葡萄酒陳釀過程中溶解氧變化研究

李永山 張軍翔 郝笑云

（寧夏大學農學院，寧夏 銀川 750021）

葡萄酒陳釀過程中溶解氧變化研究

李永山 張軍翔 郝笑云

（寧夏大學農學院，寧夏 銀川 750021）

利用溶解氧測定儀測定不同溫度下和陳釀過程中葡萄酒的溶解氧，總結葡萄酒中溶解氧隨溫度升高而降低的規律；對葡萄酒中的溶解氧在陳釀過程中的降低變化進行了進一步的研究。結果表明，葡萄酒在陳釀過程中其溶解氧起始濃度較高，但是其降低速率很快，并且兩周后趨于0；根據化學反應動力學，提出一個葡萄酒中的氧與酚類物質的反應模型，并對此模型進行擬合驗證。模型DO＝f（T）·DO0·eKom·t能夠反映出葡萄酒陳釀過程中溶解氧隨時間的變化規律。

葡萄酒；溶解氧；模型

葡萄酒是葡萄經過處理發酵的酒精飲料。葡萄酒的釀造過程大致可以分為發酵階段和后熟階段。由于新釀制的葡萄酒酒體粗糙，口感不協調，因此需要在不銹鋼罐或者橡木桶中進行陳釀。在整個陳釀過程中，溶解氧起著非常重要的作用，氧的作用主要在于加速醇、醛、酸、酯之間氧化還原反應的發生，促進酒的后熟和陳釀［1］。微氧技術［2］的出現，為葡萄酒的陳釀提供了一種新的方式。因此人們更加關注葡萄酒中的溶解氧變化。通過了解葡萄酒中的溶解氧，能夠為此項技術在葡萄酒的陳釀中供氧量和供氧時間提供理論參考［3］。

本試驗選取不銹鋼罐和橡木桶為研究對象，通過分析其中溶解氧的變化，總結其中的規律并且提出了一個相關的理論模型。微氧技術在葡萄酒后處理過程中的應用提供了可遵循的量化規律，并能夠為工業生產節省成本。

1 材料與方法

1.1 葡萄酒樣

實驗用酒為2010年釀制的赤霞珠。不銹鋼罐容積50m3，在儲酒車間陳放；橡木桶容積225L，選取3個不同品牌，存放于地下酒窖。

1.2 試驗儀器

便攜式溶氧測定儀：HQ30d，法國HACH公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 葡萄酒儲存過程中溶解氧變化監測 選取5個50m3不銹鋼罐為研究對象，待裝滿酒后測定罐中部（約1.2m）溶解氧的變化；

隨機選取3個品牌的橡木桶各3個，裝滿酒后測定液面中部（液面下30cm處）和底部（液面下60cm處）的溶解氧氣的變化［3］。

1.3.2 溶解氧隨溫度的變化 取葡萄酒至于冰箱中冷凍，于－2℃時取出，使其自然升溫，在不同溫度條件下測定其溶解氧［4］。

1.3.3 溶解氧變化理論模型的建立 葡萄酒中的多酚物質具有還原性，是消耗氧氣的主要物質。在陳釀過程中，會被葡萄酒中的溶解氧氧化。這些反應大致可分為花色苷與黃烷類的反應、花色苷與黃烷類和乙醛的反應以及花色苷和其他化合物的反應［5］。在這些化學變化的共同作用下，葡萄酒變得更加穩定，顏色加深，同時酒的感官品質得到了改善，香氣也得到了提升。葡萄酒中的這類化學反應可用圖1表示［6］。

圖1 葡萄酒中的氧化反應Figure 1 Theoxidation reaction in wine

通過圖1可知，當用P代表葡萄酒中與氧氣反應的物質，用P·O表示氧化后的產物，O2為葡萄酒中的溶解氧因此將此氧化還原反應可以表示為：

在葡萄酒中，溶解氧受到溫度（T）的影響很大［7］，因此在描述氧氣在陳釀過程中的變化規律時，需要考慮到溫度的影響，所以溫度影響系數表示為f（T）。

用DO表示葡萄酒中的溶解氧，用PO表示產物，又因為反應底物P的濃度遠遠大于溶解氧的濃度（＞1 000倍），所以將P看作常數，表示為A。根據化學反應動力學，可以得到：

式中：

DO——葡萄酒中溶解氧的濃度，mg/L；

PO——葡萄酒中氧化產物濃度，mg/L；

t——時間，d；

DO0——葡萄酒中初始溶解氧濃度，mg/L；

A——初始底物濃度，mg/L；

k——反應系數。

式（1）經過計算，得到：

式中：

Kom——經過多次計算后的系數。

在葡萄酒的儲存過程中，溫度對溶解氧也具有一定的影響，會使DO0產生一定的波動。因此引入一個溫度變化系數f（T）。式（2）就變為：

式中：

f（T）——溫度變化系數。

2 分析與討論

2.1 溶解氧隨溫度的變化

由圖2可知，葡萄酒中的溶解氧與酒溫呈負相關，隨著溫度的升高，葡萄酒中的溶解氧逐漸降低。

圖2 溫度與溶解氧的變化Figure 2 Variations of dissolved oxygen in different temperatures

由于在0℃以下時，溶解氧測定儀無法正常工作，因此只能測量0℃以上時葡萄酒的溶解氧。通過SPSS 17.0軟件進行擬合，得到最佳描述此變化的曲線經驗方程（4），能夠較好的表示和預測在此溫度范圍內葡萄酒中的溶解氧含量：

