果梗在梅鹿輒干紅葡萄酒釀造中的作用

郭敏瑞，南立軍，程少波，張 靜，袁青鋒，陳 瓊，游佳鴻，陳國(guó)剛*

（1.石河子大學(xué) 食品學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十三師農(nóng)科所，新疆 哈密 839000）

梅鹿輒葡萄原產(chǎn)法國(guó)波爾多，20世紀(jì)80年代引入我國(guó)[1]。梅鹿輒被譽(yù)為紅葡萄的公主，是最受歡迎的紅葡萄品種。梅鹿輒成熟速度快，顏色呈寶石紅色，漿果含糖量180～195 g/L，含酸量7～9 g/L，出汁率70%～75%，適宜釀制美味而柔滑的葡萄酒[2-3]。

在葡萄酒釀造中，根據(jù)品種和工藝的需要可以選擇去除果梗或不去果梗，從而獲得不同風(fēng)味的葡萄酒。對(duì)葡萄酒品質(zhì)有利的果梗，通常保留部分或全部。在葡萄酒發(fā)酵過程中，常常通過監(jiān)測(cè)發(fā)酵液比重的變化來判斷葡萄酒發(fā)酵是否正?；蚪Y(jié)束[4]。pH值則影響著葡萄酒發(fā)酵過程中的許多生化反應(yīng)，從而影響著葡萄酒的品質(zhì)[5]。花色苷是葡萄酒中主要的呈色物質(zhì)，在溶解狀態(tài)下，花色苷穩(wěn)定性容易受到輔助色素、溫度、光、pH值及其自身含量的影響[6-7]。在葡萄酒釀造過程中，是否保留果?；虮Ａ艄５亩嗌倥c葡萄品種和所釀葡萄酒的品質(zhì)有關(guān)。

新疆哈密光熱資源充足，氣候干燥，晝夜溫差大，病蟲害少，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的釀酒葡萄具有得天獨(dú)厚的氣候條件。本實(shí)驗(yàn)初步研究了梅鹿輒干紅葡萄酒釀造過程中4種不同果梗含量的發(fā)酵液的比重、pH值以及花色苷含量的變化，對(duì)梅鹿輒干紅葡萄酒的釀造和工藝優(yōu)化具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

梅鹿輒紅葡萄，樹齡為3～5年，生長(zhǎng)狀況良好，四月下旬萌芽，六月上旬開花，九月下旬果實(shí)成熟，生長(zhǎng)期為155 d，成熟果粒呈卵圓形，紫黑色，采自新疆哈密。酵母RC212：法國(guó)進(jìn)口酵母，購(gòu)買于新疆石河子張?jiān)Ｆ咸丫魄f。乳酸桿菌（Lactobacillus）：石河子大學(xué)食品學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室保存菌種。

葡萄糖、次甲基藍(lán)、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、酚酞、氯化鉀、醋酸鈉、偏重亞硫酸鉀均為分析純：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

XE30-比重計(jì)（0.9～2.5 g/cm3）：北京天連和諧儀器儀表有限公司；PHS-3D型pH計(jì)：樂清市西埃姆西測(cè)量器具有限公司；722光柵可見分光光度計(jì)：上海分析儀器廠；DL203型電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司；DK-8D型電熱恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；XYJ-A型電動(dòng)離心機(jī)：江蘇省金壇市恒豐儀器廠；RA-130手持式折光儀：上海天壘儀器儀表有限公司；全玻璃蒸餾器500 mL：江門市蓬江區(qū)易成化玻儀器有限公司；酒精計(jì)：滄縣津玻玻璃儀器。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 釀酒工藝流程

紅葡萄→分選→除梗、破碎→酒精發(fā)酵（20～29℃）→分離→蘋果酸-乳酸發(fā)酵（18～20℃）→倒桶、陳釀→澄清

操作說明：

分選：將大小均勻，無機(jī)械傷，顏色均勻一致的葡萄分選出來。

除梗破碎：將葡萄果粒與果梗分離、稱質(zhì)量，分別放置在經(jīng)二氧化硫殺菌過的容器中，然后將葡萄果粒用手捏碎，加入0.18 g/L偏重亞硫酸鉀[8-9]。

酵母活化方法：葡萄汁與軟化水1∶1混合，酵母與混合液按照質(zhì)量比1∶10混合，在40℃水浴加熱條件下攪拌30 min。

酒精發(fā)酵：將破碎過的葡萄裝入10 L玻璃發(fā)酵罐中，裝量約為容器的4/5，入罐12 h以后，接入已經(jīng)活化好的釀酒酵母（干酵母添加量0.1 g/L）。用濕紗布將容器口蓋嚴(yán)，早晚各攪拌一次，常溫發(fā)酵，控制溫度在24～29℃之間，發(fā)酵周期11 d。

