓，林曉姿，梁璋成

（1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所，福建 福州 350003；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部亞熱帶特色果蔬菌加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（部省共建），福建 福州 350003；3.福建省農(nóng)產(chǎn)品（食品）加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350003；4.中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院有限公司中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心，北京 100015）

在葡萄酒的釀造工藝中，采用橡木桶陳釀是提升葡萄酒品質(zhì)的重要貯藏方式之一，其優(yōu)點(diǎn)一是在貯藏過(guò)程中葡萄酒與橡木充分接觸，橡木特有的風(fēng)味可以溶入到酒體中，二是橡木桶具有透氣性，空氣中的氧氣可以通過(guò)桶壁緩慢地溶入到酒中，與葡萄酒發(fā)生緩慢的微氧化反應(yīng)，可使葡萄酒中的單寧物質(zhì)發(fā)生聚合反應(yīng)，從而可以穩(wěn)定葡萄酒的色澤，提升葡萄酒口感和香氣[1-3]。橡木桶陳釀對(duì)葡萄酒的陳釀香氣的產(chǎn)生[4-5]、色澤的穩(wěn)定性[6]和口感的柔和度[7]都有非常重要的作用。但葡萄酒采用橡木桶陳釀存在造價(jià)高、重復(fù)使用效果差、裝桶和出桶無(wú)法機(jī)械化、需要定時(shí)添酒等缺陷。不銹鋼罐陳釀是葡萄酒大批量陳釀方式，具有安全、成本低、可機(jī)械化操作等特點(diǎn)，但因?yàn)椴讳P鋼貯藏葡萄酒與外界完全隔絕，空氣中的氧氣無(wú)法滲入，且不具有橡木桶的香氣，因此不銹鋼陳釀葡萄酒的效果不如橡木桶。葡萄酒的人工快速陳釀技術(shù)如微波處理[8-10]、電磁場(chǎng)陳釀[11-12]、微氧處理[13-14]、超高壓處理[15-16]、超聲處理[17]等，其效果與橡木桶自然陳釀相比仍然具有差距，且存在食品安全隱患。采用人工催陳或添加橡木片結(jié)合微氧處理等技術(shù)來(lái)縮短葡萄酒的陳釀時(shí)間、加速葡萄酒的成熟成為近年來(lái)葡萄酒陳釀技術(shù)研究的熱點(diǎn)[18]。

陶缸是由特殊的泥土材料燒制，具有橡木桶類(lèi)似的透氣性能，因此在陳釀酒類(lèi)產(chǎn)品時(shí)，也可以使少量的氧氣緩慢地溶入到酒體中[19-20]。同時(shí)，陶缸壁中存在著銅、鈣、鐵等離子，對(duì)酒類(lèi)的酯化、醇醛縮合等有一定的催化作用，在溶入氧的作用下可以加速酒體的陳化[21]。因此，陶缸存貯是中國(guó)傳統(tǒng)白酒及黃酒的主要陳釀方式，目前仍然被大多數(shù)企業(yè)廣泛采用[22]。傳統(tǒng)土陶缸為防止?jié)B漏，都采用缸體內(nèi)外雙面上釉，因此其透氣性比橡木桶的透氣性能要差；缺少進(jìn)出酒的閥門(mén)不宜機(jī)械化操作。伴隨土陶缸加工技術(shù)的進(jìn)步，目前研發(fā)出了新型的陶缸，可以實(shí)現(xiàn)不上釉、配備不銹鋼閥門(mén)、密封蓋等，極大地提高了陶缸的透氣性能和使用的便利性，并可實(shí)現(xiàn)進(jìn)出酒的機(jī)械化，降低人工成本[23]。

本研究分別以玻璃缸（不透氣）、橡木桶為對(duì)照，研究無(wú)釉陶缸陳釀葡萄酒過(guò)程酒體中溶解氧含量的變化規(guī)律，分析無(wú)釉陶缸協(xié)同不同添加量的不定型橡木片處理對(duì)葡萄酒的主要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及揮發(fā)性成分的影響，并基于揮發(fā)性風(fēng)味成分結(jié)果進(jìn)行正交偏最小二乘-判別分析（orthogonal partial least squares discrimination analysis，OPLS-DA）。旨在為葡萄酒的新型陳釀技術(shù)提供技術(shù)支撐，在葡萄酒的仿橡木桶陳釀、降低陳釀成本、提高陳釀效率等方面具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

