雷小青 王曉宇 鄭永政 張軍翔 陳彤國 袁緩緩 王雪輝 朱艷云
摘要:影響中國葡萄酒品質(zhì)的最關(guān)鍵問題之一是釀酒葡萄中的風(fēng)味物質(zhì)含量較低,部分地區(qū)所釀葡萄酒質(zhì)量較差。為研究冷凍濃縮技術(shù)對赤霞珠葡萄、葡萄汁及葡萄酒的影響,通過對冷凍溫度和冷凍時(shí)間的控制,提高釀酒葡萄及葡萄酒中的風(fēng)味物質(zhì),并采用主成分分析選取生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)葡萄酒的適宜條件。結(jié)果表明,冷凍濃縮后葡萄的出汁率和葡萄汁及葡萄酒的產(chǎn)品得率有明顯的下降,糖、酸、總酚、總黃烷醇、花色苷等重要成分的含量均有明顯提高。初始含糖量為180 g/L的葡萄在-10℃冷凍處理12 h后其含糖量達(dá)到240 g/L,故該條件下處理的葡萄適宜生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)干紅葡萄酒;葡萄汁在-IO℃冷凍處理10-12 h,含糖量達(dá)300 g/L以上,可用于生產(chǎn)酒精度較高的類冰葡萄酒;對葡萄酒進(jìn)行冷凍濃縮后,含糖量、含酸量及酚類物質(zhì)含量等重要指標(biāo)均有所提升。本研究結(jié)果為類冰酒和優(yōu)質(zhì)葡萄酒的生產(chǎn)提供了一定的理論基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:冷凍濃縮;赤霞珠葡萄;葡萄汁;葡萄酒
中圖分類號:S663.1
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號: 1000-4440(2019)03-0698-07
赤霞珠葡萄(Cabernet Sauvignon)屬于歐亞品種,別名蘇維翁,是傳統(tǒng)的釀造紅葡萄酒的優(yōu)良品種,也是世界上種植最為廣泛的品種之一。赤霞珠葡萄、葡萄汁及葡萄酒中主要含水、糖類、有機(jī)酸和酚類物質(zhì)等成分。其中,糖對葡萄發(fā)酵和酒的口感調(diào)整有重要的意義[1],有機(jī)酸在葡萄酒的顏色、平衡度、口感、酵母的生長活性、抑制細(xì)菌滋生等方面有良好的調(diào)節(jié)作用[2],而酚類物質(zhì)不僅賦予葡萄酒特殊的滋味、氣味、顏色和結(jié)構(gòu),還具有降血脂、抗過敏、抗菌、預(yù)防心臟病和高血壓等功效[3-5]。
然而,赤霞珠葡萄、葡萄汁和葡萄酒在加工過程中往往會遇到風(fēng)味物質(zhì)含量較低等[6]問題,需要通過技術(shù)處理對其質(zhì)量進(jìn)行改善。近年來中國葡萄酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速、產(chǎn)品種類多、消費(fèi)者需求旺盛,特別是冰酒等高端酒的需求。但冰酒受原料、產(chǎn)地及環(huán)境的影響限制了其發(fā)展[7]。利用人工技術(shù)模擬和干預(yù)生產(chǎn)類冰酒,可不受地域限制,也可有效調(diào)整葡萄酒成分。因此,冷凍濃縮技術(shù)作為新的改善葡萄酒品質(zhì)和生產(chǎn)高品質(zhì)冰酒的方法逐漸被廣泛應(yīng)用[8-12]。通過冷凍濃縮處理葡萄、葡萄汁及葡萄酒,除去一部分水以提高其內(nèi)含物的濃度,減少揮發(fā)性芳香成分、酶、色素和維生素的損失[13],降低和控制病原微生物的數(shù)量,從而提高葡萄和葡萄產(chǎn)品的品質(zhì)。該處理具體可分為:冷卻過程、冰結(jié)晶的結(jié)晶過程、冰和濃縮液的分離過程[14-15],濃縮液的濃縮程度用可溶性固形物含量表示。有研究結(jié)果表明,對葡萄原料進(jìn)行冷凍濃縮處理能夠有效提高糖、酸含量,但對葡萄酒冷凍濃縮處理的應(yīng)用和對處理后的葡萄汁和葡萄酒的酚類物質(zhì)、花色苷等的研究較少。
