脈沖電場預處理對冷浸漬發酵葡萄酒品質的影響

鄭志超，蔡錦林，曾新安

1(華南理工大學 食品科學與工程學院，廣東 廣州，510006) 2(中新國際聯合研究院，廣東 廣州，510555)

玫瑰香葡萄(VitisviniferaL. Muscat Hamburg)，屬歐亞種，我國主要在新疆、河北等地種植，由于其自然糖分含量高，香氣濃郁，是釀造特色葡萄酒的重要原料。葡萄酒中的酚類化合物是影響葡萄酒色澤和口感的重要物質，而葡萄汁是紅葡萄酒發酵的基礎，酚類化合物的形成主要在浸漬和酒精發酵階段[1]，因此發酵前常采用冷浸漬來增加葡萄汁中色素、單寧及香氣成分的提取量[2-4]，發酵前延長冷浸漬時間可促進葡萄酒色澤的穩定，但浸漬時間過長酒體則會出現不良風味[5]。

脈沖電場(pulsed electric fields,PEF)技術，是一種低能耗、高效率的物理加工方法，廣泛用于食品原料的滅菌、浸漬和酒類老化等食品工業化領域[6]。近年來，隨著對脈沖電場技術的深入研究，PEF在釀酒工業中的應用價值被進一步挖掘，應用PEF技術提升紅葡萄酒品質已成為行業趨勢。研究表明，經脈沖場強為500～700 V/cm的PEF處理后，葡萄酒感官屬性顯著提高[7]。蘇慧娜等[8]研究發現，PEF處理可提高葡萄酒中原花青素含量和平均聚合度，并接近自然陳釀的效果；LEONG等[9]研究發現，經脈沖場強為30 kV/cm的PEF處理后，葡萄汁中的單寧和花色苷含量增加，并且相當于對照組冷浸漬4 d時的含量，且PEF處理可以降低浸漬過程中花青素的浸漬溫度[10]。而PEF處理對冷浸漬過程玫瑰香葡萄酒酚類物質的浸漬、葡萄酒感官品質的影響尚未見報道。本文主要探討不同脈沖處理強度對冷浸漬發酵玫瑰香葡萄酒品質的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

玫瑰香葡萄，原產地新疆；安琪釀酒酵母，湖北安琪酵母股份有限公司；蔗糖，廣州華僑制糖廠；果膠酶，山東煙臺帝伯仕商貿有限公司；皂土(食品級)，上海嘉悅醫療科技有限公司；所用試劑均購自阿拉丁。

1.2 主要設備

EX-1900 高壓脈沖提取儀，廣州市心安食品科技有限公司；SX-0.5T 螺桿榨汁機，曲阜圣鑫鋼結構有限公司；Acquity Arc 高效液相色譜儀，美國 Waters 公司；UV-5200 紫外分光光度計，上海元系儀器有限公司；CR-400 色差儀，日本柯妮達公司；Agilent 7820 A 系列GC，美國Agilent 公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 冷浸漬及發酵

將洗凈的新鮮葡萄去梗后榨漿，葡萄皮渣經脈沖電場處理后倒入4個50 L不銹鋼發酵罐中，各發酵罐裝樣40 kg，樣品中分別添加果膠酶質量濃度60 mg/L、H2SO3溶液質量濃度30 mg/L，4 ℃條件下浸漬108 h。浸漬結束待葡萄漿溫度恢復至20 ℃調整發酵汁總糖至質量濃度230 g/L、總酸至質量濃度5.5 g/L，接種釀酒酵母,質量濃度200 mg/L，控溫18 ℃發酵7～10 d，直至殘糖含量低于質量濃度4 g/L,結束發酵。

1.3.2 脈沖設備及處理參數

葡萄皮渣處理使用靜態脈沖處理室，脈沖放電波形采用指數型衰減波，電極為不銹鋼平行電極，電場強度依次為1、2和3 kV/cm，脈沖數36個、頻率0.5 Hz。對照組未經PEF處理。

1.3.3 取樣及理化指標測定

浸漬期間每12 h攪拌1次并均勻取樣，樣品經離心(4 500 r/min、4 ℃、10 min)后取上清液，進行指標測定。總糖、總酸、揮發酸、酒精度、干浸出物、甲醇含量測定方法參考GB 11765—2003《葡萄酒果酒分析方法》[11];黃酮、總花色苷、單寧測定采用分光光度法[12-13]。

