薛楚然,陳佳威,張瑩輝,傅曉方,趙曉寧,郜成軍,凌 翰,鄭紫淼,王文祺,楊學(xué)威
(1.中國長城葡萄酒有限公司,河北 張家口 075400;2.圣利亞酒莊有限公司,智利第六地區(qū) 316000)
龍眼葡萄是我國最具特色和代表性的栽培品種,有近千年的栽培歷史[1],其果實呈紫紅色或深玫瑰紅色,酸甜可口,既是鮮食葡萄佳品也是釀造高級干白葡萄酒的主要原料,被郭沫若先生譽為“北國明珠”[2],在我國山東、山西、河南、河北、陜西、甘肅、內(nèi)蒙古等地具有廣泛的栽培,由于長期的栽培馴化,河北懷涿盆地已成為龍眼葡萄的最適栽培區(qū)之一[3]。
發(fā)酵前處理指的是酒精發(fā)酵前對于葡萄原料的各種處理工藝,包括除梗破碎處理、壓榨處理、帶皮浸漬、果汁澄清等,這些工藝對葡萄酒發(fā)酵及香氣物質(zhì)的呈現(xiàn)有重要作用?,F(xiàn)代學(xué)者對葡萄酒發(fā)酵前處理研究著重于干紅葡萄酒,通過調(diào)整原料的破碎程度、浸漬方式、時間、溫度,得出最佳的釀造工藝條件。張志龍[4]通過研究浸漬方式對黑比諾干紅葡萄酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響得出了冷浸漬處理對黑比諾干紅葡萄酒揮發(fā)性香氣成分的影響較大。陳嘉[5]以玫瑰香葡萄為原料,通過研究不同破碎程度對干紅葡萄酒風(fēng)味的影響,結(jié)果表明破碎程度為70%的樣品口感最好。王華等[6]研究發(fā)現(xiàn),采用熱浸漬處理的葡萄酒多了3-羥基丁酸乙酯、丁二酸二乙酯和癸酸乙酯3種新的香氣構(gòu)成物,這3種物質(zhì)均具有愉快的水果香氣,可使葡萄酒的果香更加濃郁。以上研究表明,發(fā)酵前處理于改善葡萄酒品質(zhì)具有積極作用,而白葡萄品種多為澄清汁發(fā)酵,其有效的前處理工藝主要集中于澄清工藝的調(diào)整。
基于龍眼葡萄品種特性,其釀造的干白葡萄酒通常果香較弱、酒體偏薄,如何提升龍眼干白葡萄酒的感官品質(zhì)(風(fēng)味濃郁度、復(fù)雜度等),是亟待解決的問題之一。董志剛等[7]研究了煉白濃縮工藝對龍眼葡萄酒品質(zhì)及揮發(fā)性香氣成分的影響,結(jié)果表明,煉白-3葡萄酒中揮發(fā)酸含量最低、香氣成分含量最高,且含量超過閾值的6種酯類物質(zhì)、具有水果香和植物香的香氣活力總值均最高。濃縮工藝的本質(zhì)是減少發(fā)酵葡萄汁的水分、提高內(nèi)容物濃度,從而提升最終發(fā)酵酒的有效物質(zhì)含量,但該方法的加熱過程會對葡萄汁造成不可逆的香氣損失,失去部分新鮮果香。本研究在龍眼葡萄前處理過程中,通過提升澄清汁中的果肉含量,提升發(fā)酵果汁中的各類有效物質(zhì)含量,采用頂空固相微萃?。╤eadspace solid phase micro extraction,HS-SPME)結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)法,對比研究不同葡萄果肉、澄清汁比例發(fā)酵釀制葡萄酒的理化指標(biāo)、香氣成分和感官評分,為改良龍眼干白葡萄酒的釀造工藝、釀造高品質(zhì)龍眼干白葡萄酒提供理論依據(jù)。
龍眼葡萄:采收于中國長城葡萄酒有限公司農(nóng)戶合作基地;果膠酶(酶活6 700 PGNU/g):法國Laffort公司;揮發(fā)性物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品(均為色譜純):美國Sigma-Aldrich公司;4-甲基-2-戊醇、乙醇(均為色譜純):美國Thermo Fisher Scientific公司;氯化鈉(分析純):國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭:美國Sigma-Aldrich公司;HP-INNOWAX色譜柱(60 m×0.25 μm×0.25 mm):美國Agilent Technologies公司;6890N氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用儀:安捷倫科技(中國)有限公司;100 L不銹鋼發(fā)酵罐:石家莊恒昌食品包裝機械有限公司;Siprem VS 20入氣囊壓榨機:意大利西博梅國際股份有限公司。
1.3.1 龍眼干白葡萄酒的發(fā)酵工藝流程及操作要點
龍眼葡萄采收→人工分選→除梗破碎→添加果膠酶→壓榨出汁→入罐澄清→按不同果肉含量處理將葡萄汁分別分離至不銹鋼罐→添加酵母→酒精發(fā)酵→龍眼干白葡萄原酒
