陕西泾阳赤霞珠葡萄冷冻处理酿酒特性研究

张红娟，杨继红 *，唐福旭，隋银强

（1.西北农林科技大学 葡萄酒学院，陕西 杨凌 712100；2.杨凌职业技术学院 生物工程学院，陕西 杨凌 712100；3.陕西省葡萄与葡萄酒工程技术研究中心，陕西 杨凌 712100；4.西北农林科技大学 葡萄与葡萄酒（合阳）试验站，陕西 合阳 715300）

葡萄酒的外观、香气及口感是构成葡萄酒品质的主要因素[1]。葡萄酒的口感主要指葡萄酒入口的甜、酸、苦的平衡程度，红葡萄酒的酒体饱满，相比白葡萄酒含有更多的单宁和多酚类物质[2]。多酚类物质分为花色苷和非花色苷酚，作为酿酒葡萄，葡萄果皮中的花色苷酚类物质是红葡萄和红葡萄酒中主要的呈色物质，颜色是决定红葡萄酒品质最重要的指标之一[3]，直接影响消费者对葡萄酒产品的第一印象。而葡萄果皮中的非花色苷酚类物质对葡萄酒的感官品质（如红葡萄酒的色泽、苦味、收敛性、澄清度和稳定性等）起重要作用，具有增加色度和稳定颜色的辅色作用，并且也决定了葡萄酒涩味和苦味的优劣与强弱，还在红葡萄酒中起着抗氧化、延长葡萄酒寿命的作用。医学证明，多酚类物质是葡萄酒中最主要的活性物质，具有极强的自由基清除能力，能起到延缓机体衰老、抗氧化、预防心脑血管疾病、抗炎、防癌、预防老年痴呆等多种生理功能和药理作用[4-8]。葡萄酒中的香气物质种类很多，已经报道的有1 300多种，主要包括醇、醛、酮、酸、酯等香气物质[9]；香气含量差异较大，有的含量能达到g/L级，而有的仅为ng/L级或更低以至于检测不到[10]，而且不同种类的葡萄酒的香气特征不同。葡萄酒中香气物质的来源非常复杂：一部分直接来源于葡萄浆果，主要存在于葡萄皮中；另一部分是在葡萄酒酿造各个阶段产生的，包括原料的采收、破碎、压榨（发酵前香气）、发酵（发酵香气）和葡萄酒的陈酿和贮藏（发酵后香气）产生的新香气物质[11]。在红葡萄酒的酿造工艺中，一定程度上增加酚类物质和香气物质能够有效的提高葡萄酒质量。

葡萄酒中色素、多酚、单宁及芳香物质等功能性成分主要来源于葡萄果皮。在红葡萄酒的发酵过程中采用含葡萄皮和籽的葡萄浆果发酵，以提取较多的色素、多酚、单宁及芳香物质，增强葡萄酒的醇厚感。传统的红葡萄酒酿造一般采用浸渍发酵，在浸渍阶段，葡萄果皮会形成大量的皮渣层覆盖于葡萄醪表面上，厚厚的皮渣层阻碍了果皮中多酚类物质的浸出，且果皮中的酚类物质与空气较长时间的接触而易被氧化，从而导致了葡萄酒质量的降低。在传统浸渍发酵工艺的基础上，研究者提出了延长发酵浸渍时间[12]，CO2浸渍发酵法、热浸渍发酵法[13]和冷浸渍发酵法[14]等工艺。但是这些酿造工艺在一定程度上影响了葡萄酒的口感，对浆果中芳香物质的提取效果不高，掩盖了葡萄品种的特性，降低了葡萄酒的质量。姚路畅等[15]以白葡萄酿酒品种霞多丽葡萄为原料，在不同温度下冷冻处理葡萄，通过透射电子显微镜观察葡萄果皮细胞的破坏情况，结果表明，未经冷冻处理的葡萄果皮细胞具有完整的细胞壁、液泡饱满且细胞质分布均匀，细胞及液泡膜等膜系统完好。冷冻处理后，葡萄果皮细胞都有不同程度的破坏，在-15 ℃、-20 ℃时，细胞变形，结构遭到破坏，细胞壁断裂，细胞质浓缩成团；在-25 ℃、-30 ℃、-32 ℃时，大量细胞破坏严重，细胞质外泄，细胞严重变形，很难见到完整细胞。张红娜等[16]以红色酿酒品种媚利葡萄为原料，对葡萄果粒和葡萄果皮进行冷冻处理，结果表明，低温对葡萄果皮破坏有决定作用，温度越低，葡萄酒总酚、单宁和色度值越高。研究表明，发酵前对葡萄原料进行冷冻处理，可以破坏葡萄细胞的组织结构，使得细胞破裂，从而有利于细胞内物质的溶出，提高葡萄酒中的酚类和香气物质含量。

