紅葡萄酒發酵前處理技術研究進展

田 超，侯紅萍

（山西農業大學食品科學與工程學院，山西太谷030801）

紅葡萄酒發酵前處理技術研究進展

田 超，侯紅萍

（山西農業大學食品科學與工程學院，山西太谷030801）

當代食品科學對葡萄酒的研究，已明確其中決定葡萄酒顏色及品質特點的主要成分為多酚類，而決定葡萄品種風味特色的是萜烯類、C13-降異戊二烯及其衍生物類香氣物質。為提高葡萄酒中這些有效成分，產生了如冷浸漬、二氧化碳浸漬、熱處理、高壓脈沖電場及干縮葡萄等在酒精發酵開始前從葡萄漿果中提取有效物質的技術手段。每種方法都有各自的機理、優缺點及相應的研究進展。

葡萄酒； 發酵前處理； 綜述

現代葡萄酒功能成分的研究表明：多酚組分、香氣組分等均是葡萄酒中的重要功能物質。而葡萄酒中的多酚等物質幾乎全部來自于葡萄表皮及葡萄籽。

傳統的葡萄酒釀造工藝，確實存在一個帶皮浸漬發酵，萃取多酚及香氣物質的過程。但傳統浸皮發酵式萃取有很大的局限性：首先隨著浸漬時間延長，不良單寧含量萃取增加，使得成品酒風味苦澀，需長時間陳釀以柔化，如傳統派Barolo葡萄酒。另外某些地區所種植的釀酒葡萄，如博若萊的Gamay、南法地區的Syrah等，單寧含量高且粗糙，釀成的酒口感過硬，不宜飲用。所以需要改變工藝，提高優質單寧的萃取方法，并有效避免不良單寧成分被浸出的風險。或在保留花色苷、香氣物質的同時降低單寧含量。這些都是傳統浸皮發酵所無法達到的。

隨著釀酒工藝的技術進步及對葡萄酒中功能成分萃取的追求，衍生出一系列新方法，彌補或部分取代傳統浸皮發酵，以提高香氣及優質單寧等物質萃取，獲得獨特風格的葡萄酒。其中發酵前處理指的是在葡萄采摘以后，至酒精發酵開始之前這一階段。采用技術手段進行預先萃取，提高葡萄醪及成品酒中多酚、香氣物質等成分含量，進而提高葡萄酒質量，獲得優質的葡萄酒。

1 冷浸漬

冷浸漬處理起源于法國勃艮第(Bourgogne)地區[1]，是目前實際生產葡萄酒所采用的主要前處理工藝。冷浸漬是將破皮后的葡萄醪在發酵罐內降溫至10℃以下，浸漬數天（通常為3～7 d）后，再升溫添加酵母進行正常酒精發酵的前處理工藝。

冷浸漬的作用主要來自于對葡萄皮及葡萄籽額外的浸泡：低溫阻止了酵母的活動，進而阻止了酒精發酵的啟動，同時阻止了葡萄自身酶系的活性，使得有效浸漬時間得以延長。由于此時發酵并未開始，浸提主要是以水為溶劑進行完成的。

經冷浸漬處理后，可有效提高成品酒中多酚的含量和顏色深度。從目前現有的報道可知，在我國4個主要產區：河北昌黎、甘肅嘉峪關、寧夏賀蘭山東麓、云南彌勒地區，以當地釀酒葡萄為原料，采用發酵前冷浸漬處理后，多酚成分含量提高，顏色加深，并對增加香氣有一定效果[2]。冷浸漬對多酚萃取的提高，一種可能的機理是低溫延長了有效浸提時間，并使單寧在長時間冷浸漬過程中變得更加穩定，不易在后續發酵中減少[3]。

冷浸漬對葡萄酒色度的影響，主要是通過提高輔色素等非呈色多酚來實現的[4]。國內外等研究表明，低溫浸漬不利于主要花色苷浸提，但有利于黃酮類物質浸提，黃酮類物質可促進花色苷穩定，進而間接提高成品酒的色度[3]，并具能在陳釀過程中保持顏色穩定的優勢[5]。但隨著低溫浸漬時間的延長，葡萄醪色調會逐漸升高，使葡萄酒顏色趨向磚紅色[3]。