葡萄酒（桂葡1號(hào)）：福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所。不定型橡木片（7～15 mm，中度熏烤）（不規(guī)則的小橡木片）：天津博尼酒業(yè)貿(mào)易有限公司。

1.1.2 化學(xué)試劑

甲醇、乙醇、乙酸乙酯、正丁醇、二甲基亞砜鹽酸、氯化鈉、醋酸（HAc）、醋酸鈉（NaAc）（均為分析純）：濟(jì)寧博誠(chéng)化工有限公司；原花青素標(biāo)準(zhǔn)品（純度＞95%）：四川省維克奇生物科技有限公司；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（純度＞95%）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

玻璃瓶（5L）：江蘇匯達(dá)醫(yī)療器械有限公司；橡木桶（5 L，中度熏烤）：天津博尼酒業(yè)貿(mào)易有限公司；無(wú)釉陶缸（5 L）：四川省榮縣雙龍?zhí)諛I(yè)有限公司；Oxysense Gen III型溶解氧測(cè)定儀：美國(guó)Oxysense Inc公司；SPX-250BS-Ⅱ型生化培養(yǎng)箱：上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；PHS-3C數(shù)字式酸度計(jì)：上海埃依琪實(shí)業(yè)有限公司；TQ8040三重四極桿型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）儀：日本島津公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相萃取頭：美國(guó)SUPELCO公司。

1.3 方法

1.3.1 不同容器陳釀葡萄酒對(duì)其溶解氧含量的影響

桂葡1號(hào)葡萄酒分別裝入5L玻璃瓶、5L橡木桶、5 L無(wú)釉陶缸中，滿(mǎn)罐貯藏，橡膠塞緊，插入溶解氧探頭，置于20℃環(huán)境條件下，每15 d檢測(cè)一次酒體中溶解氧含量，連續(xù)檢測(cè)180 d。

1.3.2 無(wú)釉陶缸協(xié)同橡木陳釀處理對(duì)葡萄酒品質(zhì)指標(biāo)的影響

無(wú)釉陶缸（5 L）15只，分別裝入桂葡1號(hào)葡萄酒，并添加中度熏烤的橡木片，添加量為0、0.1 g/L、0.2 g/L、0.3 g/L、0.4 g/L，以5 L橡木桶為對(duì)照處理，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。貯藏12個(gè)月后，檢測(cè)陳釀葡萄酒的酒精度、pH值、總酸、花青素、花色苷及總酚等主要品質(zhì)。

1.3.3 無(wú)釉陶缸協(xié)同橡木陳釀處理對(duì)葡萄酒香氣成分的影響

經(jīng)1.3.2節(jié)結(jié)果分析確定無(wú)釉陶缸陳釀葡萄酒適宜的橡木片添加量，后將添加適宜量橡木的無(wú)釉陶缸及橡木桶同時(shí)裝滿(mǎn)葡萄酒，并置于20 ℃環(huán)境下貯藏12個(gè)月，采用GC-MS方法對(duì)兩種陳釀處理12個(gè)月的酒樣進(jìn)行香氣成分分析。

1.3.4 測(cè)定方法

（1）理化指標(biāo)測(cè)定

溶解氧含量檢測(cè)：Oxysense Gen III溶氧儀測(cè)定。原花青素含量的檢測(cè)：參考LISJAK K等[24]的方法；多酚含量的檢測(cè)：采用Folin-ciocalteu法[25]；總糖、酒精度等其他指標(biāo)的測(cè)定：參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

游離花色苷含量的測(cè)定：采用OHNSON J等[26]的方法，并稍加修改。待測(cè)酒樣分別用HCl-NaCl緩沖液（pH=1.0）和HAc-NaAc緩沖液（pH=4.5）稀釋50倍，掃描吸收峰，在最大吸收波長(zhǎng)處和700 nm處測(cè)定吸光度值。吸光度值A(chǔ)計(jì)算公式如下：

A=（Amax-A700nm）pH1.0-（Amax-A700nm）pH4.5

葡萄酒中游離花色苷含量以矢車(chē)菊素-3-葡萄糖苷（cyanidin-3-O-glucoside，CGE）來(lái)表示：

式中：MW為CGE分子質(zhì)量，449.6；DF為酒樣的稀釋倍數(shù)；ε為摩爾吸光系數(shù)，29 600。

（2）揮發(fā)性風(fēng)味成分的檢測(cè)

