不同酒帽管理方式對干紅葡萄酒理化指標和感官質量的影響

丁康儀，魏夕卜，司雨璇，王佳敏，宋育陽，2，3，秦 義，2，劉延琳，2，姜 嬌，2*

（1.西北農林科技大學 葡萄酒學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術研究中心，陜西 楊凌 712100；3.西北農林科技大學 合陽葡萄試驗示范站，陜西 合陽 715300）

紅葡萄酒的釀造過程中，葡萄汁與漿果的固體部分接觸的過程被稱為浸漬（Maceration），這一過程中，葡萄表皮中的花色苷、單寧等物質充分浸提到葡萄酒中，從而對酒的質量、顏色、口感產生重要影響，直接決定葡萄酒的品質[1-2]。在傳統釀造工藝中，浸漬與發酵同時進行，酵母將葡萄糖代謝為乙醇和CO2并釋放大量熱，促使皮渣上升至頂酒液頂部形成致密的“皮渣帽”（Cap），該結構為熱的不良導體，酒液中傳導熱量容易在此處積聚致使溫度過高，成為發酵停滯的潛在風險之一[3]。目前，最佳浸漬工藝的主要評判標準有酚類物質含量、色度、感官質量等，浸漬強弱與浸漬時間、浸漬溫度[4]、原料破碎程度[5]、倒罐、壓帽[6]、容器[7]、酵母[8]等因素有關。陳孜銅等[9]比較了不同浸漬工藝對紅葡萄酒質量風格的影響，結果表明，采用傳統浸漬法的葡萄酒呈色效果、香氣復雜性不佳；高溫浸漬法可浸提出更多酚類物質但酸度不平衡；低溫浸漬法釀造的葡萄酒總酚含量低；后浸漬法對葡萄皮中花色苷的浸提作用明顯，使得葡萄酒酒體更豐滿協調，香氣更加濃郁。其他常用的浸漬方法有酶輔助浸漬、CO2浸漬[10-11]等。

花色苷是屬于類黃酮的酚類物質，是紅葡萄酒顏色的重要組成部分，pH、溫度升高時，花色苷將向查爾酮形式轉變，C3位葡萄糖基水解導致其降解。隨發酵的進行，糖及其降解產物（糖醛類化合物）也會加速花色苷的降解[12]，酒精度的增加會導致酒石的溶解度下降，吸附部分花色苷產生結晶沉淀[13]。在年輕紅葡萄酒中總花色苷含量決定了葡萄酒顏色的深淺和紅色特征，且對CIELab色空間中b*值（黃藍色程度）、Hab（色調）值的影響大于對L*（明暗程度）值、a*（紅綠色程度）值和Cab值（色度）值的影響[14-15]。

酒帽管理（cap management，CM）是紅葡萄酒浸漬過程中的核心環節，可以保障紅葡萄酒的正常發酵，防止皮渣層滋生細菌，同時可以使葡萄表皮與酒液充分接觸，從而促進了花色苷和其他酚類物質的提取，最終有助于提升紅葡萄酒的顏色和口感[16-19]。目前常用的酒帽管理方法有：壓帽法（punch cap，PC）、浸入法（submerged cap，SC）、淋皮法、旋轉混合法[20-21]。目前關于酒帽管理方式的研究主要圍繞紅葡萄酒酚類物質[22]、總花色苷、原花青素含量[16]及其發酵過程中的動態變化[23-25]，但葡萄酒基礎理化指標、CIELab色度和感官質量的綜合性研究鮮有報道。

本研究通過小容器發酵實驗比較了帶皮發酵期間壓帽法和浸入法這兩種酒帽管理方式對葡萄酒理化指標、感官質量的影響，并測定浸漬過程中總花色苷含量的動態變化，為干紅葡萄酒釀造中酒帽管理方式的選擇提供一定的理論依據和技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

梅洛（Merlot，M）、赤霞珠（Cabernet Sauvignon，C）葡萄原料：產自陜西省藍田縣玉山鎮葡萄園，含糖量分別為247.75 g/L、246.37 g/L，總酸含量分別為7.02 g/L、6.97 g/L（以酒石酸計）；本土釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）NX11424：分離自寧夏產區自然發酵葡萄醪，保藏于西北農林科技大學葡萄酒學院微生物種質資源室；氫氧化鈉、酚酞、3,5-二硝基水楊酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）、氯化鉀、鹽酸、三水醋酸鈉、醋酸等（均為分析純）：天津市科密歐化學試劑有限公司。

