赵婉珍,祝 霞,陈 霞,李 蔚,段卫鹏,杨学山,韩舜愈

(1.甘肃农业大学食品科学与工程学院,甘肃兰州 730070;2.甘肃省葡萄与葡萄酒工程学重点实验室,甘肃兰州 730070;3.甘肃农业大学生命科学技术学院,甘肃兰州 730070)



不同浸渍工艺对蛇龙珠干红葡萄酒香气成分的影响

赵婉珍,祝 霞,陈 霞,李 蔚,段卫鹏,杨学山,韩舜愈*

(1.甘肃农业大学食品科学与工程学院,甘肃兰州 730070;2.甘肃省葡萄与葡萄酒工程学重点实验室,甘肃兰州 730070;3.甘肃农业大学生命科学技术学院,甘肃兰州 730070)

以河西走廊产区蛇龙珠葡萄为原料,采用顶空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)结合气相色谱-质谱联用仪(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析检测自然浸渍、冷浸渍、EX酶浸渍、卡乐酶浸渍、CO2浸渍、热浸渍40 ℃、热浸渍60 ℃七种浸渍工艺对葡萄酒理化指标及香气物质的影响。结果显示:自然浸渍干浸出物含量最高,CO2浸渍总酸含量显著低于其他工艺,热浸渍60 ℃总酚、单宁、色度值最高,色调在各组间差异显著(p<0.05)。酒精发酵结束后共检出78种香气成分,对于酯类物质,热浸渍60 ℃含量最高,其次是热浸渍40 ℃、卡乐酶浸渍、CO2浸渍,自然浸渍含量最少。与自然浸渍相比,其他各工艺醇类物质含量都有所提升。热浸渍60 ℃与CO2浸渍萜烯类物质较高,CO2浸渍后脂肪酸含量最低。热浸渍60 ℃果香和玫瑰花香最强,卡乐酶浸渍脂肪味最浓郁。综上,不同浸渍工艺所酿葡萄酒香气差异较大,且热浸渍60 ℃更加适宜于河西走廊蛇龙珠葡萄酒的酿造。

浸渍工艺,香气物质,蛇龙珠葡萄酒,理化品质

香气是评判葡萄酒质量的重要指标之一,决定着葡萄酒的风味和典型性[1]。葡萄酒的风味受葡萄品种、产地、风土条件、酿造和陈酿工艺等因素的影响[2]。浸渍的方法和强度会影响干红葡萄酒的口感、颜色与香气品质,是干红葡萄酒酿造的关键工艺之一。在浸渍过程中,葡萄果实中的芳香物质、单宁、色素等物质浸出,不同浸渍工艺各物质的提取程度也不同[3]。

不同的葡萄根据其品种特性,最适宜的浸渍方法也各不相同。冷浸渍由于浸渍时间较短,适合于果皮较薄的葡萄品种,Reynolds等人[4]研究得出冷浸渍可提高葡萄酒中酯类物质的含量,果香更加浓郁;热浸渍由于能够提取出优质单宁,使色泽更加深厚、稳定而适合于皮厚粒小、单宁物质含量高的葡萄[5],张莉等[6]研究发现将采收的葡萄在60 ℃浸渍后,可获得优质的果香型红葡萄酒,而姜广文[7]研究得出85 ℃浸渍处理后,酒的颜色变暗,果香变淡,并出现焦糊味;CO2浸渍可赋予酒体特有的香气,而且成本较低,适宜于品种香较弱、需要降低酸度的品种,Sezio等[8]研究利用CO2浸渍工艺酿造的红酒pH高,颜色较浅,香气独特;葡萄中存在大量果胶,粘度很高,不利于葡萄汁的澄清,果胶酶可打破果胶分子结构,有助于颜色浸渍和果香浸提,显著改善葡萄酒品质,王树生[9]研究显示不同果胶酶对葡萄酒品质影响不同。目前,有关浸渍工艺对河西产区蛇龙珠干红葡萄酒品质影响的研究鲜有报道,因此需要开展不同浸渍工艺对蛇龙珠干红葡萄酒香气品质的详细评价。

