不同浸渍工艺对贵人香干白葡萄酒香气品质的影响

杨学山 刘 琦 段卫朋 宋茹茹 韩舜愈 祝 霞,*

(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)

酿酒葡萄果皮中存在的香气化合物及其前体物质是葡萄酒品种香气的重要来源，浸渍处理可使更多游离态和结合态香气物质进入葡萄汁，并在发酵过程中经一系列生物转化，进而丰富和彰显葡萄酒的香气风格和产地特征[1-2]。目前干白葡萄酒酿造方式主要以澄清汁发酵为主[3]，其优势在于可以减少发酵汁中的固体悬浮物数量，避免葡萄汁过度氧化，从而确保干白葡萄酒口感清爽，但此方式失去了浸渍工艺给葡萄酒品质带来的诸多益处[4-5]，如增加风味的复杂度、酒体的结构感等。近年来已有文献报道，干白葡萄酒发酵前恰当的浸渍处理对品种香气提升显著[6-7]。王志锋等[8]研究了带皮浸渍对雷司令(Riesling)干白葡萄酒品质的影响，结果发现低温浸渍可延长酒精发酵时间，并且在冷浸渍(48 h)及18℃发酵条件下获得的葡萄酒香气成分更复杂、浓郁。Stanka等[9]研究浸渍时间和浸渍温度对干白葡萄酒香气影响时发现，10℃浸渍20 h获得的葡萄酒样香气品质最佳。Sokolowsky等[10]研究发现带皮浸渍有利于增加雷司令葡萄酒中花香、果香等品种香气，但其他品种，如霞多丽(Chardonnay)、长相思(Sauvignon Blanc)等经浸渍处理后香气品质提升并不显著。杨沫等[11]研究发现，冷浸渍处理后干白葡萄酒香气物质总量显著增加，其中酯类香气物质含量增幅较大，如己酸乙酯、2-己烯酸乙酯、辛酸乙酯、棕榈酸乙酯等脂肪酸乙酯含量显著增加，且浸渍时间越长，香气物质含量增加越明显。Sun等[12]研究酿造工艺对酒样香气品质的影响发现，经冷浸渍处理后的酒样中己酸乙酯、丁酸乙酯、苯甲醛、芳樟醇等芳香化合物的含量升高，果香味更加浓郁。

甘肃河西走廊葡萄酒产区以沙质土壤为主，矿物质含量丰富，干旱少雨，昼夜温差大，非常适宜种植贵人香(Italian Riesling)酿酒葡萄，但由于受酿造工艺雷同、香气物质合成释放不充分等因素的影响，企业生产的贵人香干白葡萄酒存在品种香气不突出，缺乏风格特征等问题[13-14]。因此，本试验以贵人香酿酒葡萄为原料，利用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用技术(headspace solid phase micro-extraction combined with gas chromatography-mass， HS-SPME/GC-MS)检测发酵酒样中的挥发性香气化合物，探讨不同浸渍工艺处理对贵人香干白葡萄酒香气品质的影响，以期为提升甘肃河西走廊产区干白葡萄酒香气品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

贵人香酿酒葡萄，2018年10月采自甘肃武威莫高酿酒葡萄种植基地，总糖含量239 g·L-1，总酸含量6.47 g·L-1(以酒石酸计)；LA-FR酿酒酵母菌株，上海鼎唐国际贸易有限公司；果胶酶(50 000 U·g-1)，法国LAFFORT公司；偏重亚硫酸钠、氯化钠等，均为分析纯，天津光复精细化工研究所。

1.2 主要仪器与设备

PAL-2数显手持糖度计，日本爱宕ATAGO公司；LRH-150生化培养箱，上海一恒科学仪器有限公司；DVB/CAR-PDMS顶空固相微萃取装置(50/30 μm)，上海安谱科学仪器有限公司；DF-2集热式磁力搅拌器，常州市亿能实验仪器厂；TRACE 1310-ISQ气相色谱质谱仪、ISQ型单四极杆质谱仪，美国Thermo Scientific公司；WineScanTM，福斯华(北京)科贸有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 贵人香干白葡萄酒酿造工艺 贵人香酿酒葡萄→除梗、粒选→破碎→添加果胶酶和二氧化硫→(浸渍)→皮渣分离→低温澄清→接种酿酒酵母→酒精发酵结束[15]。

