红葡萄酒发酵前处理技术研究进展

田 超，侯红萍

（山西农业大学食品科学与工程学院，山西太谷030801）

红葡萄酒发酵前处理技术研究进展

田 超，侯红萍

（山西农业大学食品科学与工程学院，山西太谷030801）

当代食品科学对葡萄酒的研究，已明确其中决定葡萄酒颜色及品质特点的主要成分为多酚类，而决定葡萄品种风味特色的是萜烯类、C13-降异戊二烯及其衍生物类香气物质。为提高葡萄酒中这些有效成分，产生了如冷浸渍、二氧化碳浸渍、热处理、高压脉冲电场及干缩葡萄等在酒精发酵开始前从葡萄浆果中提取有效物质的技术手段。每种方法都有各自的机理、优缺点及相应的研究进展。

葡萄酒； 发酵前处理； 综述

现代葡萄酒功能成分的研究表明：多酚组分、香气组分等均是葡萄酒中的重要功能物质。而葡萄酒中的多酚等物质几乎全部来自于葡萄表皮及葡萄籽。

传统的葡萄酒酿造工艺，确实存在一个带皮浸渍发酵，萃取多酚及香气物质的过程。但传统浸皮发酵式萃取有很大的局限性：首先随着浸渍时间延长，不良单宁含量萃取增加，使得成品酒风味苦涩，需长时间陈酿以柔化，如传统派Barolo葡萄酒。另外某些地区所种植的酿酒葡萄，如博若莱的Gamay、南法地区的Syrah等，单宁含量高且粗糙，酿成的酒口感过硬，不宜饮用。所以需要改变工艺，提高优质单宁的萃取方法，并有效避免不良单宁成分被浸出的风险。或在保留花色苷、香气物质的同时降低单宁含量。这些都是传统浸皮发酵所无法达到的。

随着酿酒工艺的技术进步及对葡萄酒中功能成分萃取的追求，衍生出一系列新方法，弥补或部分取代传统浸皮发酵，以提高香气及优质单宁等物质萃取，获得独特风格的葡萄酒。其中发酵前处理指的是在葡萄采摘以后，至酒精发酵开始之前这一阶段。采用技术手段进行预先萃取，提高葡萄醪及成品酒中多酚、香气物质等成分含量，进而提高葡萄酒质量，获得优质的葡萄酒。

1 冷浸渍

冷浸渍处理起源于法国勃艮第(Bourgogne)地区[1]，是目前实际生产葡萄酒所采用的主要前处理工艺。冷浸渍是将破皮后的葡萄醪在发酵罐内降温至10℃以下，浸渍数天（通常为3～7 d）后，再升温添加酵母进行正常酒精发酵的前处理工艺。

冷浸渍的作用主要来自于对葡萄皮及葡萄籽额外的浸泡：低温阻止了酵母的活动，进而阻止了酒精发酵的启动，同时阻止了葡萄自身酶系的活性，使得有效浸渍时间得以延长。由于此时发酵并未开始，浸提主要是以水为溶剂进行完成的。

经冷浸渍处理后，可有效提高成品酒中多酚的含量和颜色深度。从目前现有的报道可知，在我国4个主要产区：河北昌黎、甘肃嘉峪关、宁夏贺兰山东麓、云南弥勒地区，以当地酿酒葡萄为原料，采用发酵前冷浸渍处理后，多酚成分含量提高，颜色加深，并对增加香气有一定效果[2]。冷浸渍对多酚萃取的提高，一种可能的机理是低温延长了有效浸提时间，并使单宁在长时间冷浸渍过程中变得更加稳定，不易在后续发酵中减少[3]。

冷浸渍对葡萄酒色度的影响，主要是通过提高辅色素等非呈色多酚来实现的[4]。国内外等研究表明，低温浸渍不利于主要花色苷浸提，但有利于黄酮类物质浸提，黄酮类物质可促进花色苷稳定，进而间接提高成品酒的色度[3]，并具能在陈酿过程中保持颜色稳定的优势[5]。但随着低温浸渍时间的延长，葡萄醪色调会逐渐升高，使葡萄酒颜色趋向砖红色[3]。

