控温氧化作用对加强型葡萄酒理化指标的影响

房楠楠，崔旋旋，张乐宏，邓阳，史晓敏，李岩*

（1. 青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛 266109；2. 青岛海润农大检测有限公司，山东青岛 266109）

对终止酒精发酵的葡萄酒进行控温氧化，使其进入氧化阶段，这个过程会给酒带来坚果和烘烤咖啡的独特香气，该过程称为马德拉化（Madeiration）。温度对葡萄酒的香气和风味有重要的影响，能赋予葡萄酒特有的风格[1]。葡萄酒特殊风味的形成及感官的变化依赖于其基本成分的变化，如酚类物质等。葡萄酒的控温氧化是酚类物质氧化并随着其他化学反应的过程[2]。Neuza等[3]研究表明，在一定范围内，酚类物质含量越高，葡萄酒的抗氧化能力越强。

控温氧化过程对葡萄酒品质有一定影响。葡萄酒在升温后的热储阶段，空气中的氧气与酒中成分发生缓慢反应，从而以结合态氧存在于酒中[4-5]。葡萄酒中的酚类物质有酚酸和黄酮两大类，在有氧气的条件下，易形成有色化合物[4,6]。此外，葡萄酒控温氧化后其中的许多物质以及现象都与氧化还原电位有密切关系[7-9]。葡萄酒如果发生了氧化还原反应，氧化还原电位会升高，有利于特殊香气的形成[4]。

本研究对‘霞多丽’干白葡萄酒进行酒度加强以及热处理，然后进行理化性质测定，初步探究控温氧化和酒度加强处理工艺对氧化后酒体理化性质的影响，并对加强型葡萄酒的控温氧化机理进行初步推测。

1 材料与方法

1.1 试验用酒及试剂

12% vol的‘霞多丽’干白葡萄酒及38% vol的白兰地购于青岛地方超市；酒石酸钾钠（国药集团化学试剂股份有限公司）；3,5-二硝基水杨酸（上海将来实业股份有限公司）；福林酚试剂（上海将来实业股份有限公司）；DNS试剂。

1.2 仪器

WFZ-2100型紫外分光光度计，上海美谱达仪器有限公司；STARTER 3100型pH计，上海奥豪斯仪器有限公司；27型电导率仪，瑞士梅特勒-托利多公司；密度计，深圳市达宏美拓密度测量仪器有限公司；6890型气相色谱仪器，美国安捷伦公司。

1.3 方法

1.3.1 酒样处理

使用38% vol白兰地将12% vol干白葡萄酒分别调配成酒度为17% vol、18% vol、19% vol的酒品，放置于250 mL锥形瓶中并用保鲜膜密封，然后分别置于45 ℃、50 ℃、55 ℃的水浴锅中恒温加热4 h、8 h、12 h。未加热处理的酒样为对照组，每个样品平行3次，之后对酒样的理化性质进行测定，分析并记录试验结果。

1.3.2 理化性质测定

采用pH计法进行酒样pH的测定[10]；采用DNS法测定处理后酒样中的还原糖含量[11]；按GB/T 15038—2006中的酸碱滴定指示剂法对葡萄酒总酸进行测定[12]；将样品倒入量筒中，放入密度计，待密度计上升平稳之后读数并记录比重值；使用电导率仪测定电导率[13-14]；采用Folin-Ciocalteu法进行多酚含量的测定[7]。

1.3.3 香气成分分析

采用气相色谱分析。取8 mL酒样于15 mL样品瓶中，加入2 g NaCl，40 ℃下水浴平衡30 min，顶空萃取30 min。萃取完毕后，进行香气成分的检测。色谱条件：DB-WAX（60 m×2.5 mm×0.25 μm）；升温程序：40 ℃保持7 min，以4 ℃/min升至200 ℃，保持8 min；载气（He）流动速度l mL/min；进样口温度为240 ℃；不分流进样[15-16]。

2 结果与分析

2.1 控温氧化过程中pH值的变化

通常葡萄酒的pH在2.8～3.8[10]。葡萄酒的pH值升高，会影响酒的氢离子浓度进而影响酒的稳定性[14]。如表1所示，在45～55 ℃条件下，各浓度酒样的pH与原液的pH之差（ΔpH）随着处理时间的增加而升高。在45 ℃和50 ℃下pH的差异是显著的，即在较低温度下，ΔpH呈正值；在较高温度下，ΔpH呈负值。说明pH值随温度升高呈下降趋势。

表1 不同温度和处理时间各酒样ΔpH的变化Table 1 pH changes in wine samples with different hoursat different temperatures

2.2 控温氧化过程中糖含量的变化

表2显示，试验组与对照组的糖含量差值均为负值，说明在控温氧化过程中，糖含量是降低的。并且温度越高，葡萄酒中的还原糖消耗的越快。在同一个酒度下随着加热温度的升高，糖含量消耗的更多。然而，在同一温度下，随着酒度的增加，糖含量下降趋势逐渐变缓；在55 ℃条件下，酒度升高会导致糖含量下降趋势差异不明显。

