COlt;SUBgt;2lt;/SUBgt;浸漬發酵法研究進展

劉 晶，王 華，2，*，李 華，2，*，米 思

（1.西北農林科技大學葡萄酒學院，陜西楊凌712100；2.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術研究中心，陜西楊凌712100；3.西北農林科技大學食品學院，陜西楊凌712100）

COlt;SUBgt;2lt;/SUBgt;浸漬發酵法研究進展

劉 晶1，王 華1，2，*，李 華1，2，*，米 思3

（1.西北農林科技大學葡萄酒學院，陜西楊凌712100；2.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術研究中心，陜西楊凌712100；3.西北農林科技大學食品學院，陜西楊凌712100）

作為一種特殊的釀酒工藝，CO2浸漬法為釀制新型葡萄酒提供了新的思路。綜述了CO2浸漬過程中化學成分和微生物群落的變化以及影響因素，并對CO2浸漬法的應用前景進行了展望。

CO2浸漬，研究進展

CO2浸漬釀造法（稱為Maceration Carbonique法或Carbonic Maceration法，簡稱MC法）是將整粒葡萄置于充滿CO2的密閉容器中，使葡萄細胞內發生厭氧代謝，然后進行酒精發酵和后處理的葡萄酒釀造方法，所釀制的葡萄酒具有一種不同于傳統發酵酒的獨特風味[1]。其核心是果實在厭氧條件下進行的細胞內發酵作用和浸漬作用。此過程中有酒精發酵，揮發性物質的形成，蛋白質、果膠質的水解，蘋果酸的轉化等一系列化學反應。CO2浸漬發酵現象最早是由巴斯德（1872年）觀察到的。在此之后，Flanzy（1935年）進行了系統的研究，提出了CO2浸漬釀造法。但是這一釀造法直到20世紀60年代才較為廣泛地應用于實踐。在法國保祖利（Beaujolais）地區，CO2浸漬法應用很廣泛，尤其是以佳美（Gamay）葡萄釀制的佳美保祖利最為出名[2]。近年來，葡萄酒新世界越來越多的生產者在釀造普通干紅葡萄酒時也開始采用該技術，以釀造果味清新、口感柔和的紅葡萄酒。

1 CO2浸漬過程中化學成分和微生物群落的變化

1.1 CO2浸漬過程中化學成分的變化

1.1.1 總酸的變化 總酸是影響葡萄酒感官質量的重要因素之一。對于所有的紅葡萄酒，如果總酸量較低，則酒體柔和、圓潤；相反，如果總酸量過高，則酒體粗糙、瘦弱[3]。另外，總酸也影響著葡萄酒的顏色及穩定性。葡萄酒中含有多種酸，特別是有機酸。蘋果酸、酒石酸都是葡萄酒中重要的有機酸。CO2浸漬能明顯降低總酸，特別是蘋果酸的含量，而且CO2浸漬時間越長，總酸含量越低。所以CO2浸漬法為改善含酸量高的葡萄原料的釀酒酒質提供了工藝保證。阮仕立等[4]的研究表明：佳利釀葡萄經過20d的CO2浸漬后，蘋果酸、酒石酸、檸檬酸含量都有不同程度的下降，而乳酸、琥珀酸和乙酸含量則有一定程度的上升，但總酸水平仍有明顯的下降。Miller等[5]用整穗葡萄原料和破碎葡萄原料分別進行CO2浸漬研究，結果表明：總酸水平與浸漬時間、整穗比例呈反相關；pH在整穗原料中隨浸漬時間增加而上升，在破碎原料中則明顯低于前者。Joshi等[6]采用不同的浸漬技術（傳統浸漬、熱浸漬、強烈浸漬和CO2浸漬）釀造不同種（Camarosa、Chandler、Doughlas）的酒，也發現CO2浸漬酒的pH更高，總酸、蘋果酸和酒石酸的含量更低。

CO2浸漬過程中總酸下降的原因主要歸結于蘋果酸的大幅度減少。葡萄汁中能夠代謝蘋果酸的酶有蘋果酸脫氫酶和蘋果酸酶兩種，前者的活動需要氧，而后者在厭氧條件下活動。CO2浸漬過程中葡萄漿果中蘋果酸的分解途徑見圖1。另外，在厭氧條件下蘋果酸－乳酸菌繁殖較快，有助于蘋果酸轉換為乳酸，使蘋果酸含量降低[7]。