已有研究发现，冷浸渍能提高赤霞珠等酿酒葡萄成品酒的香气物质含量[6]，其可能的机理是，浸渍时间的延长，促使果皮中的芳香物质的萃取，促进含香气物质的结合态糖苷酸解[7]。另有报告，在工业化生产条件下，利用赤霞珠葡萄品种，经冷浸渍处理，可提高脂质物质含量，降低部分高级醇含量[8]，进而提高成品酒香气品质。但对冷浸渍在香气方面的提高亦有矛盾的结果和不明确的报道[9]。

冷浸渍的效果的确切性和其影响因素还需进一步探讨，有研究表明，造成冷浸渍结果不同的影响因素包括浸渍时间、葡萄品种[10]、降温方式、浸渍及发酵所用容器等等[8]。各个因素影响的程度和因素之间的关系尚需进一步阐明。

冷浸渍前处理工艺也会产生不良影响，如增加不良单宁浸提风险。另冷浸渍过程中产生的己醇会导致最终葡萄酒中己醇含量显著升高，冷浸渍过程中的压帽操作会对葡萄原料造成较大机械损伤，从而进一步加剧己醇的产生[8]。

因此，冷浸渍处理的完整机制、确切效果以及影响因素还需要进一步研究探明，以明确冷浸渍前处理工艺的优势。

2 二氧化碳浸渍

二氧化碳浸渍的渊源可以追溯到19世纪法国著名微生物学家巴斯德（Pasteur），而真正的形成系统应用推广是1935年法国的Flanzy[11]。二氧化碳浸渍工艺现常用于法国博若莱（Beaujolais）地区的博若莱新酒（Nouveau），酿酒葡萄品种为Gamay，以及法国南部地区部分酒庄的Syrah、Carignan等酿酒葡萄品种。

二氧化碳浸渍法的主要工艺是将整串完好无损的葡萄置于充满CO2气体的密闭容器中，浸渍8～15 d。在此条件下经CO2浸渍的葡萄将存在3种状态[12]：由葡萄自身重力挤压造成的破皮及葡萄汁流出，进行普通酒精发酵；果汁对浸泡于其中的整粒及破碎葡萄颗粒进行浸渍；存在于CO2气体中的整粒葡萄经过无氧代谢，由酶引起细胞内发酵。

经二氧化碳浸渍所形成的葡萄酒带有显著的特点：较低的酸度、极低的单宁含量以及掩盖品种特点的香气。以上特点决定二氧化碳浸渍法只适合酿造陈酿期短的廉价葡萄酒，极大限制了此工艺的使用范围。

细胞内发酵是指葡萄在缺氧环境下，由于葡萄自身代谢，在酶的作用下将葡萄糖转化为较少量酒精的过程。由细胞内发酵产生的酒精含量一般不超过2.50%，同时会产生甘油、乙醛、琥珀酸和乙酸。

二氧化碳浸渍法造成极低单宁、色素的主要原因是参与浸渍的葡萄醪中含有完整的成串葡萄，未破损的果皮阻碍了多酚物质的浸提，另由于自然破损进行酒精发酵的葡萄汁较少，细胞内发酵生成的酒精量也较少，故缺乏酒精使浸提效果降低[13]。

目前，二氧化碳浸渍特殊香气的研究主要停留在香气成分的分析和与其他传统工艺酿造酒香气成分的对比上。而特殊风味、香气成因并不完全明确。推测特殊香气可能由苹果酸形成的天冬氨酸和琥珀酸等进一步转变形成，陈酿后会有所改变[14]，因此香气物质差别的具体成因尚可进一步研究明确。