已有研究發現，冷浸漬能提高赤霞珠等釀酒葡萄成品酒的香氣物質含量[6]，其可能的機理是，浸漬時間的延長，促使果皮中的芳香物質的萃取，促進含香氣物質的結合態糖苷酸解[7]。另有報告，在工業化生產條件下，利用赤霞珠葡萄品種，經冷浸漬處理，可提高脂質物質含量，降低部分高級醇含量[8]，進而提高成品酒香氣品質。但對冷浸漬在香氣方面的提高亦有矛盾的結果和不明確的報道[9]。

冷浸漬的效果的確切性和其影響因素還需進一步探討，有研究表明，造成冷浸漬結果不同的影響因素包括浸漬時間、葡萄品種[10]、降溫方式、浸漬及發酵所用容器等等[8]。各個因素影響的程度和因素之間的關系尚需進一步闡明。

冷浸漬前處理工藝也會產生不良影響，如增加不良單寧浸提風險。另冷浸漬過程中產生的己醇會導致最終葡萄酒中己醇含量顯著升高，冷浸漬過程中的壓帽操作會對葡萄原料造成較大機械損傷，從而進一步加劇己醇的產生[8]。

因此，冷浸漬處理的完整機制、確切效果以及影響因素還需要進一步研究探明，以明確冷浸漬前處理工藝的優勢。

2 二氧化碳浸漬

二氧化碳浸漬的淵源可以追溯到19世紀法國著名微生物學家巴斯德（Pasteur），而真正的形成系統應用推廣是1935年法國的Flanzy[11]。二氧化碳浸漬工藝現常用于法國博若萊（Beaujolais）地區的博若萊新酒（Nouveau），釀酒葡萄品種為Gamay，以及法國南部地區部分酒莊的Syrah、Carignan等釀酒葡萄品種。

二氧化碳浸漬法的主要工藝是將整串完好無損的葡萄置于充滿CO2氣體的密閉容器中，浸漬8～15 d。在此條件下經CO2浸漬的葡萄將存在3種狀態[12]：由葡萄自身重力擠壓造成的破皮及葡萄汁流出，進行普通酒精發酵；果汁對浸泡于其中的整粒及破碎葡萄顆粒進行浸漬；存在于CO2氣體中的整粒葡萄經過無氧代謝，由酶引起細胞內發酵。

經二氧化碳浸漬所形成的葡萄酒帶有顯著的特點：較低的酸度、極低的單寧含量以及掩蓋品種特點的香氣。以上特點決定二氧化碳浸漬法只適合釀造陳釀期短的廉價葡萄酒，極大限制了此工藝的使用范圍。

細胞內發酵是指葡萄在缺氧環境下，由于葡萄自身代謝，在酶的作用下將葡萄糖轉化為較少量酒精的過程。由細胞內發酵產生的酒精含量一般不超過2.50%，同時會產生甘油、乙醛、琥珀酸和乙酸。

二氧化碳浸漬法造成極低單寧、色素的主要原因是參與浸漬的葡萄醪中含有完整的成串葡萄，未破損的果皮阻礙了多酚物質的浸提，另由于自然破損進行酒精發酵的葡萄汁較少，細胞內發酵生成的酒精量也較少，故缺乏酒精使浸提效果降低[13]。

目前，二氧化碳浸漬特殊香氣的研究主要停留在香氣成分的分析和與其他傳統工藝釀造酒香氣成分的對比上。而特殊風味、香氣成因并不完全明確。推測特殊香氣可能由蘋果酸形成的天冬氨酸和琥珀酸等進一步轉變形成，陳釀后會有所改變[14]，因此香氣物質差別的具體成因尚可進一步研究明確。