圖1 葡萄漿果厭氧代謝對蘋果酸的分解途徑Fig.1 The decomposition path of grape’s anaerobic metabolism to malic acid

1.1.2 多酚物質的變化 葡萄酒中的多酚物質包括色素和無色多酚兩大類。色素賦予葡萄酒顏色，單寧等無色多酚賦予葡萄酒“筋骨”，對人體保健也有一定作用。多酚物質有利于葡萄酒的陳釀，是葡萄酒中的重要感官成分[8－9]，其含量受到葡萄品種、葡萄酒釀造方式和陳釀過程中的轉變幾方面的影響。CO2浸漬處理過程中，葡萄果汁中色素、單寧含量在浸漬前幾天內不斷上升，浸漬后期至（純汁）發酵階段含量下降。但和傳統工藝釀造的葡萄酒相比，CO2浸漬處理各階段結束時色素、單寧含量都比較低。所以CO2浸漬發酵法可以降低葡萄酒的苦澀感，使其口味更加柔和、流暢。Castillo等[10－11]的研究結果表明：與泵循環發酵法和旋轉發酵法釀造的葡萄酒相比，CO2浸漬法釀造的葡萄酒中花色素含量更低，僅為421mg·L－1，而前兩種方法釀造的葡萄酒花色素含量分別為756、562mg·L－1。Gomez等[12]也認為CO2浸漬法釀造的葡萄酒中花色素含量更低。董偉等[13]分別對利用CO2浸漬工藝和傳統工藝釀造的佳美桃紅葡萄酒進行理化及感官指標的測定、分析，結果表明：用CO2浸漬法釀造出的桃紅葡萄酒單寧含量較低，香氣更加濃郁，口味豐滿柔和，爽口怡人，風格突出；而傳統工藝釀造的桃紅葡萄酒則有較明顯的苦澀味。Spranger[14]利用四種不同的釀造技術：CO2浸漬法（35℃浸漬20d）、帶梗發酵（浸漬7d和21d）以及不帶梗發酵（浸漬7d）釀造Castel?o紅葡萄酒，結果表明：CO2浸漬葡萄酒中的總酸量和酚類物質含量較低，所以口味更加柔和、圓潤。

CO2浸漬處理使色素、單寧等多酚物質含量下降是因為其采用整穗葡萄進行浸漬，阻礙了果皮中的酚類物質和其他固性物質的有效浸出，又由于葡萄漿果厭氧代謝產生的酒精較少，浸提作用較弱，因而浸出的多酚物質較少，使葡萄酒口感比較柔和。

1.1.3 香氣成分的變化 香氣是葡萄酒品質的重要因素之一。葡萄酒的質量決定于口感、香氣以及口感與香氣間的平衡。良好的香氣質量能彌補口感的不足[15]。CO2浸漬法一般會遮蓋品種特征，可以克服葡萄酒表現出的不良香氣特征，并會形成一種特殊的二氧化碳浸漬香氣。CO2浸漬過程中葡萄汁的生青、土腥味減弱，逐漸代之以花香、果香等香氣；而傳統工藝葡萄汁的香氣則仍以生青氣味為主。房玉林等[16]利用GC/MS法對秦巴山區野生毛葡萄在兩種工藝條件下釀造的葡萄酒的香氣成分進行了研究，結果表明：傳統工藝釀造的原酒質量優于CO2浸漬工藝的原酒，但經過六個月的陳釀后，CO2浸漬工藝釀造的葡萄酒香氣質量高于傳統工藝的釀造酒。這說明在陳釀過程中，CO2浸漬法釀造的葡萄酒香氣質量改觀更大。Etaio等[17]指出CO2浸漬法釀造的葡萄酒的香氣主要為草莓、樹莓、櫻桃等水果香，而傳統方法釀造的葡萄酒的香氣主要為木味、樹脂味、甘草味等。CO2浸漬葡萄酒形成特殊香氣的原因是由于其含有的常見揮發性成分更多，如肉桂酸乙酯、異戊酯、乙酯等。Yang[18]的研究表明，CO2浸漬葡萄酒中高級醇、雙乙酰、乙偶姻和2，3－丁二醇的含量較高，且其含量隨浸漬時間延長而增加。

