干化對釀酒葡萄品質(zhì)的影響

張 偉，劉 洋，趙 裴，白楊楊，陳喬敏，韓富亮，3，4*

（1.商丘市農(nóng)業(yè)信息服務(wù)中心，河南 商丘 476000；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄酒學(xué)院，陜西 楊凌 712100；3.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術(shù)研究中心，陜西 楊凌 712100；4.西北農(nóng)林科技大學(xué)（合陽）葡萄試驗示范站，陜西 合陽 715300）

釀酒葡萄干化，又稱葡萄脫水，指葡萄在自然或人工輔助的光、熱、風(fēng)、微生物等條件下失去部分水分，改變果實形態(tài)和物理化學(xué)特性的過程[1-3]。包括貴腐酒、冰酒、稻草酒（Vin de Paille）、雪莉酒、圣酒（Vin Santo）在內(nèi)的葡萄原料都經(jīng)歷了葡萄干化的過程[4-6]。葡萄干化可在采收前和采收后進(jìn)行，貴腐酒的干化在采收前，稻草酒則在采收后[4]。干化過程中，葡萄表皮失水皺縮，組織結(jié)構(gòu)及顏色質(zhì)地發(fā)生變化，果粒也由堅挺飽滿轉(zhuǎn)為松軟萎縮，果梗變脆并由青綠色逐漸變?yōu)榛液稚玔7-10]。相應(yīng)地，果實內(nèi)的糖、酸[11]、揮發(fā)性化合物[12]、酚類物質(zhì)[13]等都發(fā)生顯著變化，干化葡萄釀造的葡萄酒顏色[14]、香氣、口感[15]、陳釀能力[6]及營養(yǎng)價值[16]也明顯改變。

干化的實質(zhì)是葡萄果實細(xì)胞內(nèi)的游離水分，在內(nèi)外蒸氣壓差驅(qū)動下，向細(xì)胞外轉(zhuǎn)移的過程。細(xì)胞內(nèi)外的蒸氣壓差受葡萄內(nèi)在和外部環(huán)境影響。內(nèi)在因素主要包括葡萄品種差異、果粒大小、果皮及表面蠟質(zhì)層厚度、表皮氣孔開放程度等[2，17-19]。外部環(huán)境因素主要指的是環(huán)境溫度、濕度及空氣流速。一般來說，提高環(huán)境溫度，降低環(huán)境濕度，增強(qiáng)空氣流速能夠增大蒸氣壓差，從而加快干化速度[20-21]。

理解干化葡萄品質(zhì)的變化規(guī)律和機(jī)理，掌握干化葡萄技術(shù)，對釀造高品質(zhì)的葡萄酒具有重要的理論和實踐意義。與其他工藝的葡萄酒相比，由干化葡萄原料釀造的葡萄酒通常具有獨特的質(zhì)量風(fēng)格。本文對葡萄干化技術(shù)和優(yōu)缺點，干化對葡萄形態(tài)、物理特性、非揮發(fā)性和揮發(fā)性成分的影響進(jìn)行了總結(jié)，綜述了干化對釀酒葡萄原料品質(zhì)的影響，以期為提高干化葡萄品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)。

1 葡萄干化處理方式

根據(jù)干化場所和脫水驅(qū)動方式的差異，葡萄干化處理方式主要分為室外干化、室內(nèi)陰干、設(shè)備輔助干化，以及化學(xué)輔助干化法等[22]。

1.1 室外干化

室外干化，顧名思義是指在室外自然條件下進(jìn)行的干化，根據(jù)是否在葡萄藤上進(jìn)行分為在體和離體干化。通常，離體干化方式較為普遍，意大利、法國、西班牙、土耳其、希臘和塞浦路斯等地中海沿岸國家多采用該方法[6，15，23-24]。干化期內(nèi)，這些地區(qū)降水稀少，氣溫較高，通風(fēng)良好，有利于減少葡萄的霉變或損壞，縮短干化時間。以西班牙南部的蒙蒂利亞-莫里萊斯（Montilla-Moriles）地區(qū)為例，通常選擇將葡萄平鋪在覆蓋當(dāng)?shù)夭輭|（稱為Esparto）的平緩坡地（稱為Paseras）上，接受陽光直接照射[11]。依據(jù)天氣情況和所需糖度進(jìn)行干化，整個過程大約持續(xù)5～10 d，最終得到的葡萄為深棕色，含糖量極高，具有獨特的葡萄干風(fēng)味[25]。

