單寧添加配套工藝對赤霞珠干紅葡萄酒品質的影響

房楠楠，王二偉，周瑤，查巧玲，李澤福，姜嬌*，劉延琳,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 寧夏賀蘭山東麓葡萄酒試驗示范站，寧夏 永寧，750104)3(上海鼎唐國際貿易有限公司，上海，201500)4(中糧長城酒業有限公司，北京，100020)

單寧作為葡萄酒中重要的酚類物質，對葡萄酒的顏色、香氣、結構感和陳釀潛力等有重要的影響。葡萄酒中的單寧主要被分為2種：來源于葡萄果實的重要次生代謝物[1-2]縮合單寧(原花青素)和來源于橡木桶陳釀或添加的外源性酚類的水解單寧。縮合單寧是葡萄酒中的主要呈色物質，分為類黃酮物質(黃烷-3-醇)、黃酮類物質、花色苷類和黃烷醇類(主要代表為兒茶酚)[3]；水解單寧衍生自β-D-吡喃葡萄糖羥基與沒食子酸或六羥基聯苯酸之間的酯化作用，兒茶素及鞣花酸(也被稱為聯苯三酚酯和鞣花酸酯)含有脂鍵，被稱為可水解的多酚，是水解單寧的主要類型[4]。

在釀造葡萄酒的過程中，研究人員添加橡木制品或單寧產品，來輔助澄清葡萄酒、穩定顏色、防止還原風味的產生[5-7]。FREDRICKSON等[8]通過添加高濃度的外源單寧(400 mg/L)來提高紅葡萄酒中濃縮單寧的濃度，以提高葡萄酒的結構感。JORDO等[9]添加6種不同的商業釀酒單寧，發現葡萄酒中總花青素含量明顯提高，在陳釀期間表現出更高的抗紅色調衰退能力。釀酒師會在葡萄酒釀造的多個階段組合添加外源單寧產品，充分發揮其護色固色、增強口感協調性、捕獲硫化物的功能[10-11]，以提高葡萄酒的香氣復雜性和感官特性[12]，因此，在改良葡萄酒生產工藝的過程中，合理地使用單寧可以提高葡萄酒的質量和穩定性，并保證葡萄酒良好的貯藏性[13]。研究者通常使用不同的商業單寧產品用于葡萄酒釀造，在葡萄酒酒精發酵階段配套添加一種單寧產品對葡萄酒質量的影響還暫無研究闡述。近幾年由于商業單寧產品的不斷改革優化，本研究證明了配套使用一種單寧產品也可以有效改善葡萄酒品質。

在實際釀造過程中，由于葡萄質量的差異或釀造工藝的不同，單寧浸出物差異較大，造成干紅葡萄酒口感協調性差、陳釀過程中褪色較快等問題。本研究基于生產實踐中的工藝需求，利用有效的配套單寧添加工藝，通過分析葡萄酒的風味理化指標和香氣感官特征獲得了顏色穩定、風味良好的高品質葡萄酒，為大生產的工藝改良優化提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗葡萄品種為赤霞珠(Cabernet Sauvignon)；外源單寧選擇貝丹2號(護色單寧)、貝丹1號和貝丹5號，上海鼎唐國際貿易有限公司。

主要試劑：乳酸菌、橡木片，寧夏新慧彬酒莊;偏重亞硫酸鉀、沒食子酸標準品、福林-肖卡試劑、Na2CO3、KCl、兒茶素、果膠酶等,北京索萊寶科技有限公司；酵母CECA,安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設備

固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME)裝置配有57330-U聯用手柄、DVB/CAR/PDMS萃取纖維(50/30 μm，2 cm)，美國Supelco公司；7890B氣相色譜儀、5975B質譜儀，美國安捷倫公司；DB-WAX毛細管柱(60 m×0.25 mm，0.25 μm)。