1.3.2 酿酒酵母菌株活化 按产品说明书推荐方法对LA-FR酿酒酵母菌株进行活化。将活性干酵母溶于10倍体积无菌水中，37℃静置溶解20 min，再加入等体积澄清后的贵人香葡萄汁于28℃活化25 min，待接种使用。

1.3.3 不同浸渍工艺处理方式 传统工艺，即澄清汁发酵工艺(CQ)[16]：将采摘的贵人香酿酒葡萄除梗、粒选后进行人工破碎处理，添加20 mg·L-1果胶酶、60 mg·L-1SO2(以偏重亚硫酸钠的形式添加，下同)，皮渣分离，低温(10℃)澄清24 h后，取上层澄清汁，装入2.5 L棕色玻璃瓶，装液量为90%，按推荐用量(0.2 g·L-1) 接种酿酒酵母，18℃条件下发酵，至酒精发酵结束。试验重复3次。该处理为对照组。

浸渍工艺(JZ)[17]：将采摘的贵人香酿酒葡萄除梗、粒选后进行人工破碎处理，添加20 mg·L-1果胶酶、60 mg·L-1SO2，带皮低温(10℃)浸渍24 h后皮渣分离，将分离得到的葡萄汁装入2.5 L棕色玻璃瓶，其余操作同CQ工艺，试验重复3次。

浸渍澄清工艺(JC)：将采摘的贵人香酿酒葡萄除梗、粒选后进行人工破碎处理，添加20 mg·L-1果胶酶和60 mg·L-1SO2，带皮低温(10℃)浸渍24 h后皮渣分离，再将葡萄汁低温(10℃)澄清24 h后，取上层澄清汁，其余操作同CQ工艺，试验重复3次。

1.3.4 不同浸渍工艺处理的发酵动力学比较 在葡萄汁中接入LA-FR酵母菌株后，每隔2 h取样，分别测定总糖含量，判定启酵时间。在酒精发酵过程中，每隔12 h分别测定3个处理酒样中的总糖含量，直至酒精发酵结束(总糖≤4 g·L-1)。

1.3.5 理化指标测定 发酵酒样酒精度、总酸含量、挥发酸含量、pH值、总糖含量、总酚含量等基本理化指标均使用WineScanTM分析仪测定。

1.3.6 挥发性香气化合物萃取与检测 参照祝霞等[18]的方法，利用HS-SPME/GC-MS对酒样中的挥发性香气化合物进行定性定量分析，其中HS-SPME主要用于香气成分萃取，GC-MS用于香气物质定性定量分析。

香气成分萃取：取8 mL待测发酵液于15 mL顶空瓶内，加入2.4 g氯化钠、10 μL内标物(2-辛醇)和磁力搅拌转子，密封、摇匀后置于恒温磁力搅拌器中，40℃水浴平衡30 min，然后顶空萃取30 min。

GC-MS分析条件：毛细管色谱柱为DB-WAX(60 m×2.5 mm×0.25 μm)；升温程序：初始温度50℃，保持5 min，再以3.5℃·min-1升温至180℃，保持15 min；载气：高纯氦气(He)，流速1 mL·min-1；进样口温度240℃，不分流进样；质谱接口温度280℃；电子轰击离子源EI，离子源能量70 eV；质谱扫描范围20～350 m/z。

定性分析：采用与标准香气成分保留时间(retention time，RT)对比的方法结合NIST-11、Wiley及香精香料标准谱库检索比对结果进行挥发性香气化合物定性分析。

定量分析：对于已有标准品的香气化合物通过内标-标准曲线法进行定量，无标准品的化合物采用化学结构、官能团相似、碳原子数相近的标准物质进行半定量。

1.3.7 感官评价 参照GB/T 15037-2006[19]中葡萄酒感官检查与评定的要求对本试验中三款酒样进行感官评价。本次感官评价小组由甘肃农业大学食品科学与工程学院9位拥有葡萄酒及烈酒教育基金会证书(2个三级、4个二级、3个一级)的老师和同学组成，主要从外观(10分，包括澄清度)、香气(50分，包括纯正度、浓郁度、优雅度、协调性、复杂性各10分)、口感(20分，包括余味、平衡度各10分)3个方面进行感官评价。