龍眼葡萄采收、人工分選:去除生青果、霉?fàn)€果、干枝干葉及其他雜質(zhì)。
除梗破碎、壓榨出汁:入壓榨機時均勻添加果膠酶,添加量為(20±5)g/t葡萄。
入罐澄清:壓榨后的果汁入罐時均勻添加焦亞硫酸鉀,按照總SO230~50 mg/L添加;澄清溫度10~12 ℃,澄清時間24~48 h。
添加酵母:以150 g/t葡萄汁的添加量加入VL2酵母。
酒精發(fā)酵:發(fā)酵溫度14~16 ℃,總糖低于4 g/L時認(rèn)定為酒精發(fā)酵結(jié)束即為龍眼干白葡萄原酒。
1.3.2 不同果肉含量葡萄汁的處理方式。
澄清處理的葡萄汁濁度到達(dá)150~200 NTU時進(jìn)行果汁分離,澄清汁分離后剩余的部分即為果肉,每罐澄清汁和果肉的比例固定為80%∶20%,以確保每罐果肉的含汁量一致。根據(jù)表1進(jìn)行果肉含量調(diào)整后,進(jìn)行酒精發(fā)酵。
表1 不同果肉含量龍眼葡萄汁實驗處理Table 1 Experimental treatment of Longyan grape juice with different pulp contents
1.3.3 酒精發(fā)酵曲線繪制
葡萄汁在添加釀酒酵母、啟動酒精發(fā)酵后,每12 h監(jiān)測一次發(fā)酵溫度及葡萄汁比重,直至比重降低至0.996以下,檢測發(fā)酵原酒糖度不高于4 g/L,則判定酒精發(fā)酵結(jié)束。以不同果肉含量葡萄汁的比重變化情況繪制的曲線即為酒精發(fā)酵曲線。
1.3.4 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析方法
前處理及SPME條件:取7.5mL酒樣和1g氯化鈉加25μL 300 mg/mL 3-辛醇(內(nèi)標(biāo)物)置于20 mL滅菌小瓶中,迅速用聚四氟乙烯-硅酮隔膜密封小瓶,并在40 ℃平衡15 min,將在270 ℃預(yù)處理1 h的DVB/CAR/PDMS萃取頭纖維插入小瓶的頂部空間,持續(xù)加熱提取40 min。將萃取頭在GC/MS進(jìn)樣口解吸,解吸溫度230 ℃。
GC-MS條件:采用HP-INNOWAX色譜柱(60m×0.25mm,0.25 μm)分離并鑒定揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。柱溫箱升溫程序為50 ℃保持2 min,以3 ℃/min升溫至80 ℃,然后以5 ℃/min升溫至230 ℃保持6 min。載氣為高純氦氣(He)(純度>99.999%),流速1 mL/min,采用不分流模式。電子電離(electronic ionization,EI)源,電子能量70 eV,質(zhì)譜掃描區(qū)間為20~450 m/z,并在自動調(diào)諧條件下在選擇性離子模式下操作。溶劑延遲時間6.0 min。
定性定量分析:采用與標(biāo)準(zhǔn)香氣成分保留時間(reten tion time,RT)對比的方法結(jié)合美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(national institute of standards and technology,NIST)14標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索比對結(jié)果進(jìn)行揮發(fā)性香氣化合物定性分析。利用標(biāo)準(zhǔn)品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,通過標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量。所有實驗進(jìn)行3次重復(fù)。
1.3.5 理化指標(biāo)分析方法
龍眼葡萄、葡萄汁及葡萄酒中總糖、總酸、揮發(fā)酸、總硫、游離硫、干浸出物、pH值等的測定:參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用試驗方法》[8]進(jìn)行,酒精度的檢測:參照GB/T 5009.225—2023《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測定》[9]進(jìn)行。
1.3.6 感官評價