酵母浸出粉胨葡萄糖（yeast extract peptone dextrose，YPD）固體培養基：2%葡萄糖，2%蛋白胨，1%酵母浸粉，2%瓊脂，121 ℃滅菌20 min。

1.2 儀器與設備

ZHWY-2102C恒溫培養振蕩器：上海智城分析儀器制造有限公司；UV1800紫外分光光度計：日本島津公司；BK1301生物顯微鏡：重慶光電儀器有限公司；HH-4數顯恒溫水浴鍋：常州國華電器有限公司；YBL10-71103血球計數板：上海求精生化試劑儀器有限公司；FE28-Standard酸度計：瑞士梅特勒-托利多公司。

1.3 方法

1.3.1 酵母種子液制備

取-80 ℃冰箱保藏的S.cerevisiaeNX11424甘油保藏液，于YPD固體培養基上劃線純化，30 ℃培養24～48 h后，挑取形態完整且與其他菌落無重疊的單菌落，接種至50 mL YPD液體培養基，25 ℃、250 r/min搖床培養2 d后血球計數板計數。

1.3.2 干紅葡萄酒釀造工藝流程及操作要點

葡萄原料→除梗破碎→入罐→添加二氧化硫→冷浸漬24 h→接種酵母→酒精發酵（酒帽管理）→皮渣分離→靜置澄清→干紅葡萄酒

實驗前用1%二氧化硫溶液浸泡玻璃發酵罐24 h，選用成熟度較好的梅洛、赤霞珠葡萄原料，去除生青果、霉爛果，除梗破碎后加入發酵罐，葡萄醪裝罐率為80%，SO2添加量為50 mg/L，冷浸漬24 h后接種2×106cells/mLS.cerevisiaeNX11424，酒精發酵過程中對照組和實驗組分別采取壓帽法（PC）和浸入法（SC）的酒帽管理方式，容器開口處用3層紗布覆蓋并定時更換。酒精發酵過程中每日取酒樣測定其還原糖含量、總花色苷含量，并監測酵母菌生長狀況。發酵結束后分離皮渣，室溫靜置澄清24 h后對酒樣理化指標、感官質量進行檢測。每組發酵實驗設立3個平行。

1.3.3 酒帽管理方式

壓帽法（PC）：每日用壓帽工具將上浮的皮渣層壓入酒液2次；浸入法（SC）：在酒帽上方放置帶有有孔篩結構且直徑略小于發酵罐內徑的圓盤，用壓桿將其始終壓入液面下方，保持浸漬期間酒帽的持續浸入酒液中。

1.3.4 測定方法

總酸（以酒石酸計）、揮發酸（以乙酸計）、pH、酒精度：參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[26]測定；還原糖含量（以葡萄糖計）：采用3,5-二硝基水楊酸法[27]測定；總花色苷含量：采用pH示差法測定[28]。

CIELab顏色空間：樣品用0.45 μm濾膜過濾，采用0.2 cm石英比色皿，加入樣品后使用UV1800 紫外分光光度計連續掃描波長400～700 nm處可見光吸收光譜，掃描間隔1 nm。CIE1976Lab參數計算選取D65標準白光源和10 °標準觀察條件，根據光譜值找出波長450 nm、520 nm、570 nm、630 nm處的吸光度值，矯正至1 cm光程后計算參數L*值、a*值、b*值、Cab值、Hab值[14，29]。

感官質量評價：選取10位經品嘗訓練的品嘗員組成感官評價小組，按照表1的感官評分標準對不同組別的干紅葡萄酒的外觀、香氣、口感、余味、整體評價進行打分，共進行3輪品鑒，分別計算酒樣各部分得分和總分值（18分），對感官質量進行評價[30]。感官評價標準見表1。

表1 干紅葡萄酒感官評分標準Table 1 Sensory score standards of dry red wine

續表

1.3.5 數據處理

使用Excel 2019進行數據統計，SPSS 22.0進行單因素方差分析、GraphPad Prism 8.0、Adobe Illustrator 2020進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同酒帽管理方式下的發酵動力學