3 熱處理

目前現有的葡萄酒發酵前熱處理方法主要是熱浸漬處理及其衍生出的多種方法。熱浸漬釀造法是將紅葡萄原料加熱至70℃以上浸漬30～40 min。隨后即冷卻至適宜溫度，開始酒精發酵的前處理工藝。

一系列改進的熱浸漬工藝也有所報道，包括改進溫度和浸漬時間[15]，浸漬后壓榨分離皮渣后再發酵。以及在高溫加熱后迅速加負壓，使葡萄醪瞬間沸騰，產生葡萄汁蒸汽。再經冷凝濃縮后，啟動發酵的“閃蒸工藝”。

整體而言，熱處理可提高成品酒總酚[23]。其機理主要為高溫破壞了葡萄漿果細胞結構，使得細胞內水溶性的單寧和花青素等溶入葡萄醪[11]。此外高溫亦可破壞葡萄原料中來自霉菌的氧化酶系，防止葡萄醪氧化，進而可降低SO2使用[15]，符合現代人們對綠色健康飲品的追求理念。

但有報道指出，熱處理會改變成品酒香氣組分的構成——包括增加新的風味物質和改變已有風味物質含量。有報道指出，用氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）設備分析了經60℃和70℃浸漬24 h后發酵的赤霞珠成品酒，發現熱浸漬處理對葡萄酒香氣種類和含量均有顯著影響。并指出經60℃、24 h熱浸漬處理所產生的風味改變，對葡萄酒質量提升有益。而70℃、24 h熱浸漬處理所產生的香氣改變對葡萄酒有負面影響[16]。而國外也有報道，熱處理會影響發酵后酒的香氣組成，降低成品酒品質[17]。

因此熱處理對葡萄酒品質的影響還需更充分的研究和綜合分析。

4 高壓脈沖電場處理

高壓脈沖電場在食品處理領域已有一定的研究基礎，現已在大分子物質定向改性、目標成分提取、食品干燥、食品冷凍與解凍、果蔬榨汁、農藥殘留降解等領域廣泛研究。對于葡萄酒，高壓脈沖電場技術可用于葡萄破皮后發酵前處理階段，以及葡萄酒陳釀過程中催陳。

高壓脈沖電場用于葡萄酒發酵前處理，可提高葡萄醪及成品酒多酚類物質含量以及提高色度。

N.Lopez等[18]在2008年發表的論文中表明，用5 kV或10 kV/cm場強75～100 Mhz的單電極高壓脈沖電場處理Tempranillo葡萄醪?？煽s短發酵后果皮浸漬的時間，并使成品酒的色度、花色苷含量、總酚含量有所提高。并且不改變成品酒的顏色和其他成分，顯示出高壓脈沖電場是理想發酵前處理技術。同時，此位作者又用Cabernet Sauvignon釀酒葡萄為實驗材料，研究了經高壓脈沖電場處理后葡萄醪與傳統浸漬葡萄醪之間多酚組分含量，發現經高壓脈沖場處理后，可縮短浸漬時間72～268 h[19]。

有研究表明，高壓脈沖電場對葡萄醪的處理不僅局限于提高多酚萃取上。

Sze Yinng Leong 等[20]使用 Pinot Noir釀酒葡萄，對比了強場強處理，弱場強處理，傳統冷浸漬之間的區別和聯系。并發現經高壓脈沖電場處理后，可提高出汁率，但維生素C含量下降。

Noelia Lopez-Giral等[21]使用橫跨兩個年份的3種釀酒葡萄：Graciano,Tempranillo,Grenache進行對比研究，發現Tempraillo對高壓脈沖電場處理主要反映為花色苷含量的增加，而Grenache反映為2～3種多酚物質含量提高，而Graciano各種單項成分提高并沒有顯著差異。進而表明高壓脈沖電場處理對成品葡萄酒改變受葡萄品種影響。