分離：待酒精發(fā)酵完成，還原糖含量＜4 g/L時(shí)，用殺過菌的紗布將葡萄皮渣分離出來，葡萄酒重新裝進(jìn)新的罐中，滿罐儲(chǔ)存，進(jìn)行后續(xù)的蘋果酸-乳酸發(fā)酵。

蘋果酸-乳酸發(fā)酵：接種乳酸菌進(jìn)行蘋果酸-乳酸發(fā)酵，接種量為8 mg/L，溫度控制在18～20℃之間，周期為20 d。

倒桶、陳釀：倒桶的目的是為了除去自然沉淀的酒泥，過濾后的葡萄酒重新裝罐添加0.18 g/L偏重亞硫酸鉀，進(jìn)行陳釀，周期為2～8月。

葡萄果粒分選后，進(jìn)行四個(gè)處理：①無果梗：即該罐中全為果粒，不含果梗；②1/6果梗：即保留該罐葡萄果粒所產(chǎn)生果梗的1/6，同時(shí)發(fā)酵；③1/3果梗：即保留該罐葡萄果粒所產(chǎn)生果梗的1/3，同時(shí)發(fā)酵；④全果梗：即保留該罐葡萄果粒所產(chǎn)生的全部果梗，同時(shí)發(fā)酵。

1.3.2 分析檢測(cè)

酒精度的測(cè)定采用酒精計(jì)法；總酸的測(cè)定采用酸堿滴定法；可溶性固形物含量的測(cè)定采用手持式測(cè)糖儀直接測(cè)定粗糖含量；還原糖的測(cè)定按照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的方法進(jìn)行；比重的測(cè)定直接將比重計(jì)放在裝有葡萄發(fā)酵液的100 mL量筒中，待比重計(jì)上浮，進(jìn)行讀數(shù)；pH值測(cè)定采用pH計(jì)測(cè)定；花色苷含量的測(cè)定[10]：取1 mL的試樣，分別用pH 1.0和pH 4.5的緩沖液稀釋定容至10 mL達(dá)到平衡后，以蒸餾水調(diào)零點(diǎn)，分別在波長(zhǎng)510 nm和700 nm處測(cè)定其吸光度值?；ㄉ蘸坑?jì)算公式如下：

式中：A為吸光度差值；A510nm、A700nm為在波長(zhǎng)510 nm、700 nm處的吸光度值。

式中：W為總色苷含量，%；A為吸光度差值；ε為矢車菊-3-葡萄糖苷的摩爾吸光系數(shù)，26 900；DF為稀釋因子；Mw為矢車菊-3-葡萄糖苷的分子質(zhì)量，449.2 u；V為取樣體積，mL；Wt為樣品質(zhì)量，g。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)采用Origin7.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵結(jié)束時(shí)各項(xiàng)理化指標(biāo)

經(jīng)挑選的葡萄按照工藝進(jìn)行除梗（或不除梗）、破碎，破碎率達(dá)到85%，接入活化的酵母菌種，接種量0.1 g/L，進(jìn)行常溫（24～29℃）酒精發(fā)酵11 d，主發(fā)酵結(jié)束。4種不同果梗含量的梅鹿輒干紅葡萄原酒發(fā)酵第10天分離皮渣后的基本理化指標(biāo)見表1。

表1 酒精發(fā)酵結(jié)束時(shí)不同處理梅鹿輒干紅葡萄原酒的理化指標(biāo)Table 1 Physiochemical indicators of Merlot dry red wine with different treatments at the end of ethanol fermentation

由表1可知，發(fā)酵第10天，所有處理的還原糖含量均＜4 g/L，酒精度在10%vol～15%vol，并且其他各項(xiàng)指標(biāo)滿足國(guó)標(biāo)GB 15037—2006《葡萄酒》的要求。以這些數(shù)據(jù)為理論基礎(chǔ)，分離葡萄皮渣，進(jìn)行后續(xù)的蘋果酸-乳酸發(fā)酵。