2.1.1 不同酒帽管理方式下的發酵曲線

由圖1可知，對于不同葡萄品種，采用壓帽法（PC）和浸入法（SC）的組別均可在288 h內完成發酵（還原糖含量≤4 g/L）。

圖1 不同酒帽管理方式對還原糖含量的影響Fig.1 Effect of different cap management methods on reducing sugar content

由圖2可知，血球計數板顯微計數結果顯示，發酵過程中S.cerevisiae菌落總數變化呈先上升后下降的變化趨勢，最大生長量約為2.2×108CFU/mL。不同葡萄品種發酵前期（0～144 h）采用壓帽法發酵速率和S.cerevisiae生長速率均高于采用浸入法的組別，這可能是由于采用壓帽法的組別中，皮渣帽長時間浮于酒液，且該部分結構為熱的不良導體，酒液中傳導熱量容易在此處積聚致使溫度上升，但該溫度并未達到S.cerevisiae發酵的危險溫區（高于38 ℃），使得酵母生長和發酵速率加快[3]。

圖2 不同酒帽管理方式對釀酒酵母菌株生長的影響Fig.2 Effect of different cap management methods on Saccharomyces cerevisiae growth

2.1.2 不同酒帽管理方式下總花色苷含量的動態變化

由圖3可知，梅洛葡萄（M）帶皮發酵過程中，浸漬前期（0～70 h）使用壓帽法（PC）的酒樣中總花色苷含量更高，浸漬中后期（70～288 h）使用浸入法（SC）的酒樣中總花色苷含量更高，說明浸入法更合適梅洛葡萄帶皮發酵期間的酒帽管理。赤霞珠葡萄（C）帶皮發酵過程中總花色苷含量的變化趨勢與梅洛葡萄相同，但浸入法酒樣總花色苷含量超過壓帽法酒樣的轉折時間（164 h）長于梅洛（70 h），此時已接近發酵終點（還原糖含量＜10 g/L），說明浸入法對花色苷浸提效果的優勢在赤霞珠帶皮發酵過程中并不能明顯體現。

圖3 不同酒帽管理方式對總花色苷含量的影響Fig.3 Effect of different cap management methods on total anthocyanin content

2.2 酒帽管理方式對干紅葡萄酒理化指標影響

2.2.1 酒精發酵終產物基礎理化指標

由表2可知，不同發酵組酒樣的酒精度為10.07%vol～11.90%vol，殘糖含量為2.53～3.40 g/L，總酸含量為6.39～6.89 g/L，揮發酸含量為0.50～0.67 g/L，pH值為3.67～3.78。不同葡萄品種的2種酒帽管理方式釀造干紅的基本理化指標均符合國標GB/T 15037—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的要求。

表2 不同酒帽管理方式對干紅葡萄酒基礎理化指標的影響Table 2 Effect of different cap management methods on basic physical and chemical indexes of dry red wine

采用壓帽法的組別（PC）殘糖含量低于采用浸入法的組別（SC），說明PC處理可使葡萄醪發酵更加完全。但采用壓帽法的組別的酒精度顯著低于采用浸入法的組別（P＜0.05），這可能是由于壓帽過程中CO2氣體短時間內大量釋放導致部分酒精揮發損失，相比于壓帽法，采用浸入法的體系在浸漬期間酒帽層相對穩定。

2.2.2 總酚及總花色苷含量

由圖4可知，發酵終產物的總酚、總花色苷含量受到葡萄品種、酒帽管理方式的顯著影響（P＜0.05）。由于酚類物質的可提取性與葡萄品種特性有關[31]，赤霞珠葡萄（C）中浸提出的總酚、總花色苷含量均顯著高于梅洛葡萄（M）（P＜0.05）。采用浸入法的組別（SC）總酚、總花色苷含量顯著高于采用壓帽法的組別（PC）（P＜0.05），說明浸入法更有利于浸漬過程中酚類物質的浸提。

圖4 不同酒帽管理方式對干紅葡萄酒總酚和總花色苷含量的影響Fig.4 Effect of different cap management methods on total phenolic and total anthocyanin content in dry red wine

