葡萄酒中多酚物质的种类、影响因素及其作用

张晓燕，孙成举，孙丙升，张明

（青岛崂山矿泉水有限公司/青岛华东葡萄酿酒有限公司，山东青岛 266100）

葡萄酒中多酚物质的种类、影响因素及其作用

张晓燕，孙成举，孙丙升，张明

（青岛崂山矿泉水有限公司/青岛华东葡萄酿酒有限公司，山东青岛 266100）

多酚物质对葡萄酒质量的影响贯穿葡萄酒的整个生命周期，对它们的研究一直是人们关注的热点，其研究应用的领域也越来越广泛。本文从葡萄酒中多酚物质的来源、含量影响因素以及在葡萄酒中的作用进行了综述，以期为葡萄酒从业者提供一定的帮助与参考。

葡萄酒；多酚物质；影响因素

多酚物质为植物体内的次生代谢物，具有多元酚结构，主要存在于植物的皮、根、叶、果中，在植物中的含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素。到目前为止，已经有8000多种酚类化合物被分离和鉴定，葡萄酒中含有大部分已查明的酚类物质。研究发现，虽然多酚物质只占葡萄重量的1%～5%，但是对葡萄酒的质量至关重要，其与葡萄酒中其他成分协调构成了葡萄酒的质量标准及独有的个性[1]。而多酚物质在葡萄酒中的含量、类型及诸多作用，都直接或间接的影响葡萄酒的质量[2]，因此其研究有助于葡萄酒从业者和消费者更好的理解葡萄酒及其质量。

1 葡萄酒中多酚物质的来源及种类

葡萄酒中的酚类物质主要来源于葡萄果实[3]，还有发酵时带入或添加的果梗，发酵过程中微生物的代谢产物[4]，浸渍、酿造、陈酿期间添加或使用的橡木制品[5]及商业单宁也是其来源。葡萄酒中的酚类物质主要可分为两大类：类黄酮和非类黄酮。

1.1 类黄酮

类黄酮主要分为儿茶素、黄酮醇、花青素和单宁。

儿茶素是一类黄烷-3-醇的衍生体，主要存在于种子中，是葡萄酒中类黄酮引起的苦味主要来源[6]，在白葡萄酒中的浓度是10～50 mg/L，在红葡萄酒可达到800 mg/L。

黄酮醇存在葡萄皮中，最有名的黄酮醇是槲皮素-3-葡萄糖苷。在葡萄酒的酿造和陈酿过程中，槲皮素-3-葡萄糖苷去糖苷化而以槲皮素苷元形式存在，其在葡萄酒中的含量很低。

花青素是一类水溶性色素，主要存在于红色品种果皮中。在葡萄酒中含量最多的花青素是氯化锦葵色素-3-葡糖苷。当葡萄破碎时，花青素可以与许多其他成分（乙醛、鞣质、酮酸、肉桂酸等）反应生成花青素的衍生色素，也是葡萄酒中最早生成的聚合色素。

单宁是由一些非常活跃的低分子量的酚类物质通过缩合或聚合而成的，存在果皮和种子中，可分为两个亚类：水解单宁和缩合单宁。水解单宁指含有配糖键的单宁，由非类黄酮聚合而成，在酸性条件下易水解生成葡萄糖和没食子酸或其他酚酸（比如鞣酸），主要来自橡木制品。缩合单宁（原花青素）是黄烷-3-醇的聚合物，是葡萄和葡萄酒中含量最多的酚类物质。

1.2 非类黄酮

非类黄酮主要是酚酸类化合物，包括羟基肉桂酸衍生物、羟基苯甲酸衍生物、芪类、挥发性酚等[7]，其在葡萄酒中的含量相对较低，主要来源于果肉或者陈酿期的橡木制品中。

羟基肉桂酸的衍生物主要以酒石酸的酯化物形式存在，包括咖啡酸、香豆酸以及阿魏酸等，存在果肉中。羟基苯甲酸的衍生物包括没食子酸、香子兰酸、儿茶酸和水杨酸等，来源于葡萄果实与橡木桶，是葡萄单宁和橡木桶单宁的水解产物[8]。

