农药在葡萄酒酿造过程中残留变化及干扰风味品质研究进展

2022-02-15 05:07赵珊珊李敏敏陈捷胤孔志强戴小枫
食品科学 2022年1期
关键词:酵母菌风味葡萄酒

赵珊珊,李敏敏,陈捷胤,田 健,孔志强,*,戴小枫

(1.中国农业科学院植物保护研究所,北京 100193;2.河北农业大学食品科技学院,河北 保定 071001;3.中国农业科学院农产品加工研究所,北京 100193;4.中国农业科学院生物技术研究所,北京 100081)

葡萄酒因其独特风味和保健作用广受大众喜爱,我国作为葡萄酒生产和消费大国,2016年消费量已达19.2亿 L[1]。随着葡萄酒需求量的日益增长,葡萄酒质量安全和风味品质愈发引起人们的关注。酿酒葡萄作为主要原料,种植过程中易受病虫害侵染,因此,化学农药为确保葡萄产量和品质发挥着重要的作用。但农药的不合理使用导致葡萄中农药残留、超标等现象时有发生,即使按照良好农业规范(good agricultural practices,GAP)操作,其残留物也可能会被带入到葡萄加工过程中[2-4],从而对葡萄酒品质及安全带来不容忽视的影响。

葡萄酒酿造过程由于涉及物理、化学反应及复杂的微生物环境等因素,对原料中的农药残留行为及降解方式会产生显著影响。通常情况下,葡萄破碎工艺往往会使一些农药从葡萄表面转移到葡萄汁中,从而增加葡萄汁中的农药残留量;水溶性较小的农药经过澄清、过滤等工艺,其残留量会有所降低;而在发酵过程中,受微生物等因素的影响,除含量改变以外,某些农药母体甚至会代谢生成比自身毒性更大的产物,如酵母菌发酵将三唑酮母体代谢生成三唑醇[5]。同样,残留农药也会对发酵过程中的微生物产生一定负面影响[6-7],从而影响葡萄酒的品质和风味。葡萄酒酒精度、总糖含量等理化性状和香气、滋味等感官特性均与微生物的代谢活动有关。残留在葡萄表面的农药从果实转移到发酵体系中会影响酵母的正常生长代谢,抑制酿酒酵母的生长或延长其发酵持续时间,阻碍糖分利用及乙醇形成,从而改变葡萄酒的理化特性和风味品质[8-11]。随着大众对手性农药关注度加强,手性农药对映体在加工过程中的选择性降解、转化等行为也愈加引起人们的重视,手性农药对映体间不同的生理生化特性使其对发酵过程的影响更加复杂。

本文以葡萄酒酿造过程为主线,对葡萄酒酿造过程与农药残留间的相互影响进行总结,包括葡萄酒各加工工艺对传统农药和手性农药降解、转化和代谢行为的影响,以及农药残留对葡萄酒理化性质、感官品质的干扰,以期为今后葡萄酒中农药残留相关研究的开展提供参考,同时为葡萄种植过程中农药的规范使用及葡萄酒加工工艺优化提供依据。

1 酿酒葡萄种植过程中的农药使用

酿酒葡萄在种植中病虫害种类较多、发生规律复杂,一般常见的病害有白粉病、炭疽病、霜霉病、灰霉病以及黑痘病等,常见虫害有绿盲蝽、叶蝉、蓟马等,其防治主要有农业防治、生物防治、物理防治、化学防治四大措施[12-13]。化学防治措施与其他措施相比,具有防效好、见效快、可规模化应用等优势,因此在综合防治中占有重要地位。我国对葡萄及酿酒葡萄中化学农药的使用浓度、次数、安全间隔期等均已作出了详细的规定,并对禁止使用的农药作出明确说明,酿酒葡萄中禁止使用的常见农药如表1所示[12,14-16]。化学农药施用后的残留水平直接决定其食品加工安全性,因此应严格按照酿酒葡萄生产技术规程执行。

表1 中国酿酒葡萄中禁止使用的农药[12,14-16]Table 1 Pesticides prohibited in wine grapes in China[12,14-16]