2.2.3 CIELab顏色參數分析

測得450 nm、520 nm、570 nm、630 nm波長處吸光度并矯正到1 cm光程后，計算不同組別的CIELab顏色參數L*、a*、b*、Cab、Hab，結果如表3所示。根據L*、a*、b*參數值繪制不同組別各平行酒樣的特征顏色，并對酒樣顏色進行直觀表征，結果如圖5所示。

表3 不同酒帽管理方式的干紅葡萄酒樣CIELab顏色參數Table 3 CIELab colour parameters of dry red wine samples brewed by different cap management methods

圖5 不同酒帽管理方式的干紅葡萄酒樣的CIELab色空間分布與特征顏色Fig.5 CIELab color space distribution and feature color of dry red wine samples brewed by different cap management methods

L*值為亮度值，代表酒樣的明暗程度（L*=0，黑色；L*=100，無色）。從整體上看，不同組別明度較低（26.75～34.51），酒體光澤度一般，采用壓帽法的組別明度高于采用浸入法的組別，但差異并不顯著。a*值為紅/綠顏色分量，其正向大小與紅色程度相關。各組別顏色中的紅色分量較大（58.76～61.46），其差異與在不同品種間較為顯著，赤霞珠（C）組別紅色調更加鮮明。值得注意的是，不同酒帽管理方式對紅色調無明顯影響。b*值代表藍/黃顏色分量（b*值＞0呈現黃色色調，b*值＜0呈現藍色色調）。所有組別均呈現黃色色調（b*值28.82～36.23），采用浸入法（SC）的組別黃色調普遍高于壓帽法（PC）的組別，這可能是由于酒精發酵過程中酒體氧化程度較高造成的。

色度Cab與a*和b*相關，其值越大表明色彩飽和度越高。由表3可知，所有組別的色彩飽和性較好（66.65～71.05），采用浸入法（SC）的組別色彩飽和度普遍高于采用壓帽法（PC）的組別，這一差異在赤霞珠（C）酒樣中更加顯著（P＜0.05）。各組別色調介于寶石紅和玫紅[32]之間（25.65～31.64），采用浸入法（SC）的組別普遍比采用壓帽法（PC）的組別偏向玫紅色，這一差異在赤霞珠（C）酒樣中更加顯著（P＜0.05）。

2.3 感官評價

由表4可知，所有組別的葡萄酒總評（10.50～11.53）均達到“好”的級別。

表4 不同酒帽管理方式的干紅葡萄酒樣的感官評分Table 4 Sensory evaluation of dry red wine samples brewed by different cap management methods

由圖6可知，香氣、整體評價方面差異并不明顯。采用浸入法的赤霞珠組別總評顯著高于其他組別（P＜0.05），其口感平衡性較好，余味較長，但顏色不夠鮮艷澄清，且香氣不夠濃郁。對于梅洛葡萄，采用浸入法和壓帽法的組別在口感上無明顯差異，浸入法可提升余味持久度，但外觀質量顯著下降（P＜0.05）。采用浸入法釀造的葡萄酒與采用壓帽法的組別相比，在口感復雜度方面具有優勢，這種差異與選擇的葡萄品種有關。

圖6 不同酒帽管理方式的干紅葡萄酒樣的感官評價雷達圖Fig.6 Radar map of sensory evaluation of dry red wine samples brewed by different cap management methods

3 結論

本研究結果顯示，采用壓帽法可以加快發酵速率，且發酵更為徹底，黃化程度偏低。采用浸入法可提升酒中總酚、總花色苷含量，更有利于浸漬過程中酚類物質的浸提，且揮發酸含量較低，色彩飽和度較高。對于梅洛葡萄，浸入法在發酵中后期提升酒中總酚、總花色苷含量方面具有優勢，但這一優勢在赤霞珠葡萄浸漬過程中并不明顯。感官評價表明，浸入法可顯著提升赤霞珠葡萄酒口感復雜度和梅洛葡萄酒余味持久度（P＜0.05），但降低了香氣的濃郁度。

本研究結果可為干紅葡萄酒釀造中酒帽管理方式的選擇提供一定的理論依據和技術參考。壓帽法和浸入法在不同葡萄品種釀造紅葡萄酒中具有各自的優勢與不足，因此可以考慮根據原料特點綜合利用兩種酒帽管理方式，并通過進一步實驗優化該工藝的最佳浸漬時間，從而實現酒體中酚類物質含量與感官質量的顯著提升。