研究以赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄为原料，在破碎前对葡萄进行低温冷冻处理，进行小容器酿酒试验，分别对葡萄酒的理化指标及感官指标进行分析，探究葡萄原料经不同温度冷冻处理后，葡萄酒中各成份含量的差异及其对葡萄酒的感官特性的影响，以期为葡萄酒质量的提高及酿造技术模式的改变提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄：陕西省泾阳葡萄试验园采摘。

无水乙醇（分析纯）：西陇化工股份有限公司；冰乙酸（色谱级）、邻苯二甲酸氢钾（分析纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司；硫代硫酸钠（分析纯）：天津市恒兴化学试剂制造有限公司；硫酸铜（分析纯）、酒石酸钾钠（分析纯）：天津博迪化工股份有限公司；无水硫酸钠（分析纯）：天津天力化学试剂有限公司、氢氧化钠（分析纯）：广东光华科技股份有限公司；盐酸（分析纯）：北京化工厂；福林-肖卡试剂及斐林试剂等均由实验室自行配制。

1.2 仪器与设备

ZODO980型SO2测试仪：法国爱尔波公司；pHS-3b型精密pH计：上海雷磁仪器厂；VBR32T型手持糖量计：上海光学仪器厂；UV-2450紫外分光光度计、FA1004万分之一电子天平：日本岛津公司；DU800紫外/可见分光光度计：美国Beckman Coulter 公司；XP10002S电子天平：瑞士METTLER-TOLEDO公司；MILIPORE ZMQS 5001型超纯水制备仪：法国MILIPORE公司；SORVAILHH.W21.600S型电热恒温水浴锅：上海跃进医疗器械厂。

1.3 实验方法

1.3.1 葡萄冷冻处理

从陕西省泾阳葡萄试验园采摘2012年正常成熟的主栽红色酿酒品种赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄，拣选除掉烂果、青果，摘除果梗后，分别在-20 ℃和-35 ℃条件下冷冻处理24 h。

1.3.2 酿酒试验

将冷冻处理后的赤霞珠葡萄置于冷藏箱（5±2）℃自然解冻，取出后手工破碎，加入SO250 mg/L，果胶酶20 mg/L，按照干红葡萄酒小容器酿造工艺进行酿酒试验，试验以常温下无冷冻处理的葡萄按照小容器酿造工艺进行常规酿酒为对照，赤霞珠干红葡萄酒酿造工艺如下：

1.3.3 理化指标分析

出汁率：挤压出的葡萄汁与所用葡萄总量的质量之比；还原糖（以葡萄糖计）：斐林试剂热滴定法；滴定酸（以酒石酸计）：碱式滴定法；pH值：pHS-3b型精密pH计测定；单宁：福林-丹尼斯（Folin-Denis）方法测定；总酚测定：福林-肖卡（Folin-Ciocalteu）方法测定；游离SO2：SO2测试仪测定；以上方法均参照王华《葡萄酒分析检验》[17]进行。

