谷胱甘肽的添加对干白葡萄酒的影响

梁晓芳，王浩燃，宋春华，牟建楼，马艳莉，王 颉

（河北农业大学食品科技学院，河北保定071000）

白葡萄酒酒体清澈透明，气味清爽，酒香浓郁，营养丰富。葡萄酒中含有抗氧化成分和丰富的酚类化合物，可防止动脉硬化和血小板凝结，保护并维持心脑血管系统的正常生理机能，起到保护心脏、防止中风的作用。大多数白葡萄酒的氧化腐败已成为葡萄酒行业众所周知的问题。白葡萄酒对氧气暴露敏感，这会导致其特征性香气的丧失，非典型老化特征的发展以及颜色的变化[1]。酚类物质，特别是邻苯酚，是葡萄酒氧化褐变的原因[2]。褐变可能是酶促氧化的结果，这种氧化大多数都发生在葡萄酒酿造过程中，而非酶促氧化主要发生在葡萄酒陈酿过程中[3]。

SO2在葡萄酒中作为抗氧化剂，主要作用是有效地裂解过氧化氢和邻醌类化合物，SO2还可以与羰基化合物，特别是乙醛形成加合物[4]。亚硫酸盐被认为是控制葡萄酒中氧化反应的有效试剂，但是它们有毒并且具有过敏性[5]。因此，亚硫酸盐含量较低的葡萄酒被寻求健康饮食的消费者所接受，一些葡萄酒生产商试图减少SO2在葡萄酒酿造中的使用。尽管完全消除SO2是不可行的，但可以寻找SO2的替代物，以减少 SO2的使用[6]。

谷胱甘肽（GSH）是一种由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽，它天然存在于许多动植物和微生物中。半胱氨酸的巯基是其生物化学性质以防止氧化的位点[7-9]。GSH的主要功能可以概括为抗氧化剂、免疫力增强剂和解毒剂[10]。在活体组织中，GSH在生物还原、抗氧化应激、异生素和内源性毒性代谢物解毒，酶活性以及硫和氮代谢中起关键作用[11]。因此它被认为是一个强大的、多功能的、重要的自我防御分子。GSH的添加可以允许在葡萄酒中使用较低剂量的SO2，并且与SO2相比，GSH可以在氧化过程中捕获邻醌，限制褐变色素的数量[12-13]。此外，GSH对白葡萄酒的保护作用也被证明可以防止某些酚类、酯类和萜类化合物的损失。当GSH存在时，在酒的贮存陈酿过程中由氧化过程中形成的醌与其反应，在没有足够量的GSH的情况下，醌类与其他酚类化合物反应，并且该反应可以导致形成新的聚合物和更大结构的单宁，并随之改变葡萄酒感官特性，因为这些酚类、酯类和萜类化合物是白葡萄酒中令人愉快的花香和果味的重要贡献者[14-15]。

本实验将GSH添加到干白葡萄酒中，并放于50℃的环境条件下对其进行加速氧化，每周测定葡萄酒中的各理化指标、颜色和单体酚的含量，与未添加GSH的酒样对比，以探究GSH对干白葡萄酒的影响。为白葡萄酒的储存提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

干白葡萄酒：2017年酿造的龙眼干白葡萄酒原酒，由河北怀来贵族庄园提供。葡萄酒的酒精度为12%vol，总酸为7.11 g/L，pH值为3.63，还原糖为0.18 g/L。

试剂及耗材：NaOH、葡萄糖、Na2CO3、福林酚、冰乙酸等，均为分析纯，保定万科试剂公司；乙腈、甲醇，均为色谱纯，上海科密欧公司；没食子酸、原儿茶酸、儿茶素、香草酸、丁香酸、香豆酸、丁香醛、阿魏酸、愈创木酚、苯甲酸、水杨酸、槲皮素，美国Sigma公司。

