赤霞珠干紅葡萄酒自釀工藝優化及質量控制研究

張立新，高振峰，張新憲，白宇皓，杜靜婷，張 薇

（山西省農業科學院農產品貯藏保鮮研究所，山西 太原 030031）

葡萄酒是一種以新鮮葡萄或葡萄汁為原料，經全發酵或部分發酵制得的含有一定酒精度的發酵酒[1]。由于其酒精度約7%～13%，明顯低于白酒，且葡萄酒中還含有豐富的單寧、維生素C、白藜蘆醇和花色苷等營養物質，不僅老少皆宜而且具有良好的保健效果，深受消費者喜愛[2-5]。另外，近年來隨著人們生活觀念的改變，且自釀葡萄酒同市售葡萄酒相比釀造工藝簡單、多樣、可根據自身喜好來調節風味，因此，越來越多的人開始喜歡嘗試自釀葡萄酒。然而隨著自釀葡萄酒甲醇含量超標[6]、含有真菌毒素[7]以及甲醇超標與葡萄酒自釀工藝有關[8]等說法的出現，大家對自釀葡萄酒的質量安全以及如何正確釀造產生疑惑。因此，近年來有關葡萄酒自釀工藝和質量研究逐漸增多，且已有多數研究表明自釀葡萄酒甲醇含量不超標[5]。

雖然目前已有研究表明自釀葡萄酒甲醇含量不超標，但相關研究發現，自釀葡萄酒中的甲醇含量接近國標規定的400 mg/L，如李瑩等[9]以市售葡萄酒為對照，對傳統破碎自釀工藝葡萄酒中的甲醇含量進行了檢測，結果表明，自釀葡萄酒甲醇含量為389 mg/L，且揮發酸含量較大，為1.1 g/L；雷胄熙等[5]同樣以市售葡萄酒為對照，對10個自釀葡萄酒中的甲醇含量進行分析，結果表明，2個樣品的甲醇含量超過國標，其余樣品接近國標。另外還有研究發現，不同葡萄酒自釀工藝確實和甲醇含量多少存在一定關系，如文君等[6]研究發現，成都市的52份自釀葡萄酒無甲醇超標危險；高勝[10]研究發現，自釀葡萄酒甲醇含量同發酵溫度有關；李艷松等[8]研究發現，果膠酶用量達120 mg/kg時，可顯著增加甲醇含量。再者，除上述問題外，酸度也是自釀葡萄酒較難控制的一個質量指標，如果釀造工藝不合理，很容易出現酸度過高現象，且酸度高是自釀葡萄酒的一個普遍現象[9]。

赤霞珠（Cabernet Sauvignon）是釀造干紅葡萄酒的傳統名貴葡萄品種之一，優質的干紅葡萄酒可保持葡萄中天然營養成分，深受消費者喜愛[11-12]。因此，基于上述問題，本研究以赤霞珠葡萄為研究對象，在現有干紅葡萄酒自釀工藝基礎上，圍繞是否清洗，是否添加果膠酶、焦亞硫酸鈉和酵母，酸度大以及如何降低甲醇含量等問題來展開赤霞珠干紅自釀葡萄酒工藝和質量控制研究，旨在探索出1套酸度較低、甲醇含量較低、營養成分含量高的赤霞珠干紅葡萄酒自釀工藝，為消費者自釀葡萄酒和疑惑消除提供現實依據。

1 材料和方法

1.1 材料

供試赤霞珠葡萄于2017年6月采自太谷縣赤霞珠葡萄種植園區。帝伯仕葡萄酒專用酵母（10 g/袋），購買自湖北省宜昌波迪凱商貿有限公司；普通自釀葡萄酒為太原市小店區周邊家庭自釀；白砂糖和商業葡萄酒購自太原市美特好超市。

1.2 試劑

鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液、可溶性淀粉、焦亞硫酸鈉、甲醇、沒食子酸，鎢酸鈉、鉬酸鈉、碳酸鈉等均為分析純，配制方法參照國標GB/T15038—2006。