3 热处理

目前现有的葡萄酒发酵前热处理方法主要是热浸渍处理及其衍生出的多种方法。热浸渍酿造法是将红葡萄原料加热至70℃以上浸渍30～40 min。随后即冷却至适宜温度，开始酒精发酵的前处理工艺。

一系列改进的热浸渍工艺也有所报道，包括改进温度和浸渍时间[15]，浸渍后压榨分离皮渣后再发酵。以及在高温加热后迅速加负压，使葡萄醪瞬间沸腾，产生葡萄汁蒸汽。再经冷凝浓缩后，启动发酵的“闪蒸工艺”。

整体而言，热处理可提高成品酒总酚[23]。其机理主要为高温破坏了葡萄浆果细胞结构，使得细胞内水溶性的单宁和花青素等溶入葡萄醪[11]。此外高温亦可破坏葡萄原料中来自霉菌的氧化酶系，防止葡萄醪氧化，进而可降低SO2使用[15]，符合现代人们对绿色健康饮品的追求理念。

但有报道指出，热处理会改变成品酒香气组分的构成——包括增加新的风味物质和改变已有风味物质含量。有报道指出，用气相色谱-质谱联用（GC-MS）设备分析了经60℃和70℃浸渍24 h后发酵的赤霞珠成品酒，发现热浸渍处理对葡萄酒香气种类和含量均有显著影响。并指出经60℃、24 h热浸渍处理所产生的风味改变，对葡萄酒质量提升有益。而70℃、24 h热浸渍处理所产生的香气改变对葡萄酒有负面影响[16]。而国外也有报道，热处理会影响发酵后酒的香气组成，降低成品酒品质[17]。

因此热处理对葡萄酒品质的影响还需更充分的研究和综合分析。

4 高压脉冲电场处理

高压脉冲电场在食品处理领域已有一定的研究基础，现已在大分子物质定向改性、目标成分提取、食品干燥、食品冷冻与解冻、果蔬榨汁、农药残留降解等领域广泛研究。对于葡萄酒，高压脉冲电场技术可用于葡萄破皮后发酵前处理阶段，以及葡萄酒陈酿过程中催陈。

高压脉冲电场用于葡萄酒发酵前处理，可提高葡萄醪及成品酒多酚类物质含量以及提高色度。

N.Lopez等[18]在2008年发表的论文中表明，用5 kV或10 kV/cm场强75～100 Mhz的单电极高压脉冲电场处理Tempranillo葡萄醪。可缩短发酵后果皮浸渍的时间，并使成品酒的色度、花色苷含量、总酚含量有所提高。并且不改变成品酒的颜色和其他成分，显示出高压脉冲电场是理想发酵前处理技术。同时，此位作者又用Cabernet Sauvignon酿酒葡萄为实验材料，研究了经高压脉冲电场处理后葡萄醪与传统浸渍葡萄醪之间多酚组分含量，发现经高压脉冲场处理后，可缩短浸渍时间72～268 h[19]。

有研究表明，高压脉冲电场对葡萄醪的处理不仅局限于提高多酚萃取上。

Sze Yinng Leong 等[20]使用 Pinot Noir酿酒葡萄，对比了强场强处理，弱场强处理，传统冷浸渍之间的区别和联系。并发现经高压脉冲电场处理后，可提高出汁率，但维生素C含量下降。

Noelia Lopez-Giral等[21]使用横跨两个年份的3种酿酒葡萄：Graciano,Tempranillo,Grenache进行对比研究，发现Tempraillo对高压脉冲电场处理主要反映为花色苷含量的增加，而Grenache反映为2～3种多酚物质含量提高，而Graciano各种单项成分提高并没有显著差异。进而表明高压脉冲电场处理对成品葡萄酒改变受葡萄品种影响。

