赤霞珠干红葡萄酒自酿工艺优化及质量控制研究

张立新，高振峰，张新宪，白宇皓，杜静婷，张 薇

（山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所，山西 太原 030031）

葡萄酒是一种以新鲜葡萄或葡萄汁为原料，经全发酵或部分发酵制得的含有一定酒精度的发酵酒[1]。由于其酒精度约7%～13%，明显低于白酒，且葡萄酒中还含有丰富的单宁、维生素C、白藜芦醇和花色苷等营养物质，不仅老少皆宜而且具有良好的保健效果，深受消费者喜爱[2-5]。另外，近年来随着人们生活观念的改变，且自酿葡萄酒同市售葡萄酒相比酿造工艺简单、多样、可根据自身喜好来调节风味，因此，越来越多的人开始喜欢尝试自酿葡萄酒。然而随着自酿葡萄酒甲醇含量超标[6]、含有真菌毒素[7]以及甲醇超标与葡萄酒自酿工艺有关[8]等说法的出现，大家对自酿葡萄酒的质量安全以及如何正确酿造产生疑惑。因此，近年来有关葡萄酒自酿工艺和质量研究逐渐增多，且已有多数研究表明自酿葡萄酒甲醇含量不超标[5]。

虽然目前已有研究表明自酿葡萄酒甲醇含量不超标，但相关研究发现，自酿葡萄酒中的甲醇含量接近国标规定的400 mg/L，如李莹等[9]以市售葡萄酒为对照，对传统破碎自酿工艺葡萄酒中的甲醇含量进行了检测，结果表明，自酿葡萄酒甲醇含量为389 mg/L，且挥发酸含量较大，为1.1 g/L；雷胄熙等[5]同样以市售葡萄酒为对照，对10个自酿葡萄酒中的甲醇含量进行分析，结果表明，2个样品的甲醇含量超过国标，其余样品接近国标。另外还有研究发现，不同葡萄酒自酿工艺确实和甲醇含量多少存在一定关系，如文君等[6]研究发现，成都市的52份自酿葡萄酒无甲醇超标危险；高胜[10]研究发现，自酿葡萄酒甲醇含量同发酵温度有关；李艳松等[8]研究发现，果胶酶用量达120 mg/kg时，可显著增加甲醇含量。再者，除上述问题外，酸度也是自酿葡萄酒较难控制的一个质量指标，如果酿造工艺不合理，很容易出现酸度过高现象，且酸度高是自酿葡萄酒的一个普遍现象[9]。

赤霞珠（Cabernet Sauvignon）是酿造干红葡萄酒的传统名贵葡萄品种之一，优质的干红葡萄酒可保持葡萄中天然营养成分，深受消费者喜爱[11-12]。因此，基于上述问题，本研究以赤霞珠葡萄为研究对象，在现有干红葡萄酒自酿工艺基础上，围绕是否清洗，是否添加果胶酶、焦亚硫酸钠和酵母，酸度大以及如何降低甲醇含量等问题来展开赤霞珠干红自酿葡萄酒工艺和质量控制研究，旨在探索出1套酸度较低、甲醇含量较低、营养成分含量高的赤霞珠干红葡萄酒自酿工艺，为消费者自酿葡萄酒和疑惑消除提供现实依据。

1 材料和方法

1.1 材料

供试赤霞珠葡萄于2017年6月采自太谷县赤霞珠葡萄种植园区。帝伯仕葡萄酒专用酵母（10 g/袋），购买自湖北省宜昌波迪凯商贸有限公司；普通自酿葡萄酒为太原市小店区周边家庭自酿；白砂糖和商业葡萄酒购自太原市美特好超市。

