控溫氧化作用對加強型葡萄酒理化指標(biāo)的影響

房楠楠，崔旋旋，張樂宏，鄧陽，史曉敏，李巖*

（1. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266109；2. 青島海潤農(nóng)大檢測有限公司，山東青島 266109）

對終止酒精發(fā)酵的葡萄酒進行控溫氧化，使其進入氧化階段，這個過程會給酒帶來堅果和烘烤咖啡的獨特香氣，該過程稱為馬德拉化（Madeiration）。溫度對葡萄酒的香氣和風(fēng)味有重要的影響，能賦予葡萄酒特有的風(fēng)格[1]。葡萄酒特殊風(fēng)味的形成及感官的變化依賴于其基本成分的變化，如酚類物質(zhì)等。葡萄酒的控溫氧化是酚類物質(zhì)氧化并隨著其他化學(xué)反應(yīng)的過程[2]。Neuza等[3]研究表明，在一定范圍內(nèi)，酚類物質(zhì)含量越高，葡萄酒的抗氧化能力越強。

控溫氧化過程對葡萄酒品質(zhì)有一定影響。葡萄酒在升溫后的熱儲階段，空氣中的氧氣與酒中成分發(fā)生緩慢反應(yīng)，從而以結(jié)合態(tài)氧存在于酒中[4-5]。葡萄酒中的酚類物質(zhì)有酚酸和黃酮兩大類，在有氧氣的條件下，易形成有色化合物[4,6]。此外，葡萄酒控溫氧化后其中的許多物質(zhì)以及現(xiàn)象都與氧化還原電位有密切關(guān)系[7-9]。葡萄酒如果發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，氧化還原電位會升高，有利于特殊香氣的形成[4]。

本研究對‘霞多麗’干白葡萄酒進行酒度加強以及熱處理，然后進行理化性質(zhì)測定，初步探究控溫氧化和酒度加強處理工藝對氧化后酒體理化性質(zhì)的影響，并對加強型葡萄酒的控溫氧化機理進行初步推測。

1 材料與方法

1.1 試驗用酒及試劑

12% vol的‘霞多麗’干白葡萄酒及38% vol的白蘭地購于青島地方超市；酒石酸鉀鈉（國藥集團化學(xué)試劑股份有限公司）；3,5-二硝基水楊酸（上海將來實業(yè)股份有限公司）；福林酚試劑（上海將來實業(yè)股份有限公司）；DNS試劑。

1.2 儀器

WFZ-2100型紫外分光光度計，上海美譜達(dá)儀器有限公司；STARTER 3100型pH計，上海奧豪斯儀器有限公司；27型電導(dǎo)率儀，瑞士梅特勒-托利多公司；密度計，深圳市達(dá)宏美拓密度測量儀器有限公司；6890型氣相色譜儀器，美國安捷倫公司。

1.3 方法

1.3.1 酒樣處理

使用38% vol白蘭地將12% vol干白葡萄酒分別調(diào)配成酒度為17% vol、18% vol、19% vol的酒品，放置于250 mL錐形瓶中并用保鮮膜密封，然后分別置于45 ℃、50 ℃、55 ℃的水浴鍋中恒溫加熱4 h、8 h、12 h。未加熱處理的酒樣為對照組，每個樣品平行3次，之后對酒樣的理化性質(zhì)進行測定，分析并記錄試驗結(jié)果。

1.3.2 理化性質(zhì)測定

采用pH計法進行酒樣pH的測定[10]；采用DNS法測定處理后酒樣中的還原糖含量[11]；按GB/T 15038—2006中的酸堿滴定指示劑法對葡萄酒總酸進行測定[12]；將樣品倒入量筒中，放入密度計，待密度計上升平穩(wěn)之后讀數(shù)并記錄比重值；使用電導(dǎo)率儀測定電導(dǎo)率[13-14]；采用Folin-Ciocalteu法進行多酚含量的測定[7]。

1.3.3 香氣成分分析

采用氣相色譜分析。取8 mL酒樣于15 mL樣品瓶中，加入2 g NaCl，40 ℃下水浴平衡30 min，頂空萃取30 min。萃取完畢后，進行香氣成分的檢測。色譜條件：DB-WAX（60 m×2.5 mm×0.25 μm）；升溫程序：40 ℃保持7 min，以4 ℃/min升至200 ℃，保持8 min；載氣（He）流動速度l mL/min；進樣口溫度為240 ℃；不分流進樣[15-16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 控溫氧化過程中pH值的變化

通常葡萄酒的pH在2.8～3.8[10]。葡萄酒的pH值升高，會影響酒的氫離子濃度進而影響酒的穩(wěn)定性[14]。如表1所示，在45～55 ℃條件下，各濃度酒樣的pH與原液的pH之差（ΔpH）隨著處理時間的增加而升高。在45 ℃和50 ℃下pH的差異是顯著的，即在較低溫度下，ΔpH呈正值；在較高溫度下，ΔpH呈負(fù)值。說明pH值隨溫度升高呈下降趨勢。