將待測(cè)葡萄酒酒樣的酒精度稀釋至6%vol（20 ℃，V/V），量取6 mL樣液，加入20 mL的頂空瓶中。使用萃取頭在50 ℃條件下吸附40 min，250 ℃解吸7 min，用于GC-MS測(cè)定。

氣相色譜條件：TG-WAXMS色譜柱（30 m×0.25 μm×0.25 mm），進(jìn)樣口的溫度為250 ℃。程序升溫如下：40 ℃保持3 min，以6 ℃/min升溫到100 ℃，再以10 ℃/min升溫至230 ℃，保持7 min。載氣為高純氦氣（He）（＞99.999%），不分流，流速為1.0 mL/min。

質(zhì)譜條件：離子化方式為電子電離（electronic ionization，EI）源，發(fā)射電流為50 μA，電子能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃，傳輸線(xiàn)溫度為250 ℃，掃描范圍為33～400 amu。

定性定量方法：采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)比對(duì)，用GC-MS化學(xué)工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)相似度＞80%的化合物進(jìn)行定性。采用峰面積歸一化法計(jì)算各揮發(fā)性風(fēng)味成分的相對(duì)含量。

1.3.5 數(shù)據(jù)分析

采用DPS 7.05軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，采用Origin 2018繪制圖形，采用SIMCA 14.1進(jìn)行香氣成分的偏最小二乘-判別分析（OPLS-DA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同容器陳釀葡萄酒對(duì)其溶解氧含量的影響

葡萄酒在陳釀期間其酒體中溶解氧的含量對(duì)葡萄酒的成熟控制至關(guān)重要，過(guò)低陳釀時(shí)間變長(zhǎng)，過(guò)高葡萄酒易氧化褐變。為了解橡木桶及無(wú)釉陶缸陳釀葡萄酒的微氧作用，以不透氣的玻璃瓶為對(duì)照，分別檢測(cè)了玻璃瓶、橡木桶、無(wú)釉陶缸陳釀葡萄酒期間溶解氧含量的變化，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同貯藏容器陳釀葡萄酒溶解氧含量的變化Fig.1 Changes of dissolved oxygen contents in wine aged in different storage containers

由圖1可知，桂葡1號(hào)葡萄酒在陳釀的前期（60 d內(nèi)），3 種容器內(nèi)的溶解氧含量均急劇下降，玻璃瓶貯藏的葡萄酒中溶解氧下降最多，下降了76.43%；無(wú)釉陶缸中的溶解氧次之，下降了52.94%，橡木桶中葡萄酒溶解氧含量則下降了43.53%。葡萄酒中溶解氧在前期下降較快，其主要原因是新鮮的葡萄酒中含量較高含量的酚類(lèi)物質(zhì)，這些物質(zhì)極易和氧發(fā)生氧化反應(yīng)，從而使葡萄酒中溶解氧含量迅速下降。

貯藏期在75～180 d各處理組葡萄酒內(nèi)溶解氧含量保持相對(duì)穩(wěn)定，其中，橡木桶陳釀的葡萄酒溶解氧含量保持在0.33～0.38 mg/L，無(wú)釉陶缸處理為0.30～0.35 mg/L；玻璃瓶處理的溶解氧含量最低，為0.18～0.20 mg/L。在貯藏后期，葡萄酒中的可氧化物質(zhì)基本穩(wěn)定，其溶解氧的消耗較少，加之橡木桶和陶缸的透氣作用，使葡萄酒中的溶解氧含量維持在一個(gè)較低的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。相反，由于玻璃瓶不具備透氣作用，其中的溶解氧一直處于一個(gè)較低的水平上。結(jié)果表明，無(wú)釉陶缸具有類(lèi)似橡木桶的透氣性，其在陳釀葡萄酒的過(guò)程中，與橡木桶陳釀的酒樣具有相似的溶解氧含量。