另外对高压脉冲电场前处理技术的研究也涉及感官品评和陈酿影响。

Eduardo Puertolas等[22]在对 Cabernet Sauvignon处理后，对新发酵酒采取了颜色、涩度、风味、整体印象等指标的感官品评。

该作者随后研究了高压脉冲电场处理后酒在玻璃瓶中陈酿12个月的多酚组分变化，结果表明，在瓶陈过程中和陈酿结束后，经处理的酒中多酚组分仍高于对照组[22]。

不同前处理技术之间的比较也有所报道。

Nada El Darra等[23]系统比较了热处理、酶处理以及高压脉冲电场处理技术对葡萄酒的颜色及成分影响。并指出相对另外两种处理，高压脉冲电场处理具有节省能源、不引入外来物质、不改变葡萄酒香气成分等优点。

5 干缩葡萄酒

使用干缩葡萄酿制葡萄酒在欧洲已有很长历史。在意大利Veneto地区，由干缩葡萄酿制的干型红葡萄酒称为Amarone,甜型红葡萄酒称Recioto。在法国两海之间（Entre-deux-Mers）地区也有使用干缩葡萄酿制甜型酒。

传统葡萄干缩工艺是使健康的葡萄在一定温度、湿度下自然风干。Veneto地区将整串葡萄放置在特制的一层紧挨一层的木架上，置于通风且不透光的房间内，2～20℃温度，40%～90%RH湿度下，自然风干90～120 d[24]。并使水分失去40%以上[25]。Versari及Ferrarini等[25]在 2005 年对自然风干过程中葡萄的变化和可能发生的问题做过详细的观察和研究。

然而有报道指出，在自然风干过程中，一些真菌的作用可能会产生毒素，如Ohartoxin A[26]。因此Doymaz建议应当使用现代化工业方法代替传统的自然干缩工艺，以提高干缩葡萄的品质[27]。

目前学术界对使用现代化手段——机械风干葡萄酿酒研究尚少。当代对机械风干酿造葡萄酒的主要研究集中在风干葡萄后酿出酒的几种关键成分的提高上。Carolina P.Panceri等[28]使用酿酒葡萄赤霞珠（Cabernet Sauvignon）和梅落（Merlot）在7℃，35%湿度下机械风干约49 d后酿酒。并每7 d测量矿物质含量、多酚组分和抗氧化活性。发现经机械风干处理后，酿出的葡萄酒的总可溶性固形物、总酸、花色苷、总多酚含量均有提高，进而提出机械风干葡萄对葡萄醪及最终葡萄酒成品质量有所提高。Nieves Lopez de Lerma等用Temprranillo酿酒葡萄，在采摘后进行干缩处理13 d，提出采摘后干缩能使葡萄醪多酚组分和抗氧化活性组分均有所提高[29]。Jorge J.Moreno 等[30]采用 Pinot Noir酿酒葡萄进行采摘后机械风干处理，发现成品酒中不仅多酚组分有所提高，萜烯类及β-糖苷类风味物质也有所提高，并且在机械风干过程中葡萄浆果生理性成分可继续转化。

除了对机械风干葡萄酒成品酒的成分分析，对发酵后新酒的感官品评也有所报道，在Carolina P.Panceri等[31]的研究中，对机械风干后Cabernet Sauvignon新发酵酒进行感官评测，评测内容涉及颜色、酸度、涩度、甜度、黏度、酒精度等指标。发现机械风干葡萄酒在颜色及味觉感官上均有所增强。

在机械风干葡萄酿酒过程中，需要考虑的因素有风干过程中葡萄的保鲜、保色。发酵过程中，由于风干后葡萄含水量减少，含糖量急剧升高，普通酵母很可能难耐受，因此需要采取技术手段保证发酵得以顺利进行。

Davide Barbanit等[32]在2008年对酿酒葡萄失水干缩过程中的动力学做了研究，指出干缩效率与温度呈正相关，与环境湿度呈负相关，并建立指数型线性微分方程动力模型。

Rinaldo Botondi等[33]提出臭氧熏蒸（Ozone Fumigation）可在葡萄干缩过程中将真菌等微生物降低50%，并可保护葡萄浆果中的多酚成分，并影响葡萄浆果内酶活性，达到保护酿酒葡萄的效果。Marilinda Lorenzini等[34]提出一种青霉菌的感染可提高葡萄干缩过程中的质量，产生更多有益营养物质，竞争性抑制有害微生物感染及生长。