1.3 實驗方法

參考GB/T 15038—2006《葡萄酒果酒分析方法》測定葡萄酒發酵階段的基本理化指標。

1.3.1 葡萄酒釀造

對照組為釀造過程中未添加外源單寧產品的酒樣，處理組為釀造過程中配套工藝添加外源單寧產品的酒樣。取樣時間：在酒精發酵結束后進行取樣凍存。每項實驗設置3個重復。

發酵試驗篩選成熟度良好、衛生合格的葡萄漿果，除梗破碎，葡萄原料的總糖含量為247.5 g/L。入罐時加入100 mg/L的偏重亞硫酸鉀、30 mg/L的果膠酶，總酸含量調整到7.0 g/L左右，初始pH值為3.42。低溫(8～10 ℃)浸漬3 d，回溫后接種酵母CECA 150 mg/L，啟動發酵，每12 h壓帽，測比重、溫度。發酵中前期(比重在1 070左右)溫度控制在13～17 ℃，發酵中期(比重在1 040～1 060)溫度控制在25 ℃左右，發酵后期溫度控制在22～26 ℃。還原糖含量<4 g/L，比重<993進行皮渣分離，添加100 mg/L的偏重亞硫酸鉀，進行基本理化指標分析。靜置澄清后分離轉罐。單寧添加具體方案見表1。

表1 外源單寧添加的類型時期及用量Table 1 Type, period and dosage of exogenous tannins added

1.3.2 多酚、顏色指標測定

總酚含量根據OIV-MA-BS-19《Overall determination of phenolic compounds in spirituous beverages of viti-vinicultural origin without added caramel》標準中福林酚法測定(以沒食子酸計)；單寧含量用甲基纖維素—單寧沉淀法[14]測定；黃烷醇(以兒茶素計)、酒石酸脂和黃銅醇含量(以咖啡酸計)采用紫外分光光度計法檢測，黃烷醇的吸收波長為640 nm，黃酮醇類物質的黃色波段吸收波長為360 nm，酒石酸酯的吸收波長為 320 nm；總花色苷含量測定參考LEE等[15]的pH示差法，按公式(1)計算。

(1)

式中：R，總花色苷含量(以矢車菊素-3-O-葡萄糖苷計)，mg/L；A=(A520 nm-A700 nm)pH 1.0-(A520 nm-A700 nm)pH 4.5；Mw，矢車菊素-3-O-葡萄糖苷的分子質量，449.2 g/mol；DF，樣品稀釋倍數。

顏色指標參照OIV-MA-AS2-11《Determination of chromatic characteristics according to CIELab》(2006)標準進行測定和表示，明度值(L*)保留1位小數，紅/綠指數(a*)、黃/藍指數(b*)、彩度(C*)、色調角(H*)和色差ΔE*等保留2位小數。實際測量時使用色差儀和10 mm石英比色皿測定，色差儀參數為液體測量，標準觀察者角度為10°，光源為D65標準白光源。

1.3.3 香氣化合物檢測

使用SPME/GC/MS儀器對標準溶液和酒樣進行檢測，氣相色譜條件：色譜柱HP-INNOWAX(60 mm×0.25 mm×0.25 μm)。柱溫箱升溫程序為50 ℃恒溫1 min，以3 ℃/min的速度升溫至220 ℃，保持5 min。質譜條件：質譜接口溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，EI電離方式，離子能量70 eV，質譜掃描范圍29～350 u。每個樣品重復測定3次。化合物定性與定量：使用安捷倫公司的Masshunter定性和定量軟件，通過香氣標準品的保留時間和質譜圖解析對色譜峰進行定性，通過標準曲線對化合物定量。

1.3.4 葡萄酒感官評價

品評小組由11名專業的品評員組成，對葡萄酒感官風味特性(葡萄酒顏色深淺、澄清度、香氣濃郁度、協調性、持久性及復雜度；口感酒體、濃郁度；單寧強度；香氣描述詞)進行打分，采用0～10數字標度為感官評分標尺，數字由低到高代表葡萄酒各個感官風味特征特性由弱到強的變化。

1.3.5 數據分析

數據整理和統計使用Excel 16.0，單因素方差分析、相關性分析使用SPSS 19，繪圖使用Origin 2018。

2 結果與分析

2.1 供試酒樣基本理化指標分析

酒精發酵結束后，葡萄酒理化指標如表2所示，2組酒樣的理化指標均符合國標GB/T 15037—2006《葡萄酒》標準的規定。LIU等[16]的研究表明，酒樣殘糖濃度與單寧添加的品種有關，本研究中處理酒樣的酒精度、pH值、揮發酸和游離二氧化硫含量與對照酒樣相比無顯著差異，殘糖、總酸和總二氧化硫含量略有下降。

