陜西涇陽赤霞珠葡萄冷凍處理釀酒特性研究

張紅娟，楊繼紅 *，唐福旭，隋銀強

（1.西北農林科技大學 葡萄酒學院，陜西 楊凌 712100；2.楊凌職業技術學院 生物工程學院，陜西 楊凌 712100；3.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術研究中心，陜西 楊凌 712100；4.西北農林科技大學 葡萄與葡萄酒（合陽）試驗站，陜西 合陽 715300）

葡萄酒的外觀、香氣及口感是構成葡萄酒品質的主要因素[1]。葡萄酒的口感主要指葡萄酒入口的甜、酸、苦的平衡程度，紅葡萄酒的酒體飽滿，相比白葡萄酒含有更多的單寧和多酚類物質[2]。多酚類物質分為花色苷和非花色苷酚，作為釀酒葡萄，葡萄果皮中的花色苷酚類物質是紅葡萄和紅葡萄酒中主要的呈色物質，顏色是決定紅葡萄酒品質最重要的指標之一[3]，直接影響消費者對葡萄酒產品的第一印象。而葡萄果皮中的非花色苷酚類物質對葡萄酒的感官品質（如紅葡萄酒的色澤、苦味、收斂性、澄清度和穩定性等）起重要作用，具有增加色度和穩定顏色的輔色作用，并且也決定了葡萄酒澀味和苦味的優劣與強弱，還在紅葡萄酒中起著抗氧化、延長葡萄酒壽命的作用。醫學證明，多酚類物質是葡萄酒中最主要的活性物質，具有極強的自由基清除能力，能起到延緩機體衰老、抗氧化、預防心腦血管疾病、抗炎、防癌、預防老年癡呆等多種生理功能和藥理作用[4-8]。葡萄酒中的香氣物質種類很多，已經報道的有1 300多種，主要包括醇、醛、酮、酸、酯等香氣物質[9]；香氣含量差異較大，有的含量能達到g/L級，而有的僅為ng/L級或更低以至于檢測不到[10]，而且不同種類的葡萄酒的香氣特征不同。葡萄酒中香氣物質的來源非常復雜：一部分直接來源于葡萄漿果，主要存在于葡萄皮中；另一部分是在葡萄酒釀造各個階段產生的，包括原料的采收、破碎、壓榨（發酵前香氣）、發酵（發酵香氣）和葡萄酒的陳釀和貯藏（發酵后香氣）產生的新香氣物質[11]。在紅葡萄酒的釀造工藝中，一定程度上增加酚類物質和香氣物質能夠有效的提高葡萄酒質量。

葡萄酒中色素、多酚、單寧及芳香物質等功能性成分主要來源于葡萄果皮。在紅葡萄酒的發酵過程中采用含葡萄皮和籽的葡萄漿果發酵，以提取較多的色素、多酚、單寧及芳香物質，增強葡萄酒的醇厚感。傳統的紅葡萄酒釀造一般采用浸漬發酵，在浸漬階段，葡萄果皮會形成大量的皮渣層覆蓋于葡萄醪表面上，厚厚的皮渣層阻礙了果皮中多酚類物質的浸出，且果皮中的酚類物質與空氣較長時間的接觸而易被氧化，從而導致了葡萄酒質量的降低。在傳統浸漬發酵工藝的基礎上，研究者提出了延長發酵浸漬時間[12]，CO2浸漬發酵法、熱浸漬發酵法[13]和冷浸漬發酵法[14]等工藝。但是這些釀造工藝在一定程度上影響了葡萄酒的口感，對漿果中芳香物質的提取效果不高，掩蓋了葡萄品種的特性，降低了葡萄酒的質量。姚路暢等[15]以白葡萄釀酒品種霞多麗葡萄為原料，在不同溫度下冷凍處理葡萄，通過透射電子顯微鏡觀察葡萄果皮細胞的破壞情況，結果表明，未經冷凍處理的葡萄果皮細胞具有完整的細胞壁、液泡飽滿且細胞質分布均勻，細胞及液泡膜等膜系統完好。冷凍處理后，葡萄果皮細胞都有不同程度的破壞，在-15 ℃、-20 ℃時，細胞變形，結構遭到破壞，細胞壁斷裂，細胞質濃縮成團；在-25 ℃、-30 ℃、-32 ℃時，大量細胞破壞嚴重，細胞質外泄，細胞嚴重變形，很難見到完整細胞。張紅娜等[16]以紅色釀酒品種媚利葡萄為原料，對葡萄果粒和葡萄果皮進行冷凍處理，結果表明，低溫對葡萄果皮破壞有決定作用，溫度越低，葡萄酒總酚、單寧和色度值越高。研究表明，發酵前對葡萄原料進行冷凍處理，可以破壞葡萄細胞的組織結構，使得細胞破裂，從而有利于細胞內物質的溶出，提高葡萄酒中的酚類和香氣物質含量。