1.3.4 葡萄酒感官品质评价

葡萄酒感官品质包括葡萄酒的外观、香气、口感以及典型性的品评分析[18]。7名经过培训的品尝小组成员对葡萄酒样进行感官评定。为确定对照组酒样的品质，取对照组相同酒样2份，分别命名为对照酒样1、对照酒样2，品尝小组成员对酒样按照王华干红葡萄酒品尝评分标准[19]（见表1）进行评定。

为比较葡萄经冷冻处理后酿制酒样的口感、香气等的品质变化，评定小组以对照酒样为标准，按9分嗜好型感官评定方法对葡萄原料经-20 ℃和-35 ℃冷冻处理的酒样与对照酒样进行比较品尝，设定对照酒样的外观、香气、口感及总体评价均为5分，品尝小组成员根据自己的喜好程度，优秀为9分，极差为1分，对冷冻处理的酒样进行比较品评。

表1 干红葡萄酒感官评定标准Table 1 Sensory evaluation standard of dry red wine

1.3.5 统计分析

采用SPSS19.0软件Duncan方法对数据进行单因素ANOVA分析。

2 结果与分析

2.1 发酵曲线

经-20 ℃、-35 ℃冷冻处理和未处理的赤霞珠葡萄浆果进行酿酒实验，在酒精发酵过程中，分别对发酵温度、比重等葡萄酒发酵进程进行监测。发酵共进行7 d。发酵监控从酵母菌接种后开始测定，期间每隔8 h测定一次。

图1为不同冷冻处理后赤霞珠葡萄醪的发酵曲线。由图1可知，在发酵过程中，第1天发酵速度较慢，比重降低的较为缓慢，第2天发酵进入旺盛期，比重迅速降低，第4天以后，发酵旺盛期已过，比重缓慢降低，第5天比重降低到0.994～0.999，发酵趋近终止。发酵温度在旺盛期呈上升趋势，其他时期变化趋于缓和，呈逐渐降低趋势。对照组和原料经冷冻处理后的发酵曲线（无论是比重变化还是温度变化）几乎一致，没有明显差异，比重最终都能够降至1.00以下，说明经-20 ℃、-35 ℃葡萄原料经冷冻处理后不会影响其发酵过程。

图1 不同冷冻处理后赤霞珠葡萄醪的发酵曲线Fig.1 Fermentation curve of Cabernet Sauvignon grape dregs with different freezing treatment

2.2 理化指标分析

2.2.1 基本理化指标

表2为不同条件处理下葡萄酒的理化指标。由表2可知，不同处理下葡萄酒的酒样残糖均在2 g/L以下，葡萄原料经-20 ℃和-35 ℃冷冻处理后总酸含量略微增高但不显著，挥发酸含量有所降低但不显著，游离SO2含量有较显著所增加，酒精度和pH值均无显著变化（P＜0.05）。结果表明，葡萄原料经冷冻处理与常规方法酿制的酒样均符合国家标准，无氧化等不良现象。

2.2.2 单宁多酚含量

表2 不同冷冻处理下葡萄酒的理化指标Table 2 Physicochemical index of dry red wine with different freezing treatment

图2 不同冷冻处理对葡萄酒中多酚、单宁含量的影响Fig.2 Effect in polyphenol,tannin content of dry red wine with different freezing treatment

图2为不同冷冻温度处理对葡萄酒中多酚、单宁含量的影响。由图2可知，红色酿酒品种赤霞珠葡萄分别经-20 ℃和-35 ℃冷冻处理后酿制的葡萄酒样中，单宁和多酚含量显著增多（P＜0.05）。其中，对照组酒样的单宁和多酚含量分别为18.7 mg/L和83.27 mg/L，葡萄原料经-20 ℃和-35 ℃冷冻处理后，单宁含量分别为29.54 mg/L和21.33 mg/L，多酚含量分别达到129.71 mg/L和108.67 mg/L。这说明冷冻处理对葡萄浆果的果皮细胞产生了破坏作用，果皮细胞中的单宁、总酚等物质得到了较好的溶出，使葡萄酒中的单宁、总酚等功能性物质含量增高。除此之外，实验结果表明，并不是冷冻处理温度越低其单宁和多酚的含量就越高，-20 ℃冷冻处理比-35 ℃冷冻处理效果更好，单宁和总酚物质含量较高，而且差异显著（P＜0.05）。