2.2 發(fā)酵液比重隨時(shí)間變化規(guī)律

比重的下降實(shí)際上是發(fā)酵液內(nèi)在成分變化的外在表現(xiàn)，本質(zhì)是發(fā)酵液中還原糖消耗、酒精度增加[11]。4種不同處理梅鹿輒干紅葡萄酒發(fā)酵過程中比重隨時(shí)間的變化見圖1。圖1結(jié)果顯示，隨著發(fā)酵時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，葡萄汁的比重呈下降趨勢(shì)，當(dāng)發(fā)酵液比重值＜0.996，還原糖含量＜4 g/L時(shí)，發(fā)酵結(jié)束。發(fā)酵第1～3天，由于發(fā)酵溫度較低，酵母菌活性較弱，轉(zhuǎn)化率低，導(dǎo)致比重變化趨勢(shì)較平緩；發(fā)酵4～7 d，由于酒精發(fā)酵產(chǎn)生了大量的熱量，導(dǎo)致發(fā)酵溫度快速上升至27～29℃，酵母菌活性進(jìn)一步增強(qiáng)，進(jìn)而加速了糖份分解，比重下降顯著；發(fā)酵8～11 d，葡萄皮經(jīng)過前期的發(fā)酵、溶解，組織結(jié)構(gòu)被分解軟化，導(dǎo)致整個(gè)發(fā)酵液中的氧氣和酵母發(fā)酵的底物糖消耗殆盡，酵母的活性降低，最終導(dǎo)致后期比重變化平緩。發(fā)酵至第11天，酒精發(fā)酵結(jié)束。

圖1 不同處理對(duì)梅鹿輒葡萄酒發(fā)酵過程中比重的影響Fig.1 Effect of different grape stems treatments on the specific gravity of Merlot dry red wine during fermentation

由圖1可知，發(fā)酵過程中，各發(fā)酵罐中果梗含量不同，導(dǎo)致發(fā)酵液的比重變化不同。含有果梗的發(fā)酵罐，由于果梗與葡萄汁之間存在大量縫隙，有足夠的氧氣，酵母菌大量繁殖，當(dāng)溫度上升至27℃左右時(shí)，酵母菌活性較強(qiáng)，轉(zhuǎn)化率提高，比重變化量大。沒有果梗的發(fā)酵罐，僅靠果粒的縫隙和有限的開放式攪拌次數(shù)提供有限的氧氣，致使酵母菌繁殖能力受限，發(fā)酵速度比其他發(fā)酵罐慢。但是由于果梗的比例不同，發(fā)酵罐中的空隙也存在差異：空隙過大，會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵罐散熱速度加快，溫度降低快，影響酵母菌發(fā)酵的速度；空隙過小，沒有充足的氧氣供給，酵母菌繁殖受限。從比重指標(biāo)來看，果梗含量在1/6時(shí)，最有利于葡萄酒發(fā)酵，發(fā)酵第10天時(shí)，比重降至0.996，還原糖含量3.941 g/L，相比其他處理的葡萄酒提前1 d結(jié)束酒精發(fā)酵。

2.3 發(fā)酵液的pH值隨時(shí)間的變化規(guī)律

在葡萄酒釀造過程中，許多生化反應(yīng)都與pH值有關(guān)，pH值的變化直接或間接的影響著葡萄酒的品質(zhì)[5]。因此有效的控制pH值對(duì)葡萄酒的穩(wěn)定性有重要的意義[12]。葡萄酒酒精發(fā)酵的微生物主要是葡萄酒酵母菌，pH值的改變往往會(huì)引起酵母菌代謝途徑的改變，使代謝產(chǎn)物發(fā)生變化。為保證酵母菌進(jìn)行正常發(fā)酵，最好控制pH值在2.8～3.5[5]。4種不同果梗含量的葡萄發(fā)酵液的pH值變化見圖2。

由圖2可知，發(fā)酵過程是動(dòng)態(tài)的變化過程，葡萄汁的標(biāo)準(zhǔn)pH值在3.5～3.8，為保證葡萄酒發(fā)酵的正常進(jìn)行，保證酵母菌在數(shù)量上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，葡萄酒發(fā)酵最好把pH值控制在3.3～3.5。pH值容易受到溫度、總酸等因素的影響。發(fā)酵第1～2天，酵母菌開始將還原糖轉(zhuǎn)化為酒精，發(fā)酵液酸性增強(qiáng)，pH值減小[5]；隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)酵液發(fā)生復(fù)雜的生化反應(yīng)。發(fā)酵第5～6天，發(fā)酵液比重值變化率較大，發(fā)酵液總酸含量略有下降，pH值開始慢慢的回升，第7天，發(fā)酵溫度增加，總酸含量增加，pH值回落；發(fā)酵第10天，pH值在3.5～3.8之間。從圖2可以看出，全果梗的pH值始終大于其他3種處理，葡萄果梗中含有酒石咖啡酸、反式酒石咖啡酸和反式酒石香豆酸，這些物質(zhì)是釀酒葡萄的主要酚酸[13]，由此可見，果梗的存在對(duì)發(fā)酵液pH值有顯著的影響。發(fā)酵結(jié)束時(shí)，無果梗pH值為3.66、1/6果梗pH值為3.52、1/3果梗pH值為3.72、全果梗pH值為3.78。從pH值指標(biāo)來看，果梗含量為1/6時(shí)對(duì)發(fā)酵有益。