1.3 試驗設計

為有效驗證釀造工藝、果膠酶、焦亞硫酸鈉以及雜菌對赤霞珠干紅葡萄酒質量安全的影響，本研究共設7個處理，分別為：處理1.普通家庭自釀工藝（葡萄機械破碎—添加白砂糖—自然發酵—終止發酵）；處理2.葡萄機械破碎—添加白砂糖—添加酵母—發酵—終止發酵；處理3.葡萄機械破碎—添加白砂糖—添加焦亞硫酸鈉—添加酵母—發酵—終止發酵；處理4.葡萄分級、篩選（去掉腐爛、染病葡萄）—流水清洗—控干—機械破碎—添加白砂糖—添加焦亞硫酸鈉—添加果膠酶—添加酵母—發酵—終止發酵；處理5.葡萄分級、篩選（去掉腐爛、染病葡萄）—流水清洗—控干—機械破碎—添加白砂糖—添加焦亞硫酸鈉—添加酵母—發酵—終止發酵；處理6.葡萄分級、篩選（去掉腐爛、染病葡萄）—流水清洗—控干—機械破碎—添加白砂糖—添加果膠酶—添加酵母—發酵—終止發酵；處理7.葡萄分級、篩選（去掉腐爛、染病葡萄）—流水清洗—控干—機械破碎—添加白砂糖—添加酵母—發酵—終止發酵。各處理均重復3次。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 甲醇含量測定 用一潔凈、干燥的100 mL容量瓶準確量取100 mL樣品（液溫20℃）于500 mL蒸餾瓶中，連接冷凝器，以100 mL容量瓶作接收器（外加冰浴）。開啟冷卻水，緩慢加熱蒸餾。收集餾出液接近刻度時，取下容量瓶，蓋塞。于20℃水浴中保溫30 min，補水至刻度，混勻，備用。

于25 mL具塞比色管中分別吸取試樣1.3 mL作為樣品管。分別吸取 0，0.2，0.4，0.6，0.8，1，1.5，2mL甲醇標準使用液置于25 mL具塞比色管中，并用乙醇（不含甲醇）稀釋至2.0 mL，作為標準管。

于樣品管和標準管中分別加水至5 mL，再依次各加2 mL高錳酸鉀-磷酸溶液，混勻，放置10 min，各加2 mL草酸-硫酸溶液，混勻使之褪色，再各加5 mL品紅-亞硫酸溶液，混勻，于20℃以上靜置30 min，用2 cm比色杯，以零管調零，于590 nm處測吸光度，繪制標準曲線比較或與標準色列目測比較。

式中，X表示樣品中甲醇的含量，單位mg/L；m1表示測定樣品中的甲醇含量，單位mg；V1表示吸取樣品的體積，單位mL。

1.4.2 SO2含量測定 吸取葡萄酒液體樣品10 mL，置于蒸餾燒瓶中。加入250 mL水，裝上冷凝裝置，冷凝管下端插入預先備有50 mL乙酸鉛吸收液的碘量瓶的液面下，然后在蒸餾瓶中加入10 mL鹽酸溶液，加熱蒸餾。當蒸餾液約200 mL時，使冷凝管下端離開液面，繼續蒸餾1 min后用少量蒸餾水沖洗插入乙酸鉛溶液的裝置部分。同時做空白試驗。隨后于碘量瓶中依次加入10 mL鹽酸和1 mL淀粉指示液，搖勻用碘標準溶液滴定至藍色且30 s內不褪色為止。記錄碘標準滴定溶液的消耗體積，并參照GB5009.34—2016中的計算公式進行計算。