本試驗(yàn)擬研究冷凍濃縮條件對赤霞珠葡萄、葡萄汁以及葡萄酒的影響,通過對不同冷凍溫度和冷凍時(shí)間的控制,測定相應(yīng)條件下的含糖量、含酸量及酚類物質(zhì)等理化指標(biāo),并運(yùn)用主成分分析方法分析,以期確定冷凍濃縮技術(shù)生產(chǎn)各種類型紅葡萄酒的適宜工藝條件,為冷凍濃縮技術(shù)在葡萄酒產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用做出積極的貢獻(xiàn)。
1 材料和方法
1.1 材料與試劑
赤霞珠葡萄采摘于陜西涇陽白王鎮(zhèn)機(jī)關(guān)釀酒葡萄示范區(qū),采摘后存放在4℃左右的冷庫。赤霞珠單品干紅葡萄酒來自寧夏御馬酒莊。氫氧化鈉、碳酸鈉、鹽酸、甲醇、氯化鈉、醋酸、醋酸鈉、福林酚等為分析純。
1.2 儀器與設(shè)備
GY-1型果實(shí)硬度計(jì)為天津侯平實(shí)驗(yàn)儀器貿(mào)易有限公司產(chǎn)品,722型可見分光光度計(jì)為上海光譜儀器有限公司產(chǎn)品,PAL-1型手持折光儀為上海鑫際儀器有限公司產(chǎn)品,L050萬能榨汁器為汕頭市立信塑膠制品有限公司產(chǎn)品,恒溫培養(yǎng)箱由寧波江南儀器廠生產(chǎn),pH計(jì)由上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)。
1.3 方法
1.3.1 樣品的處理 本試驗(yàn)所選擇樣品種類分別為:赤霞珠葡萄、葡萄汁和葡萄酒,對其處理如下:葡萄和葡萄汁在-5℃、-7 ℃、-10℃下分別冷凍濃縮處理6h、8h、10 h、12 h,葡萄酒在-10℃下冷凍濃縮處理6h、8h、10 h、12 h。
1.3.2 各項(xiàng)理化指標(biāo)的測定
1.3.2.1 表面硬度的測定使用GY-I型果實(shí)硬度計(jì)直接測定新鮮葡萄及通過不同冷凍條件處理后的葡萄樣品的表面硬度。
1.3.2.2 出汁率或產(chǎn)品得率的測定稱取一定質(zhì)量的上述葡萄、葡萄汁、葡萄酒樣品按不同冷凍條件處理后,再次稱質(zhì)量。按照公式(1)計(jì)算出各條件下葡萄的出汁率或葡萄汁及葡萄酒的產(chǎn)品得率。
出汁率(產(chǎn)品得率)=L1/L2xl00%
(1)
式中:L1:濃縮后的葡萄、葡萄汁或葡萄酒處理液質(zhì)量;L2:濃縮前的葡萄、葡萄汁或葡萄酒樣品質(zhì)量。
1.3.2.3 酒精度測定[16] 采用GB 5009.225 -2016中的方法測定酒中的乙醇濃度。
1.3.2.4含糖量測定[17] 采用GB 5009.7-2016中的方法測定樣品中的含糖量。
1.3.2.5 含酸量測定[18] 采用GB/T 12456-2008中的方法測定樣品中含酸量(以酒石酸計(jì),g/L)。
1.3.2.6總酚、總黃烷醇和花色苷的測定[19-20] 總酚含量采用福林消卡法( F-C)測定,結(jié)果以沒食子酸計(jì);總黃烷醇含量采用對二甲氨基肉桂醛( DMACA)法測定,結(jié)果以兒茶酚計(jì);花色苷含量采用pH示差法測定。
1.4 數(shù)據(jù)處理