表2 酒精發酵結束時的基本理化指標Table 2 Physical and chemical indexes measured after alcoholic fermentation

2.2 多酚、顏色指標分析

2.2.1 總單寧、總酚、黃烷醇、黃酮醇、酒石酸酯和總花色苷分析

如表3所示，處理酒樣的總單寧、總酚含量增加，這與LI等[17]和曲一鳴等[18]的研究結果一致，說明添加外源單寧可以提高葡萄酒的總單寧、總酚含量，使葡萄酒的“骨架感”更強[19]。處理酒樣的黃烷醇和黃酮醇含量增加，說明添加外源單寧有利于黃烷醇-花青素縮合產物的生成，HJELMELAND等[20]的研究同樣證實了這一觀點。而處理酒樣的總花色苷含量降低，葡萄酒顏色相比于對照組偏黃，FREDRICKSON等[8]認為這是由于外源單寧的添加量過多而破壞了葡萄酒的平衡。酒石酸酯是葡萄酒中的酒石酸和乙醇通過脫水生成的化合物，處理酒樣酒石酸酯含量顯著提高，提高葡萄酒的抗氧化能力[19]。

表3 不同處理的酒樣總酚、黃烷醇、黃酮醇、酒石酸酯含量Table 3 Contents of total phenols, flavanols, flavonols, and tartaric esters with different wine samples

2.2.2 葡萄酒顏色指標分析

用色差儀測定葡萄酒的L*、a*、b*參數值，參數L*表示酒樣的明暗程度；參數a*表示酒樣的紅綠色程度；參數b*代表了酒樣的黃藍色程度。如表4所示，標樣為空白比色皿，處理酒樣的明度與對照相比無顯著性差異，L*相較于對照組變低，這與HJELMELAND等[20]的研究結果一致，表明添加外源單寧的葡萄酒顏色的穩定性更高，VIVAS等[21]同樣也證明了這一觀點，認為添加外源單寧可使乙醛誘導單寧/花青素縮合，有利于穩定和加深顏色(低L*)。處理酒樣的a*變小，說明添加外源單寧后葡萄酒的紅色調減少。處理酒樣b*變大，說明添加外源單寧可以使酒樣減少一部分藍色調，LIU等[16]認為這是由于酒精發酵過程中添加的外源單寧抑制了大部分花青素的降解，并抑制了部分吡喃花青素的下降，從而使葡萄酒的b*值高于對照。色差值(ΔE*)、彩度(C*)、和色調(H*)是Lab值衍生的指標，ΔE*是兩個物體之間顏色的總體差異，色差值>3.0時人眼可以區分2種顏色的差異[22-23]。如表4所示，酒樣之間的差值不超過1.0，所以人眼不能區分各酒樣的顏色差異。

表4 不同處理酒樣的色度Table 4 Chroma parameters of different wine samples

2.3 葡萄酒香氣成分分析

使用GC/MS儀器檢測處理酒樣中揮發性香氣化合物的含量，結果如電子增強出版附表1(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.031202)所示。處理組酒樣共檢測出揮發性成分80種，對化合物按照香氣類別和官能團進行分類，可以分為11類，其中數量最多的是脂肪酸乙酯類化合物，共16種。高級醇13種，其他脂肪族酯類8種，苯乙基和脂肪酸各7種，萜烯類、乙酸酯類、醛類和酚類各5種，降異戊二烯類4種，C6醇3種，硫醇和吡嗪化合物各1種。對照組香氣含量414.43 mg/L，處理組香氣含量為472.66 mg/L。如圖1所示，處理酒樣的C6醇、脂肪酸乙酯類、脂肪酸類、乙酸酯類和降異戊二烯類的含量降低，其中，2組酒樣的C6醇和降異戊二烯類含量差異極顯著。高級醇、硫醇、苯乙基類和酚類的含量增加，其中2組酒樣的苯乙基類、高級醇、硫醇和酚類含量差異極顯著。