2.3 葡萄酒感官品尝分析

2.3.1 常温处理酒样的品尝分析

对未经冷冻处理的对照组酒样的品尝评分结果进行统计分析，如表3所示。品尝评定小组成员对相同2份对照组酒样的外观、香气、口感、结论和总体评定结果差异不显著（P＞0.05），品尝结果具有有效性和较好的重现性；同时，由品尝评定结果可知，受到葡萄原料品质的影响及实验室小容器酿酒的局限性，对照组酒样感官质量符合国家标准，但总体品质较为一般。

表3 葡萄原料未经冷冻处理的对照组葡萄酒品尝评分结果Table 3 Sensory evaluation of Cabernet Sauvignon dry red wine without freezing treatment

图3 赤霞珠葡萄经冷冻处理后葡萄酒感官品质分析Fig.3 Sensory evaluation of Cabernet Sauvignon dry red wine with freezing treatment

原料经不同处理后葡萄酒的感官品质评定结果如图3所示。由图3可知，葡萄原料经-20 ℃冷冻处理后，葡萄酒样的外观、口感和总体评定结果均显著优于对照组（P＜0.05），香气方面得分略高于其他组，但差异不明显（P＞0.05）；葡萄原料经-35 ℃冷冻处理后的酒样品尝结果得分略低于对照组酒样，但差异不明显（P＞0.05）。由此可见，冷冻处理可以改变葡萄酒的外观、香气、口感和总体品质，但是对葡萄原料的冷冻处理温度不同，对葡萄酒造成的影响也不同，-20 ℃冷冻处理相比-35 ℃冷冻处理更能提高葡萄酒的感官质量。

3 结论

葡萄果皮中含有大量的有益物质，如色素、芳香物质、单宁和多酚等。将这些物质从葡萄果皮中提取出来使其较快融入葡萄酒中，可以提高葡萄酒的质量[20]。酚类物质主要存在于葡萄浆果的果皮、种子和果梗中，果肉中含量极少[21]，多酚参与形成葡萄酒的滋味、骨架、结构和颜色等，对红葡萄酒的风格特征和品质有着非常重要的影响[22]。然而葡萄种子中多含涩味单宁（劣质单宁），对葡萄酒品质有负面影响。常规浸渍发酵酿造红葡萄酒时，葡萄果皮、种子中的部分劣质单宁等不良物质会进入到葡萄酒中。为了提高红葡萄酒的质量，使有益物质从葡萄果皮细胞中释放出来，而不过度进行种子和果梗的浸渍，防止具有生青味和苦涩味的劣质单宁被浸出，破坏果皮细胞的内部结构是一种有效的方法。低温冷冻处理可以一定程度上破坏葡萄果皮的细胞结构，从而将果皮中的营养成分充分、有效的提取出来，可以作为酿造的前处理环节来增加葡萄酒的多酚含量，改善葡萄酒的感官特性。

实验结果表明，冷冻处理的赤霞珠葡萄醪的发酵曲线与对照组发酵曲线相一致，冷冻处理不会影响其发酵的进程；赤霞珠葡萄冷冻处理后酿制的酒中总酸、单宁、总酚含量差异较大，单宁、总酚物质含量显著增高，说明冷冻处理破坏了葡萄浆果的细胞结构，促进了细胞内部物质的溶出，且-20 ℃冷冻处理后含量最高，效果最好；通过低温冷冻处理葡萄，可以改善葡萄酒的感官品质，-20 ℃冷冻处理后，葡萄酒的感官品质显著提高。

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