采用Origin 9.0軟件繪制圖表,采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行主成分分析,采用DPS 7.05軟件處理數(shù)據(jù)并進(jìn)行顯著性分析,每個(gè)樣品平行測定3次,測定結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。
2 結(jié)果與分析
2.1 冷凍濃縮處理對葡萄的影響
本試驗(yàn)對比了釀酒葡萄樣品分別在-5℃、-7 ℃、-10℃3個(gè)不同溫度下的表面硬度、出汁率、含糖量、含酸量、總酚含量、總黃烷醇含量和花色苷含量隨冷凍時(shí)間的變化情況,結(jié)果如圖1、圖2所示。
由圖1可知,隨冷凍溫度的下降或冷凍時(shí)間的延長,出汁率呈下降趨勢,表面硬度、含糖量和含酸量呈上升趨勢;出汁率由79%下降至58%,表面硬度由2.Ox10 Pa上升到9.4x10 Pa,含糖量由180g/L上升到240 g/L,含酸量由5.0 g/L上升到6.7g/L。之所以選擇低于0℃的溫度,是因?yàn)榈蜏靥幚砜梢云茐钠咸压ぜ?xì)胞的結(jié)構(gòu),加快酚類物質(zhì)和芳香物質(zhì)的溶出,有利于提高葡萄中糖酸含量和加快酚類物質(zhì)及芳香物質(zhì)的溶出[21]。圖1所表現(xiàn)的結(jié)果是由于冷凍溫度均處于0℃以下,水結(jié)成冰時(shí),由于氫鍵作用使水分子形成規(guī)則的空間結(jié)構(gòu),使得分子間的空隙變大且保持一定[22],導(dǎo)致表面硬度增大,出汁率相應(yīng)變小。而由于在各溫度梯度上冷凍2h和4h,其出汁率與對照組相比變化不明顯,因此不考慮冷凍時(shí)間為2h和4h的出汁率變化情況。當(dāng)含糖量和含酸量相對較低時(shí),葡萄所釀的酒表現(xiàn)為酒精度偏低,口感平淡且香氣不足;含糖量和含酸量相對較高時(shí),所釀的酒酒精度適宜,口感較為和諧、圓潤、香氣較足。因此,在保證出汁率的前提下,盡量選擇較高的含糖量和含酸量,以達(dá)到生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)葡萄酒的要求。
由圖2可知,隨冷凍時(shí)間的延長,總酚、總黃烷醇和花色苷含量呈現(xiàn)上升趨勢,上升平緩;總酚含量為365 - 752 mg/L GAE(沒食子酸當(dāng)量)、總黃烷醇含量為98 - 203 mg/L CTE(兒茶素當(dāng)量),花色苷含量為58-81 mg/L。該結(jié)果與樊士吳等[12]的研究結(jié)果較為接近。冷凍濃縮處理前,總酚含量較低,所釀酒體表現(xiàn)為柔順、不具有較強(qiáng)烈結(jié)構(gòu)感;冷凍濃縮處理后,總酚含量增加,總黃烷醇和花色苷含量也增加,所釀酒體表現(xiàn)為顏色較深、酒體的結(jié)構(gòu)感較強(qiáng)。
綜合考慮,在表面硬度相對較低、出汁率相對較高的基礎(chǔ)上,盡可能選擇使葡萄含糖量和含酸量相對較高的冷凍條件,如-10℃時(shí)處理10 h和12 h的冷凍條件;同時(shí)根據(jù)結(jié)構(gòu)感的要求選擇使總酚、總黃烷醇和花色苷含量較適宜的冷凍條件,這樣既可以保證所釀葡萄酒有較高的酒精度,使葡萄酒具有較為濃烈的酒香味及醇溶性芳香物質(zhì)的香味[23],也可以改善葡萄酒的感官特性。
2.2 冷凍濃縮處理對葡萄汁的影響
如圖3所示,隨冷凍溫度的下降或冷凍時(shí)間的延長,葡萄汁的產(chǎn)品得率明顯下降,含糖量和含酸量均不斷上升;產(chǎn)品得率由79%下降至13%,當(dāng)產(chǎn)品得率為79%時(shí),含糖量和含酸量分別為180 g/L、5g/L;產(chǎn)品得率為13%時(shí),含糖量和含酸量分別為326 g/L、8.5g/L。與處理后葡萄的出汁率相比,處理后葡萄汁的產(chǎn)品得率下降更迅速。葡萄汁在-10 0C時(shí)冷凍10 h和12 h時(shí),其含糖量均在300g/L以上,根據(jù)含糖量和酒精度之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系[24]可知,所釀葡萄酒為類冰葡萄酒。