研究以赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄為原料，在破碎前對葡萄進行低溫冷凍處理，進行小容器釀酒試驗，分別對葡萄酒的理化指標及感官指標進行分析，探究葡萄原料經不同溫度冷凍處理后，葡萄酒中各成份含量的差異及其對葡萄酒的感官特性的影響，以期為葡萄酒質量的提高及釀造技術模式的改變提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄：陜西省涇陽葡萄試驗園采摘。

無水乙醇（分析純）：西隴化工股份有限公司；冰乙酸（色譜級）、鄰苯二甲酸氫鉀（分析純）：天津市科密歐化學試劑有限公司；硫代硫酸鈉（分析純）：天津市恒興化學試劑制造有限公司；硫酸銅（分析純）、酒石酸鉀鈉（分析純）：天津博迪化工股份有限公司；無水硫酸鈉（分析純）：天津天力化學試劑有限公司、氫氧化鈉（分析純）：廣東光華科技股份有限公司；鹽酸（分析純）：北京化工廠；福林-肖卡試劑及斐林試劑等均由實驗室自行配制。

1.2 儀器與設備

ZODO980型SO2測試儀：法國愛爾波公司；pHS-3b型精密pH計：上海雷磁儀器廠；VBR32T型手持糖量計：上海光學儀器廠；UV-2450紫外分光光度計、FA1004萬分之一電子天平：日本島津公司；DU800紫外/可見分光光度計：美國Beckman Coulter 公司；XP10002S電子天平：瑞士METTLER-TOLEDO公司；MILIPORE ZMQS 5001型超純水制備儀：法國MILIPORE公司；SORVAILHH.W21.600S型電熱恒溫水浴鍋：上海躍進醫療器械廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 葡萄冷凍處理

從陜西省涇陽葡萄試驗園采摘2012年正常成熟的主栽紅色釀酒品種赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄，揀選除掉爛果、青果，摘除果梗后，分別在-20 ℃和-35 ℃條件下冷凍處理24 h。

1.3.2 釀酒試驗

將冷凍處理后的赤霞珠葡萄置于冷藏箱（5±2）℃自然解凍，取出后手工破碎，加入SO250 mg/L，果膠酶20 mg/L，按照干紅葡萄酒小容器釀造工藝進行釀酒試驗，試驗以常溫下無冷凍處理的葡萄按照小容器釀造工藝進行常規釀酒為對照，赤霞珠干紅葡萄酒釀造工藝如下：

1.3.3 理化指標分析

出汁率：擠壓出的葡萄汁與所用葡萄總量的質量之比；還原糖（以葡萄糖計）：斐林試劑熱滴定法；滴定酸（以酒石酸計）：堿式滴定法；pH值：pHS-3b型精密pH計測定；單寧：福林-丹尼斯（Folin-Denis）方法測定；總酚測定：福林-肖卡（Folin-Ciocalteu）方法測定；游離SO2：SO2測試儀測定；以上方法均參照王華《葡萄酒分析檢驗》[17]進行。