1.4 数据统计分析

利用Microsoft Excel 2013对试验数据进行分析和作图，使用IBM SPSS Statistics 19.0进行主成分分析及多重比较(Duncan法，P<0.05)，试验结果均以平均值±标准偏差表示。

2 结果与分析

2.1 发酵动力学比较结果

由图1可知，3种工艺处理的葡萄汁中的总糖(239 g·L-1)均在10 d内发酵结束(≤4 g·L-1)，且其均呈“S”型曲线的下降趋势。在发酵过程中最明显的区别在于启酵时间，其中JZ启酵时间最短(0.25 d)，JC次之(0.42 d)，CQ启酵最慢(0.50 d)。从整体发酵时间来看，JZ最快(8.00 d)，CQ最慢(9.50 d)，JC居中(8.50 d)。这可能是由于浸渍过程可以促进果肉、果皮和种子中营养物质大量释放到葡萄汁中[20]，从而改善酿酒酵母生长繁殖的营养环境，使得发酵汁中酵母生物量更大，发酵速率更快，且JZ葡萄汁中营养物质更为丰富，因而其启酵时间和发酵时间最短。

图1 不同浸渍工艺处理的发酵动力学比较Fig.1 Comparison of fermentation kinetics of different maceration processes

2.2 基本理化指标检测结果

理化指标常作为葡萄酒质量评价的基本要求。由表1可知，CQ葡萄酒的酒精度最高;JZ、JC葡萄酒的总酸含量显著低于CQ(P<0.05)。此外3种工艺条件下葡萄酒的总酚含量间均存在显著差异，其中JZ酒样总酚含量最高(37.33 g·L-1)，JC次之，CQ最少，这主要是由于JZ葡萄酒中含有较多的固体悬浮物，其中所含有的酚类物质在发酵过程中被释放到葡萄酒中，从而增加了最终酒样的多酚含量。适量的多酚类物质能增加葡萄酒的收敛味，但含量过高会影响白葡萄酒口感，且会加重葡萄酒装瓶后的褐变效应[21]。总体评价，3种浸渍工艺酿造的干白葡萄酒的基本理化指标均符合GB/T 15037-2006[19]的要求。

表1 不同浸渍工艺处理的葡萄酒基本理化指标Table 1 Basic physical and chemical indexes of wine treated by different maceration processes

2.3 挥发性香气化合物检测结果

2.3.1 GC-MS检测结果 葡萄酒中的醇类香气物质绝大部分来自酒精发酵过程，其主要由酵母菌经Ehrlich途径[22]和Harris途径[23]生成。酒体中的高级醇组成不同，可能与葡萄经发酵、浸渍、陈酿等过程导致高级醇成分有所变化有关[24]。由图2可知，不同浸渍工艺发酵酒样挥发性化合物在种类和含量上均存在一定差异。谱图解析结果(表2)表明，JC葡萄酒的醇类物质含量最高(4 799.38 μg·L-1)，CQ最低(3 354.83 μg·L-1)。与CQ相比，JZ、JC酒样的醇类物质含量分别增加33.90%和43.06%，其中丙醇、1-己醇、3-甲基-1-戊醇、异戊醇、苯乙醇含量变化显著(P<0.05)。本试验共检出5种直链高级醇与7种支链高级醇，其中JZ直链高级醇含量最高(1 046.30 μg·L-1)， JC支链高级醇含量最高(4 044.749 μg·L-1)， 即浸渍处理能显著增加葡萄酒中醇类香气物质含量，但对支链高级醇与直链高级醇影响程度不同，对支链高级醇的影响更显著(P<0.05)。