2 葡萄酒酿造过程对农药残留的影响

葡萄酒是以新鲜葡萄或葡萄汁为原料,经部分或全部发酵酿造而成的酒精饮品。酿造过程涉及除梗破碎、浸渍、发酵、澄清过滤、陈酿等加工工艺[17-18],研究发现,各加工工艺均对原料中残留农药造成一定的影响,大部分加工过程可以降低农药残留水平,有的加工过程可以增加农药残留水平,有的加工过程甚至可以致使母体农药降解产生毒性更大的代谢产物。表2整理了近年来葡萄酒不同加工工艺对农药残留的影响,可见,葡萄酒加工工艺对农药残留的影响因农药自身性质与加工条件差异而不同。

表2 葡萄酒加工工艺对农药残留的影响Table 2 Effect of wine processing on pesticide residues

续表2

2.1 除梗破碎

葡萄酒中的农药残留主要来自酿酒葡萄本身,水溶性较强的农药一般残留在葡萄表面,还有一部分内吸性较强的脂溶性农药会渗透到果肉组织内,如嘧霉胺、甲霜灵等[31],在种植或储存过程中有超过一半的农药残留可以迁移到果肉中。这类农药对于葡萄,无论是鲜食还是深加工都难以去除,因此单从农药残留安全方面来说,应尽量避免其在葡萄种植中施用。在除梗破碎时,随着葡萄汁渗出,水溶性较高的农药更易分布在葡萄汁中,反之则易被皮渣吸附[30,32]。例如残留在葡萄表面的丙森锌、茚虫威和啶菌酰胺全部转移到葡萄汁中而不吸附于皮渣[31],而氰霜唑、咯菌腈、缬菌胺转移率一般高于60%[24],六六六、嘧菌环胺、恶唑菌酮、苯菌酮和双炔酰菌胺为30%~50%,三唑酮和丙氧喹啉却低于10%[24,27]。即在葡萄破碎工艺中,农药去除率首先取决于自身水溶性。另外,葡萄汁产生的酸性环境(pH值为3.5左右)可有效减少甚至完全降解有机磷农药(如乐果、丙溴磷、马拉硫磷、甲基嘧啶磷),而对耐酸且不易溶于水的有机氯农药(如六氯苯、林丹、p,p’-滴滴涕)降解作用较小[21]。

2.2 浸渍

浸渍是葡萄酒酿造过程中的一个选择性步骤,一般在葡萄发酵前进行,是对葡萄进行萃取的过程,常用的浸渍工艺有传统浸渍、二氧化碳浸渍法和冷浸渍[33-34],浸渍可将葡萄中的颜色、香气、单宁等物质萃取出来。在此过程中,残留在葡萄汁中的大多数杀菌剂(丙氧喹啉、啶酰菌胺、氰霜唑、噁唑菌酮、双炔酰菌胺、咯菌腈、苯菌酮等)由于葡萄皮渣等固体物质对其较强的吸附作用继续减少[24]。Fernández等[21]研究了3 种红葡萄酒浸渍工艺(传统浸渍、二氧化碳浸渍和冷浸渍)下嘧菌环胺、咯菌腈、嘧霉胺、喹氧灵残留量的变化,嘧菌环胺和嘧霉胺的浓度与浸渍时间之间承现出显著相关性,且嘧菌胺的降解速率与未浸渍相比更高,相反咯菌腈则在浸渍后降解速率更慢,并且3 种浸渍方式下,4 种农药的降解速率也各不相同,二氧化碳浸渍法更有利于嘧菌环胺降解,而传统浸渍则更有利于咯菌腈降解。

2.3 发酵

发酵是葡萄酒酿造过程中的关键步骤,在这一过程中,酵母菌将葡萄汁中的糖分转化为酒精和二氧化碳,酒精发酵结束后还会经历苹果酸-乳酸发酵(malolactic fermentation,MLF),即将葡萄酒中口感尖锐的苹果酸转化为口感较为柔和的乳酸的过程。