芪类（白藜芦醇）主要存在于红、白葡萄皮中，其在红葡萄酒中的含量是白葡萄酒中的十倍左右。挥发性酚主要是香草醛，可能是最重要的橡木制品来源的酚类物质。

2 影响葡萄酒中多酚物质含量的因素

葡萄酒中酚类物质的含量及种类受很多因素的影响，主要是葡萄原料与酿造工艺条件，此外陈酿期间，酚类物质的转化与演变及橡木制品的使用也会对葡萄酒中酚类物质的含量与种类产生一定的影响。研究发现，红葡萄酒中的多酚物质含量在1850～2200 mg/L，主要受浸渍/发酵时间以及葡萄酒中多酚聚合物的自我转化、演变的影响[9]。白葡萄酒中是在220～250 mg/L，来自于果肉中[10]。

2.1 葡萄原料的影响

已知，葡萄酒中的多酚物质主要来源于葡萄果实，可以说在一定程度上，葡萄中的多酚物质的含量与种类决定了葡萄酒中的多酚物质的含量与种类。多酚物质是葡萄果实在生长过程中不断地合成的次级代谢产物，主要累积在果皮和种子中（果肉中只含有很少量的酚类物质）。果皮中含有整个果实30%左右的酚类物质，主要是花青素，原花青素等，种子含有果实中70%左右的酚类物质，主要是原花青素等。研究发现，不同的葡萄品种中其酚类物质的含量和种类各不相同，部分葡萄品种甚至有其独有的酚类物质[11]，而相同品种葡萄及其酿制的葡萄酒中酚类物质的构成及含量也会受地域、栽培条件、气候条件、成熟度等多种因素的影响。一般认为，红葡萄品种中酚类物质的含量要高于白葡萄品种，而红葡萄品种中不同品种间酚类物质的差别也很明显，如赤霞珠中的含量要明显高于美乐、蛇龙珠等品种[12]，因此酿造选用的葡萄品种是影响葡萄酒中酚类物质含量的首要因素。

众所周知，葡萄原料的质量很大程度上决定了所酿葡萄酒的质量。葡萄的质量越高，酿出的葡萄酒质量越好，其内在原因之一就是成熟葡萄中的优质单宁含量高，转化到葡萄酒中的优质单宁也就越多。为了酿造更好的葡萄酒，酿酒师们想尽办法在全世界寻找适合葡萄种植的产地，并非常重视葡萄的种植和管理，以期收获高质量的葡萄原料。而在判断葡萄果实质量时，多酚物质其重要性仅次于葡萄中的糖和酸，同时酿造师在酿造期间的很多决策都依赖于葡萄果实中酚类物质的含量[13]，因此，在葡萄果实的生长成熟期，监控酚类物质的含量也是十分必要的，可以帮助获得最佳的葡萄采收期。

2.2 酿造工艺的影响

葡萄收获后，果实中酚类物质的种类和含量就已经确定了。此后，酿酒师的酿酒理念和采用的酿造工艺条件就成了决定葡萄酒中酚类物质含量的主要因素。研究发现，葡萄酒中的酚类物质含量是低于果实中酚类物质的含量的，大约只有30%～35%的葡萄多酚物质被提取出来[14]，其中来源于果皮与种子中的酚类物质占据了葡萄酒中酚类物质的绝大部分，来源于果梗（有时会在浸渍和发酵过程中添加部分果梗）与果肉中（含很少量的羟基苯丙烯酸）的酚类物质只占很少的一部分。

此阶段，能影响葡萄中的多酚物质向葡萄酒中转移的因素有很多。研究发现，浸渍、发酵期间的温度和时长是决定葡萄酒中多酚物质含量的最大因素[15-17]。例如赋予葡萄酒颜色的多酚物质——花青素，更高的浸渍、发酵温度可以缩短其在葡萄酒中达到最高浓度的时长，并增加其在葡萄酒中的含量；而过低的浸渍、发酵温度和提前分离皮渣与果汁会导致提取出的花青素含量过低，造成所酿葡萄酒颜色很浅或者无色，这一点黑比诺葡萄酿造的起泡酒就可证明。同时，在浸渍/发酵过程中，pH、酒精的含量、酶的选择、压帽、分汁、硫或氧化处理、压榨等工艺操作都会影响葡萄酒中潜在的酚类物质的含量和种类[18-20]。

葡萄酒的后处理工艺中的澄清和稳定性处理，也会影响葡萄酒中多酚物质的含量[21]，其总体趋势是降低的。马文超等[22]试验表明，下胶、冷冻和膜过滤等后处理工艺都不同程度的降低了葡萄酒的色度和总酚含量，从而降低了葡萄酒的外观颜色和品质。而且不同的澄清剂——鱼胶、明胶、蛋清粉、络蛋白的使用会导致葡萄酒中酚类物质含量及种类的变化，进而使葡萄酒呈现与之前不同的颜色、口感、苦味和收敛性[23]。