发酵过程中由酵母产生的酯类物质能赋予葡萄酒浓郁的水果味[25]。浸渍处理能明显增加葡萄酒中酯类香气化合物的含量，其中乙酸异戊酯和乙酸苯乙酯含量增加显著(P<0.05)，且JZ、JC葡萄酒的酯类香气物质总量无显著差异，说明浸渍之后的澄清处理对酒样中酯类香气物质含量影响较小。葡萄酒中检出的26种酯类香气化合物中仅有16种为3种工艺处理的共有成分，即浸渍过程对酯类香气物质的种类和含量均影响较大。

除少部分酸类香气物质来源于葡萄浆果外，葡萄酒中大部分酸类香气物质是发酵的副产物。本试验共检出8种酸类香气物质，其中CQ酒样中检出最多(7种，228.18 μg·L-1)，JC次之(6种，90.55 μg·L-1)，JZ最少(3种，53.81 μg·L-1)，说明浸渍处理有利于减少酒样中酸类香气物质的生成。此外，经过澄清处理葡萄酒中酸类物质有所增加，说明浊汁发酵更有利于酒样中酸类香气物质含量的降低。

葡萄酒中的萜烯化合物主要来自于酿酒葡萄果皮，是品种香气中最主要的成分。浸渍过程明显增加了葡萄酒中萜烯物质的种类和含量，其中JZ酒样中的萜烯物质总量最高(255.77 μg·L-1)，CQ最低(89.21 μg·L-1)。此外，JZ酒样中萜烯总量也显著高于JC(P<0.05)，这可能是由于JC的澄清处理导致其损失了浊汁中的部分香气物质，因而萜烯物质含量低于JZ。

图2 不同浸渍工艺处理发酵酒样香气化合物GC-MS分析总离子流图Fig.2 Total ion flow diagram of aroma compounds in wine by different impregnation processes

2.3.2 香气化合物主成分分析 由于检测到的葡萄酒挥发性香气物质种类繁多，含量差异较大，为更直观比较3种浸渍工艺对发酵葡萄酒香气特征的影响，对表2中的香气数据进行主成分分析，并以特征值大于1进行主成分抽提，得到PC1和PC2贡献率分别为56.038%和43.962%。2个主成分累计解释总方差为100%，即这2个主成分能基本反映原数据全部的变异。由图3可知，苯甲醇(杏仁味)、癸醇(橙花香)、1-庚醇(芳香植物气味，葡萄香气)、芳樟醇(花香，玫瑰味)等物质在PC1正半轴上的得分较高，即反映了葡萄酒中的花香特征；乙酸己酯(水果香气，梨果实风味)、异丁酸(脂肪味)、丁酸(奶酪味)等物质在PC1负半轴上的得分较高，即反映了脂肪奶酪味以及部分水果香气特征；丙醇(香气清爽，酒精味)、丙酸乙酯(菠萝果香)、丁酸乙酯(酸果香，果香)、异丁醇(醇香)等物质在PC2正半轴上的得分较高，即主要反映了热带水果的香气以及醇香特征；癸酸乙酯(脂肪味，舒适的醋味)、乙酸辛酯(梨果实香)等物质在PC2负半轴上的得分较高，即反映了葡萄酒中脂肪味以及淡淡的果香特征。由图4可知，3种浸渍工艺处理酒样的香气特征可在2个主成分上被很好地区分，并分为两大类，JZ和JC酒样的香气特征相似，均在PC1正半轴有较高得分，因而其酒样的花香特征突出，并且JC在PC2正半轴上得分高于JZ，即JC酒样的热带水果香气以及醇香特征更为明显，CQ分布在PC1与PC2的负半轴区域，该区域最突出的香气特征是脂肪味以及微弱的果香味。

表2 不同浸渍工艺发酵葡萄酒的香气物质含量Table 2 Contents of aroma substances treated by different impregnation processes

表2(续)

