原料冷凍處理對‘黑比諾’葡萄酒品質的影響

張嘉璇，劉汝薇，商浥，張筱茜，李運奎,2*

（1. 西北農林科技大學葡萄酒學院，陜西楊凌 712100；2. 西北農林科技大學（合陽）葡萄試驗示范站，陜西合陽 715301）

釀酒葡萄果實品質與葡萄酒品質緊密相關，如何提高果實質量以改善葡萄酒品質一直是倍受關注的問題。除了品種選育、栽培技術及成熟度控制等研究外，釀酒葡萄采后至酒精發酵前的處理工藝也是改善葡萄酒品質的重要手段，比如低溫浸漬、二氧化碳浸漬、高溫處理、高壓處理、破碎處理、酶制劑處理等[1-2]，通過促進單寧、酚酸和色素等酚類物質以及揮發性物質成分的溶出，進而提升葡萄酒的顏色、香氣和口感品質[3-4]。

張紅娜等[5-6]對‘媚麗’葡萄果粒和果皮進行的冷凍處理使葡萄酒中的酚類物質種類和含量增加，外觀、香氣和口感質量提高。唐國冬等[7-8]對‘赤霞珠’葡萄果粒在不同低溫和液氮中處理，發現低溫處理加快葡萄果皮細胞中單寧、總酚、總花色苷和芳香物質的溶出，有利于提高葡萄汁的品質。張紅娟等[9]研究發現，‘赤霞珠’葡萄經冷凍處理后，葡萄酒中單寧和總酚物質的含量增高，外觀、口感和總體評定顯著提高。Peng等[10]發現，冷凍處理提升‘媚麗’葡萄酒的香氣質量。Gil-mu ? oz等[11-12]對‘穆爾韋德’（Monastrell）、‘西拉’和‘赤霞珠’3個紅色釀酒品種的研究表明，葡萄原料的溫度強烈影響酒精發酵中多酚物質的溶出速率，顯著提高葡萄酒中的花色苷含量和色澤品質。Morenopérez等[13]同樣對上述3個品種進行試驗，表明冷凍處理可以顯著影響‘赤霞珠’和‘西拉’葡萄酒揮發性物質，但對‘穆爾韋德’葡萄酒揮發性物質的影響較小。由此可見，對紅色釀酒葡萄原料的低溫處理一般有利于浸漬過程中多酚和揮發性物質成分的溶出，但其影響程度與葡萄品種有很大關系。目前研究的主要品種有‘媚麗’‘赤霞珠’‘穆爾韋德’和‘西拉’，十分有限。

‘黑比諾’屬早中熟歐亞種釀酒葡萄品種，是嬌貴的紅葡萄皇后，可以釀造出名貴的葡萄酒[14]，在世界各地廣泛種植，我國甘肅及陜西省合陽縣也有較好表現[15-18]。鑒于此，以‘黑皮諾’釀酒葡萄原料為試材，研究冷凍處理對‘黑皮諾’葡萄酒常規理化指標和酚類物質的影響，以期增強對原料冷凍前處理工藝的認識，為相關釀造技術的研發和實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

供試品種‘黑比諾’，2010年定植于西北農林科技大學（合陽）葡萄試驗示范站。采用單籬架架勢，“爬地龍”整形方式，株行距1 m×2.5 m。

試劑：鹽酸、氫氧化鈉、硫酸銅（CuSO4·5H2O）、酒石酸鉀鈉（C4HKNaO6·4H2O）、濃硫酸、葡萄糖、次甲基藍、鄰苯二甲酸氫鉀、福林酚、乙醇、甲醇、碳酸鈉、單寧酸、磷酸、酚酞、磷酸氫二鈉等購于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 儀器與設備

主要儀器：分析天平、分光光度計、離心機、PHS-3B型精密pH計、LC-20AT型島津高效液相色譜儀、Waters UPLC I-Class型超高效液相色譜儀等。

1.3 方法

1.3.1 果實成熟度監測

葡萄進入轉色后，從8月3日至9月4日，每隔4 d于供試葡萄園中取樣，對還原糖和總酸進行監測[17-18]。

1.3.2 原料冷凍處理

分選成熟度良好、無病害的‘黑比諾’葡萄果粒，處理組在-24 ℃條件下進行10 h冷凍處理，自然解凍后待用；對照組未進行冷凍處理（常溫保存）。

1.3.3 葡萄酒基本理化指標分析

采用酸堿滴定法測定葡萄酒總酸；水蒸汽蒸餾法測定葡萄酒揮發酸；斐林試劑熱滴定法測定總糖；PHS-3B型精密pH計測定pH值；直接碘量法測定游離SO2和總SO2；密度瓶法測定干浸出物[19]。

1.3.4 葡萄酒總酚、花色苷等含量測定

采用福林-肖卡法（765 nm）測定總酚；采用甲基纖維素沉淀法（280 nm）測定總單寧；采用pH示差法（520 nm、700 nm）測定總花色苷[18]；采用HPLC法測定單體酚和花色苷[17]。