1.4.3 總酸測定 參照GB/T 15038—2006中的指示劑法進行測定。

1.4.4 揮發酸測定 參照GB/T 15038—2006中揮發酸測定方法進行測定。

1.4.5 單寧含量測定 標準曲線的繪制：吸取0.0，10.0，20.0，30.0，40.0，50.0 mg/L 沒食子酸標準液各1.0 mL，分別加5.0 mL水，1.0 mL鎢酸鈉-鉬酸鈉混合溶液和3.0 mL碳酸鈉溶液，混勻，沒食子酸標準溶液質量濃度分別為 0.0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 mg/L，顯色，放置2 h，以標準曲線0.0 mg/L為空白，在765 nm波長下測定標準溶液的吸光度，以沒食子酸濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標，繪制標準曲線。

樣品的測定：吸取1.0 mL試樣提取液，分別加入5.0 mL蒸餾水、1.0 mL鎢酸鈉-鉬酸鈉混合溶液和3.0 mL碳酸鈉溶液，顯色，放置2 h后，以標準曲線0.0 mg/L為空白，在765 nm波長下測定樣品溶液的吸光度，根據標準曲線求出試樣溶液的單寧濃度，以沒食子酸計。如果吸光度值超過5.0 mg/L沒食子酸的吸光度時，將樣品提取液稀釋后重新測定。

1.4.6 含糖量測定 使用折光儀對各處理樣品中的含糖量進行測定。

1.4.7 酒精度測定 試樣準備、酒精度分析步驟和結果計算均參照GB/T15038—2006中的密度瓶法。

1.5 數據統計與分析

試驗數據使用Excel 2010進行整理后，使用SPSS17.0進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同自釀工藝對赤霞珠干紅葡萄酒甲醇含量的影響

甲醇是各類酒中的重要有害物質，對人體健康有重要影響，因此，為明確自釀赤霞珠葡萄酒中的甲醇含量與自釀工藝之間的關系，降低自釀葡萄酒中的甲醇含量，本試驗對其自釀工藝進行了優化，結果表明，各自釀工藝下葡萄酒和市售葡萄酒中均有甲醇檢出，且自釀工藝下的甲醇含量均顯著高于市售葡萄酒，但均未超過國標限量（≤400 mg/L）（表1），說明自釀葡萄酒不會造成甲醇含量超標，為擊破自釀葡萄酒甲醇含量超標傳言提供了參考依據。

另外，各自釀工藝下葡萄酒甲醇含量雖均未超過國家標準，但不同工藝下的甲醇含量卻存在較大差異，其中以普通家庭自釀工藝（處理1）甲醇含量最高，為376.3 mg/L，達國標上限；其次為處理2，甲醇含量為349.7 mg/L，也達國標上限；以處理5甲醇含量最低，為227.1mg/L（表1）。同處理1相比，處理3和處理2雖然在添加焦亞硫酸鈉和酵母后在一定程度降低了甲醇含量，分別降低了36.7，26.6 mg/L，但同分級、篩選和清洗過后的處理5和處理7相比，甲醇含量較高（表1）。另外，通過處理4～7對比分析還可發現，果膠酶同甲醇含量具有一定的正相關性，添加果膠酶后甲醇含量出現一定程度上升，如處理4（添加果膠酶）同處理5相比甲醇含量增加了38.7 mg/L；處理6（添加果膠酶）同處理7相比，甲醇含量增加了15.5 mg/L（表1）。說明分級、篩選、清洗工藝、添加酵母和焦亞硫酸鈉可有效降低葡萄酒中的甲醇含量，而添加果膠酶雖然在一定程度上提高了出酒率，但增加了甲醇含量升高風險。

表1 不同自釀工藝下赤霞珠干紅葡萄酒中的甲醇含mg/L

2.2 不同自釀工藝對赤霞珠干紅葡萄酒SO2含量的影響

SO2作為葡萄酒中的一種防腐和抗氧化劑，對葡萄酒貯藏品質保障具有重要意義，但含量過高則會對人體健康產生不利影響，因此，本研究在使用焦亞硫酸鈉進行防腐后，對各處理的結合態和游離態總SO2含量進行測定分析，結果表明，葡萄酒在釀造過程中無論添加或不添加焦亞硫酸鈉均會有SO2產生，其中以添加焦亞硫酸鈉處理4，5的SO2殘留量較高，均在70 mg/L以上，高于市售葡萄酒，但均低于國標限量250 mg/L（表2）。

