孫文靜,吳明,張眾,何曦,朱袁正鴻,王征,張軍翔
1(寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,寧夏 銀川,750021)2(寧夏食品檢測(cè)研究院,國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(枸杞和葡萄酒質(zhì)量安全),寧夏 銀川,750021)3(寧夏大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,寧夏 銀川,750021)4(寧夏大學(xué) 食品與葡萄酒學(xué)院,寧夏 銀川,750021)5(葡萄與葡萄酒教育部工程研究中心,寧夏 銀川,750021)
發(fā)酵結(jié)束的葡萄酒需經(jīng)過(guò)陳釀才可達(dá)到最佳的飲用狀態(tài)[1],陳釀過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷氧化、聚合和共著色過(guò)程,陳釀后的葡萄酒在色澤、香氣和口感方面都會(huì)發(fā)生變化[2-3]。陳釀的2個(gè)階段通常是指容器中的微氧熟化和瓶?jī)?chǔ)階段還原[4]。在容器陳釀階段,微量的氧氣供給會(huì)導(dǎo)致葡萄酒發(fā)生生化反應(yīng),促進(jìn)葡萄酒中黃酮類化合物之間的聚合和縮合反應(yīng),直接影響葡萄酒顏色的穩(wěn)定性和澀感特征,微量的氧氣會(huì)氧化硫醇,減少植物特征增加果味[5],最終影響產(chǎn)品的理化和感官特性[6]。葡萄酒進(jìn)入微氧化則可劃分為結(jié)構(gòu)化階段(蘋(píng)果酸乳酸發(fā)酵前后)、協(xié)調(diào)階段、飽和階段和過(guò)度氧化。協(xié)調(diào)階段即通常說(shuō)的陳釀,也就是單寧形成階段結(jié)束后,其結(jié)構(gòu)感開(kāi)始變?nèi)?,葡萄酒變得柔順更易飲用[4]。
橡木桶是傳統(tǒng)葡萄酒陳釀容器,除了在一定程度上釋放化學(xué)物質(zhì)用以改善葡萄酒理化和感官特性外,最重要的特點(diǎn)是可以提供微氧熟化環(huán)境。橡木桶壁的微孔結(jié)構(gòu)可與外界環(huán)境發(fā)生氣體交換,穩(wěn)定供氧使葡萄酒發(fā)生持續(xù)、緩慢的氧化反應(yīng)等[1,7-8]。但是橡木桶的生產(chǎn)成本高昂,目前市售的225 L法國(guó)(歐洲)橡木桶平均價(jià)格約為9 000元,按平均使用3次計(jì)算,噸酒橡木桶的成本增加約為13 333元;其次橡木桶的使用壽命有限,一般為5年,且每批次的陳釀都會(huì)增加腐敗酵母生長(zhǎng)的可能性,比如眾所周知的酒香酵母[9]。
鑒于此,F(xiàn)lextank公司模仿橡木桶的微氧特點(diǎn),開(kāi)發(fā)了具有一定微氧功能的高分子材料,如使用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制成的容器:Flexcube和Flextank微氧罐,使用周期達(dá)20年并且能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)持續(xù)控氧,對(duì)葡萄酒微氧陳釀效果良好,但是微氧罐維護(hù)成本高,氧氣傳感器和密封元件易老化,須定期檢查更換[10]。