1.3.5 數據處理

采用SPSS 22.0進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 對‘黑比諾’葡萄酒基本理化指標的影響

原料冷凍處理對‘黑比諾’葡萄酒干浸出物、pH、揮發酸、游離SO2和總SO2、總酸及總糖含量的影響見表1。由表1可以看出，試驗所釀制的葡萄酒酒樣均符合葡萄酒國家標準GB/T 15037-2006。‘黑比諾’葡萄原料經-24 ℃冷凍處理和常溫對照所釀制的干紅葡萄酒在干浸出物、總酸、總SO2方面存在顯著差異。原料經冷凍處理所釀制的葡萄酒干浸出物達到36.20 g/L，未經冷凍處理的對照組酒樣干浸出物為22.70 g/L。在pH、揮發酸（以醋酸計）、總糖等指標方面處理組和對照組無顯著差異。

表1 不同處理的‘黑比諾’葡萄酒基本理化指標Table 1 Physical and chemical indexes of 'Pinot Noir' wines

2.2 對葡萄酒單寧、總花色苷和總酚的影響

原料冷凍處理對‘黑比諾’葡萄酒單寧、總花色苷和總酚的影響見表2。發現‘黑比諾’葡萄原料經-24 ℃冷凍處理和未處理所釀的干紅葡萄酒在單寧、總花色苷和總酚3個指標都存在顯著差異，但對不同多酚物質的影響程度不同。與未冷凍處理的對照組酒樣相比，冷凍處理使葡萄酒增加5.06%的單寧。總花色苷方面，冷凍處理組的葡萄酒比對照增加84.47%。總酚含量的差別也比較明顯，與對照組的1157.33 mg/L相比，冷凍處理組的葡萄酒總酚增加了5.06%。

2.3 對葡萄酒單體酚和簡單花色苷的影響

由表3所示，‘黑比諾’葡萄原料經-24 ℃冷凍處理和未處理所釀制的干紅葡萄酒在單體酚種類、總含量和各單體酚含量方面均存在明顯差異。處理組所釀制的葡萄酒含有14種單體酚，對照組酒樣含有12種單體酚；冷凍處理使葡萄酒增加香草酸、香豆酸和白藜蘆醇3種，但丁香酸在處理組酒樣中未檢出，而在對照組酒樣中檢出。原料冷凍處理使葡萄酒中的安息香酸、兒茶素、綠原酸、蘆丁、水楊酸均有所增加，尤以兒茶素、綠原酸增加最為顯著，另外，原料冷凍處理使葡萄酒中的沒食子酸、咖啡酸、表兒茶素、阿魏酸、香豆素和桑色素含量有所降低。總體上來看，原料冷凍處理使葡萄酒中的單體酚總量有明顯增加，從對照組的38.422 mg/L增加到處理組的73.063 mg/L。

由表4可見，‘黑比諾’葡萄經-24 ℃冷凍處理與未冷凍處理所釀制的干紅葡萄酒在簡單花色苷種類、總含量和各簡單花色苷含量方面均存在明顯差異。處理組釀制的葡萄酒檢出7種簡單花色苷，比對照組酒樣的6種花色苷增加了花青素-3-O-葡萄糖苷，并且使甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-O-葡萄糖苷和甲基花青素-3-乙酰化-葡萄糖苷含量有所增加，但增加幅度不大。二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-乙酰化-葡萄糖苷含量在處理組和對照組間差別不大，且兩組酒樣中的簡單花色苷均以二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷為主。原料冷凍處理的葡萄酒簡單花色苷總量為71.05 mg/L，而對照組為67.58 mg/L。

表2 ‘黑比諾’葡萄酒單寧、總花色苷和總酚含量Table 2 Tannins, total anthocyanins and total phenolics in'Pinot Noir' wines mg/L

表3 ‘黑比諾’葡萄酒單體酚含量Table 3 Monomeric phenolics in 'Pinot Noir' wines mg/L

3 討論與結論

原料冷凍處理對‘黑比諾’葡萄酒基本理化指標pH、揮發酸、殘糖、總酸等影響不大，僅增加干浸出物。這與張紅娟等[9]對‘赤霞珠’葡萄進行-20 ℃和-35 ℃冷凍處理，姚路暢等[20]對‘霞多麗’葡萄進行-20 ℃冷凍處理所得出的結論基本一致，說明釀酒葡萄原料的冷凍處理，對主要來自葡萄果肉部分的糖和酸無顯著影響，而‘黑比諾’葡萄酒干浸出物含量顯著增加應歸因于冷凍處理可以顯著增加‘黑比諾’葡萄酒中源自葡萄皮的多酚物質含量。

冷凍處理對‘黑比諾’葡萄酒單寧、總花色苷和總酚都有顯著影響。相比之下，對總花色苷的影響最大，對單寧和總酚的影響相當。分析三類物質來源不難發現，花色苷來自于‘黑比諾’葡萄的果皮，單寧和總酚除了來自果皮，還可能來自籽和果梗等。因此，原料冷凍處理可以促進源自‘黑比諾’葡萄皮的多酚物質溶出，從而顯著增加葡萄酒中的多酚物質含量。

