摘 要：葡萄酒香氣品質(zhì)的形成受到諸多因素的影響，其中發(fā)酵過程是香氣成分合成與轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文分析發(fā)酵過程中酵母菌株選擇、溫度控制、營養(yǎng)物質(zhì)供給以及發(fā)酵罐設(shè)計(jì)等因素對葡萄酒香氣形成的影響，并提出了優(yōu)化發(fā)酵過程的對策建議，包括篩選高香氣合成能力的酵母菌株、優(yōu)化發(fā)酵溫度曲線、動(dòng)態(tài)調(diào)控營養(yǎng)物質(zhì)供給以及改進(jìn)發(fā)酵罐設(shè)計(jì)等，為提升葡萄酒香氣品質(zhì)提供了新思路。

關(guān)鍵詞：葡萄酒；香氣；發(fā)酵過程

Factors Affecting the Enhancement of Wines Aroma and Optimization Strategies

DONG Zhan， WANG Zeju

（Yantai Shizhong International Trade Co.， Ltd.， Yantai 264000， China）

Abstract： The formation of wines aroma quality is affected by many factors， among which the fermentation process is the key link in the synthesis and transformation of aroma components. In this paper， the effects of yeast strain selection， temperature control， nutrient supply and fermenter design on the formation of wines aroma during fermentation were analyzed， and countermeasures and suggestions were put forward to optimize the fermentation process， including screening yeast strains with high aroma synthesis ability， optimizing fermentation temperature curves， dynamically regulating nutrient supply， and improving fermenter design， which provided new ideas for improving the aroma quality of wines.

Keywords： wines; aroma; fermentation process

發(fā)酵過程作為葡萄酒釀造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其條件的優(yōu)化與控制對葡萄酒香氣的形成非常關(guān)鍵[1]。本文在概述葡萄酒香氣成分的基礎(chǔ)上，分析發(fā)酵過程中制約葡萄酒香氣提升的因素，并針對性地提出優(yōu)化葡萄酒發(fā)酵過程、提升葡萄酒香氣品質(zhì)的對策與建議。通過對發(fā)酵過程進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，不僅能夠顯著提高葡萄酒中揮發(fā)性成分和酯類化合物的含量，還有助于充分萃取葡萄酒香氣前體物質(zhì)，從而全面提升葡萄酒的品質(zhì)。

1 葡萄酒香氣成分概述

葡萄酒香氣成分主要來源于葡萄果實(shí)本身、發(fā)酵過程以及陳釀階段。其中，葡萄品種特有的香氣物質(zhì)如萜烯類化合物中的芳樟醇、橙花醇等，與酵母菌發(fā)酵代謝產(chǎn)生的高級(jí)醇類、酯類、脂肪酸等形成了葡萄酒獨(dú)特的香氣基礎(chǔ)。發(fā)酵過程中，酵母菌的β-糖苷酶可以水解葡萄皮中的糖苷鍵物質(zhì)，釋放出葡萄酒中的香氣前體物，如呈味苷、酚類揮發(fā)物等[2]。同時(shí)，酵母菌還可以將葡萄汁中的氨基酸、脂肪酸等化合物代謝轉(zhuǎn)化為各類高級(jí)醇、酯類等香氣成分。此外，葡萄酒在橡木桶中陳釀過程中，木質(zhì)素在乙醇等物質(zhì)作用下水解產(chǎn)生的香草醛、焦木酮等物質(zhì)也會(huì)融入葡萄酒的香氣體系[3]。需要注意的是，葡萄酒中香氣成分含量較低，很多物質(zhì)的檢出閾值在μg·L-1級(jí)別，但它們?nèi)匀粚ζ咸丫频南銡馓卣骶哂袥Q定性作用。

2 發(fā)酵過程中影響葡萄酒香氣的因素

2.1 酵母菌株的選擇對香氣成分合成的影響

在葡萄酒發(fā)酵過程中，酵母菌株的選擇是影響葡萄酒香氣形成的重要因素之一。不同酵母菌株因其基因型的差異，在代謝產(chǎn)物組成和含量上存在顯著的變異性。許多釀酒廠仍然采用傳統(tǒng)的自然發(fā)酵工藝，野生酵母菌株在發(fā)酵過程中難以控制，產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物組成復(fù)雜多樣，但往往缺乏高含量的有益香氣物質(zhì)。例如，野生酵母中普遍缺乏β-葡萄糖苷酶活性，致使葡萄酒中呈味苷等香氣前體物質(zhì)不能有效釋放[4]。此外，一些野生酵母菌株會(huì)產(chǎn)生較高濃度的乙醛、異丁醇等物質(zhì)，導(dǎo)致葡萄酒出現(xiàn)刺鼻、溶劑樣等不良?xì)馕?。相比之下，?jīng)過篩選并馴化的優(yōu)良釀酒酵母菌株，盡管可以合成特定的高級(jí)醇、酯類等香氣物質(zhì)，但菌株種類相對有限，有時(shí)難以滿足不同葡萄酒風(fēng)格的需求。