本实验采用顶空固相微萃取(HS-SPME)和气相色谱-质谱联用法(GC-MS)研究了自然浸渍、CO2浸渍、EX酶浸渍、卡乐酶浸渍、冷浸渍、热浸渍40 ℃、热浸渍60 ℃ 7种浸渍方法对蛇龙珠干红葡萄酒香气的影响,分析比较不同浸渍工艺之间的差异,为酿造甘肃河西产区优质蛇龙珠干红葡萄酒提供理论依据和生产指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验原料酿酒葡萄蛇龙珠(CabernetGernischt) 采自甘肃祁连葡萄酒业有限公司高台葡萄园。

265079气相色谱-质谱联用仪、TG-WAX色谱柱 美国Thermo Scientific公司;顶空固相微萃取装置、DVB/Carboxen/PDMS(50/30 μm)萃取器 美国Surpelco公司;MSC-400磁力加热搅拌器 德国Wiggen Hauser公司;SP-723型可见分光光度计 上海光谱仪器有限公司。

卡乐果胶酶 法国诺盟集团;果胶酶Lallzyme EX-V 法国LALLEMAND公司;D254酿酒酵母菌EvyRed 意大利Enartis公司;2-辛醇(色谱纯) 美国Sigma公司;乙腈、甲酸为色谱级,偏重亚硫酸钠、氢氧化钠、福林酚试剂等均为国产分析级;酚酞指示液按照GB/T603-2002《化学试剂:实验方法中所用制剂及制品的制备》配制[10]。

1.2 实验方法

1.2.1 葡萄酒酿造工艺

1.2.2 不同浸渍处理 自然浸渍:破碎入罐后调整SO2浓度为50 mg/L,室温浸渍2 d;酶浸渍:破碎入罐后调整SO2浓度为50 mg/L,分别添加卡乐酶和EX酶室温浸渍2 d;热浸渍:破碎入罐后调整SO2浓度为50 mg/L,将其放置在40 ℃和60 ℃水浴条件下浸渍2 d;冷浸渍:破碎入罐后调整SO2浓度为50 mg/L,将其放置在4 ℃冷库中浸渍14 d;CO2浸渍:葡萄分选后整穗入发酵瓶,向瓶内通入高纯度CO2密封浸渍20 d,结束后将葡萄取出破碎入罐[11]。

1.2.3 理化指标测定 参照GB/T 15038-2006中的方法测定总酸含量、酒精度和干浸出物含量等指标[12];单宁参照NY/T 1600-2008的方法检测[13];色度、色调、总酚含量参照翦祎的方法检测[14],具体操作如下:

色度、色调:准确吸取1 mL供试酒样于10 mL容量瓶中,蒸馏水定容至刻度,取稀释后的溶液用1 cm光程玻璃比色皿,以蒸馏水为空白,分别在420、520、620 nm下测定吸光度值。色度为三者吸光度之和,色调为前两者之比。

总酚:将1 mL酒样用蒸馏水定容至100 mL,然后吸取1 mL样品溶液分别加入5 mL水、1 mL福林酚显色剂及3 mL 7.5%的碳酸钠溶液进行显色。静置2 h后,在765 nm波长下测定样品的吸光度值,再根据标准曲线方程计算出样品中总多酚的含量(y=0.1024x-0.0058,R2=0.9993)。

1.2.4 香气成分分析

1.2.4.1 葡萄酒香气成分提取 将5 mL发酵结束后酒样酒精放入20 mL萃取瓶中,加入3.00 g NaCl和50 μL质量浓度为1.64 mg/L的2-辛醇溶液作为内标,密封好后置于40 ℃水浴,顶空萃取30 min后,GC-MS进样解吸10 min。