1.3.4 葡萄酒感官品質評價

葡萄酒感官品質包括葡萄酒的外觀、香氣、口感以及典型性的品評分析[18]。7名經過培訓的品嘗小組成員對葡萄酒樣進行感官評定。為確定對照組酒樣的品質，取對照組相同酒樣2份，分別命名為對照酒樣1、對照酒樣2，品嘗小組成員對酒樣按照王華干紅葡萄酒品嘗評分標準[19]（見表1）進行評定。

為比較葡萄經冷凍處理后釀制酒樣的口感、香氣等的品質變化，評定小組以對照酒樣為標準，按9分嗜好型感官評定方法對葡萄原料經-20 ℃和-35 ℃冷凍處理的酒樣與對照酒樣進行比較品嘗，設定對照酒樣的外觀、香氣、口感及總體評價均為5分，品嘗小組成員根據自己的喜好程度，優秀為9分，極差為1分，對冷凍處理的酒樣進行比較品評。

表1 干紅葡萄酒感官評定標準Table 1 Sensory evaluation standard of dry red wine

1.3.5 統計分析

采用SPSS19.0軟件Duncan方法對數據進行單因素ANOVA分析。

2 結果與分析

2.1 發酵曲線

經-20 ℃、-35 ℃冷凍處理和未處理的赤霞珠葡萄漿果進行釀酒實驗，在酒精發酵過程中，分別對發酵溫度、比重等葡萄酒發酵進程進行監測。發酵共進行7 d。發酵監控從酵母菌接種后開始測定，期間每隔8 h測定一次。

圖1為不同冷凍處理后赤霞珠葡萄醪的發酵曲線。由圖1可知，在發酵過程中，第1天發酵速度較慢，比重降低的較為緩慢，第2天發酵進入旺盛期，比重迅速降低，第4天以后，發酵旺盛期已過，比重緩慢降低，第5天比重降低到0.994～0.999，發酵趨近終止。發酵溫度在旺盛期呈上升趨勢，其他時期變化趨于緩和，呈逐漸降低趨勢。對照組和原料經冷凍處理后的發酵曲線（無論是比重變化還是溫度變化）幾乎一致，沒有明顯差異，比重最終都能夠降至1.00以下，說明經-20 ℃、-35 ℃葡萄原料經冷凍處理后不會影響其發酵過程。

圖1 不同冷凍處理后赤霞珠葡萄醪的發酵曲線Fig.1 Fermentation curve of Cabernet Sauvignon grape dregs with different freezing treatment

2.2 理化指標分析

2.2.1 基本理化指標

表2為不同條件處理下葡萄酒的理化指標。由表2可知，不同處理下葡萄酒的酒樣殘糖均在2 g/L以下，葡萄原料經-20 ℃和-35 ℃冷凍處理后總酸含量略微增高但不顯著，揮發酸含量有所降低但不顯著，游離SO2含量有較顯著所增加，酒精度和pH值均無顯著變化（P＜0.05）。結果表明，葡萄原料經冷凍處理與常規方法釀制的酒樣均符合國家標準，無氧化等不良現象。

2.2.2 單寧多酚含量

表2 不同冷凍處理下葡萄酒的理化指標Table 2 Physicochemical index of dry red wine with different freezing treatment

圖2 不同冷凍處理對葡萄酒中多酚、單寧含量的影響Fig.2 Effect in polyphenol,tannin content of dry red wine with different freezing treatment

圖2為不同冷凍溫度處理對葡萄酒中多酚、單寧含量的影響。由圖2可知，紅色釀酒品種赤霞珠葡萄分別經-20 ℃和-35 ℃冷凍處理后釀制的葡萄酒樣中，單寧和多酚含量顯著增多（P＜0.05）。其中，對照組酒樣的單寧和多酚含量分別為18.7 mg/L和83.27 mg/L，葡萄原料經-20 ℃和-35 ℃冷凍處理后，單寧含量分別為29.54 mg/L和21.33 mg/L，多酚含量分別達到129.71 mg/L和108.67 mg/L。這說明冷凍處理對葡萄漿果的果皮細胞產生了破壞作用，果皮細胞中的單寧、總酚等物質得到了較好的溶出，使葡萄酒中的單寧、總酚等功能性物質含量增高。除此之外，實驗結果表明，并不是冷凍處理溫度越低其單寧和多酚的含量就越高，-20 ℃冷凍處理比-35 ℃冷凍處理效果更好，單寧和總酚物質含量較高，而且差異顯著（P＜0.05）。