1.2 试剂

盐酸溶液、氢氧化钠溶液、可溶性淀粉、焦亚硫酸钠、甲醇、没食子酸，钨酸钠、钼酸钠、碳酸钠等均为分析纯，配制方法参照国标GB/T15038—2006。

1.3 试验设计

为有效验证酿造工艺、果胶酶、焦亚硫酸钠以及杂菌对赤霞珠干红葡萄酒质量安全的影响，本研究共设7个处理，分别为：处理1.普通家庭自酿工艺（葡萄机械破碎—添加白砂糖—自然发酵—终止发酵）；处理2.葡萄机械破碎—添加白砂糖—添加酵母—发酵—终止发酵；处理3.葡萄机械破碎—添加白砂糖—添加焦亚硫酸钠—添加酵母—发酵—终止发酵；处理4.葡萄分级、筛选（去掉腐烂、染病葡萄）—流水清洗—控干—机械破碎—添加白砂糖—添加焦亚硫酸钠—添加果胶酶—添加酵母—发酵—终止发酵；处理5.葡萄分级、筛选（去掉腐烂、染病葡萄）—流水清洗—控干—机械破碎—添加白砂糖—添加焦亚硫酸钠—添加酵母—发酵—终止发酵；处理6.葡萄分级、筛选（去掉腐烂、染病葡萄）—流水清洗—控干—机械破碎—添加白砂糖—添加果胶酶—添加酵母—发酵—终止发酵；处理7.葡萄分级、筛选（去掉腐烂、染病葡萄）—流水清洗—控干—机械破碎—添加白砂糖—添加酵母—发酵—终止发酵。各处理均重复3次。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 甲醇含量测定 用一洁净、干燥的100 mL容量瓶准确量取100 mL样品（液温20℃）于500 mL蒸馏瓶中，连接冷凝器，以100 mL容量瓶作接收器（外加冰浴）。开启冷却水，缓慢加热蒸馏。收集馏出液接近刻度时，取下容量瓶，盖塞。于20℃水浴中保温30 min，补水至刻度，混匀，备用。

于25 mL具塞比色管中分别吸取试样1.3 mL作为样品管。分别吸取 0，0.2，0.4，0.6，0.8，1，1.5，2mL甲醇标准使用液置于25 mL具塞比色管中，并用乙醇（不含甲醇）稀释至2.0 mL，作为标准管。

于样品管和标准管中分别加水至5 mL，再依次各加2 mL高锰酸钾-磷酸溶液，混匀，放置10 min，各加2 mL草酸-硫酸溶液，混匀使之褪色，再各加5 mL品红-亚硫酸溶液，混匀，于20℃以上静置30 min，用2 cm比色杯，以零管调零，于590 nm处测吸光度，绘制标准曲线比较或与标准色列目测比较。

式中，X表示样品中甲醇的含量，单位mg/L；m1表示测定样品中的甲醇含量，单位mg；V1表示吸取样品的体积，单位mL。

1.4.2 SO2含量测定 吸取葡萄酒液体样品10 mL，置于蒸馏烧瓶中。加入250 mL水，装上冷凝装置，冷凝管下端插入预先备有50 mL乙酸铅吸收液的碘量瓶的液面下，然后在蒸馏瓶中加入10 mL盐酸溶液，加热蒸馏。当蒸馏液约200 mL时，使冷凝管下端离开液面，继续蒸馏1 min后用少量蒸馏水冲洗插入乙酸铅溶液的装置部分。同时做空白试验。随后于碘量瓶中依次加入10 mL盐酸和1 mL淀粉指示液，摇匀用碘标准溶液滴定至蓝色且30 s内不褪色为止。记录碘标准滴定溶液的消耗体积，并参照GB5009.34—2016中的计算公式进行计算。

1.4.3 总酸测定 参照GB/T 15038—2006中的指示剂法进行测定。

1.4.4 挥发酸测定 参照GB/T 15038—2006中挥发酸测定方法进行测定。

1.4.5 单宁含量测定 标准曲线的绘制：吸取0.0，10.0，20.0，30.0，40.0，50.0 mg/L 没食子酸标准液各1.0 mL，分别加5.0 mL水，1.0 mL钨酸钠-钼酸钠混合溶液和3.0 mL碳酸钠溶液，混匀，没食子酸标准溶液质量浓度分别为 0.0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 mg/L，显色，放置2 h，以标准曲线0.0 mg/L为空白，在765 nm波长下测定标准溶液的吸光度，以没食子酸浓度为横坐标、吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

