三種釀造工藝對野釀2號毛葡萄酒香氣成分的影響

管敬喜1,黃 羽1,韋榮福1,盤豐品1,吳代東1,黃 竟1,楊 瑩

(1.廣西農業科學院葡萄與葡萄酒研究所,廣西南寧 530007; 2.廣西農業科學院農產品加工研究所,廣西南寧 530007)

毛葡萄(VitisquinquangularisRehd.)屬真葡萄亞屬(Euvitis)東亞種群,原產于我國,廣泛分布于黃河以南的各省區[1-3]。廣西蘊藏量豐富,毛葡萄較集中地分布在桂中、桂北、桂西的巖溶地貌地區。毛葡萄果實富含多種氨基酸、維生素、白藜蘆醇、花色素和雙糖苷等,用其釀制的葡萄酒風味獨特,深受消費者的青睞[4]。野釀2號是由廣西農業科學院選育的兩性花野生毛葡萄優良品種,該品種耐旱耐瘠抗病力強,同時對南方高溫高濕氣候適應性較好[5],已在廣西大面積種植,并已成為釀造毛葡萄酒的主要原料。

香氣成分是決定葡萄酒風味、質量與典型性的主要因素[6-7],釀造工藝是影響葡萄酒香氣的重要原因[8-9],而浸漬工藝則對葡萄酒的風味典型性具有關鍵作用[10]。國內外關于浸漬工藝對葡萄酒香氣影響的研究已有很多,趙婉珍等[11]采用頂空固相微萃取結合氣象色譜質譜聯用儀分析檢測了自然浸漬、冷浸漬、熱浸漬等7種浸漬工藝釀造的蛇龍珠葡萄酒香氣成分,結果表明不同浸漬工藝所釀葡萄酒香氣成分差異較大,60 ℃熱浸漬更適宜河西走廊蛇龍珠葡萄酒的釀造。Violeta等[12]采用HS-SPME和GC-MS聯用技術分析不同浸漬時間對韻麗(Vranec)葡萄酒香氣的影響,結果顯示4～7 d的浸漬時間能產生更多的香氣成分。李凱等[13]采用HS-SPME和GC-MS聯用技術分析不同時間CO2浸漬發酵對玫瑰香葡萄酒香氣成分的影響,發現不同酒樣的總香氣含量有差異,但均以醇類和酯類為主。Kenneth等[14]的研究表明與傳統工藝相比,冷浸漬工藝可以增加長相思葡萄酒中多種硫醇類香氣物質的含量。Albanese等[15]發現采用短期冷浸漬工藝釀造的黑珍珠和西拉葡萄酒相比常規法釀造的葡萄酒,香氣物質中直連脂肪酸乙酯、乙酸乙酯和降碳倍半萜及其衍生物等香氣成分明顯增多。鐘寶利用氣相色譜質譜聯用技術(GC-MS)測定北冰紅山葡萄酒中的香氣成分,結果顯示CO2浸漬工藝相較于傳統釀造方法能夠增加香氣物質的含量且香氣更加濃郁[16]。上述研究多集中于歐亞種葡萄釀造的葡萄酒,而毛葡萄酒由于地域分布及自身原料的特點,對其相關的研究國內外較少。

目前毛葡萄酒的釀造方法多采用傳統釀造法,其葡萄酒多呈現出植物、煙熏、肥皂等不良香氣特點及酸澀粗硬的口感特征,酒質較差[17-18]。本研究利用頂空固相微萃取和氣相色譜-質譜聯用技術,對采用傳統工藝、CO2浸漬工藝和冷浸漬純汁發酵工藝釀造的野釀2號毛葡萄酒香氣成分進行檢測分析研究,以期探索不同工藝方法對野釀2號毛葡萄酒香氣成分的影響,為其釀造工藝的優化和葡萄酒品質的提高提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