表2 不同自釀工藝下赤霞珠干紅葡萄酒SO2含量mg/L

在各處理中，以處理3的SO2殘留量最大，為161.28 mg/L，其次為處理4和處理5，分別為74.48，71.24 mg/L；其他處理SO2含量均在15mg/L以下，說明葡萄酒中SO2來源除與添加劑焦亞硫酸鈉有關外，還與自身有關（表2）。

2.3 不同自釀工藝對赤霞珠干紅葡萄酒總酸和揮發酸含量的影響

酸度作為葡萄酒品質評價的重要指標，對葡萄酒口感具有重要影響，因此，本研究對不同自釀工藝下葡萄酒的總酸和揮發酸進行了測定。由表3可知，各處理間的總酸和揮發酸含量均存在較大差異，其中以普通家庭自釀工藝（處理1）酸度最大，總酸含量和揮發酸含量分別為7.13，2.93 g/L，其中揮發酸含量超過國標1.2 g/L，且在終止發酵開蓋后有強烈酸性味道，進一步證實了自釀葡萄酒酸度較大這一現象。在各處理中，雖然酸度均高于市售葡萄酒，但以處理4和處理5酸度較小，且明顯低于其他處理，其總酸和揮發酸分別為2.51，0.66 g/L和2.79，0.77 g/L，說明在處理4工藝下可有效降低自釀葡萄酒的酸度。

表3 不同自釀工藝對赤霞珠干紅葡萄酒酸度的影響g/L

2.4 不同自釀工藝對赤霞珠干紅葡萄酒單寧和糖含量的影響

表4 不同自釀工藝對赤霞珠干紅葡萄酒單寧和總糖含量的影響 g/L

總糖和單寧含量作為葡萄酒干型劃分和品質評價的重要指標，對葡萄酒口感和品質具有重要影響[13-14]。本研究對不同自釀工藝下的葡萄酒2種指標進行測定后發現（表4），釀造工藝對2種指標影響較大。在含糖量方面，以處理1最高，為7.6 g/L，其次為處理2（5.3 g/L），其余各處理均低于4 g/L，符合干型葡萄酒要求。在單寧含量方面，以添加果膠酶的處理4和處理6含量較高，分別為2.26，1.87 g/L，以處理1含量最低，僅為1.52 g/L，且明顯低于市售葡萄酒和其他處理。說明不同釀造工藝對葡萄酒干型和單寧含量具有較大影響，且在處理4工藝下可明顯提高葡萄酒單寧含量和降低糖度。

2.5 不同自釀工藝對赤霞珠干紅葡萄酒酒精度、出酒率及發酵時間的影響

酒精作為葡萄酒的重要組成成分，其高低與糖度關系密切，在自釀過程中可根據自身喜愛通過調節加糖量來控制酒精度，其中，干紅葡萄酒酒精度以13%居多，因此，本研究以13%作為發酵目標，并在此基礎上對發酵工藝的酒精度、出酒率以及發酵時間的影響進行了測定。結果表明，發酵工藝對最終酒精度和出酒率具有一定影響，在處理4工藝下，出酒率最高，為81.67%，且酒精度（13.79%）同市售葡萄酒（13.42%）較為接近；在處理1下酒精度和出酒率均為最低，分別為11.5%和70.63%（表5）。另外，在添加酵母后可明顯縮短發酵時間；在添加果膠酶后可明顯提高出酒率，且在焦亞硫酸鈉和果膠酶同時存在時酒精度和出酒率均較高，說明通過工藝優化可實現出酒率提高和酒精度更接近預期目標，處理4發酵工藝較好（表5）。