將OAV>0.1的香氣成分進行顯著性分析，香氣成分含量差異極顯著的如圖2所示。

圖2 不同處理酒樣的香氣成分含量Fig.2 Contents of aroma components of different wine samples

處理酒樣的壬醛和癸醛含量增加，有利于葡萄酒柑橘、玫瑰香味的產生；2-己烯酸乙酯含量的增加，有利于葡萄酒香料氣味的產生；2-甲基丁酸乙酯和辛酸乙酯含量的增加有利于葡萄酒蘋果、香蕉、梨等水果氣味的產生；苯乙醇、苯乙酸乙酯和苯乙烯含量的增加會提高葡萄酒的玫瑰味和樹脂味；己酸異戊酯含量的增加會提高葡萄酒的香蕉味和甜味。同時，處理酒樣1-己醇含量大大降低，這減少了葡萄酒生青味的產生；3-羥基丁酸乙酯含量的降低也有利于平衡葡萄酒的生青味；乙酸乙酯含量的降低有利于減少葡萄酒指甲油等化學氣味的產生；己酸和辛酸含量的降低，有利于減少葡萄酒酸腐等不愉悅氣味的產生。處理酒樣的β-大馬士酮含量減少，會減弱葡萄酒的蜂蜜氣味；異戊醇含量的增加會使葡萄酒產生指甲油的氣味；1-庚醇、乙酸香葉酯和丁酸乙酯含量都相應減少，不利于葡萄酒產生這些成分所帶來的菠蘿、草莓的氣味；乙酸異戊酯含量的降低不利于葡萄酒的香蕉氣味的產生；雖然脂肪酸可能會對葡萄酒的香氣產生負面影響，但在形成相應酯的過程中，脂肪酸參與了平衡反應，因此脂肪酸濃度增加可以提高相應酯的合成[24]。因此，添加外源單寧對葡萄酒香氣成分的影響呈現較為復雜，綜合多篇研究發現，這與單寧產品的添加時間[10-11]、單寧的濃度和種類[25-26]有關，但是總體來說，適當的添加外源單寧產品會有效地改善葡萄酒的品質。

2.4 葡萄酒香氣感官分析

對酒樣進行感官評價，并對得分進行顯著性分析，結果如表5所示。

表5 不同處理酒樣定量描述分析結果Table 5 Quantitative description analysis results for different wine samples

2組酒樣的澄清度沒有顯著差異，其他指標處理酒樣得分均比對照酒樣得分高，其中處理酒樣的單寧強度與對照酒樣差異最大，說明添加外源單寧產品可以直接增強葡萄酒的澀感和收斂性，這與王文璇等[25]的研究結果一致。表5展示了品鑒小組給的出現頻率最高的香氣特征描述詞，處理酒樣的紫羅蘭、黑醋栗的氣味有所上升，生青味減弱，說明添加外源單寧產品可以有效地減少葡萄酒的生青味，這與香氣分析結果一致。

繪制定量描述分析數據的雷達圖,如圖3所示，處理酒樣的顏色比對照組酒樣深。2組酒樣的香氣濃郁度表現相似，但在香氣協調性,香氣發展變化和復雜度上，處理酒樣得分更高。在口感指標中(口中平衡性、口中復雜性、單寧強度和口中濃郁度)，處理酒樣的得分均比對照組酒樣得分高。綜上所述，在顏色、香氣質量、口感質量以及單寧質感3方面，添加外源單寧的酒樣表現更佳。

圖3 不同處理酒樣的感官指標定量描述分析雷達圖Fig.3 Radar map of QDA sensory indicators with different wine samples

3 結論

本研究以寧夏產區的赤霞珠葡萄為釀酒原料，在20 L的發酵罐中進行發酵試驗。在釀造過程中配套添加一種單寧產品，以不添加單寧產品的酒樣為對照，通過分析處理組葡萄酒的風味理化指標、CIELab顏色參數、感官和香氣特征的變化情況，研究其對赤霞珠干紅葡萄酒品質的影響。結果發現在葡萄酒酒精發酵過程中，添加外源單寧使葡萄酒的總酚、總單寧、類黃酮、酒石酸酯等風味理化指標上升；酒樣的顏色加深，顏色穩定性增強；葡萄酒的酸腐味和生青味減少，香氣的復雜性和平衡性提高；葡萄酒整體感官表現良好，香氣濃郁、協調，口感平衡、復雜。這說明添加外源單寧可以通過改變葡萄酒的香氣成分、風味理化指標進而改善葡萄酒的整體感官質量，從而為組合添加外源單寧的大生產釀造工藝提供一定的理論依據和技術參考。