2.3 葡萄酒感官品嘗分析

2.3.1 常溫處理酒樣的品嘗分析

對未經冷凍處理的對照組酒樣的品嘗評分結果進行統計分析，如表3所示。品嘗評定小組成員對相同2份對照組酒樣的外觀、香氣、口感、結論和總體評定結果差異不顯著（P＞0.05），品嘗結果具有有效性和較好的重現性；同時，由品嘗評定結果可知，受到葡萄原料品質的影響及實驗室小容器釀酒的局限性，對照組酒樣感官質量符合國家標準，但總體品質較為一般。

表3 葡萄原料未經冷凍處理的對照組葡萄酒品嘗評分結果Table 3 Sensory evaluation of Cabernet Sauvignon dry red wine without freezing treatment

圖3 赤霞珠葡萄經冷凍處理后葡萄酒感官品質分析Fig.3 Sensory evaluation of Cabernet Sauvignon dry red wine with freezing treatment

原料經不同處理后葡萄酒的感官品質評定結果如圖3所示。由圖3可知，葡萄原料經-20 ℃冷凍處理后，葡萄酒樣的外觀、口感和總體評定結果均顯著優于對照組（P＜0.05），香氣方面得分略高于其他組，但差異不明顯（P＞0.05）；葡萄原料經-35 ℃冷凍處理后的酒樣品嘗結果得分略低于對照組酒樣，但差異不明顯（P＞0.05）。由此可見，冷凍處理可以改變葡萄酒的外觀、香氣、口感和總體品質，但是對葡萄原料的冷凍處理溫度不同，對葡萄酒造成的影響也不同，-20 ℃冷凍處理相比-35 ℃冷凍處理更能提高葡萄酒的感官質量。

3 結論

葡萄果皮中含有大量的有益物質，如色素、芳香物質、單寧和多酚等。將這些物質從葡萄果皮中提取出來使其較快融入葡萄酒中，可以提高葡萄酒的質量[20]。酚類物質主要存在于葡萄漿果的果皮、種子和果梗中，果肉中含量極少[21]，多酚參與形成葡萄酒的滋味、骨架、結構和顏色等，對紅葡萄酒的風格特征和品質有著非常重要的影響[22]。然而葡萄種子中多含澀味單寧（劣質單寧），對葡萄酒品質有負面影響。常規浸漬發酵釀造紅葡萄酒時，葡萄果皮、種子中的部分劣質單寧等不良物質會進入到葡萄酒中。為了提高紅葡萄酒的質量，使有益物質從葡萄果皮細胞中釋放出來，而不過度進行種子和果梗的浸漬，防止具有生青味和苦澀味的劣質單寧被浸出，破壞果皮細胞的內部結構是一種有效的方法。低溫冷凍處理可以一定程度上破壞葡萄果皮的細胞結構，從而將果皮中的營養成分充分、有效的提取出來，可以作為釀造的前處理環節來增加葡萄酒的多酚含量，改善葡萄酒的感官特性。

實驗結果表明，冷凍處理的赤霞珠葡萄醪的發酵曲線與對照組發酵曲線相一致，冷凍處理不會影響其發酵的進程；赤霞珠葡萄冷凍處理后釀制的酒中總酸、單寧、總酚含量差異較大，單寧、總酚物質含量顯著增高，說明冷凍處理破壞了葡萄漿果的細胞結構，促進了細胞內部物質的溶出，且-20 ℃冷凍處理后含量最高，效果最好；通過低溫冷凍處理葡萄，可以改善葡萄酒的感官品質，-20 ℃冷凍處理后，葡萄酒的感官品質顯著提高。

[1]PINELO M,ARNOUS A,MEYER A S.Upgrading of grape skins:Significance of plant cell-wall structural components and extraction techniques for phenol release[J].Trends Food Sci Technol,2006,17(11):579-590.