1.3.4 單體酚含量測定

單體酚測定采用高效液相色譜法[14]。(1)樣品處理：取20 mL葡萄酒，加入20 mL乙酸乙酯進行萃取后，用離心機4 000 r/min離心3 min，取上層有機相，反復操作3次并合并有機相。收集的有機相經45 ℃真空旋轉蒸發至約2 mL，用氮吹儀將剩下有機相吹干，加入1 mL色譜級甲醇，溶液過0.22 μm濾膜，樣液保藏待用。(2)檢測條件：流動相A，體積分數0.2%乙酸水；B，乙腈；流速1 mL/min；檢測波長210 nm；進樣量4 μL；色譜柱Thermo Accucore XL C18(250 mm×4.6 mm，4 μm)。

1.3.5 感官評定

選擇10名專業品評人員在室溫(20 ℃)下對各實驗條件的玫瑰香葡萄酒進行感官評定，樣品品評分析配備純凈水漱口及休息時間，參照果酒感官評價的相關評分標準(表1)[15]，對評分數據進行整理并分析。

表1 葡萄酒感官評價及評分標準表Table 1 Table of standards for sensory evaluation andscoring of wine

1.3.6 數據與統計分析

實驗數據進行3次平行測定，結果以“平均值±標準差”表示，使用Excel 2007數據統計、IBM SPSS Statistics 24軟件進行方差分析，差異顯著水平為P<0.05；采用Origin 2018軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 PEF處理對冷浸漬過程葡萄汁中酚類物質含量的影響

由圖1-a可知，相同浸漬時間，PEF處理總花色苷含量顯著高于對照組(P<0.05)。浸漬12 h，1～3 kV/cm的PEF處理葡萄汁中總花色苷含量較對照組分別提高6.47%、10.59%和12.69%；浸漬108 h，對照組葡萄汁中總花色苷含量達最高值156.97 mg/L，而采用3 kV/cm的PEF處理浸漬36 h，葡萄汁中總花色苷含量為158.31 mg/L，表明PEF處理可減少葡萄汁中總花色苷浸漬時間。已有研究表明，PEF處理可使酒體中酚類物質含量增加，且發酵周期縮短[16]。

由圖1-b可知，PEF處理葡萄汁中單寧含量隨著浸漬時間延長呈上升趨勢，不同場強處理葡萄汁中單寧含量差異顯著(P<0.05)。浸漬初期，處理場強越大葡萄汁中單寧含量越高，延長浸漬時間至108 h，2 kV/cm的PEF處理單寧含量最高(1 255.37 mg/L)，可能是浸漬初期處理場強越大輸入的能量越多，葡萄皮渣中的單寧浸出速度越快[17]。

由圖1-c可知，對照組葡萄汁中的黃酮含量呈先增加后降低趨勢，PEF處理趨勢一致(P>0.05)。浸漬84 h，各組樣品中黃酮含量最高，其中1～3 kV/cm的PEF處理葡萄汁黃酮含量分別為92.95、100和90.46 mg/L，高于對照組77.18 mg/L；延長浸漬時間黃酮含量下降，與浸漬84 h相比，1～3 kV/cm的PEF處理依次降低2.93%、1.24%和1.38%，低于對照組3.13%，表明黃酮主要在浸漬初期浸漬效果明顯，而延長浸漬可能對其他酚類物質的浸漬效果更顯著[18]。

a-總花色苷;b-單寧;c-黃酮圖1 PEF處理對冷浸漬葡萄汁中總花色苷、單寧、黃酮含量的影響Fig.1 Effect of PEF treatment on total anthocyanin,tannin,and flavonoid contents in cold impregnation grape juice注：不同小寫字母表示差異顯著