1.2.4.2 GC-MS条件 参照马腾臻等方法并略作修改[15]。色谱条件:TG-WAX色谱柱(60 m×0.25 mm,0.5 μm);进样口温度250 ℃;升温程序:初温50 ℃保持5 min,以6 ℃/min升至230 ℃,保持10 min;载气:高纯He;流速1.0 mL/min;不分流进样。质谱条件:电子电离源;电子能量70 eV;传输线温度230 ℃;离子源温度250 ℃;质量扫描范围m/z 50～450。

表1 不同浸渍工艺所酿干红葡萄酒理化指标Table 1 Physical and chemical indexs for the dry red wine by different dipping

注:结果以平均值±标准差表示;a～e:表示不同处理存在显著性差异(p<0.05)。1.2.4.3 香气成分的定性与定量 由GC-MS分析所得的样品质谱图经计算机在NIST、Wiley数据库检索比对及资料参考,进行定性分析。各成分的含量采用内标法进行半定量分析。按式(1)计算:

式(1)

式中:Xi为待测成分的质量浓度(μg/L);Cs为内标2-辛醇的质量浓度(μg/L);As为内标物的峰面积;Ai为待测物的峰面积。

1.2.5 香气贡献评价 各香气物质对葡萄酒整体香气的贡献采用气味活性值(odor activity value,OAV)进行评价。按式(2)计算:

式(2)

式中:C为香气物质质量浓度(μg/L);T为相应的感官阈值(μg/L)。一般认为,OAV大于1的成分为样品的主体呈香化合物,OAV越大,对香气的贡献也就越大[16]。

1.3 数据分析

数据采用Microsoft Office Excel 2007进行处理,IBM SPSS 19.0对数据进行单因素方差分析,并利用Duncans进行多重比较,进行差异显著性分析,p<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同浸渍工艺对蛇龙珠葡萄酒理化指标的影响

不同浸渍工艺处理后蛇龙珠葡萄酒理化指标的检测结果如表1所示。可以看出,经不同浸渍工艺处理后,酒精度在12.03%～12.85%(v/v)之间,组间没有表现出显著性的差异,说明在发酵参数基本一致的条件下,酒精度与原料品质有关。对于干浸出物,自然浸渍的含量最高为29.6 g/L,除与EX酶浸渍差异不显著外,显著高于其他处理组,这可能是由于其他浸渍方式有利于葡萄或葡萄皮中化合物的释放,从而参与到酒精发酵当中,致使含量相对较少。与其他处理组相比较,经CO2处理后,总酸含量显著降低,这与王西锐等[17]人的研究结果一致,其研究显示,CO2浸渍处理后总酸含量降低,而且苹果酸、酒石酸和柠檬酸的含量都有所下降。从表中可以看出,热浸渍60 ℃总酚含量最高,其次是热浸渍40 ℃,这可能是由于温度较高,有利于酚类物质的提取和溶出,这也与张莉等[6]作者的研究结果一致。CO2浸渍总酚含量最少,Spranger等[18]人研究认为由于CO2浸渍过程中多酚类物质不能从果皮中充分浸渍到葡萄汁中,所以葡萄酒中单宁和总酚含量较少。单宁含量与总酚的结果相似,单宁含量越高,酒体的涩味会越明显。色度反映酒体颜色的深浅,热浸渍60 ℃颜色最深,而CO2浸渍颜色最浅,与总酚的趋势一致,这是因为色度主要反映了酒中花色苷类物质的含量,而花色苷是总酚含量的一部分。色调的升高说明葡萄酒黄色色调的增加或紫红色色调的降低,由此可知,热浸渍60 ℃颜色最偏向黄色,而冷浸渍的颜色偏向红色。

2.2 不同浸渍工艺对蛇龙珠葡萄酒香气成分的影响

经过谱库检索和标准品保留指数比对,并进行半定量分析,不同浸渍工艺处理后检测出了78种葡萄酒香气成分,结果如表2所示。

表2 不同浸渍工艺所酿蛇龙珠干红葡萄酒香气成分及含量Table 2 Aroma components and content of Cabernet Sauvignon wine in control and treatments