1.1.4 無機營養成分的變化 在CO2浸漬過程中，由可溶性氮化物測得的總氮量略有上升，而且大多數氨基酸，如酪氨酸、賴氨酸、甘氨酸、亮氨酸、纈氨酸、精氨酸等的含量都有所上升，但天冬氨酸、谷氨酸卻幾乎全部消失[1]。Carmen等[19]采用傳統方法和CO2浸漬法對西拉、美樂和赤霞珠三個葡萄品種進行釀酒，發現CO2浸漬法釀造的葡萄酒中生物胺如組氨酸和酪氨酸，以及揮發性胺含量都比傳統方法葡萄酒中的高，而且CO2浸漬發酵罐中更具備還原環境，所以該方法釀造的葡萄酒更不穩定。氮素物質增加的原因是由于在傳統釀造法的酒精發酵中，葡萄酒酵母一般分泌轉化酶、蛋白酶、還原酶等，而在CO2浸漬法中分泌的蛋白酶較多，將更多的蛋白質分解成氨基酸。由于有了充分的氮素營養，后期的酒精發酵和蘋果酸乳酸發酵都能進行得比較順利。

1.2 CO2浸漬中微生物的變化

CO2浸漬過程中酵母菌大量繁殖，壓榨階段酵母菌的數量大約為（80～100）×106cfu·mL－1。酵母菌大量繁殖的原因：一是葡萄漿果表面含有齊墩果酸和油酸，它們是酵母菌在無氧條件下活動的促進物質，由于CO2浸漬法利用的是整穗葡萄漿果，所以漿果表面的這些促進物質沒有被破壞，或者破壞量較少，因而促進了酵母菌的活動；二是CO2浸漬過程中產生的酒精量較少，酵母菌受到的抑制作用較小，所以能夠在此階段大量繁殖[1，20]。CO2浸漬過程也有利于乳酸菌的活動，但是同時細菌產生病害的危險性也更大。所以如果需要進行蘋果酸－乳酸發酵，就必須對此進行良好的控制，否則將很容易產生細菌性病害，影響葡萄酒的品質。CO2浸漬階段有利于細菌活動是因為CO2有利于許多兼氣性細菌的繁殖，而且細菌的潛伏期在基質中酒精量較低的情況下容易通過。同時，果實表面果粉中的脂肪酸對細菌的活動有促進作用。此外，酒精發酵階段也有利于細菌活動，這是因為CO2浸漬過程蘋果酸、總酸下降，pH提高，從而有利于細菌的活動，同時氮素營養有所改善，具有細菌可利用的還原糖，這都為酒精發酵階段細菌的活動提供了有利條件。

2 影響CO2浸漬發酵法的因素

2.1 原料狀況

保證CO2浸漬葡萄酒的優良品質首先要盡量確保葡萄原料的完整性。在葡萄的采收和運輸過程中，應盡量防止果實的破損和擠壓，以最大限度地保證果穗和果粒的完整性；在葡萄酒廠的原料接收場地，應采用皮帶輸送而不能采用螺旋輸送；裝罐時應盡量避免將原料從高處往下倒。另外，CO2浸漬法釀酒一般不對葡萄原料進行除梗，而是將完整的葡萄果穗直接入罐，但是也可以采用新型破碎－除梗機，可實現對原料只除梗不破碎的要求[1，21]。此外，要確保葡萄原料沒有病害，尤其是不能有灰腐病，否則灰腐病中含有的氧化酶將嚴重影響葡萄酒的風味。