一般情况下,葡萄酒发酵对农药残留的影响主要来自3 个方面:酵母菌等微生物吸附作用、酶促反应以及随醇、酸等物质生成所致农药理化特性的改变。首先,微生物细胞膜通过表面吸附作用降低酒液中某些农药残留的含量,一些化学农药通过微生物细胞表面官能团的疏水作用、静电作用、络合反应等结合于表面,某些转运蛋白甚至可以将表面吸附的物质转移到微生物胞内,并在其细胞内降解或积累[35-37]。其次,微生物本身含有降解某种农药的酶系基因或受生存环境影响产生新的对该农药有降解作用的酶系,微生物胞内酶或分泌的胞外酶直接接触农药,经过一系列生理生化反应(如氧化反应、还原反应、水解作用、基团转移等),最终将农药降解为其他化合物[38-39]。并且随着发酵进行,葡萄汁逐渐转化为葡萄酒,发酵体系中醇类、脂类、酸类等物质的含量均有所改变,从而影响农药在葡萄酒中的溶解度、正辛醇/水分配系数(Kow)、酸解离常数等;另外,从葡萄果实表面到葡萄汁再到葡萄酒,农药所处基质环境改变,其半衰期也会有所变化[40]。其中酒精发酵阶段对农药的降解作用较MLF更为明显[24,30]。

2.3.1 酒精发酵

酒精发酵过程能有效析出包括杀虫剂、杀菌剂等在内的大量小分子物质,此过程因农药自身理化性质不同致使降解率呈现差异,但大部分残留量均会降低。抑菌灵、乙烯菌核利、霜脲氰、丙氧喹啉可完全降解[7,24],乙酰甲胺磷、异菌脲和腐霉利降解60%~80%[41],而苯菌灵、百菌清含量基本不变[7,42]。相反,由于发酵产生大量乙醇会改变一些农药的溶解性,受Kow的影响,一些农药在液体中的分配系数变高,导致含量增多[43-44],例如嘧菌胺、烯酰吗啉、氟硅唑、吡唑醚菌酯经过酒精发酵后含量均有不同幅度的上升[28]。

在此阶段酵母菌活力最高,酵母菌生命活动对农药残留代谢及降解均造成一定影响。Jiménez等[45]研究了甲霜灵、林丹和氰戊菊酯在葡萄酒发酵过程中的代谢情况,发现3 种农药均产生了新的代谢物,其中甲霜灵在发酵过程中发生脱羧反应产生两种代谢产物,林丹的代谢主要发生氯元素的缺失或异位,氰戊菊酯在发酵过程中产生5 种新的水解物,这些代谢产物中有的毒性甚至大于母体农药。另外,酵母菌生物化学性降解及细胞壁吸附均会造成农残含量降低。Cabras等[46]在对发酵过程中苯六胺与酵母菌相互作用的研究中发现,酵母细胞壁的几丁质和葡聚糖两种成分对杀菌剂有一定的吸附作用,是对苯六胺具有亲和力的潜在吸附剂,可通过酵母菌对农药的吸附作用来降低葡萄酒中农药残留量。

2.3.2 苹果酸-乳酸发酵

MLF作为葡萄酒酿造过程中的二次发酵过程,可降低生葡萄酒的酸涩和粗糙感,改善葡萄酒的感官品质,提高其生物稳定性。在这一过程中,很少有农药被乳酸菌降解或吸附。Ruediger等[29]进行了MLF过程中农药残留变化的研究,对7 种杀菌剂(多菌灵、百菌清、氯苯嘧啶醇、甲霜灵、恶霜灵、腐霉利和三唑醇)和3 种杀虫剂(胺甲萘、毒死蜱、和三氯杀螨醇)分析后发现在酒类酒球菌(Oenococcus oeni)的作用下仅有毒死蜱(降低70%以上)和三氯杀螨醇(降低30%以上)显著减少,其中三氯杀螨醇经过MLF后可水解成相应的二苯甲酮和氯仿,其母体化合物、水解产物或所有3 种化合物的组合都可能对细菌产生有害影响,并且三氯杀螨醇浓度越高,对MLF的抑制作用越强。