野釀2號毛葡萄 2018年7月采自廣西都安縣安陽鎮，采收時果實的平均含糖量110 g/L(葡萄糖計),含酸量10.25 g/L(酒石酸計);K1活性干酵母 法國萊蒙特公司;2-甲基-3-庚酮(色譜純) 美國Sigma-Aldrich公司;硫酸銅、酒石酸鉀鈉、偏重亞硫酸鉀、氫氧化鈉、葡萄糖、磷鉬酸、鎢酸鈉、磷酸、鹽酸、沒食子酸、單寧酸等 均為國產分析純。

頂空-固相微萃取(head space solid-phase micro-extractions,HS-SPME)系統(包括手柄、75 μm Car/PDMS萃取頭) 美國Sigma公司;FW100型高速萬能粉碎機 天津泰斯特儀器有限公司;85-2A型恒溫磁力攪拌器、HH-S4型電熱恒溫水浴鍋 江蘇省金壇市醫療儀器廠;Trace MS2000氣相色譜-質譜(GC-MS)聯用儀 美國Thermo Finnigan公司;DB-WAX色譜柱 美國Agilent公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 葡萄酒釀造工藝 野釀2號毛葡萄成熟采收后按傳統法、CO2浸漬法和冷浸漬法釀造干紅葡萄酒,酵母采用活性干酵母,發酵及貯藏容器為30 L不銹鋼罐(帶呼吸閥)。

傳統釀造法:參照小容器釀造規范[19]。葡萄→分選→原料破碎→入罐(加入SO260 mg/L)→酒精發酵(6 d,25 ℃)→發酵終止、分離→倒罐→低溫貯藏。

CO2浸漬法:葡萄→分選→入罐(通入CO2氣體,加入SO260 mg/L)→浸漬(7 d,30～35 ℃)→分離→壓榨→酒精發酵(6 d,25 ℃)→發酵終止、分離→倒罐→低溫貯藏[20]。

冷浸漬法:葡萄→分選→原料破碎→入罐(加入SO260 mg/L)→冷浸漬(2 d,10 ℃)→分離→壓榨→酒精發酵(6 d,25 ℃)→發酵終止、分離→倒罐→低溫貯藏[21-22]。

1.2.2 葡萄酒理化指標與花色苷含量檢測 殘糖:斐林試劑滴定法(葡萄糖計);酒精度:酒精計法;總酸:NaOH滴定法(酒石酸計);揮發酸:水蒸汽蒸餾法(醋酸計);總酚:福林-肖卡試劑法(以沒食子酸計);單寧:福林-丹尼斯試劑法(以單寧酸計);干浸出物:密度瓶法,以上理化指標檢測方法參考自《葡萄酒分析檢驗》[23]；總花色苷檢測采用pH示差法[24]。

1.2.3 頂空-固相微萃取 頂空-固相微萃取(head space solid-phase micro-extractions,HS-SPME)條件:取5 mL樣品置于20 mL頂空瓶中,加入5 μL 320 μg/mL的2-甲基-3-庚酮作內標,將老化后的75 μm CAR/PDMS萃取頭插入樣品瓶頂空部分,于45 ℃吸附30 min,吸附后的萃取頭取出后插入氣相色譜進樣口,于250 ℃解吸3 min,同時啟動儀器采集數據。

1.2.4 氣相色譜-質譜(GC-MS)分析 GC條件:色譜柱為DB-Wax(30 m×0.25 mm×0.25 μm);初始溫度40 ℃保持3 min,以5.0 ℃/min升至90 ℃,再以10.0 ℃/min升至230 ℃,保持7 min;進樣溫度250 ℃,載氣為He,流速0.8 mL/min,不分流。

MS條件:電子電離(electron ionization,EI)源,電子能量為70 eV,離子源溫度200 ℃,掃描范圍30～500 u。

1.2.5 揮發性組分的定性定量 揮發性成分的定性:由GC-MS分析得到的質譜數據經計算機在NIST、Wiley及香精香料標準譜庫的檢索比對進行定性,比對時要求匹配度大于800(最大值為1000)。

揮發性成分的定量:采用內標法進行半定量分析,內標選用2-甲基-3-庚酮。

計算公式:檢測物質濃度=(V1/V2)×C

式中：V1-檢測物質峰面積;V2-2-甲基-3-庚酮峰面積;C-2-甲基-3-庚酮的濃度。

1.3 數據處理

表1 不同釀造工藝所釀葡萄酒理化指標與花色苷含量Table 1 Physical and chemical indexs and anthocyanin contents of wines by different processes