续表

注:“-”表示酒样中未检测到该种香气成分。 由表2可知,七组处理共检测出78种物质,其中酯类21种,醇类26种,酸类14种,萜烯类10种,其他7种。自然浸渍、冷浸渍、EX酶浸渍、卡乐酶浸渍、CO2浸渍、热浸渍40 ℃、热浸渍60 ℃分别检测出香气物质62、60、62、61、65、61、63种,其中共有香气45种。从表中可以看出,不同浸渍工艺处理后,各组葡萄酒香气组成和含量存在一定差异。

2.2.1 酯类化合物 葡萄酒中的果香主要由酒中的酯类化合物所贡献,具有香味清,散逸快,易感觉的特点。通常认为酯类物质主要来源于脂肪酸氧化、氨基酸代谢及醇和醛等代谢合成[19]。实验酒样中共检测到21种酯类物质,含量较高的为辛酸乙酯,且各处理组均有检出,其具有强烈的花香、果香,其次是乙酸乙酯、癸酸乙酯、琥珀酸二乙酯。从表2中可以看出,不同浸渍工艺处理后,酒中酯类物质含量差异较大,其中热浸渍60 ℃处理后酯类物质含量最高,其次是热浸渍40 ℃、卡乐酶浸渍、CO2浸渍,与传统自然浸渍相比,含量分别升高了48.17%、42.71%、34.36%、26.09%。相比于自然浸渍,热浸渍60 ℃处理后,辛酸乙酯的含量增加了25.14%,热浸渍40 ℃则提高了17.71%。冷浸渍、EX酶浸渍、卡乐酶浸渍、CO2浸渍、热浸渍40 ℃、热浸渍60 ℃相比自然浸渍,乙酸乙酯的含量分别提高了21.99%、22.27%、77.07%、37.37%、78.37%、78.64%,癸酸乙酯的含量提高了7.85%、37.09%、59.08%、41.27%、51.18%、57.09%。除冷浸渍外,其他处理组琥珀酸二乙酯的含量也有所提高。CO2浸渍处理检测出来的酯类物质种类最多,相比于自然浸渍多检测出了已酸甲酯、庚酸乙酯和壬酸乙酯。酯类物质通常赋予葡萄酒果香和花香,含量越高,香气越浓郁。

2.2.2 醇类化合物 醇类是葡萄酒中主要的化合物之一,能赋予葡萄酒特有的香气,主要由糖代谢、氨基酸脱羧和脱氢产生[20]。共检测到醇类物质26种,含量最高的为1-戊醇,其次是苯乙醇、正己醇、1-丙醇、异丁醇。七组不同浸渍方法检测到的醇类物质总数分别为23、21、24、22、23、23、23种,在种类数上没有较大差别。但在含量上出现了较大的差异,与自然浸渍相比,冷浸渍、EX酶浸渍、卡乐酶浸渍、CO2浸渍、热浸渍40 ℃、热浸渍60 ℃处理后1-戊醇的含量分别上升了8.22%、5.72%、25.26%、33.31%、30.27%、30.34%,正己醇的含量分别上升了5.53%、15.30%、16.64%、2.69%、7.90%、10.85%,1-辛烯-3-醇的含量分别增加了52%、121%、319%、230%、40%和148%。苯乙醇具有玫瑰花的香气,除冷浸渍外,其余各组的含量都高于自然浸渍,其中热浸渍60 ℃处理苯乙醇的含量比自然浸渍高出21.94%。从醇类物质总量上看,CO2浸渍处理后醇类物质含量最高,其次是热浸渍60 ℃、卡乐酶浸渍。

2.2.3 脂肪酸化合物 葡萄酒中的有机酸大部分来源于酵母菌和乳酸菌的代谢副产物,有研究表明,当酸类物质的含量小于阈值时,对酒的感官品质有积极贡献,可为酒带来新鲜感并平衡果香[21],大于阈值时,则会给香气带来负面影响[22]。共检测到脂肪酸类物质14种,含量最高的是辛酸,赋予酒体奶油和涩味。热浸渍40 ℃处理脂肪酸含量最高,CO2浸渍处理含量最少,这与表1中CO2浸渍处理总酸含量显著低于其他处理的结果相似,CO2浸渍有降酸作用,酸度较高的果实可以采用此浸渍方式酿造葡萄酒[23];CO2浸渍未检测到丙酸、异丁酸、2-甲基己酸、壬酸、肉豆蔻酸。卡乐酶浸渍未检测到9-癸烯酸。