以《葡萄酒中國鑒評體系》為評分基準(zhǔn),組織10位葡萄酒專業(yè)品鑒人員,從外觀(10分)、香氣(30分)、口感(50分)、整體(10分)四個方面評價龍眼干白葡萄酒的感官特征,每款干白葡萄酒滿分100分,結(jié)果取平均分,具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。
表2 龍眼干白葡萄酒感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of Longyan dry white wine
1.3.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
使用軟件SPSS Statistics 24.0進(jìn)行單因素方差分析(analysis of variance,ANOVA),使用Microsoft Excel 2013進(jìn)行制圖。
不同果肉含量的葡萄汁酒精發(fā)酵期間比重變化見圖1。由圖1可知,在相同的發(fā)酵條件下,各處理葡萄汁發(fā)酵曲線均呈現(xiàn)“S”型的下降趨勢,且果肉含量越高,發(fā)酵速率越快,即發(fā)酵結(jié)束時間越短。對照組(100%澄清汁)在發(fā)酵啟動20 d時完成酒精發(fā)酵,而R1、R2和R3處理的發(fā)酵時間分別為18 d、16.5 d和16 d,即葡萄汁果肉含量30%、50%和80%對比果肉含量0(100%澄清汁)的酒精發(fā)酵速率分別提升了10%、17.5%和20%。這可能是由于葡萄汁中果肉含量越高,其營養(yǎng)物質(zhì)含量越高,使得發(fā)酵汁中酵母生物量更大,發(fā)酵速率更快[10]。本實驗表明,龍眼葡萄汁中果肉含量與發(fā)酵速率成正相關(guān),增加葡萄汁中果肉含量可以顯著提升發(fā)酵速率。
圖1 不同果肉含量的葡萄汁發(fā)酵釀制龍眼干白葡萄酒發(fā)酵曲線Fig.1 Fermentation curves of Longyan dry white wine fermented by grape juice with different pulp contents
不同果肉含量葡萄汁發(fā)酵釀制的龍眼干白葡萄酒,經(jīng)過澄清、分離,在不銹鋼罐滿罐貯存5個月,并于次年春季倒酒后測定理化指標(biāo),結(jié)果見表3。由表3可知,各處理組在酒精度、總糖、總酸和揮發(fā)酸含量上無顯著差異(P>0.05),龍眼干白葡萄酒中干浸出物含量有顯著差異并與發(fā)酵葡萄汁中果肉含量呈正比,干浸出物含量由17.10 g/L增加至19.45 g/L。葡萄酒中干浸出物主要包括一些游離酸、鹽類、單寧、色素、果膠等物質(zhì)[11],這些物質(zhì)對葡萄酒馥郁口感的形成有重要作用,因此干浸出物的含量是考核葡萄酒質(zhì)量的一項重要指標(biāo)[12]。本實驗表明,發(fā)酵葡萄汁中果肉含量對于龍眼干白葡萄酒中酒精度、總糖、總酸和揮發(fā)酸含量無顯著性影響,果肉含量增加可以顯著提升龍眼干白葡萄酒中干浸出物含量,進(jìn)而提升葡萄酒整體質(zhì)量。
表3 不同果肉含量葡萄汁發(fā)酵釀制龍眼干白葡萄酒的理化指標(biāo)Table 3 Physicochemical indexes of Longyan dry white wine fermented by grape juice with different pulp contents
葡萄酒中的揮發(fā)性香氣成分是葡萄酒品質(zhì)的重要組成部分,主要包括酯類、醇類、萜烯類、酚類和酮類等[13]。不同果肉含量的葡萄汁發(fā)酵釀制的龍眼干白葡萄酒的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量結(jié)果見表4。由表4可知,各處理龍眼干白葡萄酒共檢測出43種揮發(fā)性香氣物質(zhì),其中,對照組檢測出35種物質(zhì),R1處理組檢測出43種物質(zhì),R2處理組檢測出34種物質(zhì),R3處理組檢測出37種物質(zhì)。43種物質(zhì)中,共檢測出14種乙酯類物質(zhì)、11種其他酯類物質(zhì)、9種醇類物質(zhì)、4種酸類物質(zhì)、4種萜烯類物質(zhì)和1種醛酮類物質(zhì)。
表4 不同果肉含量葡萄汁發(fā)酵釀制的龍眼干白葡萄酒的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量Table 4 Volatile flavor substance contents of Longyan dry white wine fermented by grape juice with different pulp contents