注:結果以平均值±標準差表示;a、b、c表示不同處理存在顯著性差異(P<0.05)。

采用SPSS 17.0軟件進行數據處理,采用Origin 9.0軟件進行制圖。試驗重復3次,其中葡萄酒基本理化指標以平均值±標準偏差表示,香氣物質含量采用平均值表示。

2 結果與分析

2.1 不同釀造工藝對野釀2號葡萄酒理化指標與花色苷含量的影響

采用傳統法、CO2浸漬法和冷浸漬法釀造的野釀2號毛葡萄酒相關指標檢測結果如表1所示。由表1可知,傳統釀造的葡萄酒中殘糖含量最高,達到4.83 g/L,其它2種方法釀造的葡萄酒殘糖含量無顯著差異(P>0.05)。傳統釀造法和冷浸漬法釀造的葡萄酒中酒精度分別為11.21%和11.28%,顯著高于CO2浸漬法的10.06%(P<0.05)。3種工藝釀造的葡萄酒中總酸含量存在顯著差異(P<0.05),其中傳統法釀造的葡萄酒總酸含量最高,為8.48 g/L,而CO2浸漬法和冷浸漬法釀造的葡萄酒含酸量相對較低,這主要歸因于CO2浸漬法在厭氧條件下對蘋果酸的分解代謝[25],而冷浸漬法發酵則可避免過多的酸溶解到葡萄酒中。3種葡萄酒的pH與總酸一樣,差異顯著(P<0.05),其中傳統法釀造的葡萄酒pH最低,為3.40。與傳統工藝和冷浸漬法釀造的葡萄酒相比,CO2浸漬法葡萄酒中揮發酸含量與前兩者具有顯著差異且含量較高(P<0.05),這有可能是因為在進行CO2浸漬發酵時,厭氧條件下會產生更多的乙醛,從而生成更多的乙酸[17]。從單寧、總酚和花色苷含量看,冷浸漬由于與皮渣接觸時間短,含量明顯比傳統法和CO2浸漬法低。傳統法釀造的葡萄酒其干浸出物含量顯著高于其他2種方法釀造的葡萄酒中的干浸出物含量(P<0.05)。

2.2 不同釀造工藝野釀2號毛葡萄酒香氣成分分析

使用GC-MS對傳統法、CO2浸漬法和冷浸漬法3種工藝釀造并貯藏6個月的野釀2號毛葡萄酒的香氣成分進行分析,總離子圖見圖1,利用NIST、Wiley及香精香料標準譜庫進行檢索,鑒定出的各類香氣種類和含量見表2。結果表明,3種釀造法中共鑒定出82種香氣成分,這些成分主要是醇類14種、酯類44種、醛酮類10種、酸類5種、其它9種。

圖1 不同釀造工藝野釀2號 毛葡萄酒香氣成分GC-MS總離子色譜圖Fig.1 GC-MS total ionic chromatograms of aromatic components of Yeniang No.2 wines fermented by different processes注:A:傳統法;B:CO2浸漬法;C冷浸漬法。

在傳統法釀造的葡萄酒中共檢測出58種香氣成分,醇類9種、酯類34種、醛酮類4種、酸類4種、其它7種;在CO2浸漬法葡萄酒中共檢測出51種香氣成分,醇類12種、酯類27種、醛酮類5種、酸類3種、其它4種;在冷浸漬法中共檢測出59種香氣成分,醇類8種、酯類34種、醛酮類9種、酸類4種、其它4種,其中33種香氣成分為3種葡萄酒所共有。從香氣總含量上來看,冷浸漬工藝發酵的野釀2號毛葡萄酒總含量為14284.18 μg/L為最高;其次為傳統發酵,為12488.93 μg/L;CO2浸漬法釀造的野釀2號毛葡萄總含量為4615.38 μg/L,是三種葡萄酒中含量最低的。由上述結果可知3種釀造方法釀造的毛葡萄酒在香氣種類和含量上具有一定差異。