样品的测定：吸取1.0 mL试样提取液，分别加入5.0 mL蒸馏水、1.0 mL钨酸钠-钼酸钠混合溶液和3.0 mL碳酸钠溶液，显色，放置2 h后，以标准曲线0.0 mg/L为空白，在765 nm波长下测定样品溶液的吸光度，根据标准曲线求出试样溶液的单宁浓度，以没食子酸计。如果吸光度值超过5.0 mg/L没食子酸的吸光度时，将样品提取液稀释后重新测定。

1.4.6 含糖量测定 使用折光仪对各处理样品中的含糖量进行测定。

1.4.7 酒精度测定 试样准备、酒精度分析步骤和结果计算均参照GB/T15038—2006中的密度瓶法。

1.5 数据统计与分析

试验数据使用Excel 2010进行整理后，使用SPSS17.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同自酿工艺对赤霞珠干红葡萄酒甲醇含量的影响

甲醇是各类酒中的重要有害物质，对人体健康有重要影响，因此，为明确自酿赤霞珠葡萄酒中的甲醇含量与自酿工艺之间的关系，降低自酿葡萄酒中的甲醇含量，本试验对其自酿工艺进行了优化，结果表明，各自酿工艺下葡萄酒和市售葡萄酒中均有甲醇检出，且自酿工艺下的甲醇含量均显著高于市售葡萄酒，但均未超过国标限量（≤400 mg/L）（表1），说明自酿葡萄酒不会造成甲醇含量超标，为击破自酿葡萄酒甲醇含量超标传言提供了参考依据。

另外，各自酿工艺下葡萄酒甲醇含量虽均未超过国家标准，但不同工艺下的甲醇含量却存在较大差异，其中以普通家庭自酿工艺（处理1）甲醇含量最高，为376.3 mg/L，达国标上限；其次为处理2，甲醇含量为349.7 mg/L，也达国标上限；以处理5甲醇含量最低，为227.1mg/L（表1）。同处理1相比，处理3和处理2虽然在添加焦亚硫酸钠和酵母后在一定程度降低了甲醇含量，分别降低了36.7，26.6 mg/L，但同分级、筛选和清洗过后的处理5和处理7相比，甲醇含量较高（表1）。另外，通过处理4～7对比分析还可发现，果胶酶同甲醇含量具有一定的正相关性，添加果胶酶后甲醇含量出现一定程度上升，如处理4（添加果胶酶）同处理5相比甲醇含量增加了38.7 mg/L；处理6（添加果胶酶）同处理7相比，甲醇含量增加了15.5 mg/L（表1）。说明分级、筛选、清洗工艺、添加酵母和焦亚硫酸钠可有效降低葡萄酒中的甲醇含量，而添加果胶酶虽然在一定程度上提高了出酒率，但增加了甲醇含量升高风险。

表1 不同自酿工艺下赤霞珠干红葡萄酒中的甲醇含mg/L

2.2 不同自酿工艺对赤霞珠干红葡萄酒SO2含量的影响

SO2作为葡萄酒中的一种防腐和抗氧化剂，对葡萄酒贮藏品质保障具有重要意义，但含量过高则会对人体健康产生不利影响，因此，本研究在使用焦亚硫酸钠进行防腐后，对各处理的结合态和游离态总SO2含量进行测定分析，结果表明，葡萄酒在酿造过程中无论添加或不添加焦亚硫酸钠均会有SO2产生，其中以添加焦亚硫酸钠处理4，5的SO2残留量较高，均在70 mg/L以上，高于市售葡萄酒，但均低于国标限量250 mg/L（表2）。