室外干化易受天氣條件影響，可控性不強(qiáng)。夜間露水或降水使葡萄表面濕潤，更易霉變，并產(chǎn)生真菌毒素[20]。已有研究結(jié)果也證實，使用室外干化葡萄釀造的西班牙、土耳其和希臘自然甜酒中赭曲霉毒素A含量高于未干化的干型葡萄酒[14，26-27]。模擬日光干化試驗（40 ℃和15 ℃每12 h交替一次）表明，與40 ℃恒溫干化相比，室外干化的葡萄醪花色苷含量低，褐變程度高，這可能是由于低溫時細(xì)胞水分蒸發(fā)停止，氧氣進(jìn)入，促進(jìn)酚類物質(zhì)氧化[28]。

1.2 室內(nèi)陰干

室內(nèi)陰干在通風(fēng)良好且無陽光直射的室內(nèi)進(jìn)行，采用自然風(fēng)或者借助風(fēng)扇通風(fēng)，使葡萄自然脫水。干化時，葡萄通常被平鋪在較淺的筐子或草席上，或懸掛于房梁或特制的葡萄架上干化，持續(xù)十幾天至4個月不等[15，23，29]。在意大利西北部的卡盧索（Caluso），釀造保證法定產(chǎn)區(qū)級（Denominazione d'Origine Controllata e Garantita，DOCG）卡盧索黎明葡萄酒（Erbaluce di Caluso）的傳統(tǒng)方法是將葡萄單層放置，并保留空隙，置于被稱為“fruttaio”的室內(nèi)緩慢干化，干化時間長達(dá)140余天[8]。在法國侏羅（Jura）釀造的稻草酒（Vin de paille），原產(chǎn)地命名保護(hù)（Appellation d'Origine Protégée，AOP）規(guī)定至少干化6周，實際干化時間可達(dá)3～5個月[4]。

室內(nèi)陰干法雖避免了室外干化氣候因素的影響[30]，可一定程度上控制干化速度，效果也能更好把控，但無法精確控制環(huán)境溫度和濕度，干化速度慢、蟲害和霉變污染仍成為限制該方法進(jìn)一步推廣與應(yīng)用的難題。

1.3 設(shè)施輔助干化

設(shè)施輔助干化是近年來發(fā)展的新技術(shù)，環(huán)境溫度、濕度和空氣流速可根據(jù)需求準(zhǔn)確調(diào)節(jié)[31]。它克服了強(qiáng)太陽輻射、陰雨天氣制約、真菌毒素污染、鳥類昆蟲捕食、干化速度不可控等室外干化存在的缺點，也避免了室內(nèi)自然干化速度慢、易霉變、易滋生蠅蟲等問題，具有干化速度可控和安全衛(wèi)生的優(yōu)點[28，32-35]。但該方法需要相應(yīng)的設(shè)備和電力投入，一定程度上增加了生產(chǎn)成本[36]。

1.4 化學(xué)輔助干化

使用化學(xué)輔助法可提高干化效率。葡萄表皮覆蓋的致密蠟質(zhì)層主要由三萜類物質(zhì)—齊墩果酸（60%）組成，其結(jié)構(gòu)可降低水分的蒸發(fā)[36-37]，是抵御病原菌的屏障[38-39]。但蠟質(zhì)層的存在也抑制了葡萄的干化速率，影響干化?；瘜W(xué)物質(zhì)浸泡可快速去除蠟質(zhì)，增強(qiáng)水分蒸發(fā)和擴(kuò)散效率，加速干化進(jìn)程。常用的浸泡液有氫氧化鈉溶液、含碳酸鉀的油酸乙酯堿性乳狀液（2.5%K2CO3+2%油酸乙酯）和橄欖油的堿性乳狀液等。但是，化學(xué)輔助干化法也將導(dǎo)致感官品質(zhì)下降[6，36]。

2 干化處理對葡萄品質(zhì)的影響

伴隨著游離水分流失，干化處理導(dǎo)致葡萄內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、代謝途徑和化學(xué)成分發(fā)生改變。葡萄果實細(xì)胞經(jīng)歷了從有氧呼吸到無氧呼吸的轉(zhuǎn)變[2，11，40]：水分流失導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化，使細(xì)胞膜無法進(jìn)行正常有氧呼吸所需的氣體（O2、CO2等）運輸。同時，干化刺激細(xì)胞消耗大量能量應(yīng)對脅迫，無氧呼吸被激活用以提供能量[41]。因此，干化處理通過影響葡萄細(xì)胞形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)和生理代謝等影響葡萄品質(zhì)。