2.2 PEF處理對冷浸漬過程葡萄汁色澤的影響

色澤是干紅葡萄酒重要的感官屬性，是鑒別葡萄酒質量及酒齡的重要依據[19]。由圖2可知，隨浸漬時間的延長，各組葡萄汁L*值逐漸降低，表現為葡萄汁色澤加深。與對照組相比，PEF處理葡萄汁中的L*值降幅更明顯，其中2 kV/cm處理條件下浸漬108 h顏色最深；PEF處理葡萄汁a*值高于對照組(P<0.05)，浸漬108 h，1～3 kV/cm的PEF處理a*值較對照組相比分別提高12.49%、18.82%和9.87%；隨浸漬時間延長各組b*值先增加后逐漸減小，表明冷浸漬階段葡萄汁由黃色調向藍色調轉變，與浸漬初期(12 h)相比，PEF處理浸漬108 h藍色色調增加，1 kV/cm的PEF處理b*值最小(P<0.05)，藍色色調最深。

2.3 PEF處理對玫瑰香葡萄酒品質特性的影響

由表2可知，經PEF處理，葡萄酒中揮發酸含量為0.17～0.2 g/L，1～3 kV/cm的PEF處理是對照組揮發酸含量的80%、68%和72%。已有研究表明，脈沖電場強度為20 kV/cm、脈寬6 ms時，能有效滅活葡萄酒中的醋酸菌，降低葡萄酒中的揮發酸含量[20]；PEF處理能夠顯著提高葡萄酒中干浸出物含量，2 kV/cm的PEF處理葡萄酒中干浸出物含量達最大值23.37 g/L；1～3kV/cm的PEF處理葡萄酒中甲醇含量依次為236.50、269.11和334.95 mg/L，低于對照組甲醇含量343.90 mg/L(P<0.05)，表明采用PEF處理可控制冷浸漬發酵玫瑰香葡萄酒甲醇含量，劉學軍等[21]也有類似研究結論。

表2 電場強度對玫瑰香葡萄酒品質特性的影響Table 2 Effect of PEF treatment intensity on quality characteristics of Muscat Hamburg wine

2.4 PEF處理對玫瑰香葡萄酒中單體酚含量的影響

酚酸含量及組成對葡萄酒的感官特性具有重要的貢獻[22]。由表3可知，玫瑰香葡萄酒10種單體酚中沒食子酸含量最高，阿魏酸、咖啡酸含量較低。與對照組相比，PEF處理葡萄酒中綠源酸、丁香酸、兒茶素、蘆丁、白藜蘆醇和桑色素含量增加，1～3 kV/cm的PEF處理10種單體酚總量分別提高10.91%、10.46%和12.55%；不同電場強度處理葡萄酒中單體酚含量具有顯著性差異(P<0.05)，蘆丁在1 kV/cm條件下含量最高，為11.53 mg/L，綠原酸在2 kV/cm條件下含量最高，為8.04 mg/L，丁香酸、兒茶素、白藜蘆醇和桑色素在3 kV/cm條件下含量最高值依次為14.13、6.13、5.73和3.86 mg/L。

表3 電場強度對玫瑰香葡萄酒中酚酸含量的影響 單位：mg/L

2.5 玫瑰香葡萄酒感官品評分析

葡萄酒的顏色、口感和香氣是評價葡萄酒品質的重要依據[19]。由圖3可知，不同電場強度處理葡萄酒各項感官指標優于對照組。從外觀上分析，PEF處理葡萄酒顏色偏深，呈典型寶石紅色，3 kV/cm的PEF處理酒體透明光澤；從香氣及口感分析，2 kV/cm的PEF處理表現為酒體花香與果香味濃郁協調，風格獨特，口感肥碩飽滿，品質最佳。綜合各項感官指標分析，PEF處理可顯著改善冷浸漬發酵葡萄酒感官品質。

圖3 玫瑰香葡萄酒感官指標分析圖Fig.3 Analysis of sensory indicators of Muscat Hamburg wine

3 結論

采用PEF技術提升葡萄酒品質已被證明是一種有效的方法，可增加發酵前葡萄汁中酚類物質含量，提高葡萄酒干浸出物及單體酚含量。PEF處理葡萄酒中，甲醇及揮發酸含量降低，2 kV/cm條件下葡萄酒感官品質最佳。本研究僅從PEF處理對葡萄酒酚酸含量及感官特性的影響作了初步探討，今后可采用GC-MS、LC-MS/MS分析PEF處理對玫瑰香葡萄酒揮發性香氣成分及花色苷等酚類物組成的變化，深入研究PEF處理提升玫瑰香葡萄酒品質的作用機制。