表2 不同釀造工藝野釀2號毛葡萄酒主要香氣成分相對含量Table 2 Relative contents of aromatic components in Yeniang No.2 wines fermented by different processes

續表

注:“-”表示未檢出。

2.2.1 醇類物質的分析 醇類是葡萄酒中主要的化合物之一,能賦予葡萄酒特有的香氣,主要由糖代謝氨基酸的脫羧和脫氨產生[27]。由表2可知,3種工藝釀造的葡萄酒中共檢測到14種醇類,其中傳統法中檢測出9種,CO2浸漬法12種,冷浸漬法8種,有7種是3種酒所共有的,分別是異丁醇、異戊醇、正己醇、芳樟醇、2,3-丁二醇、3-甲硫基丙醇、苯乙醇,含量最高的為異戊醇,分別為2386.96、559.1和2003.81 μg/L,其次為苯乙醇和異丁醇。多數醇類具有不愉快的香氣,對毛葡萄酒香氣質量呈負面貢獻。與傳統工藝相比,CO2浸漬法和冷浸漬法釀造的毛葡萄酒中帶有青草、生青味的醇類含量相對較低,如異戊醇、異丁醇、正己醇等,而具有玫瑰香、紫羅蘭、茉莉香等多樣風味的苯乙醇和具有奶油、乳酪味的2,3-丁二醇含量相對較高,二者賦予葡萄酒濃郁優雅的風味特征。

2.2.2 酯類物質的分析 葡萄酒中的果香主要由酒中的酯類化合物所貢獻,具有香味清,散逸快,易感覺的特點。通常認為酯類物質主要來源于脂肪酸氧化、氨基酸代謝及醇和醛等代謝合成[28]。由表2可知,3種工藝釀造的葡萄酒中共檢測到44種酯類,其中傳統法中檢測出34種,CO2浸漬法27種,冷浸漬法34種,19種為3種毛葡萄酒所共有。在所有酯類成分中,辛酸乙酯是含量最高的,分別占3種毛葡萄酒香氣總含量的27.46%、25.49%、36.50%,該物質具有令人愉快的花果香氣、杏子香氣,閾值僅為5 μg/L[29],是葡萄酒呈現果香的重要貢獻者。其他含量較高的酯類還有癸酸乙酯、乙酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸異戊酯等,絕大多數酯類能產生令人愉悅的香氣,大部分的酯類化合物表現出水果的香氣[30]。此外在CO2浸漬法中乳酸乙酯的含量明顯高于其他2種釀造方法,該物質具有濃郁的奶油香和果香。從圖2中可以看出,酯類物質是3種毛葡萄酒中含量最多的,分別占到各自香氣總含量的58.30%(7280.53 μg/L)、67.04%(3094.32 μg/L)和72.95%(10420.73 μg/L),與傳統法相比,CO2浸漬法和冷浸漬法可以增加酯類的相對含量。

圖2 不同釀造工藝野釀2號毛葡萄酒各類香氣成分含量Fig.2 Contents of different category aromatic components Yeniang No.2 wines fermented by different processes

2.2.3 羰基化合物的分析 葡萄酒中的羰基化合物主要為醛和酮類物質,大多數是微生物的代謝產物[31]。3種毛葡萄酒中共檢測到10種羰基化合物,6種醛類,4種酮類,其中傳統法4種、CO2浸漬法5種、冷浸漬法9種,乙醛、壬醛和癸醛是3種毛葡萄酒中所共有的且含量較高。傳統釀造方法中未檢測到酮類物質,3-羥基-2-丁酮在CO2浸漬法和冷浸漬法中均被檢出,仲辛酮、香葉基丙酮僅在冷浸漬中被檢測到,丙酮只存在于CO2浸漬法中。從圖2中可以看出醛酮類化合物在3種毛葡萄酒香氣成分中含量不高,但由于具有較低的閾值,因而對毛葡萄酒的風味有較大影響,如乙醛在含量較少時會給予葡萄酒煮蘋果味,過量時則會帶來氧化味[32];3-羥基-2-丁酮和香葉基丙酮則會賦予葡萄酒濃郁的奶油和水果味。醛酮類化合物通過與葡萄酒中的其他香氣成分協同,從而對葡萄酒整體香氣成分起到平衡或者改善的作用。