表1 不同溫度和處理時間各酒樣ΔpH的變化Table 1 pH changes in wine samples with different hoursat different temperatures

2.2 控溫氧化過程中糖含量的變化

表2顯示，試驗組與對照組的糖含量差值均為負(fù)值，說明在控溫氧化過程中，糖含量是降低的。并且溫度越高，葡萄酒中的還原糖消耗的越快。在同一個酒度下隨著加熱溫度的升高，糖含量消耗的更多。然而，在同一溫度下，隨著酒度的增加，糖含量下降趨勢逐漸變緩；在55 ℃條件下，酒度升高會導(dǎo)致糖含量下降趨勢差異不明顯。

表2 不同溫度和處理時間酒樣中糖的變化Table 2 Sugar changes in wine samples with different alcoholcontent at different temperatures

2.3 控溫氧化過程中酸的變化

由表3可知，不同酒度的酒樣隨著加熱時間的增加，消耗NaOH的量逐漸下降。隨著溫度的升高，試驗組酒液消耗NaOH的量與對照組差異顯著。即溫度升高，消耗NaOH的量越多。在55 ℃下試驗組與對照組酒液消耗NaOH量的差值最高達(dá)到了3.600 mL，而45 ℃下試驗組與對照組酒液消耗NaOH量的差值則在1.500 mL以下。

表3 不同溫度不同酒度酒樣中滴定酸的變化Table 3 Titratable acid changes in wine samples with different hours at different temperatures

2.4 控溫氧化過程中密度的變化

由表4可知，經(jīng)過較高溫度的處理后，酒液密度與未經(jīng)過高溫處理的酒液密度差值（Δρ）幾乎均為正數(shù)。較高酒精度下的Δρ與較低酒精度的Δρ差異顯著。50 ℃下19% vol、50 ℃下18% vol、55 ℃下19% vol的試驗組Δρ高于其他條件下的實驗組Δρ。在45～55 ℃范圍內(nèi)，酒精度越高，Δρ值越大。其中19% vol酒液Δρ值比17% vol、18% vol酒樣Δρ值高。在相同酒度下，50～55 ℃的酒液密度比45 ℃的酒液密度Δρ較大，酒精揮發(fā)的速度隨著溫度的增加而增加。

表4 不同溫度和處理時間的酒樣Δρ的變化Table 4 Density changes in wine samples with different alcoholcontent at different temperatures

2.5 控溫氧化過程中電導(dǎo)率的變化

在葡萄酒中一些礦物質(zhì)、鹽、酸類物質(zhì)等以帶電離子的狀態(tài)存在，從而形成電解質(zhì)溶液。葡萄酒中導(dǎo)電的主要物質(zhì)是有機酸。由表5可知，經(jīng)過升溫處理后的酒液樣品的電導(dǎo)率與未經(jīng)過升溫處理酒液樣品的電導(dǎo)率差值（Δσ）幾乎為正數(shù)。其中較高溫度下和較高酒精度酒液的電導(dǎo)率與較低溫度下和較低酒精度酒液電導(dǎo)率的差異性是顯著的。即溫度越低、酒精度越低，酒樣的電導(dǎo)率也就越低；溫度越高、酒精度越高，酒樣的電導(dǎo)率也就越高。隨著加熱時間的增加，各試驗組酒樣的電導(dǎo)率逐漸降低。

表5 不同溫度不同酒度酒樣Δσ的變化Table 5 Electrical conductivity changes in wine samples with different alcohol content at different temperatures

2.6 控溫氧化過程中酚類物質(zhì)的變化

由表6可知，45 ℃下各個酒精度的酒液中，消耗的酚類物質(zhì)比50 ℃和55 ℃下的酒液消耗的酚類物質(zhì)少，這個差異是顯著的。經(jīng)過升溫處理后的酒液中酚類物質(zhì)含量與未經(jīng)過升溫處理酒液中的酚類物質(zhì)含量差值均為負(fù)數(shù)，且隨著溫度的升高，酚類物質(zhì)含量逐漸減少。在50 ℃以上的溫度條件下，所有酒精度經(jīng)過4 h、8 h、12 h的處理后，酚類物質(zhì)發(fā)生氧化，酚類含量減少且差值變化趨于穩(wěn)定。

表6 不同溫度不同酒度酒樣中酚類物質(zhì)的變化Table 6 Phenol changes in wine samples with different alcoholcontent at different temperatures

2.7 葡萄酒的控溫氧化后的GC分析

在對各個條件下處理過的酒樣進行理化性質(zhì)分析（圖1），18% vol酒樣在50 ℃條件下加熱8 h，并對其進行了GC分析，結(jié)果是在15 min后有一個峰明顯減小。