2.1 干化處理對葡萄形態(tài)和物理特性的影響

干化失水導(dǎo)致葡萄果皮逐漸皺縮，彈性下降，硬度和脆性上升；果肉萎縮，果梗變脆易折斷[1，11]；葡萄的平均粒質(zhì)量下降，皮占比和籽占比上升。研究表明，初采收時的葡萄表皮細(xì)胞排列有序，經(jīng)干化處理后細(xì)胞破裂，內(nèi)表皮的木葡聚糖、外表皮角質(zhì)層成分和纖維素以及內(nèi)外表皮的果膠發(fā)生重排[10]。

干化處理對葡萄形態(tài)和物理特性的影響因葡萄品種和果皮顏色不同而有所差異。白色釀酒品種‘黎明’果皮分為綠色、金色和藍(lán)色。干化后，藍(lán)色果粒的果皮破碎力、破碎能和楊氏模量（抵抗形變能力）降低，而果皮厚度增大；金色果粒的果梗分離力和分離能最高，綠色果粒和藍(lán)色果粒次之[8]?！畠?nèi)比奧羅’葡萄干化過程中，種子力學(xué)屬性與黃烷醇可提取量的相關(guān)性高于聲學(xué)屬性，而聲學(xué)參數(shù)中的聲能（Aet）與葡萄的延伸亞基?；嚷剩℅ext）和總?；嚷剩℅total）呈顯著相關(guān)[42]。

2.2 干化處理對葡萄表皮和葡萄醪顏色的影響

干化處理使葡萄果皮和葡萄醪的顏色加深。研究表明，干化36 h即可使‘西拉’、‘丹魄’和‘美樂’葡萄醪色度上升[43]。同時，干化促進(jìn)葡萄果皮細(xì)胞中的花色苷向葡萄醪擴(kuò)散，醪液褐變指數(shù)（A420nm值）大幅度提高（5.6和3.8倍）[32]。葡萄醪的色彩學(xué)參數(shù)在干化前后也有所變化，明度（L*值）和紅色（a*值）減少，黃色（b*值）、彩度（C*值）和色調(diào)（h*值）值增加，即干化的葡萄醪顏色更深、更紅，但黃色色調(diào)也更強(qiáng)[44]。

干化引起水分蒸發(fā)導(dǎo)致果皮細(xì)胞破裂，促進(jìn)多酚氧化酶與底物接觸，褐變反應(yīng)加劇[32]，是葡萄與葡萄醪顏色改變、風(fēng)味質(zhì)量損失和味道變化的主要原因[30]。FIGUEIREDOGONZáLEZ M等[44]采用紫外-可見分光光度法和高效液相色譜-二極管陣列檢測器-電噴霧質(zhì)譜法分離天然甜葡萄酒中不同分子質(zhì)量的褐變產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)中低分子質(zhì)量的聚合物對褐變的貢獻(xiàn)率高于大分子聚合物。

2.3 干化處理對葡萄糖類和有機(jī)酸的影響

干化過程中，葡萄果實水分蒸發(fā)導(dǎo)致化學(xué)成分濃縮，其中糖含量增加最為顯著[33]。對紅葡萄品種‘廷托雷拉歌海娜’的研究表明，充分成熟且健康的葡萄于淺塑料筐中干化83 d后，糖分可由225 g/L提高到464 g/L[44]。同時，葡萄總酸也受到影響，這與葡萄品種、干化方式、干化溫度等多種因素有關(guān)。已有研究表明，干化處理提高了‘赤霞珠’、‘美樂’、‘西尼特麗’、‘墨伏羅’、‘薩朱’的滴定酸，而‘阿瓦娜’、‘內(nèi)比奧羅’的滴定酸降低[35，45]。室內(nèi)自然干化18 d的‘特雷比奧羅’，總酸含量降低，而設(shè)備輔助干化18 d后總酸升高[41]。PANCERI C P等[46]研究在受控條件下（7 ℃、35%的相對濕度和12 m3/s的氣流）葡萄脫水過程對葡萄汁和葡萄酒有機(jī)酸組成的影響，發(fā)現(xiàn)從干葡萄中獲得的葡萄汁含有高濃度的有機(jī)酸，且干化程度不同，有機(jī)酸組成不同。