虽然葡萄中的酚类物质决定了葡萄酒中酚类物质，但是葡萄中的酚类物质对于葡萄酒质量并不都是起积极作用，有些甚至起到负面的效果，如过度的收敛感和苦味。因此在葡萄酒的酿造阶段，依酿酒师酿造葡萄酒种类的不同与质量的要求，可以有选择采取不同的工艺条件去浸提葡萄中的多酚物质[24]。传统观点认为，果皮比种子中的单宁更为“成熟”，如果酿酒师期望酿造一款高质量的葡萄酒，浸提果皮中的单宁是更好的选择。在实践中，果皮单宁通常是在发酵初期被浸提出来，随着浸渍时间的延长，种子中单宁的比例也随之上升[25]，因此酿酒师就要根据实际情况决定浸渍、发酵的温度和时间，合理的安排工艺操作及参数，以使葡萄酒中果皮单宁与种子单宁的浸出比例达到完美，从而酿造出高质量的葡萄酒。此过程中涉及的因素众多，浸提出的单宁也不断的与葡萄酒中的其他物质发生物理、化学上的变化，因此目前来说，更多的是依赖酿酒师的个人经验与判断，如何把握也是对酿酒师的一个巨大考验，不过这也是一名酿酒师的魅力所在。

此外，发酵时选用的酵母菌株也会影响葡萄中多酚物质的浸出，虽然这种影响并不明显，而一些新技术的应用也会影响到葡萄酒中多酚物质的含量，如应用在葡萄破碎阶段的闪蒸技术，可以更好的提取葡萄中的多酚物质[26]。

2.3 陈酿期的影响

陈酿期对葡萄酒中多酚物质的影响主要有两个方面：一是葡萄酒中多酚物质的转变和演化，二是浸提自橡木制品的多酚物质。

在葡萄酒的陈酿期，葡萄酒中多酚物质含量和种类一直处于动态变化中，结构简单的低分子量酚类物质会进一步转化成复杂的高分子量的多酚物质，如花青素与儿茶素，原花青素以及葡萄酒中的其他成分发生反应形成新的聚合色素，这会导致葡萄酒中低分子量的单体酚含量不断减少，而高分子量聚合酚类物质不断增多，从而使葡萄酒中多酚物质的含量和种类发生变化[17]。

橡木制品（橡木桶、橡木板、片等）的使用，也会释放一定量的酚类物质进入葡萄酒中，如4-苯乙烯和4-乙基愈创木酚[27]，此过程可提升葡萄酒的品质。

3 葡萄酒中多酚物质的作用

3.1 对葡萄酒感官品质的影响

葡萄酒中的酚类物质多种多样，但是并不是全部的酚类物质都对葡萄酒的感官品质有影响，有些酚类物质虽然具有感官特性，但是其含量低于最低阈值，也不会被人所感知。目前，主要是多酚物质对葡萄酒颜色、滋味与口感、苦味、涩味以及香气等感官品质的影响[28]。

3.1.1 对颜色的影响

黄酮醇类在红、白葡萄酒中都存在，虽然本身没有颜色，但在葡萄酒中能起到辅色的作用。

红葡萄酒中，花青素及其衍生物是影响葡萄酒颜色的主要因素，其中来自葡萄中的花青素主要影响年轻红葡萄酒的颜色，使其呈现紫红色，而随着葡萄酒陈酿的进行，花青素的衍生物（主要是花青素的糖苷类物质）的含量与种类升高，葡萄酒的颜色也随之改变，呈现砖红色（黄色调），颜色也更趋于稳定，这一过程涉及复杂的机理，如花青素的自缔合反应，乙醛的诱导缩合以及辅色作用等[29]。

白葡萄酒颜色的变化更多的与氧有关，氧化导致了白葡萄酒中酚类物质和其他物质的改变，进而影响葡萄酒颜色变化有关，使葡萄酒的颜色从无色或浅麦秆黄色转变至深麦秆黄色甚至褐色[30]。

3.1.2 对滋味与口感的影响

红葡萄酒中，结构简单，低分子量的酚类，如香豆酸、咖啡酸、阿魏酸、香草酸以及结构复杂的高分子量酚类物质单宁及其衍生物都会对葡萄酒的口感、苦味、涩味产生影响。在感官特性方面，黄烷-3-醇类、儿茶素、表儿茶素以及表儿茶酸与没食子酸的聚合物都有苦味和涩味，但是聚合物的苦味相对较轻。如黄烷-3-醇同时具有苦味和涩味，但是来自于果皮中的黄烷-3-醇类，分子量较高，更多的给予葡萄酒以涩味，而来源于种子中的低分子量的黄烷-3-醇类更多的带来苦味[31]。Rudnitskaya等[32]研究发现，黄酮醇类也能影响葡萄酒的味觉和触觉，如槲皮素的衍生物与红葡萄酒中的苦味有关，槲皮素-3-葡萄糖甙的涩味被描述为“天鹅绒般的柔滑感觉”。