2.4 压榨过滤

压榨过滤是将葡萄汁与果肉、果皮等固体成分分离的过程,白葡萄酒在发酵前进行该步骤,而红葡萄酒则在酒精发酵后进行,此过程在降低农药残留过程中起到很大作用。压榨过滤后,大部分嘧菌环胺、噁唑菌酮、苯菌酮、丙氧喹啉、氟环唑、氟硅唑、戊唑醇、咪鲜胺会随皮渣过滤除去(70%~90%),残留在葡萄汁中的比例仅为10%~30%,主要是因为上述农药大部分吸附在固相皮渣中[28];其他疏水性杀菌剂啶酰菌胺、氰霜唑、咯菌腈、双炔酰菌胺、缬菌胺在液相(葡萄汁)和固相(皮渣)之间约各占50%,而亲水性较强的霜脲氰在葡萄汁中达到80%残留[24,47]。Doulia等[48]系统研究了经不同滤膜处理后红葡萄酒和白葡萄酒中23 种农药的残留情况,两种葡萄酒中经醋酸纤维素膜和硝酸纤维素膜过滤后均显示出较高的农药去除率,其次是聚醚砜优于再生纤维素膜优于聚芳酰胺,其中白葡萄酒经所有滤膜处理后,残留的艾氏剂、乙氧氟草醚、溴硫磷、三氯杀螨砜、氟乐灵、毒死蜱去除率均高于54%,此类农药具有较高lgKow(>4.6)和较低水溶性(0.027~1.400 mg/L),相反较低lgKow(<3.7)和较高水溶性(2~142 mg/L)的环酰菌胺、己唑醇、腈菌唑、戊菌唑、敌草腈、灭菌丹、氯苯嘧啶醇、嘧菌酯去除率最高仅5%。可以看出在压榨过滤过程中,农药的理化性质对其在葡萄酒中的残留程度有较大影响,有较高lgKow和较低水溶性的农药更易在此工艺中除去。

2.5 澄清

澄清即通过沉淀法、下胶法、过滤法等技术净化和稳定酒液的过程。其中,下胶即利用澄清剂去除或降低葡萄酒中的不良成分,并增强酒体的透明度,改善其颜色、香气、风味,酿酒师普遍采用下胶的方式澄清酒液,并根据葡萄酒特性和状态选择合适的澄清剂[49]。常使用的澄清剂有硅藻土、明胶、亚铁氰化钾、聚乙烯聚吡咯烷酮(polyvinylpolypyrrolidone,PVPP)、活性炭和胶体二氧化硅等[50-51]。这些吸附剂在去除酒体蛋白质、色素等杂质的同时,对农药也有一定的吸附作用,一般来说,农药去除最有效的澄清剂是木炭和PVPP。新鲜鸡蛋清蛋白是高级红酒中使用最多的澄清剂[52],蛋清可吸附50%的肟菌酯、噁唑菌酮、氟喹唑,与其他澄清剂相比,它具有使葡萄酒感官质量保持稳定的优点[2]。一定范围内,吸附剂用量越大,对农药的去除效果越好[53],但去除率与吸附剂用量不成正比[54]。根据吸附剂的用量,常用吸附剂对混合农药的平均吸附作用为活性炭(64%)>蛋清(23%)≥明胶(22%)>PVPP(17%)≥酪蛋白(16%)>膨润土(8%)[53]。可见,选择合适的澄清剂有利于农药残留去除。

2.6 陈酿

葡萄酒陈酿过程中会发生氧化还原反应、酯化反应等,从而使成熟葡萄酒的风味更完整、口感更柔和,同时该工艺也会进一步促进农药残留的降解。研究表明,陈酿过程中农药残留降解作用与发酵过程相比较弱,不同阶段对农药降解作用为酒精发酵>乳酸发酵>陈酿[30]。An Jingjing等[41]同样发现乙酰甲胺磷经过发酵后降解58.9%,在陈酿工艺后乙酰甲胺磷与其代谢物甲胺磷分别减少43.2%和30.6%,降解率低于发酵过程。

2.7 葡萄酒酿造对手性农药的影响

当前常用农药中25%以上具有手性[55],手性农药对映体表现出的环境行为和生物学效应差异已经引起了人们的广泛关注[56-57],但在作物加工过程中的研究仍相对较少。目前食品中农药残留研究集中在消旋体水平上,对于加工过程中对映体间的选择性行为规律尚不清晰,导致对手性农药的安全评价研究缺乏科学性。