2.4 干化處理對葡萄花色苷含量的影響

干化過程中，葡萄的花色苷含量受到濃縮效應(yīng)和擴(kuò)散效應(yīng)的影響。此外，花色苷可能還參與降解、加成、聚合或縮合等多種反應(yīng)[43，45]。對‘黑比諾’的研究發(fā)現(xiàn)，干化處理顯著提高了以單位質(zhì)量葡萄計算時葡萄果皮的花色苷含量，但對以平均每粒葡萄計算時的果皮花色苷含量無顯著影響。這說明單位質(zhì)量葡萄花色苷含量的增加是由于水分損失，而不是因為花色苷的重新生成[47]。同時，一些研究指出，花色苷在干化過程中可能發(fā)生降解反應(yīng)，當(dāng)扣除干化濃縮效應(yīng)時，葡萄的花色苷含量反而降低[6]。也有研究發(fā)現(xiàn)，干化葡萄的花色苷含量沒有顯著變化[48]。

研究表明，干化處理對葡萄花色苷的影響與花色苷種類有關(guān)。干化對于二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷含量增加的促進(jìn)作用更大，也可能促進(jìn)吡喃花色苷等花色苷衍生物的形成[43]。例如，在干化‘美樂’和‘西拉’葡萄醪中發(fā)現(xiàn)吡喃花色苷Vitisin A和Vitisin B，以及花色苷與兒茶素通過甲基-亞甲基橋縮合形成的花色苷，這可能是由脂氧合酶和乙醇脫氫酶等酶參與形成[16]。

2.5 干化處理對葡萄非花色苷多酚的影響

干化對非花色苷多酚的影響與葡萄品種和多酚種類密切相關(guān)。干化失水40%后，‘赤霞珠’葡萄汁中沒食子酸、丁香酸、原兒茶酸、咖啡酸、對香豆酸和香草酸的含量顯著增加。而相同失水度的‘美樂’葡萄汁中除咖啡酸含量顯著增加外，沒食子酸、丁香酸、原兒茶酸、對香豆酸、鞣花酸、阿魏酸和香草酸含量都顯著降低。且酚酸增加的百分比低于失水率，表明部分酚酸被過氧化物酶和多酚氧化酶氧化，并可能參與了輔色、聚合或降解反應(yīng)[45]。對白色葡萄品種‘墨伏羅’和‘西尼特麗’的研究發(fā)現(xiàn)，干化處理對羥基苯甲酸含量增加的影響高于濃度效應(yīng)。其中，在‘墨伏羅’葡萄中，沒食子酸己糖苷異構(gòu)體以及丁香酸葡萄糖苷增幅最高；在‘西尼特麗’葡萄中，香草醇葡萄糖苷和沒食子酸己糖苷的增幅最為顯著[1]。干化處理也能夠提高‘佩德羅-希梅內(nèi)斯’和‘霞多麗’葡萄中兒茶素和表兒茶素的含量[45]，但是‘瓊瑤漿’葡萄汁中表兒茶素含量顯著降低[18]。

干化速度和干化失水程度也影響葡萄非花色苷多酚的含量。相同干化程度下，快速干化時葡萄皮槲皮素的含量高于緩慢干化。當(dāng)失水程度由10%提高到30%時，葡萄皮中槲皮素含量反而降低，但仍稍高于干化初[48]。作為一種非生物脅迫，干化處理也會提高葡萄果皮白藜蘆醇的含量。研究表明[49]，干化前熱處理（45 ℃）36 h的效果更好（58 d后白藜蘆醇含量達(dá)到34.8 μg/g果皮），單獨的熱處理反而會降低其含量。BONGHI C等[48]也觀察到白藜蘆醇含量的提高，但是白藜蘆醇苷含量沒有增加，這說明負(fù)責(zé)白藜蘆醇糖基化的酶活性受干化處理影響較小。干化處理也會降低葡萄皮和葡萄籽中原花青素的含量和平均聚合度，當(dāng)干化脫水程度由10%提高到30%時，葡萄皮原花青素B1和B2含量降幅更大（約為65%）。

干化過程影響葡萄非花色苷多酚的基因表達(dá)。漿果脫水過程中，類黃酮途徑的幾個關(guān)鍵基因除黃酮醇合成酶及MybB轉(zhuǎn)錄因子被誘導(dǎo)外，查爾酮合成酶（chalcone synthase，CHS）、黃烷酮3-羥化酶（flavanone 3-hydroxylase，F(xiàn)3H）、無色花青素雙加氧酶（leucoanthocyanidin dioxygenase，LDOX）和MybA轉(zhuǎn)錄因子顯著下調(diào)[48]，黃酮醇和反式白藜蘆醇濃度增加，黃烷-3-醇濃度下降。