图3 主成分因子载荷图Fig.3 Principal Component factor loading

图4 主成分样品分布图Fig.4 Principal Component Sample Distribution Diagram

2.4 感官评价

由图5可知，CQ的葡萄酒，除澄清度和纯正度评分较高外，其余指标评分均较低，与GC-MS及主成分分析结果一致。JZ酒样的浓郁度、复杂性、余味评分较高，主要与JZ工艺的浸渍处理与浊汁发酵有关。与CQ相比，JZ、JC均增加了带皮浸渍的过程，使葡萄原料中的香气物质更多地浸入到葡萄汁中，因而其香气更加浓郁、复杂。与JZ相比，CQ、JC均进行了低温澄清处理，酒样的优雅度、纯正度以及澄清度均有所提升。JC一方面通过浸渍增加了葡萄酒香气的浓郁度、复杂性，另一方面通过低温澄清处理保证了香气的纯正度与协调性，最终获得的酒样香气浓郁、协调，口感平衡，因而JC对提升贵人香干白葡萄酒香气品质具有更大的实际应用价值。

图5 不同浸渍工艺发酵葡萄酒的感官分析Fig.5 Sensory analysis of wine samples treated by different maceration treatment

3 讨论

酿酒葡萄浆果中的绝大多数香气物质及其前体物质主要存在于果皮中，过早地皮渣分离不利于葡萄原料中的香气物质进入发酵汁，尤其不利于葡萄酒品种香气的形成[27]。浸渍时间[28]、浸渍温度[29]是影响浸渍效果的主要因素，短时间的低温浸渍不仅有助于发酵开始前抑制腐败微生物的潜在生长，而且可用于生产新鲜、清爽、水果味浓郁的新鲜型白葡萄酒，而长时间的高温浸渍通常会使生产的葡萄酒颜色较深且香气浓郁复杂，适宜陈酿型白葡萄酒的生产[30]。但过度浸渍会对葡萄酒品质产生诸多负面影响，如带皮发酵导致酒中酚类和C6醛醇化合物增加，导致葡萄酒苦涩味和生青味增加[20]。此外，过度浸渍会增加葡萄汁氧化的风险，降低葡萄酒品质。为防止该风险的发生，本试验分别采用JZ和JC工艺发酵贵人香干葡萄酒，探讨其对酒样香气化合物的影响。结果表明，浸渍过程能明显增加酒体的香气物质含量，尤其对香茅醇、香叶醇、萜品醇等品种香气物质的含量提升更为显著，萜烯类化合物含量分别增加1.86倍(JZ)、1.01倍(JC)，与Hernanz等[6]和王志峰等[8]的研究结果相似。同时浸渍方式发酵的酒样中酯类物质总含量与CQ间具有显著差异，且JZ和JC葡萄酒中酯类香气物质总含量相近，均显著高于CQ，这主要是因为浸渍过程使发酵汁中的氨基酸、长链脂肪酸(如棕榈酸、亚麻酸和亚油酸)等营养物质含量升高，一方面为酿酒酵母生长提供营养，另一方面又增加了高级醇、酯类等发酵香气合成的底物，从而有利于发酵香气物质的积累，该结果与王咏梅等[17]在探究浸渍时间对贵人香干白葡萄酒品质影响的研究结果相似。本试验通过短时低温(24 h、10℃)的浸渍处理结合低温(4℃)澄清工艺酿造的贵人香干白葡萄酒香气物质含量较高、品质较佳，与王沙沙等[31]带皮发酵相比，该处理方式汲取了浸渍对葡萄酒香气品质提升的优势，又结合了清汁发酵减少葡萄汁氧化的优点，是一种相对较好的发酵前浸渍处理，具有一定的实际应用价值。

4 结论

本试验以贵人香酿酒葡萄为原料，利用HS-SPME/GC-MS检测不同浸渍工艺处理酒样中挥发性香气化合物，结果显示，浸渍处理能明显增加葡萄酒中香气物质的含量以及提升葡萄酒的香气品质。主成分分析结合感官评价结果表明，低温(10℃)浸渍24 h后皮渣分离，再澄清24 h后接种发酵(JC)，酒样中花香、热带水果果香以及醇香特征突出，考虑到发酵香气与品种香气的协调，再结合感官评价结果可知，JC酒样香气优雅、纯正，口感平衡，是提升贵人香葡萄酒香气品质的较优工艺。本研究结果可为提升甘肃河西走廊产区贵人香干白葡萄酒香气品质提供理论支持。