‘黑比諾’葡萄原料經過-24 ℃冷凍處理，使其酒的單體酚種類增加，總單體酚上升90.16%。但低溫對不同單體酚的影響存在較大差異，如有利于綠原酸、香草酸、蘆丁、兒茶素、香豆酸和白藜蘆醇的積累，不利于沒食子酸、咖啡酸、表兒茶素、丁香酸、阿魏酸、香豆素和桑色素的積累。這些發現與文獻報道的其他葡萄品種不盡相同。張紅娜等[5]對‘媚麗’的研究發現，冷凍處理也使單體酚的總含量有所增加，但對具體單體酚的影響不同，如低溫有利于兒茶素、香草酸、咖啡酸和表兒茶素的積累，不利于沒食子酸、丁香酸和桑色素的積累。唐國冬等[7]對‘赤霞珠’的研究發現，冷凍處理有利于兒茶素、沒食子酸和咖啡酸的積累，不利于綠原酸和香豆素的積累。Gil-mu ? oz等[11]對‘穆爾韋德’的研究發現，原料冷凍處理有利于蘆丁、沒食子酸和香豆素的積累，不利于兒茶素和表兒茶素的積累，對香草酸、丁香酸、咖啡酸和阿魏酸基本沒影響。由此可見，對不同品種的釀酒葡萄，冷凍處理可以顯著增加葡萄酒中的單體酚物質總量，這應該是由于冷凍處理可促進源自葡萄皮的單體酚類物質溶出。不同的單體酚物質表現出不同的影響程度，這可能歸因于不同釀酒品種含有的單體酚種類與含量存在差別；也可能由于釀造工藝不同造成，因為不同工藝處理對原料中單體酚的浸提程度不同，甚至與冷凍溫度、冷凍時間、解凍方式等都有關系。

表4 ‘黑比諾’葡萄酒簡單花色苷含量Table 4 Anthocyanins in 'Pinot Noir' wines mg/L

同樣，原料冷凍處理使‘黑比諾’葡萄酒中的簡單花色苷種類從6種增加到7種，總含量增加了5.13%。與采用化學分析法得到的總花色苷數據比較不難推測，原料冷凍處理主要對葡萄皮中的結合態和聚合態花色苷的溶出有重要影響，對葡萄皮中的簡單花色苷溶出影響相對更小。另外，試驗發現原料冷凍處理使葡萄酒中的7種簡單花色苷含量均有不同程度的增加。這些發現與文獻報道也不盡相同。張紅娜等[5]對‘媚麗’的研究發現，冷凍處理可以顯著增加葡萄酒中的簡單花色苷總量，但不利于花翠素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-O-葡萄糖苷、二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-乙酰化-葡萄糖苷的積累。Gil-mu ? oz等[11]對‘穆爾韋德’的研究發現，原料冷凍處理有利于花青素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-O-葡萄糖苷和甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷的積累，不利于二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-乙酰化-葡萄糖苷的積累，對花翠素-3-O-葡萄糖苷基本沒影響。Gil-mu?oz等[12]對‘赤霞珠’的研究發現，原料冷凍處理有利于花翠素-3-O-葡萄糖苷、甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-乙酰化-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-乙酰化-葡萄糖苷的積累，不利于花青素-3-O-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷的積累。由此可見，對于不同葡萄品種，冷凍處理可以顯著增加葡萄酒中的簡單花色苷總量，但對不同的簡單花色苷表現出了不同的影響程度，原因可能與單體酚的情況類似。

以上分析發現，原料冷凍處理應該是通過影響葡萄果皮從而影響酚類物質溶出。姚路暢等[18]采用透射電子顯微鏡觀察不同低溫處理對‘霞多麗’葡萄果皮的破壞情況，發現冷凍處理使葡萄果皮細胞的細胞壁斷裂、細胞結構破壞、細胞質外泄，且溫度越低，破壞越嚴重。吳凱等[21]發現，溫帶植物在遭受冷害時，生物膜發生膜脂物相變化，從液晶相變為凝膠相，膜的外型和厚度也發生變化，促使膜收縮，出現孔道或龜裂，從而增大膜透性，導致膜內可溶性物質、電解質等大量向膜外滲透。

因此，原料冷凍處理可以破壞‘黑比諾’葡萄果皮，從而促進果皮中的酚類等物質在浸漬中更多地溶出，進而對葡萄酒的酚類物質、感官品質等造成顯著影響。理論上來說，可以將原料冷凍處理作為提高葡萄酒品質的前處理措施，但由于原料冷凍處理功耗較高，需要較大冷凍空間和一定處理時間，這給大生產帶來一定限制。相關研究有待進一步深入和優化。盡管如此，在小規模精品葡萄酒生產方面，原料冷凍處理不失為一個提高葡萄酒質量的選項。