另外對高壓脈沖電場前處理技術的研究也涉及感官品評和陳釀影響。

Eduardo Puertolas等[22]在對 Cabernet Sauvignon處理后，對新發酵酒采取了顏色、澀度、風味、整體印象等指標的感官品評。

該作者隨后研究了高壓脈沖電場處理后酒在玻璃瓶中陳釀12個月的多酚組分變化，結果表明，在瓶陳過程中和陳釀結束后，經處理的酒中多酚組分仍高于對照組[22]。

不同前處理技術之間的比較也有所報道。

Nada El Darra等[23]系統比較了熱處理、酶處理以及高壓脈沖電場處理技術對葡萄酒的顏色及成分影響。并指出相對另外兩種處理，高壓脈沖電場處理具有節省能源、不引入外來物質、不改變葡萄酒香氣成分等優點。

5 干縮葡萄酒

使用干縮葡萄釀制葡萄酒在歐洲已有很長歷史。在意大利Veneto地區，由干縮葡萄釀制的干型紅葡萄酒稱為Amarone,甜型紅葡萄酒稱Recioto。在法國兩海之間（Entre-deux-Mers）地區也有使用干縮葡萄釀制甜型酒。

傳統葡萄干縮工藝是使健康的葡萄在一定溫度、濕度下自然風干。Veneto地區將整串葡萄放置在特制的一層緊挨一層的木架上，置于通風且不透光的房間內，2～20℃溫度，40%～90%RH濕度下，自然風干90～120 d[24]。并使水分失去40%以上[25]。Versari及Ferrarini等[25]在 2005 年對自然風干過程中葡萄的變化和可能發生的問題做過詳細的觀察和研究。

然而有報道指出，在自然風干過程中，一些真菌的作用可能會產生毒素，如Ohartoxin A[26]。因此Doymaz建議應當使用現代化工業方法代替傳統的自然干縮工藝，以提高干縮葡萄的品質[27]。

目前學術界對使用現代化手段——機械風干葡萄釀酒研究尚少。當代對機械風干釀造葡萄酒的主要研究集中在風干葡萄后釀出酒的幾種關鍵成分的提高上。Carolina P.Panceri等[28]使用釀酒葡萄赤霞珠（Cabernet Sauvignon）和梅落（Merlot）在7℃，35%濕度下機械風干約49 d后釀酒。并每7 d測量礦物質含量、多酚組分和抗氧化活性。發現經機械風干處理后，釀出的葡萄酒的總可溶性固形物、總酸、花色苷、總多酚含量均有提高，進而提出機械風干葡萄對葡萄醪及最終葡萄酒成品質量有所提高。Nieves Lopez de Lerma等用Temprranillo釀酒葡萄，在采摘后進行干縮處理13 d，提出采摘后干縮能使葡萄醪多酚組分和抗氧化活性組分均有所提高[29]。Jorge J.Moreno 等[30]采用 Pinot Noir釀酒葡萄進行采摘后機械風干處理，發現成品酒中不僅多酚組分有所提高，萜烯類及β-糖苷類風味物質也有所提高，并且在機械風干過程中葡萄漿果生理性成分可繼續轉化。

除了對機械風干葡萄酒成品酒的成分分析，對發酵后新酒的感官品評也有所報道，在Carolina P.Panceri等[31]的研究中，對機械風干后Cabernet Sauvignon新發酵酒進行感官評測，評測內容涉及顏色、酸度、澀度、甜度、黏度、酒精度等指標。發現機械風干葡萄酒在顏色及味覺感官上均有所增強。

在機械風干葡萄釀酒過程中，需要考慮的因素有風干過程中葡萄的保鮮、保色。發酵過程中，由于風干后葡萄含水量減少，含糖量急劇升高，普通酵母很可能難耐受，因此需要采取技術手段保證發酵得以順利進行。

Davide Barbanit等[32]在2008年對釀酒葡萄失水干縮過程中的動力學做了研究，指出干縮效率與溫度呈正相關，與環境濕度呈負相關，并建立指數型線性微分方程動力模型。

Rinaldo Botondi等[33]提出臭氧熏蒸（Ozone Fumigation）可在葡萄干縮過程中將真菌等微生物降低50%，并可保護葡萄漿果中的多酚成分，并影響葡萄漿果內酶活性，達到保護釀酒葡萄的效果。Marilinda Lorenzini等[34]提出一種青霉菌的感染可提高葡萄干縮過程中的質量，產生更多有益營養物質，競爭性抑制有害微生物感染及生長。