2.2 發(fā)酵溫度控制對揮發(fā)性成分釋放的制約

發(fā)酵溫度調(diào)控不當(dāng)會(huì)顯著制約葡萄酒中揮發(fā)性成分的釋放。一般而言，發(fā)酵溫度過高會(huì)導(dǎo)致酵母菌快速生長和代謝，葡萄酒發(fā)酵周期縮短，各類揮發(fā)性物質(zhì)的合成時(shí)間不足；溫度過低則會(huì)降低酶促反應(yīng)速率，導(dǎo)致葡萄酒發(fā)酵周期延長，不利于風(fēng)味物質(zhì)的積累。同時(shí)，溫度波動(dòng)幅度過大也會(huì)引起酵母菌的環(huán)境應(yīng)激響應(yīng)，產(chǎn)生乙醛等代謝副產(chǎn)物。例如，白葡萄酒發(fā)酵溫度通?？刂圃?8 ℃以下，而紅葡萄酒發(fā)酵溫度則控制在25～30 ℃，這主要是由葡萄品種特性和成酒風(fēng)格需求所決定的[5]。

2.3 營養(yǎng)物質(zhì)供給限制酯類化合物生成

葡萄酒發(fā)酵過程中酯類化合物的生成不僅取決于酵母菌株自身的合成能力，還受到發(fā)酵基質(zhì)中營養(yǎng)物質(zhì)供給的限制。酵母菌合成酯類化合物所需的前體物質(zhì)主要來源于氨基酸的分解代謝及脂肪酸的β-氧化過程。然而，許多葡萄果汁中氨基酸組成比例失衡，支鏈氨基酸含量偏低，導(dǎo)致香氣前體物質(zhì)缺乏。此外，葡萄汁中游離脂肪酸含量相對有限，不利于乙酰輔酶A等關(guān)鍵中間體的形成，進(jìn)而影響酯類化合物的合成效率。同時(shí)，發(fā)酵過程中營養(yǎng)物質(zhì)的競爭消耗會(huì)抑制酯類合成酶的表達(dá)活性。例如，在氮源匱乏的條件下，α-酮戊二酸脫羧酶等關(guān)鍵酶易受到抑制，導(dǎo)致高級(jí)醇乙酸酯類物質(zhì)合成受阻。類似地，在無機(jī)磷缺乏時(shí)，乙醇酰基轉(zhuǎn)移酶活性降低，不利于乙酸乙酯等短鏈脂肪酸乙酯的生成。

2.4 發(fā)酵罐設(shè)計(jì)制約香氣前體物萃取效率

當(dāng)前，許多釀酒廠在葡萄酒發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)上還存在一定的局限性，這在一定程度上制約了葡萄酒香氣前體物的萃取效率。傳統(tǒng)的葡萄酒發(fā)酵多采用開放式或半開放式發(fā)酵罐，容易造成香氣物質(zhì)的揮發(fā)流失。而密閉發(fā)酵罐雖然可以有效防止香氣流失，但由于缺乏自動(dòng)化控制系統(tǒng)，發(fā)酵過程參數(shù)如溫度、pH值等難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)控，影響酒液與葡萄固態(tài)成分間的充分接觸，導(dǎo)致呈味苷等香氣前體物萃取不完全。此外，發(fā)酵罐材質(zhì)選擇不當(dāng)也會(huì)影響香氣物質(zhì)的保留。例如，不銹鋼發(fā)酵罐雖然具有良好的耐腐蝕性和可清潔性，但其表面極易吸附葡萄酒中的硫醇類物質(zhì)，造成葡萄酒出現(xiàn)青草、蔬菜等不良?xì)馕?。相比之下，橡木發(fā)酵罐雖然有利于葡萄酒風(fēng)味的形成，但木質(zhì)材料的選擇和處理不當(dāng)，可能會(huì)引入過量的單寧和木素，使葡萄酒產(chǎn)生苦澀、木質(zhì)等負(fù)面氣味。