2.3.1 酯類
葡萄酒中的酯類物質(zhì)主要成分是在酒精發(fā)酵過程中由酵母合成的代謝產(chǎn)物[14],是葡萄酒香氣中果香的主要來源[15]。本實驗共檢測出酯類物質(zhì)25種,其中乙酯類物質(zhì)13種。己酸乙酯、癸酸乙酯、辛酸乙酯等13種乙酯類物質(zhì)在R1處理組中的含量顯著高于其他組(P<0.05),其中己酸乙酯、癸酸乙酯能夠帶來檸檬、蘋果等水果的香氣,辛酸乙酯能為葡萄酒帶來花類香氣。在其他酯類物質(zhì)中乙酸異戊酯、乙酸己酯等8種物質(zhì)在R1處理組中的含量顯著高于其他組(P<0.05)。果肉含量30%、50%和80%的龍眼葡萄汁發(fā)酵釀制的干白葡萄酒,其酯類物質(zhì)的含量較對照組分別提升了251%、75%和59%。實驗表明,含有果肉的葡萄汁發(fā)酵干白葡萄酒,其酯類物質(zhì)含量能夠得到顯著提升。
2.3.2 醇類
高級醇主要來源于酵母發(fā)酵和氨基酸轉(zhuǎn)化,葡萄酒中如果含有過高或過低的高級醇則會對葡萄酒香氣和口感產(chǎn)生不良影響[16]。一般情況下,當(dāng)葡萄酒中高級醇含量<300 mg/L時,能突出葡萄酒的愉悅香氣;高級醇含量>400 mg/L時,會給葡萄酒帶來負(fù)面影響[17]。對照組高級醇總含量1.38 mg/L,R1處理組高級醇總含量9 mg/L,R2處理組高級醇總含量1.19 mg/L,R3處理組高級醇總含量1.15 mg/L。本實驗檢測到的醇類物質(zhì)中,1-己醇和異丁醇等4種物質(zhì)在R3處理組中含量最高,異戊醇和2,3-丁二醇等5種物質(zhì)在R1處理組中含量最高,苯乙醇在R1、R2和R3處理組中的含量無顯著性差異(P>0.05),均顯著高于對照組(P<0.05),該物質(zhì)可以為葡萄酒貢獻(xiàn)花果香和蜂蜜味[18]。本實驗表明,用含有果肉的葡萄汁進(jìn)行發(fā)酵對于龍眼干白葡萄酒中的醇類物質(zhì)含量有顯著性影響。
2.3.3 脂肪酸類
葡萄酒中酸類物質(zhì)主要來源于發(fā)酵副產(chǎn)物和葡萄漿果[19],其含量由葡萄汁的營養(yǎng)水平、發(fā)酵環(huán)境條件和酵母決定[20]。本實驗共檢測出酸類物質(zhì)4種,分別為乙酸、己酸、辛酸和正癸酸,4種物質(zhì)在R1處理組的含量顯著高于其他處理組(P<0.05),對比對照組中的含量分別提升了442%、244%、275%和382%。乙酸、己酸、辛酸、正癸酸均為低級脂肪酸,能為葡萄酒帶來脂肪味,對葡萄酒的整體結(jié)構(gòu)和風(fēng)味具有重要作用[21]。本實驗表明,果肉含量30%的龍眼葡萄汁發(fā)酵釀制的干白葡萄酒,其脂肪酸類物質(zhì)的含量得到了顯著提升。
2.3.4 萜烯類
萜烯類物質(zhì)主要來自于釀酒葡萄果實,是葡萄果實發(fā)育過程中產(chǎn)生的一類重要的次生代謝產(chǎn)物,是葡萄酒中花果香的重要來源[22],本實驗共檢測出萜烯類物質(zhì)4種,分別為苯乙烯、(-)-4-萜品醇、香茅醇和2,6-二甲基-6-辛二烯,各物質(zhì)在R1處理組的含量均高于其他組別,其中香茅醇能為葡萄酒帶來丁香花、薔薇花香[23]。
2.3.5 不同果肉含量發(fā)酵龍眼干白葡萄酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)
含量分析
不同果肉含量發(fā)酵釀制的龍眼干白葡萄酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分類含量結(jié)果見圖2。由圖2可知,R1處理組中各類風(fēng)味物質(zhì)含量總和均為最高,說明“70%澄清汁+30%果肉”的處理形成的風(fēng)味物質(zhì)種類和總量都顯著高于其他處理組(P<0.05);R2、R3處理組中乙酯類、其他酯類、酸類和萜烯類物質(zhì)含量均高于對照組,說明含果肉的葡萄汁相比于100%澄清汁發(fā)酵能夠提升風(fēng)味物質(zhì)總體含量。
圖2 不同果肉含量葡萄汁發(fā)酵釀制的龍眼干白葡萄酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分類及含量Fig.2 Classification and contents of volatile flavor substances in Longyan dry white wine fermented by grape juice with different pulp contents