在葡萄酒酿造过程中,一些手性农药受各种化学、生物因素影响表现出不同的生物活性、毒性以及降解规律。Pan Xinglu等[23]指出在葡萄酒发酵过程中(-)-R-苯酰菌胺在3 种发酵中均被优先降解,从而导致葡萄酒中(+)-S-苯酰菌胺相对富集。Lu Yuele等[58]发现在酒精发酵过程中,由于葡萄汁较对照组的蔗糖溶液来说其复杂的溶液构成,而造成禾草灵两对映体的降解速度均慢于蔗糖溶液发酵体系,(-)-(S)-禾草灵的降解速度快于(+)-(R)-禾草灵,并且酵母菌在禾草灵的立体选择性降解中起着重要作用。相反,多效唑经过葡萄酒酿造后,其并未发生明显的立体选择性降解行为,而且两种对映异构体之间也无明显转化,原因可能是葡萄酒发酵体系中不存在能够降解和转化多效唑的微生物,导致多效唑在葡萄酒发酵过程中可稳定存在[59]。

手性农药外消旋体在葡萄等果蔬中的主要代谢途径已经有了较为深入的研究,但是在葡萄加工过程中的农药代谢研究较少,目前研究多局限于农药代谢物的检测水平,对代谢物在发酵过程中的残留行为研究甚少;因此亟需在代谢物的残留行为研究上给予足够的重视。同时,大量结果说明,农药残留浓度及代谢方式与加工方式、加工条件、和农药自身的理化性质密切相关,基于目前手性农药消旋体水平对葡萄酒发酵风味物质的影响,亟待开展其对映体水平研究,明确手性农药影响葡萄酒品质的确切信息。

3 农药残留对葡萄酒酿造的影响

3.1 农药残留对发酵过程微生物的影响

酿酒葡萄田园管理中,田间施药对葡萄表面天然酵母菌群落构成有较大影响,农药喷施会导致自然酵母菌群落种类减少和比例变化,降低酵母菌多样性和丰富度,使其优势菌群发生变化[60-61],葡萄采收后在葡萄酒酿造过程中,农药残留同样会对发酵体系中人工酵母的正常生长代谢产生影响[48,59,62]。酵母菌作为葡萄酒发酵的主要微生物,酵母菌群落结构的变化及代谢行为的改变势必会对自然发酵葡萄酒的品质造成影响。

大多数农药残留会影响酵母菌的正常生长代谢,而不同酵母菌种对各种农药表现出不同的耐受性。如抑菌灵、苯菌灵、抑菌脲、腐霉利、乙烯菌核利等杀菌剂均会对酵母菌生长产生抑制作用,其中鲁氏接合酵母(Lygosaccharomyces rouxii)和酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)抗性较强,其生长繁殖可耐受相对较高浓度的农药残留,而黏红酵母(Rhodotorula glutinis)抗性较弱,较低剂量的农药(低于1 g/L的腐霉利、苯菌灵、抑菌灵)即可抑制90%酵母菌生长[7]。农药残留作用下酵母菌生物量受到抑制的同时,酵母菌发酵特性也发生改变。Cu2+(CuSO4)影响下酵母菌除生长延缓、存活率降低以外,其细胞呼吸缺陷型形成频率增加,其中酿酒酵母BH8菌株(Saccharomyces cerevisiaeBH8)反应较敏感,其次是AWRI菌株(Saccharomyces cerevisiaeAWRI)、Freddo菌株(Saccharomyces cerevisiaeFreddo)[63-64]。一般情况下农药到达一定剂量后会出现发酵停滞现象,添加百菌清的浓度越大,对酒精发酵的抑制作用越加明显,发酵时间越长,其剂量达到0.2 g/kg即可出现葡萄醪发酵停滞现象,再次添加酵母也不能顺利完成酒精发酵[27]。还有一些农药(苯噻菌胺、氰霜唑、烯酰吗啉、环酰菌胺、醚菌酯、嘧菌胺、苯菌酮、吡唑醚菌酯等[2,29,46,65])几乎不影响酵母菌发酵过程,Zara等[4]以农药残留限量(maximum residue limits,MRL)和1/2 MRL两种浓度向葡萄中添加咪唑菌酮,结果发现均未对克勒克酵母(Kloeckeraspp.)和毕赤酵母(Pichiasp.)生长产生显著影响。González-Rodríguez等[66]评估了戊唑醇对酿酒酵母和酒类酒球菌(Oenococcus oeni)发酵活性的影响,同样并没有观察到对酒精发酵的影响。此外,少数杀菌剂会刺激酵母菌生命活动,使其生长率及发酵速率提高,如茚虫威、啶酰菌胺等可刺激酵母生长,使其生物量增加[4,67]。