在高糖發酵技術方面，目前主要研究重點還是在于可耐受高糖、高酒精環境的釀酒酵母的探索、分離和純化。N.Lopez de Lerma,R.A.Peinado[35]于2011年發表文獻，用發現的兩種高酒精耐受度的酵母發酵干縮后的Tempranillo葡萄酒醪，并獲得成功。Rosanna Tofalo等[36]從意大利中部地區高糖葡萄醪中分離鑒定出數個菌種，其中部分菌種是很理想的高糖發酵酵母菌種。

在國內，新疆地區有著葡萄種植的傳統，由于地區氣候優勢，新疆地區在約2000年前的東漢時期便有制作葡萄干的歷史[37]。傳統新疆葡萄干的制作方式分為晾房陰干和太陽直曬兩種[38]。更有效的現代化制干方法如太陽能-紅外聯合方式[39]和利用異地氣候差異制干方法也正在積極進行研究。

在葡萄制干工藝上，陳年來等[40]研究了制干過程中防止褐變的方法。余紹合研究了葡萄制干的氣象條件[41]。

國內風干葡萄釀酒研究開展極少，目前僅有鄭峰等一篇關于自然風干葡萄釀酒對赤霞珠成品酒品質影響的報道[42]。王耀宗等[43]對晉南地區葡萄制干可能性進行了探索，為山西地區葡萄制干后續研究提供了基礎。

6 展望

在目前國內外葡萄酒生產過程中，各種發酵前處理技術被廣泛應用。傳統的正在生產實踐中使用的冷浸漬處理、二氧化碳浸漬處理工藝逐漸趨向成熟，提高了成品酒的質量，豐富了葡萄酒風格。但這兩種前處理技術存在各自的缺點及局限：冷浸漬易產生負面影響，二氧化碳浸漬又僅局限于簡單易飲的特殊風格葡萄酒，熱處理會改變葡萄酒風味構成。因此這些特性仍需進一步研究和改進。

高壓脈沖電場在實驗室階段已表現出高效、節能、有效提高浸提卻不引入其他影響因素的優勢。隨著對大型高壓脈沖電場處理設備的深入研究，一旦可用于工業生產規模的高壓脈沖電場設備研制成功，高壓脈沖電場處理技術將成為一種理想的葡萄酒前處理技術。

而干縮葡萄釀酒已有數百年歷史，此技術使釀酒葡萄失水，其操作相對簡單、成本低、易開展，擁有歷史傳統，其成品酒的風味更早已能被大眾所接受，因此不失為一種迅速提高葡萄酒品質和豐富葡萄酒風格的理想手段。

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Research Progress in Pretreatment of Grape Before Fermentation

TIAN Chao and HOU Hongping
(College of Food Science and Engineering,Shanxi Agricultural University,Taigu,Shanxi 030801,China)

Modern researches on grape wine have revealed that the color and the quality features of grape wine is mainly determined by polyphenols,and the aroma features of grape wine is mainly determined by terpene,C13-isoprene and its derivatives.In order to increase those efficient compositions in grape wine,a series of technical measures including cold-soak,CO2-soak,heating treatment,pulsed electric field,and dry shrinkage has been developed one after another for effective extraction of efficient compositions from grape before alcohol fermentation.In this paper,the operating mechanism,the advantages and disadvantages,and the research progress in each technical measure were reviewed.

grape wine;pretreatment before fermentation;review

TS262.6；TS261.4

A

1001-9286（2017）11-0103-06

10.13746/j.njkj.2017127

山西農業大學橫向課題。

2017-05-11

田超（1987-），男，在讀碩士，研究方向：葡萄酒釀造工藝。

侯紅萍（1965-），教授，研究方向：食品與發酵工程，E-mail：sphhping@126.com。

優先數字出版時間：2017-07-19；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170719.1113.007.html。