此外，研究也发现，天然的花青素对葡萄酒的风味没有影响，而花青素的衍生物（部分花色苷类）除了对葡萄酒的颜色有直接影响外，也可带来涩味[33]。

3.1.3 对气味的影响

葡萄酒中的挥发性酚类物质一般都有香气特性，一定浓度对葡萄酒的香气有负面的影响，在很低的浓度上对葡萄酒香气的复杂性有积极的影响。如来自酒香酵母的挥发性酚类4-乙基苯酚、4-乙基愈创木酚和4-乙基儿茶酚，会导致不良动物的气味，如皮毛、马厩味和医药味，即使这些挥发性酚类物质的浓度很低或低于感知阈值，但是依然能够影响葡萄酒的香气。而源于橡木桶及橡木制品中的香草醛能赋予葡萄酒香草的气息，是陈酿葡萄酒中重要的香气成分。

3.2 抗氧化性

多酚物质由于具有良好的清除自由基的能力，而作为抗氧化剂被广泛应用于食品和医学领域，近十几年来对这类化合物的研究一直是抗氧化剂研究领域的热点。而在植物多酚化合物中，以葡萄多酚抗氧化活性最强，表现在如抑制蛋白质及脂质的氧化、减少H2O2的形成、抑制抗氧化酶系统调节表达、阻止低密度脂蛋白固醇氧化等。同时葡萄多酚还具有较强的清除自由基的能力，如羟自由基、过氧化氢自由基、超氧自由基等[34]。

多酚及其代谢物的抗氧化活性取决于其核心结构上功能组的排列，其含有的特殊结构成分是清除自由基、鳌合金属离子、氧化活性所必需的。目前研究发现，多酚物质抗氧化作用的机制主要为以下几个方面：直接清除自由基阻断脂质过氧化的链式反应；螯合过渡金属离子，降低氧自由基对细胞的毒害；恢复其他抗氧化剂如维生素E等活性，间接起到抗氧化作用；抑制细胞内氧化酶活性，防止有关氧化降解的发生[35]。

目前，国内外对多酚物质抗氧化的研究较多，但以多种多酚混合体系的抗氧化研究居多，对多酚类物质单体的抗氧化性的研究以及多酚单体结构与抗氧化能力的关系研究较少，而且有些结论并不统一[36]。

研究表明，多酚类物质的含量、种类与葡萄酒的抗氧化活性有很高的相关性[37]。因此，能够影响葡萄酒中多酚物质的因素，同样的也会对葡萄酒的抗氧化能力产生影响，从而使不同的葡萄酒表现出不同的抗氧化活性[38]。

多酚物质的含量与抗氧化能力成正比：相比较而言，红葡萄酒因其经过与皮渣的浸渍而获得高浓度的酚类，比白葡萄酒具有更强的抗氧化性。Neuza Paixa等[39]对红葡萄酒、桃红葡萄酒和白葡萄酒进行了酚类物质含量和抗氧化性的测定，得出葡萄酒中酚类物质含量高低和抗氧化性大小一致，证明了这一规律。

不同的酚类物质对葡萄酒抗氧化性的贡献差异还是很大的，其抗氧化性能力的大小不仅取决于酚羟基的数目，还与酚羟基是否能与自由基反应形成稳定的半醌式自由基结构有关[40]。Fernandez-Pachon等[41]的研究表明，葡萄酒的抗氧化活性主要是由于来单宁、原花青素和黄酮类物质，其中酚酸类及黄烷醇类对葡萄酒的抗氧化活性贡献比较大。羊芹等[42]研究证实，原花青素具有极强的抗氧化活性, 是一种良好的氧游离基清除剂和脂质过氧化抑制剂，具有较强的自由基清除和抗氧化活性，原花青素的抗氧化活性呈现剂量-效应关系，但如果超出一定的浓度，其抗氧化活性将随着浓度的升高而降低，同时缪冰旋[43]的研究也证明了氧自由基清除活性主要与原花青素含量相关。