干化溫度和程度也影響芪合成酶的基因表達(dá)。干化溫度為10 ℃和20 ℃時，基因相對表達(dá)量上調(diào)，而溫度升至30 ℃時，表達(dá)量下降[7]，這可能影響到芪類化合物如白藜蘆醇的合成。ROSSO M D等[13]研究發(fā)現(xiàn)，干化首月芪類化合物大量合成，次月保持穩(wěn)定或略有降低。葡萄素（ε-viniferin）在干化期間不斷增加，并可作為干化進(jìn)程的監(jiān)測指標(biāo)。

2.6 干化處理對葡萄揮發(fā)性成分的影響

干化處理影響葡萄的揮發(fā)性成分和香氣特征。FRANCO M等[11]研究日光干化對葡萄中36種揮發(fā)性化合物的影響，發(fā)現(xiàn)僅正丁醇和異戊醇無差異，而C6化合物如反式-2-己烯-1-醇、反式-2-己烯醛、反式-3-己烯-1-醇、順式-3-己烯-1-醇和己酸在新鮮葡萄汁中含量較高，干化后含量下降或未被檢出；且干化葡萄果香、甜味和烘烤系列氣味加重，草本氣味降低，5-甲基糠醛、2-苯乙醇、γ-丁內(nèi)酯、γ-己內(nèi)酯含量顯著上升。將‘切薩內(nèi)賽’葡萄置于10 ℃、45%的相對濕度和1.5 m/s的空氣中脫水，連續(xù)6周直至質(zhì)量損失達(dá)37%。苯類化合物、去甲異戊二烯、萜烯醇和C6化合物表現(xiàn)出較大的變化，但變化程度與其所處果皮層有關(guān)[50]。干化處理‘廷托雷拉歌海娜’葡萄發(fā)現(xiàn)，游離態(tài)揮發(fā)性化合物中，苯甲醛、異戊醇和愈創(chuàng)木酚的濃度增幅最大；結(jié)合態(tài)揮發(fā)性化合物中，具有焦糖、花香、酚和燃燒氣味等香氣特征的苯甲酸、異戊醇和香草酸乙酯濃度顯著上升[51]。

干化處理的方式和溫度影響葡萄的揮發(fā)性物質(zhì)。室外干化和設(shè)備輔助干化均能提升葡萄焦糖味和花香，且設(shè)備輔助干化的葡萄揮發(fā)性化合物的氣味活性值（ordor activity values，OAVs）高于室外干化葡萄[32]。同時，更低溫度的凍干處理能夠有效保存葡萄中的揮發(fā)性物質(zhì)，當(dāng)干化溫度升至10 ℃時，原料中醛類和萜烯醇類的含量較高，20 ℃時葡萄的揮發(fā)性化合物以醇類和酯類為主，60 ℃則導(dǎo)致大部分揮發(fā)性物質(zhì)損失[12，53]。當(dāng)葡萄處于陽光強(qiáng)烈、溫度較高的環(huán)境中干化時，與葡萄品種相關(guān)的芳香化合物被氧化，僅留下干無花果、干杏子和蜂蜜等香氣，品種風(fēng)格喪失。因此干化過程中，需適當(dāng)降低干化溫度和相對濕度，避免過高的空氣流速，以減少揮發(fā)性化合物的損失[54]。

3 結(jié)論與展望

葡萄干紅顯著影響葡萄的外觀形態(tài)、葡萄糖、有機(jī)酸、酚類等物質(zhì)的含量，影響葡萄原料的品質(zhì)。設(shè)備輔助干化優(yōu)于傳統(tǒng)的干化方法，特別是在成熟期多雨的葡萄酒產(chǎn)區(qū)。在多雨地區(qū)，對未成熟葡萄提前采收并進(jìn)行脫水，可避免氣候帶來的原料質(zhì)量下降與經(jīng)濟(jì)損失。干化高品質(zhì)葡萄酒通常具有獨特的風(fēng)味和良好的陳釀潛力，隨著人民收入和生活水平的不斷提高，干化高品質(zhì)葡萄酒未來具有良好的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的市場前景。因此，加強(qiáng)對干化葡萄及葡萄酒的研究，為消費者提供高品質(zhì)的干化葡萄酒產(chǎn)品，對于促進(jìn)葡萄酒行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展有重要意義。