格魯吉亞使用陶罐陳釀葡萄酒已有數(shù)千年歷史。研究顯示,經(jīng)雙耳陶罐陳釀的葡萄酒擁有含量較高的香草醛、烯醇類等物質(zhì),與橡木桶類似,同樣具有透氧性[11]。作為燒制陶罐材料的黏土?xí)x予陳釀葡萄酒礦物和泥土的味道,增加風(fēng)味復(fù)雜性[12]。但陶罐在現(xiàn)代葡萄酒生產(chǎn)中未能普及,主要由于陶罐燒制工藝、陶罐的脆弱質(zhì)地、黏土配方等因素,限制了其在葡萄酒生產(chǎn)中的發(fā)展[13]。我國(guó)的白酒生產(chǎn)自古便廣泛使用陶制容器,如陶壇、陶缸等[14-15],具有較高的制陶技術(shù)水平。我國(guó)陶制品容器在葡萄酒陳釀中亦有應(yīng)用潛力,但目前相關(guān)研究較少。本文以國(guó)產(chǎn)無(wú)釉陶罐為材料,與舊橡木桶和微氧罐對(duì)比,研究其微氧特性及陳釀對(duì)賀蘭山東麓‘赤霞珠’干紅葡萄酒品質(zhì)的影響,為無(wú)釉陶罐在本土葡萄酒陳釀的應(yīng)用中提供理論依據(jù)。
酒樣材料:2020年份‘赤霞珠’釀酒葡萄原料,采自賀蘭山東麓西夏區(qū)寧夏君祥酒莊有限公司基地,采收日期10月3日。還原糖268 g/L,可滴定酸(以酒石酸計(jì))5.1 g/L,pH 4.12,衛(wèi)生良好,采用傳統(tǒng)工藝釀造,經(jīng)蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵后[16],各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)標(biāo)要求,滿罐儲(chǔ)藏,環(huán)境溫度為(18±2) ℃,相對(duì)濕度為(60±10)%。
陳釀容器:300 L國(guó)產(chǎn)無(wú)釉陶罐,四川自貢;1 000 L Flexcube微氧罐,產(chǎn)自澳大利亞;225 L舊橡木桶,(使用3次,5年),產(chǎn)自法國(guó);3種陳釀容器未設(shè)置平行。
試劑(均為分析純?cè)噭?:酚酞、無(wú)水葡萄糖、次甲基藍(lán),天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;NaOH,天津市大茂化學(xué)試劑廠;福林肖卡試劑,上海瑞永生物科技有限公司。
TU-1901型雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;ME104E型電子天平,德國(guó)Mettler Toledo公司;雷磁PHS-3C型pH計(jì)、雷磁JPSJ-605F型溶解氧測(cè)定儀、雷磁201型氧化還原電位復(fù)合電極,上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;Enology Y15葡萄酒全自動(dòng)分析儀,西班牙Biosystems公司。
1.3.1 不同陳釀容器處理
對(duì)結(jié)束發(fā)酵后的酒樣進(jìn)行為期2個(gè)月的穩(wěn)定、澄清,測(cè)定原酒入桶前溶解氧、氧化還原電位、基本理化指標(biāo)及顏色指標(biāo),然后以泵送方式分別轉(zhuǎn)入無(wú)釉陶罐、微氧罐、舊橡木桶,進(jìn)行微氧陳釀。陳釀環(huán)境溫度為(15±2) ℃,相對(duì)濕度為(65±10)%。為保證葡萄酒品質(zhì),保持游離SO2含量在25 mg/L左右,定期取樣檢測(cè)。
1.3.2 溶解氧和氧化還原電位的測(cè)定
溶解氧測(cè)定儀和氧化還原電位復(fù)合電極分別浸入無(wú)釉陶罐、微氧罐、舊橡木桶,并在3種容器的上、中、下3個(gè)位置測(cè)定葡萄酒中溶解氧和氧化還原電位,每個(gè)位置測(cè)2次最后取6個(gè)數(shù)據(jù)的平均值。
測(cè)定周期:第1個(gè)月第1周每天測(cè)1次、第2周~第4周每3天測(cè)1次,第2個(gè)月每周測(cè)1次,第3個(gè)月~第9個(gè)月每2周測(cè)1次。
1.3.3 理化指標(biāo)的測(cè)定