圖2 不同處理對(duì)梅鹿輒葡萄酒發(fā)酵過程中pH值的影響Fig.2 Effect of different grape stems treatments on the pH of Merlot dry red wine during fermentation

2.4 發(fā)酵液花色苷含量的變化

花色苷是葡萄酒中的一種色素類物質(zhì)[14-18]，在生理環(huán)境下表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抗氧化、清除自由基等生物活性，是目前發(fā)現(xiàn)的最有效的水溶性自由基清除劑。但是，花色苷成分的穩(wěn)定性較差[19]，易受pH值和溫度等因素的影響發(fā)生降解反應(yīng)，也易與蛋白等成分發(fā)生聚合褐變。葡萄酒中花色苷的種量受釀酒葡萄原料與生態(tài)環(huán)境的影響，也受釀造工藝方法等因素的影響[20-21]。4種不同處理的葡萄酒樣品的花色苷含量隨時(shí)間變化的結(jié)果見圖3。

圖3 不同處理對(duì)梅鹿輒葡萄酒發(fā)酵過程中花色苷含量的影響Fig.3 Effect of different grape stems treatments on the anthocyanin content of Merlot dry red wine during fermentation

從圖3可以看出，全果梗和1/6果梗發(fā)酵液的花色苷含量變化趨勢(shì)較平穩(wěn)，而無果梗和1/3果梗發(fā)酵液在發(fā)酵過程中花色苷含量出現(xiàn)了驟升驟降。第5～6天時(shí)，發(fā)酵溫度顯著升高，花色苷與其他物質(zhì)的聚合度降低，花色苷發(fā)生水解反應(yīng)[22]，花色苷含量降低；而全果梗發(fā)酵液的花色苷含量沒有下降反而上升，是由于果梗含量較多，一方面果梗中的花色苷隨著葡萄汁的浸漬進(jìn)入發(fā)酵液中；另一方面果梗間的縫隙也使得散熱速度加快，果梗中的單寧作為輔助色素[22]也會(huì)使得葡萄酒中的花色苷更加穩(wěn)定。發(fā)酵第6～8天，無果梗發(fā)酵液pH值下降，低pH值有利于花色苷的浸提，適當(dāng)?shù)墓庹沼欣诨ㄉ盏暮铣?，?dǎo)致花色苷含量上升[23]。發(fā)酵結(jié)束時(shí)，無果?；ㄉ蘸?2.897 mg/L、1/6果梗30.046mg/L、1/3果梗26.879mg/L、全果梗28.561 mg/L，從花色苷指標(biāo)來看，無果梗的花色苷提取最為充分，但是無果梗發(fā)酵過程中不穩(wěn)定，所以果梗含量為1/6時(shí)對(duì)發(fā)酵有益。

3 結(jié)論

比重、pH值和花色苷在干紅葡萄酒釀造過程中對(duì)葡萄酒發(fā)酵影響顯著，而葡萄果梗的添加對(duì)比重、pH值和花色苷含量的變化也有顯著影響。以新疆哈密梅鹿輒葡萄釀造的干紅葡萄酒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

葡萄酒發(fā)酵速度的快慢與果梗添加量密切相關(guān)，比重的下降是發(fā)酵液糖分變化的內(nèi)在表現(xiàn)，通過控制果梗含量，比較發(fā)酵過程中發(fā)酵液比重的變化，得到果梗最適宜添加量為1/6，此時(shí)的比重降低最明顯，發(fā)酵第10天比重就降至0.996，還原糖為3.941 g/L。

在葡萄酒釀造過程中，葡萄果梗的添加量直接影響著葡萄酒發(fā)酵過程中pH值的變化。葡萄酒發(fā)酵最佳pH值控制在3.3～3.5之間，發(fā)酵結(jié)束時(shí)，1/6果梗處理的葡萄酒的pH值為3.52。

葡萄酒的顏色來源于葡萄皮中的花色苷，花色苷決定著干紅葡萄酒的色澤。研究發(fā)現(xiàn)，果梗添加量為1/6的葡萄酒花色苷含量在整個(gè)發(fā)酵期間更穩(wěn)定，提取也較充分。有利于后期葡萄酒顏色形成。

因此，添加1/6果梗葡萄酒發(fā)酵過程中最為穩(wěn)定，對(duì)后期梅鹿輒干紅葡萄酒的成熟穩(wěn)定最有利，為后期能釀造出高品質(zhì)的葡萄酒奠定穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

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