大量文献表明酵母菌与农药种类之间为相互选择影响,因此,在葡萄酒生产中农药残留难以避免的情况下,确定合理的用药品种及用量进行酿酒葡萄病虫害管理与选择恰当酿酒酵母菌种进行葡萄酒生产,二者对于稳定葡萄酒发酵过程具有同等重要的作用。

3.2 农药对葡萄酒品质的影响

葡萄酒品质主要包括感官品质和理化性状两方面,感官品质主要包括葡萄酒香气、滋味、色泽、澄清程度等方面,而理化性状主要涉及酒精度、总糖含量、干浸出物含量、挥发酸含量等指标[68]。酿酒酵母作为葡萄酒发酵过程中的主导菌株,农药残留主要通过干扰其正常生长代谢改变葡萄酒品质[69-70]。

3.2.1 农药对醇类物质的影响

在葡萄酒发酵过程中,酿酒酵母可代谢产生多种香气活性化合物来影响葡萄酒的风味,其中醇类、酯类和挥发性硫化物的含量常高于其感官阈值,是葡萄酒风味中较为重要的3 类呈香物质[71]。葡萄酒中主要醇类有乙醇、甘油、高级醇、多元醇等,其种类与含量对葡萄酒风味构成具有重要意义,而农药残留易改变葡萄酒中的醇浓度,如苯霜灵、丙森锌、吡唑醚菌酯、戊唑醇残留可改变酵母和氨基酸的生物合成过程,使葡萄酒中香叶醇含量降低,并显著降低成品酒中萜烯含量,并且丙森锌能够使对香气强度影响更大的异丁醇、正丁醇含量降低[72-74]。烯酰吗啉、嘧菌胺、嘧菌环胺、咯菌腈、 嘧霉胺显著增加异戊醇含量而导致酒品质下降[67,75];噁唑菌酮、环酰菌胺、氟喹唑、苯氧喹啉、肟菌酯增加正己醇含量,从而产生令人不愉快的青草味[75];嘧菌环胺、噁唑菌酮、环酰菌胺、咯菌腈、氟喹唑、嘧菌酯、喹氧灵、嘧霉胺、肟菌酯增加苯乙醇含量,增强玫瑰香气[75-76]。

3.2.2 农药对酯类物质的影响

酯类含量对于葡萄酒风味至关重要,具有较高的香气活力值(odor activity values,OAV),主要呈现出水果系列气味,唑嘧菌胺、烯酰吗啉、嘧菌胺、啶酰菌胺、醚菌酯等杀菌剂会显著降低辛酸乙酯(菠萝味)、丁酸乙酯(果味、草莓味)、乙酸异戊酯(香蕉味)、己酸乙酯(青苹果、茴香)生成[11,67,72,77],导致酒体果香味的严重损失。相反,一些农药的存在也会刺激一些酯类形成,从而使葡萄酒整体风味失去协调性,如丙森锌致使葡萄酒香蕉味突出,戊唑醇残留减少了柚子、热带果蔬类香气,增加了Mencía葡萄酒的葡萄香、发酵香和花香,破坏了原有香气成分组成与比例,并且经MLF后生成过多的乳酸乙酯,从而降低葡萄酒的新鲜度[73]。Oliva等[76]研究在GAP和临界农业规范(critical agricultural practices,CAP)两种条件下6 种农药对葡萄酒风味的影响,发现所有杀菌剂处理均显著影响葡萄酒的香气成分,且不同农药种类或同种农药不同浓度对葡萄酒最终呈味物质的影响各不相同(图1)。

图1 在GAP和CAP条件下不同农药处理对葡萄酒香气特征的影响Fig.1 Aroma descriptor profiles of wines from grapes treated with different fungicides under good agricultural practices (GAP) and critical agricultural practices (CAP)