酒精度、可滴定酸(g/L,以酒石酸計(jì))、揮發(fā)酸(g/L,以乙酸計(jì))參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用實(shí)際方法》測(cè)定;單寧、總酚(g/L,以沒(méi)食子酸計(jì))參照文獻(xiàn)[17]測(cè)定;pH通過(guò)雷磁PHS-3C型pH計(jì)測(cè)定;理化指標(biāo)測(cè)定重復(fù)3次。
取樣時(shí)間:分別在陳釀前、陳釀1個(gè)月、陳釀3個(gè)月、陳釀6個(gè)月、陳釀9個(gè)月取樣。
1.3.4 葡萄酒顏色指標(biāo)的測(cè)定
花色苷、色度、色調(diào)參照文獻(xiàn)[17]測(cè)定,其中色度值=(A420 nm+A520 nm+A620 nm)×10,色調(diào)值=A420 nm/A520 nm[2],顏色指標(biāo)測(cè)定重復(fù)3次。
取樣時(shí)間:分別在陳釀前、陳釀1個(gè)月、陳釀3個(gè)月、陳釀6個(gè)月、陳釀9個(gè)月取樣。
1.3.5 感官分析
邀請(qǐng)14位葡萄酒專業(yè)品嘗員(7名男性、7名女性,年齡為19~26歲,均具有2年以上品嘗經(jīng)驗(yàn),且對(duì)賀蘭山東麓葡萄酒較為熟悉)對(duì)陳釀3個(gè)月、6個(gè)月、9個(gè)月、12個(gè)月的葡萄酒如期進(jìn)行盲品,對(duì)青椒味、果香味、果脯味、花香味、動(dòng)物皮毛味、中藥味、蘑菇味、堅(jiān)果味、烘烤味、香料味共10種香氣特征進(jìn)行定量描述分析,打分范圍為0~4分[18]。每種氣味特征去掉2個(gè)最高分和2個(gè)最低分,以剩余10組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
1.3.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
基本數(shù)據(jù)處理通過(guò)Microsoft Office 2019完成;數(shù)據(jù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差、單因素方差分析(Duncan檢驗(yàn))的計(jì)算通過(guò)R軟件(ver,4.1.2)完成;折線圖、雷達(dá)圖通過(guò)Origin 2018b繪制。
2.1.1 溶解氧變化
溶解氧代表葡萄酒中溶解的氧氣含量[19],一定程度上代表容器的微氧特性。圖1顯示了3種容器陳釀葡萄酒溶解氧的變化。原酒入罐時(shí)帶入大量氧氣,具有很高濃度的溶解氧,隨著陳釀進(jìn)行,3種容器中葡萄酒溶解氧含量在第1周大幅下降,2周后漸趨平穩(wěn),穩(wěn)定在0.3 mg/L以下,在30 d后溶氧量穩(wěn)定在0.1~0.2 mg/L。溶解氧含量在1.5 mg/L內(nèi),葡萄酒可進(jìn)行緩慢的微氧熟化,且酒體豐滿肥碩并能貯藏較長(zhǎng)時(shí)間[19]。微氧化的重要指標(biāo)之一是氧氣的進(jìn)液速度等于或小于葡萄酒的氧氣吸收率[20],由此可避免溶解氧的積累所導(dǎo)致的葡萄酒氧化。陳釀前期無(wú)釉陶罐與舊橡木桶溶解氧變化曲線更為接近,均低于微氧罐,說(shuō)明前期無(wú)釉陶罐與舊橡木桶有相似的透氧量;而隨著陳釀進(jìn)行,無(wú)釉陶罐與微氧罐溶解氧變化相似且均低于舊橡木桶。從溶解氧整體的變化趨勢(shì)來(lái)看無(wú)釉陶罐較為平穩(wěn),說(shuō)明無(wú)釉陶罐可創(chuàng)造更穩(wěn)定的微氧環(huán)境。
圖1 三種容器陳釀葡萄酒溶解氧的變化Fig.1 Changes of dissolved oxygen in wine aged in three containers