仪器设备：数字折光仪，日本ATAGO公司；色彩色差计（CR-400型），柯尼卡美能达公司；高效液相色谱仪（2489紫外检测器、自动进样器、CLASSVP工作站），美国Waters公司；超声波脱气机，宁波新芝生物科技股份有限公司；薄膜旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 酒样的处理

准确称取30 mg GSH标准品添加到1.5 L白葡萄酒样中，分装成3瓶，每瓶500 mL；另取3瓶500 mL的酒样不添加GSH作为对照。将6瓶酒样置于50℃的恒温箱中保存，每7天取样1次用于各种指标的测定。

1.2.2 基本理化指标的测定

pH值的测定采用pH计法；可溶性固形物的测定采用折光仪法；总酸的测定采用NaOH滴定法；还原糖的测定采用DNS法。

1.2.3 色差的测定

利用色差计测定酒样的L*值、a*值和b*值。其中，L*值代表明亮度（L*=0表示黑色，L*=100表示白色）；a*值为红绿参数（+为红，-为绿）；b*值为黄蓝参数（+为黄，-为蓝）[16-17]。试验重复3次，在自然光下对酒样进行测定。

1.2.4 酚类物质的测定

1.2.4.1 总酚的测定

采用福林酚比色法。

1.2.4.2 单体酚的测定

取10 mL酒样用10 mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，旋转蒸发浓缩至干后，残渣溶于3 mL色谱甲醇中，置于-20℃下避光保存，待液相色谱分析用。液相色谱分析参照侯丽娟[18-19]的方法。

1.3 统计分析

所有实验数据均为3次重复实验结果的平均值，试验结果以X±SD表示。采用Origin 8.6或SPSS 17.0软件进行数据统计及方差分析，并用ANOVA和邓肯氏多重差异分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 基本理化指标的变化

随着储存时间的延长，葡萄酒中各理化指标的变化见表1。可溶性固形物的含量随时间的延长而略有减少，但在未添加GSH和添加GSH的酒样中差别不显著。在未添加GSH的酒样和添加了GSH的酒样中，还原糖的含量均随着时间的延长而降低，这说明GSH对还原糖的影响非常小。在添加和未添加GSH的酒样中，pH值随储存时间的延长变化不大。总酸的含量随着时间的延长而略微增大，但在添加GSH后会使酒样中的总酸明显降低，可能是GSH与酒样中的有机酸发生了反应，消耗了部分酸或抑制了醇类和醛类氧化成酸。对于酒样的pH值与总酸的关系为：葡萄酒中的酸类物质主要由有机酸构成，即来源于葡萄的酒石酸、苹果酸、柠檬酸和来源于工艺过程的琥珀酸、乳酸、醋酸，其大部分以游离状态存在，少数以盐类形式存在。葡萄酒的总酸是指葡萄酒中游离酸的总量，即可滴定酸，此概念并未直接表示出葡萄酒中某种酸的酸度强弱，只是说明了某种酸的存在状态。而pH值是氢离子浓度的负对数，它则表示了氢离子的实际浓度。葡萄酒中的有机酸均属于有机弱酸，各自离解氢离子的能力有所不同，所以葡萄酒的pH值取决于各种有机酸的性质、相对含量以及葡萄酒的状态等因素[20]。

表1 GSH对白葡萄酒理化指标的影响

2.2 色差的变化

干白葡萄酒的颜色是一项重要感官指标，它影响着消费者的接受程度。影响干白葡萄酒颜色的因素很多，当干白葡萄酒在温暖的条件下接触氧气（空气）时，就会被氧化，其结果是酒的颜色变深。葡萄酒一旦被氧化，对酒质的损害是无法修复的，因为氧化还原反应是不可逆的。随着储存时间的延长，酒样的颜色逐渐由浅黄色变为黄褐色，表现为色差L*值的下降，a*值和b*值的上升，见图1至图3。添加了GSH的酒样各值都比未添加GSH的酒样的值变化趋势小，最终颜色浅。可见GSH可以降低酒样颜色变化速率，对干白葡萄酒的颜色有一定的保护作用。