[2]GOLDBERG D M,KARUMANCHIRI A.Concentrations of selected polyphenols in white commercial wines[J].Am J Enol Viticult,1999,50(2):185-193.

[3]ROMERO-CASCALES I,ROS-GARCíA J M,LóPEZ-ROCA J M,et al.The effect of a commercial pectolytic enzyme on grape skin cell wall degradation and colour evolution during the maceration process[J].Food Chem,2012,130(3):626-631.

[4]BOTDEN I P G,OESEBURG H,DURIK M,et al.Red wine extract protects against oxidative-stress-induced endothelial senescence[J].Clin Sci,2012,123(8):499-507.

[5]FELICE F,ZAMBITO Y,COLO G D,et al.Red grape skin and seeds polyphenols:Evidence of their protective effects on endothelial progenitor cells and improvement of their intestinal absorption[J].Eur J Pharm Biopharm,2013,80(1):176-184.

[6]YANG X B,ZHAO Y.Absorption and metabolism of red wine polyphenols and their potential health benefits in cardiovascular function[J].Am J Clin Nutr,2012,95(6):1496-1497.

[7]王 華，劉 霞，楊繼紅，等.葡萄籽原花青素抗癌活性及其機制研究進展[J].安徽大學學報：自然科學版，2013，36（4）：101-108.

[8]劉 霞，楊繼紅，王海瑞，等.冷榨葡萄籽餅粕超微粉對衰老小鼠內臟抗氧化功能的影響[J].食品科學，2013，34（17）：299-304.

[9]楊繼紅，來疆文，高 暢.新疆和田紅干白葡萄酒香氣成分分析[J].中國釀造，2011，30（11）：163-166.

[10]EBELER S E.Analytical chemistry:Unlocking the secrets of wine flavor[J].Food Rev Int,2001,17(1):45-64.

[11]RAPP A.Volatile flavour of wine:Correlation between instrumental analysis and sensory perception[J].Nahrung,1998,42(6):351-363.

[12]司合蕓.干紅葡萄酒關鍵工藝研究[D].無錫：江南大學碩士論文，2006.

[13]趙立川.紅葡萄酒發酵前進行冷/熱浸漬工藝的研究[D].石家莊：河北科技大學碩士論文，2008.

[14]徐金輝，劉樹文，董新平，等.冷浸漬結合皮汁分離發酵工藝對赤霞珠干紅葡萄酒香氣的影響[J].中外葡萄與葡萄酒，2009（7）：25-28.

[15]姚路暢，李 華.冷凍處理溫度對葡萄果皮細胞的影響[J].釀酒科技，2008（6）：52-58.

[16]張紅娜，高 暢.果皮冷凍處理對紅葡萄酒品質的影響[J].中國釀造，2011，30（6）：119-122.

[17]王 華.葡萄酒分析檢驗[M].北京：中國農業出版社，2012.

[18]YANG J，PAN Z，TAKEOKA G.Shelf life of infrared dry roasted almonds[J].Food Chem，2013，138（1）：671-678.

[19]王 華.葡萄酒品嘗記錄本：中國，201230001187.9[P].2012-07-25.

[20]LUND S T,BOHLMANN J.The molecular basis for wine grape quality-A volatile subject[J].Science,2006,311(5762):804-805.

[21]李楊昕，張元湖.玫瑰香葡萄生長期酚類物質含量及抗氧化活性的變化[J].園藝學報，2007，34（5）：1093-1097.

[22]SPRANGER M I,CLIMACO M C,SUN B,et al.Differentiation of red winemaking technologies by phenolic and volatile composition[J].Anal Chim Acta,2004,513(1):151-161.