氣味活力值(odour activity value,OAV)由香氣物質(zhì)的含量除以相應(yīng)閾值計算而得,OAV能夠更為準(zhǔn)確地確定各種香氣物質(zhì)對葡萄酒的香氣特征作用大小[24]。有關(guān)研究表明,香氣物質(zhì)的OAV>1,則其對葡萄酒的風(fēng)味特征的貢獻(xiàn)作用明顯,且OAV越大對香氣特征貢獻(xiàn)越顯著,而OAV<1的物質(zhì)對葡萄酒的香氣僅起到協(xié)助作用[25]。
不同果肉含量發(fā)酵釀制的龍眼干白葡萄酒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分類含量見表5。由表5可知,對照組、R1處理組、R2處理組和R3處理組龍眼干白葡萄酒中OAV>1的關(guān)鍵香氣化合物分別有3、6、4和4種。對照組中OAV>1的關(guān)鍵香氣化合物有己酸乙酯、癸酸乙酯和乙酸異戊酯,主要香氣為香蕉、青蘋果和脂肪味。R1處理組中關(guān)鍵香氣化合物有己酸乙酯、癸酸乙酯、9-癸酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸異戊酯、辛酸,特征香氣為香蕉、青蘋果、溫柏、花香、奶酪、脂肪等,香氣復(fù)雜度較高;R2處理組的關(guān)鍵香氣化合物有己酸乙酯、癸酸乙酯、辛酸乙酯和乙酸異戊酯,對應(yīng)香氣為香蕉、青蘋果、花香等。R3處理組的關(guān)鍵香氣化合物為己酸乙酯、癸酸乙酯、辛酸乙酯和乙酸異戊酯,對應(yīng)特征香氣與R2處理組一致。綜上,各處理龍眼干白葡萄酒共有的特征香氣為香蕉、青蘋果;以“70%澄清汁+30%果肉”進(jìn)行發(fā)酵釀制的龍眼干白葡萄酒關(guān)鍵香氣化合物種類最高、OAV總值最高,且具有獨特的溫柏、奶酪和脂肪等香氣,說明該處理對于提升干白葡萄酒的香氣濃郁度和復(fù)雜度有顯著影響。
表5 不同果肉含量的葡萄汁發(fā)酵釀制龍眼干白葡萄酒中關(guān)鍵香氣化合物的氣味活力值Table 5 Odor activity values of key aroma compounds in Longan dry white wine fermented by grape juice with different pulp contents
春季倒酒后,對于不同果肉含量處理的龍眼干白葡萄酒進(jìn)行感官品質(zhì)評分,結(jié)果見表6。由表6可知,感官評分總分最高為R1處理組(95.9分),最低分為R3處理組(87.6分)。該結(jié)果與2.3所示的風(fēng)味物質(zhì)種類及含量結(jié)果相符。本研究表明,以70%澄清汁+30%果肉進(jìn)行發(fā)酵,可以增加干白葡萄酒的香氣復(fù)雜度、酒體圓潤度和回味長度,但果肉含量過高時,外觀會出現(xiàn)渾濁狀態(tài),并帶有一定程度的還原味。
表6 不同果肉含量葡萄汁發(fā)酵釀制龍眼干白葡萄酒的感官評分Table 6 Sensory evaluation score of fermented Longyan dry white wine with different pulp contents
本研究通過控制發(fā)酵果汁中不同果肉含量,開展龍眼葡萄干白發(fā)酵實驗,得到結(jié)論如下:在其他發(fā)酵條件相同情況下,葡萄汁中果肉含量越高,酒精發(fā)酵速率越快,果肉含量0%、30%、50%和80%的龍眼葡萄汁酒精發(fā)酵時間分別為20 d、18 d、16.5 d和16 d。干浸出物含量與發(fā)酵葡萄汁中果肉含量呈正比,干浸出物含量由17.10 g/L增長到19.45 g/L。帶果肉葡萄汁發(fā)酵的龍眼干白葡萄酒,其酯類、酸類和萜烯類物質(zhì)含量均顯著高于對照組(P<0.05);對照組、R1、R2和R3處理組龍眼干白葡萄酒中OAV>1的關(guān)鍵香氣化合物分別有3、6、4和4種,OAV總和分別為16.92、75.86、32.75和30.62;R1處理組(70%澄清汁+30%果肉)發(fā)酵的龍眼干白葡萄酒,其風(fēng)味物質(zhì)種類、含量以及感官評分均為最高,并具有更為豐富的特征香氣類型,如花香、脂肪、奶酪等;至于果肉含量過高時,葡萄酒中會產(chǎn)生還原的不良?xì)馕?,還需進(jìn)一步的實驗進(jìn)行探究。