2.1.2 氧化還原電位的變化
氧化還原電位綜合反應(yīng)葡萄酒中各種物質(zhì)氧化能力大小,高電位說(shuō)明葡萄酒中存在較強(qiáng)的氧化反應(yīng),反之氧化性越弱[21-22]。圖2顯示了3種容器中葡萄酒陳釀過(guò)程中氧化還原電位的變化。陳釀的前20 d,3種容器中氧化還原電位迅速下降到最低值(18 mV);陳釀1個(gè)月后,3種容器內(nèi)氧化還原電位均有不同程度的升高,在40~50 d達(dá)到峰值,其中舊橡木桶中的電位為51.5 mV,即陳釀容器中葡萄酒進(jìn)行較強(qiáng)的氧化反應(yīng);隨后氧化還原電位下降,其中,微氧罐一直保持較高的電位;舊橡木桶電位下降幅度最大,無(wú)釉陶罐電位一直保持較低水平;陳釀9個(gè)月,3種陳釀容器中氧化還原電位有所浮動(dòng),微氧罐幅度變化較大;從陳釀前期氧化還原電位最高到陳釀后期,舊橡木桶與無(wú)釉陶罐的電位變化相近,其中無(wú)釉陶罐降至-1.7 mV,無(wú)釉陶罐內(nèi)發(fā)生的氧化反應(yīng)緩慢。氧化反應(yīng)發(fā)生的越慢,再生聚合作用則越會(huì)增加葡萄酒中的氧化底物含量,此現(xiàn)象被認(rèn)為是微氧化的積極作用[23]。在陳釀9個(gè)月的過(guò)程中,無(wú)釉陶罐氧化還原電位整體的變化趨勢(shì)更為平穩(wěn),表明無(wú)釉陶罐具有更穩(wěn)定的微氧環(huán)境。
圖2 三種容器中葡萄酒的氧化還原電位隨陳釀時(shí)間變化Fig.2 Changes of redox potential of wine in three containers with aging time
圖3為3種容器陳釀9個(gè)月中葡萄酒基本理化指標(biāo)的變化。
a-酒精度;b-揮發(fā)酸;c-可滴定度;d-pH圖3 三種容器陳釀9個(gè)月葡萄酒基本理化指標(biāo)的變化Fig.3 Changes of basic physical and chemical indexes of wine aged in three containers for 9 months
舊橡木桶酒精度在陳釀3個(gè)月后有升高的趨勢(shì),第9個(gè)月升高至14.76%vol,而無(wú)釉陶罐、微氧罐較原酒則有所降低。乙醇與橡木桶的木質(zhì)素具有更大的親和力[24],液體分子與羥基和羧酸基團(tuán)結(jié)合,水分子通過(guò)橡木氣孔散失,所以會(huì)出現(xiàn)陳釀后酒精度增加的情況,而無(wú)釉陶罐和微氧罐為人工材料,只出現(xiàn)了酒精的少量揮發(fā)。3種容器陳釀的葡萄酒揮發(fā)酸都呈升高的趨勢(shì),其中舊橡木桶陳釀的葡萄酒揮發(fā)酸升高較大,9個(gè)月后為0.65 g/L,與其他2種材料陳釀的葡萄酒有顯著差異(P<0.05)。3種容器陳釀過(guò)程中pH呈下降趨勢(shì),但不同容器以及與原酒之間沒(méi)有顯著差異。無(wú)釉陶罐和微氧罐陳釀的葡萄酒可滴定酸與原酒相比無(wú)顯著差異,但舊橡木桶有升高的趨勢(shì),并與原酒有顯著差異。綜上,3種容器陳釀對(duì)葡萄酒酒精度、可滴定酸、揮發(fā)酸、pH的影響相似,但無(wú)釉陶罐陳釀的葡萄酒理化指標(biāo)變化表現(xiàn)得更加平穩(wěn)。
陳釀期間,黃烷醇通過(guò)縮合和縮聚反應(yīng)形成小分子單寧和多聚體,同時(shí)醇被氧化成醛,其中大量的乙醛會(huì)和單寧快速反應(yīng),形成聚合物或沉淀析出,減少葡萄酒的苦澀感[25-26]。微氧會(huì)使葡萄酒中的酚類化合物,如兒茶素、表兒茶素、類黃酮、花青素等發(fā)生氧化和聚合反應(yīng)[27]。圖4為不同容器陳釀期間總酚、單寧含量的變化。