其中，f（T）＝T－0.106（T＞0），R2＝0.963。

2.2 葡萄酒陳釀過程中溶解氧的變化

2.2.1 不銹鋼罐中的溶解氧變化 葡萄酒的儲藏陳釀容器一般為不銹鋼罐或者橡木桶，因此研究的不銹鋼罐中部和橡木桶的中部以及底部的溶解氧變化，為進一步了解葡萄酒中氧氣的規律提供依據。

由圖3可知，不銹鋼罐中初始溶解氧比較高，在2.0mg/L以上，隨著時間的變化，其溶解氧迅速降低，最后趨于0mg/L；選取的對象中的溶解氧呈現出相同的變化規律，并且不同對象間的浮動很小。

圖3 不銹鋼罐中溶解氧的變化Figure 3 Evoluton of dissolved oxygen in stainless steel tanks

圖4 橡木桶中部溶解氧的變化Figure 4 Evolution of oxygen in the middle of oak barrels

圖5 橡木桶底部溶解氧的變化Figure 5 Evolution of oxygen in the bottom of oak barrels

2.2.2 橡木桶中的溶解氧變化 由圖4和圖5可知，在陳釀開始時，橡木桶底部的溶解氧與中部基本相同，橡木桶內的初始氧濃度偏高，可以達到3.5mg/L，在陳釀過程中迅速降低。隨著時間的進行，橡木桶底部的溶解氧總是略低于中部的溶解氧。二者的溶解氧變化呈現出相同的下降走勢，兩周后趨于0mg/L。與不銹鋼罐對比，可以看出，橡木桶內溶解氧變化較為平緩。

2.3 葡萄酒陳釀過程中的溶解氧變化模型

由表1可知，通過模型擬合，得到的3條曲線相關系數均在0.97以上，能夠確切的表示出溶解氧在葡萄酒陳釀中的變化規律。

表1 葡萄酒溶解氧變化理論模型Table 1 The model of evolution of oxygen in wine

系數Kom表示溶解氧的變化速率，比較Kom發現，在不銹鋼罐中其絕對值最大，橡木桶底部次之，橡木桶中部最小。說明溶解氧的消耗速率為不銹鋼罐＞橡木桶底部＞橡木桶中部，這是因為不銹鋼罐是密閉容器，而橡木桶具有通透性的緣故；并且橡木桶頂部具有一定空隙，氧氣能夠向下擴散，導致橡木桶頂部和底部氧氣變化具有微小差異。

3 結論

葡萄酒中的溶解氧濃度隨溫度的升高會而降低，在葡萄酒溫度保持穩定的情況下，在不銹鋼罐與橡木桶中陳釀的葡萄酒都會在兩周時間左右降到最低值，模型DO＝f（T）·DO0·eKom·t能夠表示出葡萄酒在陳釀過程中溶解氧的變化。該模型的建立，能夠為微氧技術應用在葡萄酒陳釀過程中的供氧時間和供氧量提供了理論基礎，避免在微氧處理過程中出現供氧不足或者過氧化的現象，保證葡萄酒的健康和質量。

1 康文懷，李華，秦玲.葡萄酒中溶解氧與酚類物質的研究進展［J］.釀酒，2003，30（4）：44～46.

2 夏廣麗，劉春生，史銘儡，等.微氧處理技術在葡萄酒陳釀中的應用［J］.中外葡萄與葡萄酒，2008（3）：16～18.

3 I Nevares，M Del Alamo，L M Cárcel，et.al.Measure the dissolved oxygen consumed by red wines in aging tanks［J］.Food Bioprocess Technol.，2009（2）：328～336.

4 肖利民，曾新安，陳勇，等.葡萄酒后處理階段溶解氧變化研究［J］.食品科技，2004（6）：77～79.

5 E Gómez－Plaza，M Cano－López.A review on micro－oxygenation of red wines：Claims，benefits and the underlying chemistry［J］.Food Chemistry，2011（125）：1 131～1 140.

6 Mark Kelly，David Wollan.Micro－oxygenation of wine in barrels［D］.Australia：The Australian and New Zealand Grapegrower and Winemaker，2003.

7 曾新安，岳強，肖利民.橡木桶陳釀過程葡萄酒溶解氧的變化［J］.釀酒科技，2005（11）：73～74.

Study on the changes of dissolved oxygen in wine aging process

LI Yong－shan ZHANG Jun－xiangHAO Xiao－yun

（Agricultural School of Ningxia University，Yinchuan，Ningxia750021，China）

The dissolved oxygen（DO）in different temperature was matured by a meter and we found that the oxygen dissolved in wine was reduced with the temperature rising.We have a further study of DO while wine maturing.The DO is in a high level at the beginning of aging，but decreased quickly and after two weeks to 0.According to the chemical reaction kinetics，present a wine in oxygen and phenol reaction model，and the model was validated.The modelDO＝f（T）·DO0·e Kom·tcan express the changes in wine.

wine；dissolved oxygen；model

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.015

寧夏自治區科攻關項目

李永山（1986－），男，寧夏大學在讀碩士研究生。E－mail：lyshan86＠163.com

張軍翔

2011－08－01