由圖4可知,隨冷凍溫度的下降或冷凍時(shí)間的延長,總酚含量、總黃烷醇含量和花色苷含量呈現(xiàn)上升趨勢;且冷凍時(shí)間越長,三者上升的趨勢越平緩;結(jié)合圖3和圖4可知,當(dāng)產(chǎn)品得率為79%時(shí),總酚含量、總黃烷醇含量和花色苷含量分別為:375 mg/L、98 mg/L和58 mg/L;產(chǎn)品得率為13. 8%時(shí),總酚含量、總黃烷醇含量和花色苷含量分別為:1 279mg/L、270 mg/L和112 mg/L;與冷凍濃縮之前的相比,總酚含量增加3倍、總黃烷醇含量和花色苷含量均增加2倍以上,且酚類物質(zhì)含量均遠(yuǎn)大于對葡萄進(jìn)行冷凍濃縮處理后的酚類物質(zhì)含量。
綜合考慮,由于葡萄汁產(chǎn)品得率下降幅度比較大,導(dǎo)致含糖量、含酸量、總酚、總黃烷醇以及花色苷含量具有明顯的上升幅度;在保證釀酒葡萄初始質(zhì)量優(yōu)良(初始含糖量約為180 g/L)的前提上,葡萄汁-10℃下冷凍濃縮10- 12 h可用于生產(chǎn)類冰葡萄酒。
2.3 冷凍濃縮處理對葡萄酒的影響
由圖5-圖7可知,經(jīng)過冷凍濃縮后的葡萄酒各指標(biāo)均發(fā)生明顯變化,產(chǎn)品得率下降的同時(shí)其他指標(biāo)均顯著上升,當(dāng)冷凍時(shí)間越長時(shí),變化趨勢越慢。含糖量、含酸量、酒精度、總酚含量、總黃烷醇含量以及花色苷含量的變化范圍分別為:85 - 115 g/L、6.8 -8.0 g/L、12.8% - 17. 4%、l 759-2 299 mg/L、1 251-1 783 mg/L和75 - 192 mg/L。除含糖量外,冷凍濃縮后的葡萄酒其他指標(biāo)均明顯大于冷凍濃縮處理的葡萄和葡萄汁;酒精使葡萄酒的冰點(diǎn)降低,在-5℃時(shí)開始結(jié)冰,-10℃時(shí)各指標(biāo)均明顯改善[25],但考慮到能量消耗問題,選擇冷凍溫度為-10℃,對正常葡萄酒(酒精度大約12%)進(jìn)行冷凍濃縮處理,不僅改變了酒的類型,還改善了酒的質(zhì)量,因?yàn)榫浦蟹宇愇镔|(zhì)的增加,酒的抗氧化活力也隨之增強(qiáng)。2.4 -10℃冷凍濃縮處理后葡萄、葡萄汁及葡萄酒理化指標(biāo)的主成分分析
主成分分析是一種采用降維的思想對樣品進(jìn)行綜合評價(jià)的多元數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方法,能夠客觀、全面地對-10 0C冷凍濃縮處理后葡萄、葡萄汁及葡萄酒的品質(zhì)進(jìn)行評價(jià),為釀造優(yōu)質(zhì)干紅葡萄酒和優(yōu)質(zhì)類冰酒提供理論參考。根據(jù)上述結(jié)論,3種樣品在-10℃時(shí)冷凍濃縮的效果最為明顯。因此,選擇-10℃這一冷凍溫度梯度處理的所有的樣品為主成分分析的對象。