a-總酚;b-單寧圖4 三種容器陳釀9個(gè)月對(duì)葡萄酒總酚、單寧的影響Fig.4 Effects of nine months aging in three containers on total phenols and tannins in wine
隨著陳釀進(jìn)行總酚、總單寧含量整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),該結(jié)果與CHIRA等[26]研究一致。無(wú)釉陶罐陳釀的葡萄酒總酚在陳釀前3個(gè)月下降趨勢(shì)較緩,3~6個(gè)月下降較快,6個(gè)月后保持相對(duì)平穩(wěn),9個(gè)月時(shí)與微氧罐保持統(tǒng)一水平。橡木桶與微氧罐陳釀的葡萄酒變化趨勢(shì)基本相同,但橡木桶陳釀的葡萄酒在9個(gè)月后總酚降低幅度最低,并與其他2種容器有顯著差異。3種容器陳釀葡萄酒的單寧趨勢(shì)基本相同,1個(gè)月內(nèi)下降幅度較大,在9個(gè)月后保持相對(duì)穩(wěn)定,其中無(wú)釉陶罐陳釀的葡萄酒單寧保持更加平穩(wěn)的下降速度??傮w上,3種容器陳釀的葡萄酒總酚、單寧表現(xiàn)出基本相同的變化趨勢(shì)和結(jié)果。
新鮮葡萄酒的顏色由單體花色苷影響,而陳釀葡萄酒中的花色苷在低pH下會(huì)與酚類輔色素發(fā)生輔色反應(yīng)進(jìn)而影響紅葡萄酒色彩特性和顏色結(jié)構(gòu)[3]。圖5為 3種容器陳釀9個(gè)月葡萄酒顏色指標(biāo)的變化。
a-花色苷;b-色度;c-色調(diào)圖5 三種容器陳釀9個(gè)月葡萄酒花色苷、色度、色調(diào)的變化Fig.5 Changes of anthocyanins, chromaticity and hue of wine aged in three containers for 9 months
如圖5-a所示,葡萄酒中花色苷含量總體呈下降趨勢(shì),舊橡木桶和無(wú)釉陶罐陳釀的葡萄酒在9個(gè)月下降幅度較小,而微氧罐下降幅度較大,從初始的656.33 mg/L下降至556.33 mg/L。3種容器陳釀的葡萄酒色調(diào)在9個(gè)月期間整體呈增加趨勢(shì)(圖5-c)。一般情況下,葡萄酒在成熟過(guò)程中花色苷含量降低而色調(diào)會(huì)逐漸增加[28],研究表明花色苷含量下降越快,色調(diào)升高越快則葡萄酒穩(wěn)定性越差,反之陳釀穩(wěn)定性越好[29],其中無(wú)釉陶罐陳釀的葡萄酒色調(diào)增加幅度最低,表明無(wú)釉陶罐具有穩(wěn)定的陳釀特性。如圖5-b所示,色度變化呈‘V’型,陳釀初期不斷下降,舊橡木桶中色度下降最快,第3個(gè)月測(cè)定時(shí)到達(dá)最低點(diǎn),而后逐漸升高,無(wú)釉陶罐和舊橡木桶陳釀的葡萄酒色度升高較快,前期葡萄酒色度顯著降低,主要是游離花色苷減少的原因,后期色度的升高主要受到輔助呈色作用的影響[30],在微氧的參與下,游離花色苷形成花色苷陽(yáng)離子、乙醇被氧化為乙醛,并通過(guò)乙醛橋連接促進(jìn)花色苷-單寧復(fù)合物、吡喃花青素等色素的形成[27],使葡萄酒色度呈現(xiàn)后期增加的趨勢(shì)[31]。本研究也表明了輔助呈色作用是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程,在進(jìn)入陳釀容器3個(gè)月后對(duì)葡萄酒色度產(chǎn)生了影響,并且有陳釀時(shí)間越長(zhǎng)葡萄酒色度越大的趨勢(shì)。從顏色參數(shù)的變化來(lái)看,無(wú)釉陶罐表現(xiàn)出相對(duì)較好的陳釀穩(wěn)定性。