表5 不同自釀工藝對赤霞珠干紅葡萄酒酒精度、出酒率和發酵時間的影響

3 結論與討論

自釀葡萄酒風格隨性，操作者可依據自身喜好來調節口味，容易滿足不同人群對葡萄酒的風味要求；采用純手工操作，對工藝過程的細節處理更為細膩，如原料的逐粒篩選、自流酒與壓榨酒的分離等，不僅更有利于將葡萄酒的品質發揮到極致，而且可使釀造者親身感受釀造過程[9]。然而，自釀葡萄酒作為一種民間自發的個體行為，生產者未經統一培訓，釀造方式均來自民間傳承，釀酒水平因人而異，不僅是造成自釀葡萄酒成品品質不穩定的重要原因，而且對于自釀成品，多數釀造者選擇直接飲用，缺乏質量安全檢驗條件和意識，給自釀葡萄酒埋下安全隱患[9]。這也就是坊間傳言“自釀葡萄酒甲醇含量超標”、有害毒素積累風險高、酸度大等問題出現的主要原因。因此，優化自釀葡萄酒工藝和質量安全控制，使人們在享受自釀葡萄酒營養價值、飲用價值和釀造過程的同時，對自身的健康和安全負責。

本研究在處理1～3中重點針對坊間自釀葡萄酒不經過清洗直接釀造工藝進行安全性評價和工藝優化，結果發現，3種工藝下的自釀葡萄酒中甲醇含量均未超標，但處于國標上限；在3組處理中為明確處理1甲醇含量高的原因是否與未清洗葡萄雜菌含量高及自身釀酒酵母形成優勢種群緩慢導致其他雜菌繁殖有關，分別在處理3，2中加入了焦亞硫酸鈉—酵母和酵母，結果發現，甲醇含量高同二者具有一定相關性。處理2加入酵母后，不僅甲醇含量和酸度都出現一定程度下降，同處理1相比，甲醇、總酸、揮發酸分別下降了26.6 mg/L，1.27，1.0 g/L，而且還有助于提高單寧含量和降低糖度；處理3在同時加入焦亞硫酸鈉和酵母后對葡萄酒質量的影響規律同處理2相同，但各指標的改善效果均明顯好于處理2，說明在自釀葡萄酒過程中加入焦亞硫酸鈉和酵母不僅可有效縮短釀造時間，而且可有效提高自釀葡萄酒品質和質量安全[15]。

在明確焦亞硫酸鈉和酵母在自釀葡萄酒中的作用后，本研究還對釀造前是否進行葡萄清洗、分級篩選和是否加入果膠酶進行了系統探究，結果表明，釀酒葡萄經過清洗、分級篩選和加入焦亞硫酸鈉、酵母以及果膠酶等輔料后可明顯提高葡萄酒質量安全，在各處理中以處理4甲醇含量最低（266.1mg/L）、酸度最小（總酸2.51 g/L、揮發酸0.66 g/L）、出酒率最高（81.67%）、單寧含量最高（2.26 g/L），說明該處理在自釀葡萄酒工藝推廣中具有良好潛力。另外，通過對處理4～7進行對比分析后還發現，甲醇含量、單寧含量、酸度和出酒率同果膠酶加入具有一定的相關性。在果膠酶存在的處理中，雖然甲醇含量略高，但酸度、單寧含量、酒精度以及糖度等指標均可得到有效改善。該研究結果同俞惠明等[16]（果膠酶提高葡萄酒中單寧含量）、李艷松等[8]（果膠酶同甲醇含量高具有一定相關性）和沈志毅等[17]（果膠酶種類及發酵溫度與甲醇含量有關）的研究結果相近，再次證明果膠酶同葡萄酒中甲醇產生具有一定相關性。另外，結論雖然相近但數值存在一定差異，造成這種差異的原因可能與檢測方法、果膠酶用量、釀造工藝以及葡萄來源差異有關。

雖然本研究得出一套酒精度為13%且質量檢測合格的赤霞珠干紅葡萄酒自釀工藝，但在后續研究中還需使用高通量測序來直觀反映焦亞硫酸鈉、酵母、果膠酶以及清洗、分級篩選對自釀過程中微生物群落變化的影響，且還需進一步大規模試驗來驗證該工藝對釀造者的普遍適用性。