表3 蛇龙珠干红葡萄酒香气成分活性值(OAV)及特征描述Table 3 Odor activity values(OAVs)and odor description of Cabernet Gernischt red wine

注:“-”表示未检测到香气成分。1、土壤味,2、坚果味,3、花香味,4、果香味,5、焦糖味,6、植物味,7、脂肪味,8、微生物,9、刺鼻味。表中分析结果均为阈值和香气描述已知物质,阈值与香气描述不清的此处不做讨论。2.2.4 萜烯类化合物 萜烯类化合物来源于葡萄果实本身,主要以键合态形式,酿造过程中可在糖苷酶的作用下转变为挥发性的游离态香气化合物,从而赋予葡萄酒特征品种香[24]。实验共检出10种萜烯,4种共有萜烯,其中CO2浸渍处理的萜烯类物质含量相对较高,其次是热浸渍60 ℃,主要使酒体呈现热带水果的香气。与自然浸渍相比,其他浸渍处理萜烯类物质含量都有所上升。

2.3 不同浸渍工艺处理对赤霞珠葡萄酒呈香类型影响

一般认为,OAV大于1的成分为样品的主体呈香化合物,对实验中检测到的挥发性成分进行OAV值计算,结果如表3所示。

葡萄酒的香气来源于品种本身,发酵产生及陈酿等过程,OAV值可以用来表示各物质对酒体香气的贡献率,从表3中可知,OAV值大于1的物质有15种,根据OAV值大小可以确定主体呈香物质是辛酸乙酯、琥珀酸二乙酯、癸酸乙酯、苯乙醇、正己醇、乙酸己酯。姜文广等人[27]认为对整体香气有贡献的物质其质量浓度至少要达到阈值的20%(OAV>0.2),实验酒样中OAV值大于0.2的物质有24种。根据香气的感官特征并参照葡萄酒香气轮盘[28]进行划分,对葡萄酒整体香气贡献较大的是果香、花香、脂肪味、植物味。

葡萄酒中的果香主要来自于酯类化合物[26],辛酸乙酯主要呈现菠萝、梨和花香,琥珀酸二乙酯呈水果清香,癸酸乙酯呈水果香和脂肪味,热浸渍60 ℃的果香最浓郁,而自然浸渍与冷浸渍处理的差别不大。苯乙醇使酒体呈现玫瑰花香,热浸渍60 ℃和卡乐酶浸渍的香气较强,而冷浸渍的香气较弱。植物味主要源于醇类化合物,正己醇和3-己烯-1-醇赋予酒体生青味、草本植物味,在各处理间的差别不大。脂肪味主要来自于脂肪酸类化合物,癸酸乙酯、辛酸、己酸、正癸酸是主要贡献组分,卡乐酶浸渍处理后脂肪味最浓郁,自然浸渍脂肪味则最弱。

由于热浸渍60 ℃香气物质含量和香气贡献最为突出,进一步分析自然浸渍与热浸渍60 ℃之间的差异,对这两组处理计算各系列香气成分OAV值并绘制香气强度图(如图1)。可以看出两组处理间香气差异很大,与自然浸渍相比,热浸渍60 ℃果香、花香、脂肪味、植物味分别提升了54.97%、26.97%、59.24%、14.8%。可以说,热浸渍60 ℃处理后香气品质得到了提升。

图1 对照与处理酒样各系列香气强度对比图Fig.1 Comparison of grouped aroma intensity in control and treatment