2.2 溫度

溫度是CO2浸漬法釀酒最關鍵的因素之一。為了獲得良好的CO2浸漬效果，一般將前期溫度控制在25～30℃，后期溫度控制在18～20℃。厭氧浸漬過程中需要保持較高的溫度，一方面是由于在一定范圍內，溫度越高，蘋果酸的降低幅度越大，速度也越快，高溫可以更好地實現CO2浸漬法降低葡萄酒總酸的目的；另一方面，溫度越高，葡萄細胞內發酵進行得越快，所需要的浸漬時間就相應減少[22]，從而可以縮短葡萄酒生產周期。在生產過程中應根據實際情況，靈活調整CO2浸漬的溫度和時間。但是在后期酒精發酵過程中應將溫度控制在較低的水平上，這樣可以防止香氣的損失。另外，如果此階段溫度過高，可能會出現發酵中止，產生細菌性病害。

2.3 其他因素

CO2浸漬過程中要確保充足的CO2來源。裝滿原料后，應充入浸漬罐體積3～4倍的CO2，其后要隔一定的時間向罐中補充CO2，以抵消被漿果吸收的CO2。對于SO2的使用，如果酒廠的衛生條件和原料的衛生狀況良好，可以不對原料進行SO2處理。如果需要添加SO2，則應在裝罐過程中進行。SO2的使用濃度一般為30～80mg·L－1，有時也可達100mg·L－1[1]。當然，也應該選擇合適的葡萄品種。

3 CO2浸漬發酵法的前景展望

隨著人們生活水平的提高和政府對酒類飲料的正確導向，近年來我國對葡萄酒的需求量急劇增加，人們對葡萄酒品質的要求也越來越高。但是目前我國生產上常用的釀酒葡萄品種較單一，仍然是以引種和加工赤霞珠、梅鹿輒、品麗珠、霞多麗、雷司令、白玉霓等歐洲釀酒葡萄品種為主[23]，而且釀造方式上也主要采用傳統的葡萄酒釀制方法，造成葡萄酒產品同一化現象嚴重。CO2浸漬發酵法作為一種特殊的釀造工藝，對改善葡萄酒質量、釀制新型葡萄酒具有重要的指導意義。和傳統葡萄酒釀造方式相比，CO2浸漬法具有明顯的特點：CO2浸漬法釀造的葡萄酒總酸，尤其是蘋果酸含量大量減少，并且單寧、多酚含量也有所降低，所以葡萄酒的口味更加柔和、清新；CO2浸漬法一般會遮蓋葡萄原料的品種特征，具有不良香氣特征的葡萄品種會因此香氣獨特、果香味更明顯；CO2浸漬發酵法生產周期短，企業資金周轉快，其應用與推廣為企業提高經濟效益提供了有效途徑[24]。但是CO2浸漬法也存在一些不足，如果儲藏時間過長，葡萄酒的CO2浸漬特征會逐漸消失，并且表現出葡萄酒色調轉變為橘紅色、游離花色素氧化等缺陷，所以CO2浸漬法釀造的葡萄酒更適于作為新鮮葡萄酒消費[25－26]。另外，CO2浸漬法對原料衛生要求嚴格，必須是新鮮無污染的葡萄原料。

要根據我國葡萄酒生產的實際情況及具體要求，對應用CO2浸漬發酵法釀制紅葡萄酒或其它類型葡萄酒的理論性及實踐性問題進行探索研究。相信這一方法的應用將會給葡萄酒市場提供更具特色的葡萄酒，這對于提高我國經濟效益、促進葡萄酒業的發展具有重大意義。

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Research progress in carbonic maceration method

LIU Jing1，WANG Hua1，2，*，LI Hua1，2，*，MI Si3
（1.College of Enology，Northwest Aamp;F University，Yangling 712100，China；2.Shaanxi Engineering Research Center for Viti-Viniculture，Yangling 712100，China；3.College of Food Science and Engineering，Northwest Aamp;F University，Yangling 712100，China）

As a special wine-making process，carbonic maceration creates a new idea to brew new wine.Changes of chemical composition，microbiologic population and their influencing factors in carbonic maceration were summarized，and application prospects of carbonic maceration were viewed.

carbonic maceration；research progress

TS261.4

A

1002-0306（2012）03-0369-04

2011－04－11 *通訊聯系人

劉晶（1987-），女，在讀碩士研究生，研究方向：葡萄與葡萄酒學。

國家“948”項目（2009-4-09）。