2.2.4 酸類物質的分析 3種酒樣中共檢測到5種脂肪酸化合物,分別是乙酸、異丁酸、辛酸、癸酸和月桂酸,其中乙酸、辛酸和癸酸為3種毛葡萄酒所共有,異丁酸僅在傳統法中檢測到,月桂酸則只在冷浸漬法中檢測到。乙酸在接近其閾值濃度200 mg/L時,會帶來酸味和辛辣刺激的味道,會給葡萄酒帶來不良風味[33]。辛酸具有奶酪味、腐敗味、澀味,癸酸具有脂肪味、奶香味,大多數脂肪酸在高含量時(大于20 mg/L)會有不良風味的體現,而在低含量時能夠帶來愉快的氣味[34]。3種葡萄酒中酸類香氣成分雖然含量相對均較低,但對平衡葡萄酒風味有重要的影響。

2.2.5 其他化合物的分析 除了上述提到的香氣物質外,3種毛葡萄酒中還檢測到烷烴、苯、揮發性酚等香氣化合物,它們雖然含量較低,但對毛葡萄酒香氣具有重要貢獻,是毛葡萄酒具有特征風味的重要物質,其中傳統釀造法中檢測到的其它香氣物質數量和含量是最多的,共檢測出7種,含量1302.55 μg/L,這可能與發酵期間發酵汁與皮渣接觸時間較CO2浸漬法和冷浸漬法時間長有關。

3 結論與討論

通過對傳統法、CO2浸漬法和冷浸漬法釀造的毛葡萄酒中香氣成分的檢測分析,3種釀造法中共鑒定出82種香氣成分,這些成分主要是醇類14種、酯類44種、醛酮類10種、酸類5種、其它9種。在傳統法釀造的葡萄酒中共檢測出58種香氣成分,CO2浸漬法51種,冷浸漬法59種,香氣含量依次為12488.93、4615.38、14284.18 μg/L。3種毛葡萄酒中醇類和酯類是最主要的香氣成分,二者之和分別占各自毛葡萄酒香氣總量的85.83%、90.37%、94.77%。

不同工藝釀造的野釀2號毛葡萄酒在香氣成分上具有一定的相似性,3種毛葡萄酒中有33種香氣成分是相同的,而且含量較高的前5種香氣成分均為辛酸乙酯、異戊醇、癸酸乙酯、乙酸乙酯、苯乙醇,這體現了葡萄原料是決定葡萄酒香氣特征的主要因素,但在具體成分含量及部分香氣種類和數量上具有較大的差異,說明釀造工藝對與毛葡萄酒的特征香氣成分具有重要影響作用。在本研究中相比傳統法,CO2浸漬法和冷浸漬法可以降低具有青草、生青味等醇類物質的生成,而增加苯乙醇及酯類物質的含量,因而可以給予毛葡萄酒更多的花香和果香氣息。劉晶等[20]和Reynoids等[35]的研究表明冷浸漬法和CO2浸漬法可以提高葡萄酒中酯類物質的含量,增強葡萄酒的果香。紅葡萄酒的釀造工藝有多種,生產者應根據其原料的特點及以期獲得的葡萄酒的主要形式來選擇合適的釀造工藝。野釀2號毛葡萄屬純野生種,有自身的特點和缺陷,李記明等[18]、段長青等[36]建議采用CO2浸漬,縮短浸漬時間,純汁發酵,利用特種酵母等特殊的釀酒工藝,或釀造利口葡萄酒,或陳釀型的甜葡萄酒等來克服其不良的香味特征。

葡萄酒中的揮發性香氣物質對酒總體風味的貢獻由其種類、含量、香氣閾值及其相互協調作用共同決定,本研究僅對不同工藝釀造的野釀2號毛葡萄酒中香氣物質的組成和含量進行了比對分析,下一步還需結合感官評價及嗅聞測量技術的運用綜合評判釀造工藝對毛葡萄酒品質的影響。