2.2 無(wú)釉陶缸協(xié)同橡木處理對(duì)葡萄酒陳釀品質(zhì)的影響

2.2.1 無(wú)釉陶缸協(xié)同橡木處理對(duì)葡萄酒理化指標(biāo)的影響

不同陳釀處理1年對(duì)葡萄酒理化指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，桂葡1號(hào)葡萄酒的總酸較高，在處理前為9.16 g/L，酸感較強(qiáng)。經(jīng)過(guò)陳釀后，不同處理的總酸均有顯著下降（P＜0.05），其中，無(wú)釉陶缸協(xié)同橡木片處理和橡木桶陳釀葡萄酒的總酸下降幅度較大，均減少了10%左右。表明在葡萄酒的陳釀過(guò)程中，其有機(jī)酸可能存在和醇類(lèi)的酯化作用，并伴隨有機(jī)酸的降解，且橡木處理有助于有機(jī)酸的降解。在陳釀過(guò)程葡萄酒的酒精度、總糖略微下降，除沒(méi)有添加橡木片處理外，其余各處理間差異不顯著。各處理葡萄酒中總糖含量的顯著減少主要是糖和氨基酸發(fā)生了緩慢的美拉德反應(yīng)（P＜0.01或P＜0.05）；酒精度的顯著減少一方面是陶缸和橡木桶的透氣作用導(dǎo)致?lián)]發(fā)損失（P＜0.01或P＜0.05），另一方面是乙醇參與了酯化作用的結(jié)果。

表1 不同處理對(duì)葡萄酒理化指標(biāo)的影響Table 1 Effect of different treatments on physicochemical indexes of wine

各個(gè)處理的葡萄酒中的總酚含量在貯藏12個(gè)月后均顯著下降（P＜0.01或P＜0.05），其中沒(méi)有添加橡木片的處理總酚下降最多，由初始的1.49 g/L下降到1.03 g/L，下降了30.87%；而添加橡木片的處理和橡木桶陳釀的酒樣總酚含量下降幅度均比對(duì)照小，最高達(dá)到1.30 g/L以上，比對(duì)照處理的提高了26.21%，這是因?yàn)橄鹉酒蛳鹉就爸械姆宇?lèi)物質(zhì)被浸提到葡萄酒中的緣故，其中0.4 g/L橡木片處理的總酚與橡木桶處理的差異不顯著（P＞0.05）。各個(gè)處理的游離花色苷和原花青素均顯著下降（P＜0.01或P＜0.05），陳釀12個(gè)月后，陶缸處理的游離花色苷保持率為77.00%～79.72%，保持率最高的是0.4 g/L橡木片處理；橡木桶處理的保持率為76.37%。陶缸協(xié)同橡木片處理的原花青素從處理前的2.05 g/L下降到1.58 g/L左右，而橡木桶處理的則下降到1.36 g/L。原花青素與游離花色苷是葡萄酒中的一大類(lèi)多酚類(lèi)化合物，其含量、種類(lèi)、結(jié)構(gòu)及聚合度與葡萄酒的品質(zhì)密切相關(guān)，原花青素與游離花色苷對(duì)葡萄酒的顏色穩(wěn)定和葡萄酒味感起到重要作用。通過(guò)不同添加量的橡木片結(jié)合陶缸處理結(jié)果表明，無(wú)釉陶缸結(jié)合0.4 g/L中度熏烤的橡木片來(lái)陳釀葡萄酒，具有類(lèi)似橡木桶的陳釀效果，其對(duì)陳釀葡萄酒的酒精度、總糖、總酸等主要品質(zhì)的影響較小，與橡木桶陳釀相比，能提高并豐富葡萄酒中多酚、花青素、花色苷的含量，這主要是因?yàn)樘崭椎耐笟庑阅苌匀跤谙鹉就?，且添加的橡木片完全浸泡在酒體中，橡木片中的單寧等酚類(lèi)物質(zhì)更容易浸出到酒體中，這些酚類(lèi)物質(zhì)和花青素及花色苷等更容易形成穩(wěn)定的結(jié)合物。

2.2.2 無(wú)釉陶缸協(xié)同橡木處理對(duì)葡萄酒揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

香氣是評(píng)判葡萄酒品質(zhì)和陳釀效果的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。無(wú)釉陶缸（添加0.4 g/L橡木片）及橡木桶2種方式陳釀12個(gè)月后葡萄酒酒樣的揮發(fā)性成分GC-MS分析總離子流色譜圖見(jiàn)圖2。結(jié)合峰面積歸一化法計(jì)算各香氣成分的相對(duì)含量，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖2 陶缸結(jié)合橡木片和橡木桶陳釀葡萄酒揮發(fā)性風(fēng)味成分GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.2 Total ion chromatogram of volatile flavor components in wine aged in pottery jar with oak chips and oak barrel analysis by GC-MS