3 结论

本实验以甘肃河西产区蛇龙珠葡萄为原料,采用不同的浸渍工艺进行干红葡萄酒酿造,结果显示,酒精度在处理间没有表现出差异,自然浸渍的干浸出物显著高于其他各组,CO2浸渍处理后总酸含量显著低于其他各组。热浸渍60 ℃处理组总酚、单宁含量和色度值最高,其次是热浸渍40 ℃,色调在各组处理间也出现显著差异,热浸渍60 ℃偏黄,冷浸渍偏红。

采用HS-SPME和GC-MS联用技术,对七种浸渍工艺所酿葡萄酒进行香气物质分析,共检出78种香气成分,共有成分45种。不同浸渍工艺处理后,酒中酯类物质含量差异较大,含量较多的是辛酸乙酯,其次是乙酸乙酯、癸酸乙酯、琥珀酸二乙酯,热浸渍60 ℃酯类总含量最高,其次是热浸渍40 ℃、卡乐酶浸渍、CO2浸渍,自然浸渍含量最低。与自然浸渍相比,其他各处理醇类物质含量都有所提高,CO2浸渍醇类物质含量最高,其次是热浸渍60 ℃、卡乐酶浸渍。CO2浸渍后脂肪酸含量最少,而且没有检出丙酸、异丁酸、2-甲基己酸、壬酸、肉豆蔻酸。自然浸渍处理后萜烯类化合物低于其他各处理,CO2浸渍、热浸渍60 ℃含量则较高。

比较香气强度(OAV>0.2 的化合物),热浸渍60 ℃的果香则最浓郁,热浸渍60 ℃和卡乐酶浸渍的玫瑰花香气较强,而冷浸渍则较弱,醇类物质的植物味在各处理间差异不明显,卡乐酶浸渍后脂肪味最浓郁。综合理化指标与香气品质,与传统自然浸渍相比,热浸渍60 ℃后葡萄酒的香气品质最好。

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Effect of different steeping techniqueon aroma components ofCabernetGernischtwine

ZHAO Wan-zhen,ZHU Xia,CHEN Xia,LI Wei,DUAN Wei-peng,YANG Xue-shan,HAN Shun-yu*

(1.College of Food Science and Engineering,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;2.Gansu Key Laboratory of Viticulture and Enology,Lanzhou 730070,China;3.College of Life Science and Technology,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

CabernetGernischtgrape in the Hexi Corridor region were evaluated through headspace solid-phase microextraction(HS-SPME)combined with gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS),to study the effect of traditional steeping,cold steeping,Lallzyme EX-V steeping,carl enzyme steeping,CO2steeping,heat steeping 40 ℃ and 60 ℃ on physicochemical indexes and aroma components of wine. The results showed,dry extract content in traditional steeping group was the highest,total acid content of CO2steeping was significantly lower than other treatment,heat steeping 60 ℃ had highest total phenol,tannin and chromaticity values,hue showed evident difference among treatments(p<0.05). At the end of fermentation,78 kinds of aroma components were detected. Heat steeping 60 ℃ had highest content of ester material,followed by heat steeping 40 ℃,carl enzyme steeping,CO2steeping,traditional steeping was least. Compared with traditional steeping,other process alcohol content was all promoted. Heat steeping 60 ℃ and CO2steeping had high terpene content,fatty acid content was the lowest after CO2steeping. Heat steeping 60 ℃ showed strongest fruity and rose fragrance,and carl enzyme steeping had the most rich flavor of fat. In conclusion,the aroma of wine produced by different steeping techniques was different. Heat steeping 60 ℃ is more suitable for the brewing ofCabernetGernischtWine in Hexi Corridor region.

steeping technique;aroma components;CabernetGernischtwine;physical and chemical quality

2016-12-27

赵婉珍(1991-)，女，硕士研究生，研究方向：葡萄栽培与品质分析，E-mail：1192163922@qq.com。

*通讯作者:韩舜愈(1963-)，男，博士，教授，研究方向：果蔬加工及葡萄酒风味化学，E-mail:gsndhsy@163.com。

国家自然科学基金地区科学基金项目(31160310)；国家自然基金地区基金(31660455)。

TS207.3

A

1002-0306(2017)13-0237-08

10.13386/j.issn1002-0306.2017.13.045