图1 L*值随时间的变化

2.3 酚类物质的变化（图3）

2.3.1 总酚的变化

葡萄酒中酚类物质是指分子结构中含有酚官能团的一类化合物。酚类物质是葡萄酒中重要的组成成分，它不仅贡献酒的感官特性，如颜色、风味、收敛性等，而且还具有重要的抗氧化性，作用机理包括清除自由基和与金属的鳌合作用[21-22]。总酚的变化见图4，酒样中的总酚含量随着时间的延长而减少，在未添加GSH的酒样中减少得更多。酚类物质易氧化，GSH的添加保护了酚类物质，防止其被氧化。

图2 a*值随时间的变化

图3 b*值随时间的变化

图4 总酚含量随时间的变化

2.3.2 单体酚的变化

葡萄酒中单体酚种类繁多,包括黄烷醇类、黄酮醇类、羟基肉桂酸类等,具有多种生物活性,是重要的天然产物之一。此处只对在葡萄酒中含量高且具有代表性的几种不同类的单体酚做分析。

2.3.2.1 黄烷醇类

黄烷醇类是葡萄酒中含量最丰富的一类酚，会带给葡萄酒苦味和结构感，在酿酒期间通过葡萄籽和皮渣的浸渍而进入葡萄酒中[23]。儿茶素是一种典型的黄烷醇类酚[24]。儿茶素在酒样中的变化见图5。随着时间的延长，儿茶素含量逐渐降低，未添加GSH的酒样中儿茶素降低的速率比添加GSH的酒样快。

图5 儿茶素含量变化

2.3.2.2 黄酮醇类

葡萄酒中的花色苷会与黄酮醇结合，赋予葡萄酒蓝紫色和橙黄色色调。槲皮素属于黄酮醇中的一种，据研究，与其他类黄酮醇相比槲皮素对葡萄酒有较好的辅色效果[25]。槲皮素在酒样中的变化见图6。在添加与未添加GSH的酒样中槲皮素的含量均随着时间的延长而降低。槲皮素含量的降低也可能是酒样颜色变深的一个原因。

2.3.2.3 羟基肉桂酸类

葡萄果实中20%～25%的酚酸都是以游离态的形式存在，其中羟基肉桂酸衍生物是含量最高的一类，它们对葡萄酒的氧化变色起重要作用。一些基本的花色苷通过乙酰化、咖啡酰化及香豆酰化作用形成更多的花色苷[26]，通过一系列反应，最终生成结构更为复杂的吡喃花色苷和聚合色素，使葡萄酒的颜色发生变化[27]。香豆酸在酒样中的变化见图7。随着时间的延长，香豆酸的含量会随着时间的延长先缓慢上升而后再下降。未添加GSH的酒样中香豆酸的含量会先下降，且下降幅度比较大。酒样中香豆酸的含量增加可能是一些复杂的大分子物质分解的结果，分解后的香豆酸又被氧化所以含量之后又降低了。酒样中的GSH会先被氧化，所以添加了GSH的酒样中香豆酸的含量比较高。

图6 槲皮素含量变化

图7 香豆酸含量变化

3 结论

本研究通过在干白葡萄酒中添加GSH探究GSH对干白葡萄酒的影响。在高温加速干白葡萄酒氧化的条件下，酒样中可溶性固形物和还原糖含量降低，pH值变化不显著，总酸含量升高，在酒中添加GSH对酒的基本理化指标影响不大，但对总酸影响显著；GSH可以保护干白葡萄酒的颜色，延缓干白葡萄酒的颜色变深的趋势；GSH对酒中总酚含量有较大的影响，尽管与黄烷醇类、黄酮醇类和羟基肉桂酸类的酚发生的化学反应各不相同，但能够有效地减缓酚类物质的减少，延长干白葡萄酒的存放时间。