3.2.3 农药对挥发性硫化合物的影响

挥发性硫化合物也是构成葡萄酒香气的关键因素,根据含硫化合物分子质量大小其风味特征表现出一定的规律性,一些高分子质量的硫醇类物质(如3-巯基-1-己醇呈西柚味、3-巯基己基乙酸酯呈百香果与黄杨木味)会使葡萄酒风味更加饱满,而低分子硫化合物则是引起恶臭的原因[78-79]。葡萄中农药残留可通过影响含硫化合物合成来影响葡萄酒的风味[80-81],并且有研究人员发现残留农药中的硫元素在发酵过程中极易转化为分子质量较低的H2S(臭鸡蛋味)[82],从而使葡萄酒产生不良气味。例如焦亚硫酸钾残留易导致H2S的形成,同时还增加了其他还原性硫化合物的含量,给葡萄酒风味造成不良影响[83]。

3.2.4 农药对色泽的影响

花色苷等多酚类成分是葡萄酒重要的呈色物质[84],Mulero等[85]指出噁唑菌酮、环酰菌胺、肟菌酯导致葡萄酒中花青素含量显著降低;邢世均等[30]研究了3 种杀菌剂对葡萄酒色泽的影响,发现残留的甲霜灵及嘧菌酯显著降低葡萄酒最终花色苷含量,改变了成品酒色素比例;甲基硫菌灵显著改变葡萄酒的色度、色调、总酚含量、花色苷含量等指标,从而对葡萄酒色泽产生影响。

3.2.5 农药对理化性状的影响

酒精度、总糖、挥发酸等理化性状更易受到农药影响,残留农药主要通过干扰酵母菌生长代谢改变其含量,2%戊唑醇残留即可导致葡萄醪中糖的消耗率降低,造成酵母菌生长减缓和乙醇浓度降低[66]。不同酵母菌在同种农药残留影响下表现不同,贾博等[86]在Cu2+对酿酒酵母酒精发酵特性的影响研究中发现,0.05 mmol/L Cu2+处理促进了酿酒酵母BH8菌株甘油产量,而Freddo菌株Cu2+处理组与对照相比,酒精和甘油总产量之间不存在显著性差异;不同农药残留对葡萄酒理化性质的影响不同,百菌清、杀螟硫磷、甲霜灵、甲基硫菌灵、嘧菌酯残留造成酒精度降低,并使残糖、总酸、挥发酸含量升高,而草铵膦、嘧霉胺、金科克、美铵、氧化乐果残留的情况下,最终残糖量和酒精生成量变化并不显著[27,30,87]。

4 结 语

综上所述,化学农药的使用可以保障葡萄生产过程中的产量和品质,但同时也带来了农药残留风险。残留在葡萄中的农药随加工过程进入葡萄酒酿造体系,从而破坏葡萄酒的风味品质,各种残留农药均会不同程度地改变葡萄酒中主要风味物质的种类和浓度,并且受影响的风味物质涉及到葡萄酒评价中的各类气味(如花香、果香、植物气味等),导致葡萄酒整体风味的纯正度和完整性降低。酿酒葡萄种植过程中喷施的农药在采摘到酿造成葡萄酒整个过程中的变化,因农药种类及加工过程的差异各有特点,皮渣过滤、澄清等工艺更有利于农药残留水平降低;发酵工艺涉及酵母菌、乳酸菌等微生物活动,导致对农药残留的影响更为复杂,易使农药残留行为发生变化,甚至产生有毒代谢物、降解物,带来更大风险。葡萄酒酿造中针对农药残留进行葡萄酒生产条件优化,如合理选用滤膜、澄清剂、浸渍方式、酵母菌种等,有利于保障葡萄酒安全与质量。其次农药本身性质如自身稳定性、溶解性、正辛醇/水分配系数等在降解过程中起决定性作用,因此,酿酒葡萄种植过程中应科学选择农药种类及喷施浓度,从而在源头减少酿酒葡萄的农药残留污染。同时,当前葡萄酒酿造过程中农药残留变化研究较多集中在外消旋体水平,未考虑手性农药对映体在葡萄酒加工过程中的选择性降解或代谢的特性,导致对手性农药的安全评价及其风险评估不全面,手性农药选择性影响葡萄酒风味机制尚不明确。因此,在今后应继续深入对葡萄酒酿造过程中农药残留变化及酒品质影响的讨论与研究,提高对手性农药选择性影响葡萄酒品质的关注,从而全面保障葡萄酒的安全生产。

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