3.3 抗菌性

面对外部的诸多威胁，葡萄果实在生长过程中应用广泛的对抗机制来应对病原菌和其他的生物威胁，其次级代谢产物酚类物质是对威胁的一种反应。研究发现，葡萄及葡萄酒中的多酚物质对多种细菌、真菌及酵母菌等都表现出来明显的抑制作用，并且多数多酚物质的最小抑菌浓度都较低，在抑菌的同时又不会影响动物自身的生长[44]。葡萄多酚物质的抑菌机制还不完全清楚，目前的研发发现主要有以下两种机制：部分酚类物质存在高化学反应（抗氧化和清除自由基特性），形成具有抗菌作用的黄酮类氧化产品[45]。

不同的葡萄多酚物质其抑菌种类和能力的各不相同，如葡萄多酚提取物对革兰氏阳性菌抗性大于革兰氏阴性菌，而相当部分的多酚物质甚至无抑菌作用。张建华等[46]通过比较不同多酚物质的抑菌能力，结果表明：在8种供试多酚中，杨梅酮、槲皮素和EGCG抑菌能力相对较强；黄烷-3-醇类化合物对醋酸菌和酵母菌的抑制能力比乳酸菌更强，没食子酸则恰好相反；山奈酚对所有供试菌株都没有抑菌能力。此外，Namhui等[47]从山葡萄的梗中提取的多酚物质对肠道和口腔细菌有良好的抑制作用，这也从侧面印证了葡萄酒多酚物质有利于人类的健康。

3.4 鉴别葡萄酒的真伪和产地

葡萄酒中的多酚物质主要来源于葡萄果实和果梗，而产地、气候等外部环境也会对葡萄中多酚物质的含量及其种类产生影响，因此通过检测葡萄酒中多酚物质的含量和种类来确定葡萄酒品种、产地和真伪也就有了可能。研究证明，葡萄酒在光谱（A420、A280）吸收值的变化值是不同的，酚类化合物已经成功应用于葡萄酒分类和评估葡萄酒的真伪，而且葡萄酒中的多酚物质的含量和种类可用于表示品种的特征，提供原产地的信息。Rastija等[48]证实黄烷醇可作为区分产地葡萄酒和不同类型葡萄酒的重要依据，尤其是反式-白藜芦醇在有机葡萄酒中的含量很高，这一点可以用于区分有机葡萄酒和普通葡萄酒。此外，黄酮醇杨梅素和栎皮酮通过梯度洗脱反相HPLC测定，杨梅素和表儿茶素含量的两维分析，都可用于分类多种原产地红葡萄酒。Leonhard等[49]用LC-MS/MS快速定量不同产地、品种和年份葡萄酒中的11种多酚化合物，并建立了多酚模型。判别分析结果表明，酚类化合物光谱分析适用于葡萄酒样品的真伪鉴别。此方法同时实现了几个葡萄品种的地理标志鉴别和4个产区的品种鉴别。Gómez-Ariza[50]通过APPI结合ESI-MS用于葡萄酒中大部分色素的鉴定，获得的色素轮廓可以表征品种葡萄酒，从而对未知样品进行分类。

然而，酚类化合物作为区分产地葡萄酒的指标也存在争议。Gambelli等[51]分析了意大利不同原产地的10款葡萄酒的某些黄酮醇、酚酸、花色素苷及反式-白藜芦醇含量，结果表明，这些化合物的浓度与葡萄酒的原产地没有相关性。因此，目前通过此种方法来鉴别葡萄酒的真伪和产地并不具有普遍性，可能只对某些特定地区的葡萄酒或是品种起作用。

4 小结

酚类物质在葡萄酒质量中的作用毋容置疑，因此研究葡萄酒中酚类物质的来源，探明其影响因素，了解其作用，能帮助人们更好的了解葡萄酒，提升葡萄酒的质量。但由葡萄酒中的酚类物质种类繁多，结构多变，相互之间以及与葡萄酒中其他物质的反应错综复杂，且处于不断的动态变化之中，因此其作用、机理尚有很多不太明确的地方，这就需要进一步的研究探讨。

酚类物质对葡萄酒的感官有很大的影响，但是如何确定葡萄酒中各单独种类的酚类物质对葡萄酒感官的影响是一个艰巨的挑战。这种挑战主要是酚类物质结构的多样性及其如何影响感官的，以及多酚物质之间以及多酚物质和其它物质之间的互相影响。

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10.13414/j.cnki.zwpp.2017.06.012

2017-08-16

张晓燕（1983-），女，助理工程师，学士，研究方向为质量控制。E-mail: zhangxiaoyan@laoshan.com.cn