3 優(yōu)化對策

3.1 篩選高香氣合成能力的酵母菌株

針對酵母菌株選擇對葡萄酒香氣合成的影響，可篩選高香氣合成能力的酵母菌株進(jìn)行優(yōu)化。通過對不同產(chǎn)區(qū)、不同葡萄品種自然發(fā)酵產(chǎn)物中優(yōu)勢菌群的分離純化，結(jié)合高通量發(fā)酵篩選技術(shù)，可以獲得大量具有優(yōu)良香氣合成潛力的野生酵母菌株資源。在此基礎(chǔ)上，還可以采用化學(xué)誘變劑，如甲基磺酸乙酯處理，或物理誘變方法，如大氣和室溫等離子體處理等適當(dāng)?shù)恼T變手段，構(gòu)建香氣高產(chǎn)突變株庫，從中篩選獲得理想的優(yōu)良菌株。優(yōu)選菌株還需進(jìn)行發(fā)酵性能與遺傳穩(wěn)定性的評估，保證其能在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮應(yīng)有效果。必要時(shí)，還可借助基因工程手段，對目標(biāo)菌株開展香氣合成關(guān)鍵基因的定向改造，進(jìn)一步強(qiáng)化其合成特定香氣物質(zhì)的能力。例如，可通過過表達(dá)IRO1基因提高酵母菌株合成β-紫羅蘭酮的水平，或敲除BAT2基因以減少異亮氨酸向α-酮異戊酸的轉(zhuǎn)化，從而提高異亮氨酸向高級(jí)醇和酯的合成通量[3]。此外，還可根據(jù)成酒風(fēng)格需求，將已獲得的單菌株香型特征互補(bǔ)，構(gòu)建復(fù)合發(fā)酵用菌群，形成各具特色、優(yōu)勢互補(bǔ)的葡萄酒風(fēng)味體系。

3.2 優(yōu)化發(fā)酵溫度曲線以提高揮發(fā)性成分含量

針對溫度調(diào)控不當(dāng)導(dǎo)致?lián)]發(fā)性成分釋放受限的問題，可通過優(yōu)化發(fā)酵溫度曲線進(jìn)行改善。在發(fā)酵初期，可在較低的溫度（如10～15 ℃）下進(jìn)行前馴化處理，延長酵母細(xì)胞對葡萄汁環(huán)境的適應(yīng)時(shí)間，以提高酵母菌株對呈味苷等香氣前體物的吸附與水解效率。隨后，可根據(jù)葡萄品種特性與目標(biāo)香型風(fēng)格，設(shè)計(jì)合理的升溫策略，如梯度升溫或階躍升溫，在發(fā)酵高峰期維持適宜的溫度范圍，既能滿足酵母旺盛生長的需求，又能避免過高溫導(dǎo)致?lián)]發(fā)性成分過度揮發(fā)損失。同時(shí)，可利用溫度差發(fā)酵技術(shù)，通過發(fā)酵罐上下層溫差的設(shè)置，在上清酒中形成溫度梯度，增加酒液與果皮的充分接觸，有利于葡萄酚類物質(zhì)的溶出與香氣前體物的釋放。需要注意的是，后發(fā)酵階段應(yīng)適當(dāng)降溫并縮短其持續(xù)時(shí)間，以減少高級(jí)醇的合成量，保留適量的酯類物質(zhì)。針對不同葡萄品種，還需要進(jìn)一步優(yōu)化溫度控制的時(shí)間與幅度。例如，對于白葡萄酒發(fā)酵，可采用15～18 ℃的恒溫控制，以獲得細(xì)膩柔和的香氣特征；紅葡萄酒發(fā)酵則可采用20～28 ℃的階梯式升溫，以兼顧色澤與香氣的平衡。此外，還可利用在線監(jiān)測技術(shù)，結(jié)合香氣成分的實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)，通過閉環(huán)反饋控制實(shí)現(xiàn)發(fā)酵溫度的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，引導(dǎo)葡萄酒香氣風(fēng)格的形成。