圖1 18% vol酒樣在50 ℃下加熱8 h的試驗組的氣相色譜圖Figure 1 GC analysis of groups of 18% vol samples heated at 50 ℃ for 8 h

3 討論與結(jié)論

表1中，白葡萄酒中酚類物質(zhì)含量豐富，酚羥基較為活潑，有利于氫鍵的形成，而氫鍵的作用效果相對其他分子間作用力較強，從而束縛了氫離子的游離[17-18]。因此ΔpH會隨著處理時間的增加而增加。在45～50 ℃的條件下，酸（包括揮發(fā)酸及氧化反應(yīng)產(chǎn)生的可揮發(fā)酸）及SO2的揮發(fā)速率快于酒體揮發(fā)的速率，導(dǎo)致整體的pH值升高；在50～55 ℃的條件下，酸及SO2的揮發(fā)速率慢于酒體揮發(fā)的速率，導(dǎo)致整體的pH值降低，即在50 ℃時酒液的pH值是最大的。

由表2可知，高溫能促進酒中糖的轉(zhuǎn)化。在升溫后糖與酒中其他成分（如氨基化合物、SO2等）反應(yīng)生成新的物質(zhì)。在酸性條件下，氨基處于質(zhì)子化狀態(tài)，葡萄糖為醛糖，醛基由于空間位阻小，兩者容易發(fā)生美拉德反應(yīng)（Maillard reaction）[19]；酒中存在的Fe2+和Cu2+加快了反應(yīng)速度。SO2還能與糖反應(yīng)生成不穩(wěn)定化合物。說明較高酒度可以減緩葡萄酒中糖的轉(zhuǎn)化，這與吳繼軍等[20]的研究結(jié)論一致。

由表3可得，有機酸和酒精的揮發(fā)帶走了部分揮發(fā)酸[21-22]，導(dǎo)致加熱一段時間后的酒液中酸的含量降低。加熱溫度升高，酒液中的醛類、醇類物質(zhì)經(jīng)過氧化作用生成了一定的酸性基團；經(jīng)過加熱后酒液中的一些結(jié)合態(tài)的酸性基團發(fā)生了解離，使得酒液樣品中酸性基團增加。表4中，由于酒精的密度小于水的密度，所以較高的溫度會促進酒精的揮發(fā)，使酒精度降低，Δρ值變大。其中溫度對酒精度也有一定的影響。但是在45～55 ℃這溫度范圍內(nèi)，酒精度對密度的影響比溫度對密度的影響要顯著。

表5中，電導(dǎo)率表示物質(zhì)導(dǎo)電性能，電導(dǎo)率大則導(dǎo)電性能強，反之就小[5,23]。電導(dǎo)率增加一方面是因為升溫促進了離子的電離；另一方面，白蘭地中含有部分有機酸，使19% vol試驗組中有機酸含量高于17% vol和18% vol試驗組中的有機酸。結(jié)合pH分析，經(jīng)過升溫處理后，氫離子的濃度逐漸增加，這也是樣品在加熱后電導(dǎo)率上升的原因之一；此外，較高的溫度會促進樣品中醇、醛的氧化反應(yīng)，使之生成一部分有機酸。同時，較高的溫度使樣品中一些通過弱化學(xué)鍵連接的化合物解離，也增大了樣品中離子的濃度。

李澤福[24]研究表明，白葡萄酒中的酚類物質(zhì)主要是非類黃酮化合物，包括羥基肉桂酸和對羥基苯甲酸等，其主要來自葡萄汁。白蘭地中含有酚類物質(zhì)，酚類物質(zhì)在較高溫度下被氧化，其中，45 ℃的溫度條件還不足以讓酚在4～12 h內(nèi)氧化劇烈。升溫處理促進了酒樣中揮發(fā)性酚類物質(zhì)的揮發(fā)和氧化[22]，使酒液中的果香味物質(zhì)減少，產(chǎn)生氧化性的特殊物質(zhì)。

圖1中的峰為一種揮發(fā)性的高級醇，是苯乙醇、辛醇、苯甲醇的混合物[25-27]。靳華榮等[28]研究表明，在經(jīng)過高溫處理之后，高級醇會氧化為相應(yīng)的醛類或者酸類物質(zhì)，降低了高級醇不良風(fēng)味的含量，從而改善了酒體風(fēng)味。

總之，在加強型白葡萄酒原酒的控溫氧化過程中，較高的溫度和較長的處理時間使葡萄酒的酸含量增加，pH值減小，糖消耗增多，酚消耗增多，電導(dǎo)率增加。葡萄酒的控溫氧化過程中氧化風(fēng)格明顯。與同酒精度條件下的葡萄酒原酒組對比，50 ℃條件下加熱8 h的酒樣中不良風(fēng)味會不同程度的減少。本研究為探究控溫氧化作用對加強型葡萄酒的酒質(zhì)影響以及其氧化機制提供理論和實驗基礎(chǔ)。