采用SPSS 21.0軟件對16個(gè)不同冷凍濃縮條件處理下的葡萄、葡萄汁及葡萄酒樣品的理化指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果如表l所示,總酚與總黃烷醇呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),相關(guān)系數(shù)為0.96,即隨著總酚含量的增大,總黃烷醇含量增大;含糖量與總黃烷醇含量呈極顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.92;總黃烷醇含量與花色苷含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05),相關(guān)系數(shù)為0.68。因此,-10℃冷凍濃縮處理后葡萄、葡萄汁及葡萄酒理化指標(biāo)的相關(guān)性較強(qiáng),可以進(jìn)一步做主成分分析。
本試驗(yàn)通過考察特征值λ>1并綜合考慮累計(jì)貢獻(xiàn)率確定主成分?jǐn)?shù)[26],最終確定2個(gè)主成分。表2反映了2個(gè)主成分的特征值、貢獻(xiàn)率以及累計(jì)貢獻(xiàn)率。前2個(gè)成分所構(gòu)成的數(shù)據(jù)量為總數(shù)據(jù)量的96.29%,故提取的2個(gè)主成分能夠較完整反映所有指標(biāo)的綜合信息。第1主成分的貢獻(xiàn)率解釋了變異性的59.41%,主要反映總酚含量、總黃烷醇含量的變異信息;第2主成分的貢獻(xiàn)率解釋了變異性的36.89%,主要反映含酸量和花色苷含量的變異信息。
圖8顯示的是提取的2個(gè)主成分與葡萄、葡萄汁和葡萄酒的理化指標(biāo)之間的相關(guān)性。除含酸量以外,第一主成分對樣品的其他指標(biāo)的解釋充分、合理,且第一主成分對含糖量的代表性最為強(qiáng)烈,其與酚類物質(zhì)呈明顯正相關(guān),與含糖量呈負(fù)相關(guān)。
由圖9可知,葡萄酒進(jìn)行冷凍濃縮處理所得結(jié)果與其他樣品冷凍濃縮處理后所得結(jié)果差異較大,所有樣品按照分類幾乎各自聚集在一起。進(jìn)一步研究將考慮采用頂空固相萃取、氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用以及電子鼻等技術(shù)去分析不同冷凍濃縮條件處理對葡萄及葡萄酒香氣成分的影響,以期為冷凍濃縮技術(shù)應(yīng)用于葡萄及葡萄酒生產(chǎn)加工提供技術(shù)參考。
3 結(jié)論
通過對赤霞珠葡萄、葡萄汁和葡萄酒進(jìn)行冷凍濃縮處理的綜合分析,得出以下結(jié)論:除葡萄的出汁率以及葡萄汁和葡萄酒的產(chǎn)品得率外,冷凍濃縮處理后各樣品的理化指標(biāo)均有所增長且增幅不一;若生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)干紅葡萄酒,則冷凍濃縮條件為葡萄在-10℃冷凍濃縮處理12 h。若生產(chǎn)酒精度較高的類冰葡萄酒,則冷凍濃縮條件為葡萄汁在-10℃冷凍濃縮處理10 -12 h。本試驗(yàn)通過對所得指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,較真實(shí)、客觀地反映葡萄、葡萄汁及葡萄酒的綜合質(zhì)量。因此,冷凍濃縮技術(shù)是為解決釀酒葡萄受自然災(zāi)害導(dǎo)致葡萄風(fēng)味物質(zhì)不足等問題以及生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)葡萄酒及類冰酒提供了一種有效的方法,同時(shí)也為葡萄酒工業(yè)化生產(chǎn)奠定了一定的理論基礎(chǔ)以及數(shù)據(jù)支持。
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(責(zé)任編輯:陳海霞)