在高糖发酵技术方面，目前主要研究重点还是在于可耐受高糖、高酒精环境的酿酒酵母的探索、分离和纯化。N.Lopez de Lerma,R.A.Peinado[35]于2011年发表文献，用发现的两种高酒精耐受度的酵母发酵干缩后的Tempranillo葡萄酒醪，并获得成功。Rosanna Tofalo等[36]从意大利中部地区高糖葡萄醪中分离鉴定出数个菌种，其中部分菌种是很理想的高糖发酵酵母菌种。

在国内，新疆地区有着葡萄种植的传统，由于地区气候优势，新疆地区在约2000年前的东汉时期便有制作葡萄干的历史[37]。传统新疆葡萄干的制作方式分为晾房阴干和太阳直晒两种[38]。更有效的现代化制干方法如太阳能-红外联合方式[39]和利用异地气候差异制干方法也正在积极进行研究。

在葡萄制干工艺上，陈年来等[40]研究了制干过程中防止褐变的方法。余绍合研究了葡萄制干的气象条件[41]。

国内风干葡萄酿酒研究开展极少，目前仅有郑峰等一篇关于自然风干葡萄酿酒对赤霞珠成品酒品质影响的报道[42]。王耀宗等[43]对晋南地区葡萄制干可能性进行了探索，为山西地区葡萄制干后续研究提供了基础。

6 展望

在目前国内外葡萄酒生产过程中，各种发酵前处理技术被广泛应用。传统的正在生产实践中使用的冷浸渍处理、二氧化碳浸渍处理工艺逐渐趋向成熟，提高了成品酒的质量，丰富了葡萄酒风格。但这两种前处理技术存在各自的缺点及局限：冷浸渍易产生负面影响，二氧化碳浸渍又仅局限于简单易饮的特殊风格葡萄酒，热处理会改变葡萄酒风味构成。因此这些特性仍需进一步研究和改进。

高压脉冲电场在实验室阶段已表现出高效、节能、有效提高浸提却不引入其他影响因素的优势。随着对大型高压脉冲电场处理设备的深入研究，一旦可用于工业生产规模的高压脉冲电场设备研制成功，高压脉冲电场处理技术将成为一种理想的葡萄酒前处理技术。

而干缩葡萄酿酒已有数百年历史，此技术使酿酒葡萄失水，其操作相对简单、成本低、易开展，拥有历史传统，其成品酒的风味更早已能被大众所接受，因此不失为一种迅速提高葡萄酒品质和丰富葡萄酒风格的理想手段。

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Research Progress in Pretreatment of Grape Before Fermentation

TIAN Chao and HOU Hongping
(College of Food Science and Engineering,Shanxi Agricultural University,Taigu,Shanxi 030801,China)

Modern researches on grape wine have revealed that the color and the quality features of grape wine is mainly determined by polyphenols,and the aroma features of grape wine is mainly determined by terpene,C13-isoprene and its derivatives.In order to increase those efficient compositions in grape wine,a series of technical measures including cold-soak,CO2-soak,heating treatment,pulsed electric field,and dry shrinkage has been developed one after another for effective extraction of efficient compositions from grape before alcohol fermentation.In this paper,the operating mechanism,the advantages and disadvantages,and the research progress in each technical measure were reviewed.

grape wine;pretreatment before fermentation;review

TS262.6；TS261.4

A

1001-9286（2017）11-0103-06

10.13746/j.njkj.2017127

山西农业大学横向课题。

2017-05-11

田超（1987-），男，在读硕士，研究方向：葡萄酒酿造工艺。

侯红萍（1965-），教授，研究方向：食品与发酵工程，E-mail：sphhping@126.com。

优先数字出版时间：2017-07-19；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170719.1113.007.html。