3.3 調(diào)控發(fā)酵過程中營養(yǎng)物質(zhì)的動(dòng)態(tài)供給

針對營養(yǎng)物質(zhì)供給不足限制酯類化合物生成的問題，可采取動(dòng)態(tài)調(diào)控發(fā)酵過程中營養(yǎng)物質(zhì)的供給策略。通過在發(fā)酵前期添加適量的復(fù)合氮源，如氨基酸混合物或酵母提取物，可有效彌補(bǔ)葡萄汁中氮源的不足，為酯類合成提供充足的前體物質(zhì)。但要注意氮源的添加時(shí)機(jī)與用量的優(yōu)化，避免過量添加氮源引起生物胺等有害物質(zhì)的生成。此外，還可在發(fā)酵中后期階段性地補(bǔ)加脂肪酸或其衍生物，如八碳醇酸乙酯，以彌補(bǔ)脂肪酸合成受限對乙酰輔酶A等關(guān)鍵中間體供給的影響。同時(shí)，可利用響應(yīng)面法等實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，確定氮磷鉀等無機(jī)鹽的最佳組合，在發(fā)酵過程中分階段投加，既能滿足酵母生長繁殖需求，又能提高各關(guān)鍵酶的表達(dá)活性。例如，可在發(fā)酵初期重點(diǎn)補(bǔ)充磷酸鹽，中期適度控氮，后期補(bǔ)加硫酸鎂等，從而有效調(diào)控α-酮戊二酸脫羧酶、乙醇?；D(zhuǎn)移酶等關(guān)鍵酶活性，促進(jìn)酯類風(fēng)味物質(zhì)的合成。考慮到葡萄品種間營養(yǎng)成分的差異，還需建立基于品種特性的營養(yǎng)物質(zhì)優(yōu)化添加模型。一些釀酒葡萄如赤霞珠，可通過適當(dāng)提高氮磷比，延長酯合成酶活性維持時(shí)間，獲得更加豐富的酯香風(fēng)味；對于梅洛等品種，則可通過增施有機(jī)氮肥，調(diào)節(jié)果實(shí)成熟期氨基酸組成比例，為酯類物質(zhì)合成創(chuàng)造有利條件。另外，隨著代謝組學(xué)等技術(shù)的發(fā)展，通過對發(fā)酵過程中酵母細(xì)胞內(nèi)代謝流的實(shí)時(shí)監(jiān)測，結(jié)合在線過程參數(shù)的反饋控制，可實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)供給的精準(zhǔn)調(diào)控，為最終葡萄酒的香氣品質(zhì)提升提供保障。

3.4 改進(jìn)發(fā)酵罐設(shè)計(jì)以提升香氣前體物萃取率

為提升香氣前體物的萃取效率，可從改進(jìn)發(fā)酵罐設(shè)計(jì)入手進(jìn)行優(yōu)化。傳統(tǒng)發(fā)酵罐在密封性、自動(dòng)化控制等方面存在不足，可通過引入新型材料與工藝予以改善。例如，采用雙層不銹鋼夾層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層選用316L等食品級(jí)不銹鋼，避免因吸附作用造成硫醇類物質(zhì)的流失；外層設(shè)置保溫隔熱層，有利于實(shí)現(xiàn)恒溫發(fā)酵條件的精準(zhǔn)控制。在發(fā)酵罐頂部安裝可調(diào)式壓力安全閥，既能及時(shí)釋放過高的罐內(nèi)壓力，又能避免因負(fù)壓導(dǎo)致的空氣回流而造成香氣物質(zhì)的氧化。同時(shí)，優(yōu)化發(fā)酵罐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也十分必要，可采用錐形發(fā)酵罐底，增大下部截面積，使得果皮與酒液充分接觸；在罐體上設(shè)置多組攪拌槳，采用不同角度交替布置，形成立體多向循環(huán)，從而提高果皮中呈味苷等香氣前體物的溶出效率。針對果帽的問題，可在發(fā)酵罐上部設(shè)置可升降式果帽浸沒裝置，通過果帽的周期性浸沒，延長果皮與酒液的充分接觸時(shí)間。此外，溫度作為影響香氣物質(zhì)萃取的重要因素，可在發(fā)酵罐內(nèi)壁設(shè)置盤管或介質(zhì)夾層，配以精準(zhǔn)的溫度傳感器與香氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)葡萄品種特性與香氣風(fēng)格需求實(shí)現(xiàn)發(fā)酵全程溫度的實(shí)時(shí)調(diào)控。對于橡木發(fā)酵罐，還需要注重對木材來源與處理工藝的優(yōu)化，如選用細(xì)致均勻的橡木，經(jīng)過烘焙等方式進(jìn)行熱處理，可有效改善木質(zhì)風(fēng)味物質(zhì)的緩慢釋放特性，避免其過度遷移影響葡萄酒的整體香氣。

4 結(jié)語

本文對葡萄酒發(fā)酵過程中制約其香氣形成的因素進(jìn)行分析，并提出針對性的優(yōu)化對策，以提升葡萄酒的香氣。然而，葡萄酒香氣的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，還需從葡萄種植、采收、破碎、澄清等環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。未來需要加強(qiáng)對葡萄酒香氣形成機(jī)理的研究，并結(jié)合代謝組學(xué)、合成生物學(xué)等新興技術(shù)手段，從分子水平闡明各關(guān)鍵因素的調(diào)控機(jī)制，為實(shí)現(xiàn)葡萄酒風(fēng)味的定向調(diào)控提供理論依據(jù)。此外，還需注重不同產(chǎn)區(qū)與消費(fèi)市場的差異化需求，開發(fā)具有地域特色的葡萄酒產(chǎn)品，推動(dòng)葡萄酒產(chǎn)業(yè)的多元化、特色化發(fā)展。

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