表2 不同自酿工艺下赤霞珠干红葡萄酒SO2含量mg/L

在各处理中，以处理3的SO2残留量最大，为161.28 mg/L，其次为处理4和处理5，分别为74.48，71.24 mg/L；其他处理SO2含量均在15mg/L以下，说明葡萄酒中SO2来源除与添加剂焦亚硫酸钠有关外，还与自身有关（表2）。

2.3 不同自酿工艺对赤霞珠干红葡萄酒总酸和挥发酸含量的影响

酸度作为葡萄酒品质评价的重要指标，对葡萄酒口感具有重要影响，因此，本研究对不同自酿工艺下葡萄酒的总酸和挥发酸进行了测定。由表3可知，各处理间的总酸和挥发酸含量均存在较大差异，其中以普通家庭自酿工艺（处理1）酸度最大，总酸含量和挥发酸含量分别为7.13，2.93 g/L，其中挥发酸含量超过国标1.2 g/L，且在终止发酵开盖后有强烈酸性味道，进一步证实了自酿葡萄酒酸度较大这一现象。在各处理中，虽然酸度均高于市售葡萄酒，但以处理4和处理5酸度较小，且明显低于其他处理，其总酸和挥发酸分别为2.51，0.66 g/L和2.79，0.77 g/L，说明在处理4工艺下可有效降低自酿葡萄酒的酸度。

表3 不同自酿工艺对赤霞珠干红葡萄酒酸度的影响g/L

2.4 不同自酿工艺对赤霞珠干红葡萄酒单宁和糖含量的影响

表4 不同自酿工艺对赤霞珠干红葡萄酒单宁和总糖含量的影响 g/L

总糖和单宁含量作为葡萄酒干型划分和品质评价的重要指标，对葡萄酒口感和品质具有重要影响[13-14]。本研究对不同自酿工艺下的葡萄酒2种指标进行测定后发现（表4），酿造工艺对2种指标影响较大。在含糖量方面，以处理1最高，为7.6 g/L，其次为处理2（5.3 g/L），其余各处理均低于4 g/L，符合干型葡萄酒要求。在单宁含量方面，以添加果胶酶的处理4和处理6含量较高，分别为2.26，1.87 g/L，以处理1含量最低，仅为1.52 g/L，且明显低于市售葡萄酒和其他处理。说明不同酿造工艺对葡萄酒干型和单宁含量具有较大影响，且在处理4工艺下可明显提高葡萄酒单宁含量和降低糖度。

2.5 不同自酿工艺对赤霞珠干红葡萄酒酒精度、出酒率及发酵时间的影响

酒精作为葡萄酒的重要组成成分，其高低与糖度关系密切，在自酿过程中可根据自身喜爱通过调节加糖量来控制酒精度，其中，干红葡萄酒酒精度以13%居多，因此，本研究以13%作为发酵目标，并在此基础上对发酵工艺的酒精度、出酒率以及发酵时间的影响进行了测定。结果表明，发酵工艺对最终酒精度和出酒率具有一定影响，在处理4工艺下，出酒率最高，为81.67%，且酒精度（13.79%）同市售葡萄酒（13.42%）较为接近；在处理1下酒精度和出酒率均为最低，分别为11.5%和70.63%（表5）。另外，在添加酵母后可明显缩短发酵时间；在添加果胶酶后可明显提高出酒率，且在焦亚硫酸钠和果胶酶同时存在时酒精度和出酒率均较高，说明通过工艺优化可实现出酒率提高和酒精度更接近预期目标，处理4发酵工艺较好（表5）。