3種容器陳釀的葡萄酒分別于3、6、9個(gè)月品評(píng),感官品嘗結(jié)果見(jiàn)圖6。
a-3個(gè)月;b-6個(gè)月;c-9個(gè)月圖6 三種容器中不同陳釀時(shí)間感官品評(píng)香氣強(qiáng)度打分雷達(dá)圖Fig.6 Radar chart of aroma intensity scoring of three kinds of container for different aging times
從香氣輪廓上看,隨著陳釀進(jìn)行,葡萄酒的總香氣濃度增加。青椒味隨著陳釀時(shí)間逐漸減弱,可說(shuō)明3種容器均具有微氧陳釀效果[5];花香和果香均有不同程度的降低,而果脯味、調(diào)料味和動(dòng)物皮毛味有所增加。陳釀3個(gè)月時(shí)(圖6-a),無(wú)釉陶罐中花香、果香濃郁,青椒味表現(xiàn)突出;舊橡木桶陳釀的葡萄酒也保持較高的青椒味,同時(shí)烘烤味也強(qiáng)于其他2種容器;微氧罐陳釀的葡萄酒果香味為主,但各類香氣強(qiáng)度表現(xiàn)較弱。陳釀6個(gè)月時(shí)(圖6-b)3種容器中青椒味、果香和花香味減弱,果脯味、調(diào)料味略增加;無(wú)釉陶罐中的香氣濃度逐漸高于舊橡木桶,而舊橡木桶中獨(dú)特的烘烤味與其他2種容器相比則表現(xiàn)出了較高的辨識(shí)性;微氧罐中堅(jiān)果味、動(dòng)物皮毛味、蘑菇味和調(diào)料味增強(qiáng),但香氣濃度仍舊表現(xiàn)最弱。隨著陳釀進(jìn)行,9個(gè)月時(shí)(圖6-c)無(wú)釉陶罐中葡萄酒表現(xiàn)出的感官特征優(yōu)于舊橡木桶和微氧罐,堅(jiān)果味、果脯味和調(diào)料味最濃并且果香表現(xiàn)最好;舊橡木桶中烘烤味有所增強(qiáng)、堅(jiān)果味較突出,但花香、果香降低較快;微氧罐中的各類香氣與無(wú)釉陶罐具有相似的感官輪廓,但香氣濃度均弱于無(wú)釉陶罐。綜上,3種容器陳釀的葡萄酒具有相近的香氣演化規(guī)律,但無(wú)釉陶罐陳釀的葡萄酒表現(xiàn)出較高的果香味。
陳釀9個(gè)月以來(lái),3種容器陳釀過(guò)程中的葡萄酒均保持一定的溶解氧濃度,其中無(wú)釉陶罐更加穩(wěn)定;從氧化還原電位的變化看,3種容器陳釀的葡萄酒均呈緩慢降低并保持平穩(wěn),無(wú)釉陶罐陳釀的葡萄酒最低,且具有相對(duì)最平穩(wěn)的電化學(xué)變化趨勢(shì),能夠創(chuàng)造更穩(wěn)定的微氧環(huán)境。3種容器陳釀葡萄酒的總酸、pH變化無(wú)顯著差異,無(wú)釉陶罐中酒精度最低而舊橡木桶在陳釀后期有所升高,無(wú)釉陶罐陳釀的葡萄酒,揮發(fā)酸顯著低于舊橡木桶;3種容器陳釀的葡萄酒總酚、總單寧含量隨著陳釀進(jìn)行,其含量整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì);花色苷含量逐漸降低、色調(diào)逐漸升高,但色度呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)似“V”型變化,在陳釀3個(gè)月時(shí)達(dá)到最低,后期呈逐漸升高趨勢(shì),無(wú)釉陶罐表現(xiàn)出更加穩(wěn)定的顏色特征;3種容器陳釀的葡萄酒具有相近的香氣演化規(guī)律,但無(wú)釉陶罐陳釀的葡萄酒表現(xiàn)出較高的果香味。
陶罐目前廣泛應(yīng)用于中國(guó)白酒的陳釀過(guò)程中,本研究明確了陶罐在紅葡萄酒陳釀中的微氧特性以及對(duì)基本理化指標(biāo)和感官香氣的影響與橡木桶、微氧罐具有相似性,且表現(xiàn)更加穩(wěn)定并具有較濃郁的果香。綜上,陶罐可以應(yīng)用于本土的葡萄酒陳釀生產(chǎn)。