圖3 陶缸結(jié)合橡木片（A）及橡木桶（B）陳釀葡萄酒主要香氣成分及相對(duì)含量Fig.3 Main aroma components and relative contents of wine aged in pottery jar with oak chips (A) and oak barrel (B)

酯、醇、酸、烯、酮等是葡萄酒香氣的主要呈香物質(zhì)，它們的含量、感覺(jué)閾值及其相互作用共同構(gòu)成葡萄酒獨(dú)特的香氣，決定著葡萄酒的風(fēng)味和典型性。由圖3A可知，經(jīng)3次重復(fù)試驗(yàn)組（t1、t2、t3），從陶缸協(xié)同橡木片陳釀的葡萄酒中共檢測(cè)出揮發(fā)性成分104種，其中酯類(lèi)物質(zhì)38種，總相對(duì)含量為40.56%；高級(jí)醇類(lèi)物質(zhì)21種，總相對(duì)含量23.45%。

由圖3B可知，經(jīng)3次重復(fù)試驗(yàn)組（x1、x2、x3），從橡木桶陳釀的葡萄酒中，共檢測(cè)出揮發(fā)性成分110種，其中酯類(lèi)物質(zhì)42種，總相對(duì)含量40.96%；高級(jí)醇類(lèi)物質(zhì)27種，總相對(duì)含量30.21%。

無(wú)釉陶缸陳釀和橡木桶陳釀的葡萄酒揮發(fā)性香氣成分的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)二者相同的揮發(fā)性成分達(dá)64種，相對(duì)含量分別占各自總含量的97.26%和97.86%，其中具有典型香氣特征的酯類(lèi)物質(zhì)相同的有24種，包括2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二異丁酸酯、丁二酸二乙酯、琥珀酸乙酯等，表明二者香氣特征相似。

2.3 無(wú)釉陶缸協(xié)同橡木處理葡萄酒揮發(fā)性風(fēng)味成分的正交偏最小二乘-判別分析

基于無(wú)釉陶缸協(xié)同橡木處理葡萄酒揮發(fā)性風(fēng)味成分的OPLS-DA，結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5可知，葡萄酒經(jīng)橡木桶和無(wú)釉陶缸協(xié)同橡木片的陳釀后明顯區(qū)別于新酒（陳釀前），其分布在不同的區(qū)域，且分離較遠(yuǎn)；而橡木桶陳釀與無(wú)釉陶缸協(xié)同橡木片陳釀的葡萄酒的主要香氣物質(zhì)分布在同一區(qū)域，且有交叉混合，進(jìn)一步表明二者有著相似的香氣特征。

圖5 基于主要香氣物質(zhì)的正交偏最小二乘-判別分析Fig.5 Orthogonal partial least squares discrimination analysis based on main aromatic substances

3 結(jié)論

在本研究中，以不透氣的玻璃容器為對(duì)照，研究無(wú)釉陶缸和橡木桶陳釀葡萄酒過(guò)程中酒體中溶解氧的變化，結(jié)果表明，葡萄酒在陳釀的前期，陳釀容器內(nèi)的溶解氧含量均急劇下降，后期較為穩(wěn)定。無(wú)釉陶缸陳釀葡萄酒的溶解氧含量變化規(guī)律與橡木桶類(lèi)似，其穩(wěn)定期溶解氧含量維持在0.30～0.35 mg/L，與橡木桶差異不顯著。無(wú)釉陶缸結(jié)合0.4 g/L中度熏烤的橡木片來(lái)陳釀葡萄酒，具有類(lèi)似橡木桶的陳釀效果，其對(duì)陳釀葡萄酒的酒精度、總糖、總酸等主要品質(zhì)的影響較小，與橡木桶陳釀相比，能提高并豐富葡萄酒中多酚、花青素、花色苷的含量。無(wú)釉陶缸陳釀和橡木桶陳釀的葡萄酒揮發(fā)性香氣成分的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)二者相同的揮發(fā)性成分多達(dá)有64種，相對(duì)含量分別占各自總含量的97.26%和97.86%，其中具有典型香氣特征的酯類(lèi)物質(zhì)相同的有24種，表明二者有著相似的香氣特征。OPLS-DA結(jié)果表明，經(jīng)橡木桶和無(wú)釉陶缸協(xié)同橡木片的陳釀后葡萄酒差異不大，但明顯區(qū)別于新酒。無(wú)釉陶缸結(jié)合不定型橡木片對(duì)葡萄酒的陳釀是可行的，具有實(shí)際應(yīng)用前景。