表5 不同自酿工艺对赤霞珠干红葡萄酒酒精度、出酒率和发酵时间的影响

3 结论与讨论

自酿葡萄酒风格随性，操作者可依据自身喜好来调节口味，容易满足不同人群对葡萄酒的风味要求；采用纯手工操作，对工艺过程的细节处理更为细腻，如原料的逐粒筛选、自流酒与压榨酒的分离等，不仅更有利于将葡萄酒的品质发挥到极致，而且可使酿造者亲身感受酿造过程[9]。然而，自酿葡萄酒作为一种民间自发的个体行为，生产者未经统一培训，酿造方式均来自民间传承，酿酒水平因人而异，不仅是造成自酿葡萄酒成品品质不稳定的重要原因，而且对于自酿成品，多数酿造者选择直接饮用，缺乏质量安全检验条件和意识，给自酿葡萄酒埋下安全隐患[9]。这也就是坊间传言“自酿葡萄酒甲醇含量超标”、有害毒素积累风险高、酸度大等问题出现的主要原因。因此，优化自酿葡萄酒工艺和质量安全控制，使人们在享受自酿葡萄酒营养价值、饮用价值和酿造过程的同时，对自身的健康和安全负责。

本研究在处理1～3中重点针对坊间自酿葡萄酒不经过清洗直接酿造工艺进行安全性评价和工艺优化，结果发现，3种工艺下的自酿葡萄酒中甲醇含量均未超标，但处于国标上限；在3组处理中为明确处理1甲醇含量高的原因是否与未清洗葡萄杂菌含量高及自身酿酒酵母形成优势种群缓慢导致其他杂菌繁殖有关，分别在处理3，2中加入了焦亚硫酸钠—酵母和酵母，结果发现，甲醇含量高同二者具有一定相关性。处理2加入酵母后，不仅甲醇含量和酸度都出现一定程度下降，同处理1相比，甲醇、总酸、挥发酸分别下降了26.6 mg/L，1.27，1.0 g/L，而且还有助于提高单宁含量和降低糖度；处理3在同时加入焦亚硫酸钠和酵母后对葡萄酒质量的影响规律同处理2相同，但各指标的改善效果均明显好于处理2，说明在自酿葡萄酒过程中加入焦亚硫酸钠和酵母不仅可有效缩短酿造时间，而且可有效提高自酿葡萄酒品质和质量安全[15]。

在明确焦亚硫酸钠和酵母在自酿葡萄酒中的作用后，本研究还对酿造前是否进行葡萄清洗、分级筛选和是否加入果胶酶进行了系统探究，结果表明，酿酒葡萄经过清洗、分级筛选和加入焦亚硫酸钠、酵母以及果胶酶等辅料后可明显提高葡萄酒质量安全，在各处理中以处理4甲醇含量最低（266.1mg/L）、酸度最小（总酸2.51 g/L、挥发酸0.66 g/L）、出酒率最高（81.67%）、单宁含量最高（2.26 g/L），说明该处理在自酿葡萄酒工艺推广中具有良好潜力。另外，通过对处理4～7进行对比分析后还发现，甲醇含量、单宁含量、酸度和出酒率同果胶酶加入具有一定的相关性。在果胶酶存在的处理中，虽然甲醇含量略高，但酸度、单宁含量、酒精度以及糖度等指标均可得到有效改善。该研究结果同俞惠明等[16]（果胶酶提高葡萄酒中单宁含量）、李艳松等[8]（果胶酶同甲醇含量高具有一定相关性）和沈志毅等[17]（果胶酶种类及发酵温度与甲醇含量有关）的研究结果相近，再次证明果胶酶同葡萄酒中甲醇产生具有一定相关性。另外，结论虽然相近但数值存在一定差异，造成这种差异的原因可能与检测方法、果胶酶用量、酿造工艺以及葡萄来源差异有关。

虽然本研究得出一套酒精度为13%且质量检测合格的赤霞珠干红葡萄酒自酿工艺，但在后续研究中还需使用高通量测序来直观反映焦亚硫酸钠、酵母、果胶酶以及清洗、分级筛选对自酿过程中微生物群落变化的影响，且还需进一步大规模试验来验证该工艺对酿造者的普遍适用性。