表2 不同温度和处理时间酒样中糖的变化Table 2 Sugar changes in wine samples with different alcoholcontent at different temperatures

2.3 控温氧化过程中酸的变化

由表3可知，不同酒度的酒样随着加热时间的增加，消耗NaOH的量逐渐下降。随着温度的升高，试验组酒液消耗NaOH的量与对照组差异显著。即温度升高，消耗NaOH的量越多。在55 ℃下试验组与对照组酒液消耗NaOH量的差值最高达到了3.600 mL，而45 ℃下试验组与对照组酒液消耗NaOH量的差值则在1.500 mL以下。

表3 不同温度不同酒度酒样中滴定酸的变化Table 3 Titratable acid changes in wine samples with different hours at different temperatures

2.4 控温氧化过程中密度的变化

由表4可知，经过较高温度的处理后，酒液密度与未经过高温处理的酒液密度差值（Δρ）几乎均为正数。较高酒精度下的Δρ与较低酒精度的Δρ差异显著。50 ℃下19% vol、50 ℃下18% vol、55 ℃下19% vol的试验组Δρ高于其他条件下的实验组Δρ。在45～55 ℃范围内，酒精度越高，Δρ值越大。其中19% vol酒液Δρ值比17% vol、18% vol酒样Δρ值高。在相同酒度下，50～55 ℃的酒液密度比45 ℃的酒液密度Δρ较大，酒精挥发的速度随着温度的增加而增加。

表4 不同温度和处理时间的酒样Δρ的变化Table 4 Density changes in wine samples with different alcoholcontent at different temperatures

2.5 控温氧化过程中电导率的变化

在葡萄酒中一些矿物质、盐、酸类物质等以带电离子的状态存在，从而形成电解质溶液。葡萄酒中导电的主要物质是有机酸。由表5可知，经过升温处理后的酒液样品的电导率与未经过升温处理酒液样品的电导率差值（Δσ）几乎为正数。其中较高温度下和较高酒精度酒液的电导率与较低温度下和较低酒精度酒液电导率的差异性是显著的。即温度越低、酒精度越低，酒样的电导率也就越低；温度越高、酒精度越高，酒样的电导率也就越高。随着加热时间的增加，各试验组酒样的电导率逐渐降低。

表5 不同温度不同酒度酒样Δσ的变化Table 5 Electrical conductivity changes in wine samples with different alcohol content at different temperatures

2.6 控温氧化过程中酚类物质的变化

由表6可知，45 ℃下各个酒精度的酒液中，消耗的酚类物质比50 ℃和55 ℃下的酒液消耗的酚类物质少，这个差异是显著的。经过升温处理后的酒液中酚类物质含量与未经过升温处理酒液中的酚类物质含量差值均为负数，且随着温度的升高，酚类物质含量逐渐减少。在50 ℃以上的温度条件下，所有酒精度经过4 h、8 h、12 h的处理后，酚类物质发生氧化，酚类含量减少且差值变化趋于稳定。

表6 不同温度不同酒度酒样中酚类物质的变化Table 6 Phenol changes in wine samples with different alcoholcontent at different temperatures

2.7 葡萄酒的控温氧化后的GC分析

在对各个条件下处理过的酒样进行理化性质分析（图1），18% vol酒样在50 ℃条件下加热8 h，并对其进行了GC分析，结果是在15 min后有一个峰明显减小。

图1 18% vol酒样在50 ℃下加热8 h的试验组的气相色谱图Figure 1 GC analysis of groups of 18% vol samples heated at 50 ℃ for 8 h

3 讨论与结论

表1中，白葡萄酒中酚类物质含量丰富，酚羟基较为活泼，有利于氢键的形成，而氢键的作用效果相对其他分子间作用力较强，从而束缚了氢离子的游离[17-18]。因此ΔpH会随着处理时间的增加而增加。在45～50 ℃的条件下，酸（包括挥发酸及氧化反应产生的可挥发酸）及SO2的挥发速率快于酒体挥发的速率，导致整体的pH值升高；在50～55 ℃的条件下，酸及SO2的挥发速率慢于酒体挥发的速率，导致整体的pH值降低，即在50 ℃时酒液的pH值是最大的。

由表2可知，高温能促进酒中糖的转化。在升温后糖与酒中其他成分（如氨基化合物、SO2等）反应生成新的物质。在酸性条件下，氨基处于质子化状态，葡萄糖为醛糖，醛基由于空间位阻小，两者容易发生美拉德反应（Maillard reaction）[19]；酒中存在的Fe2+和Cu2+加快了反应速度。SO2还能与糖反应生成不稳定化合物。说明较高酒度可以减缓葡萄酒中糖的转化，这与吴继军等[20]的研究结论一致。

由表3可得，有机酸和酒精的挥发带走了部分挥发酸[21-22]，导致加热一段时间后的酒液中酸的含量降低。加热温度升高，酒液中的醛类、醇类物质经过氧化作用生成了一定的酸性基团；经过加热后酒液中的一些结合态的酸性基团发生了解离，使得酒液样品中酸性基团增加。表4中，由于酒精的密度小于水的密度，所以较高的温度会促进酒精的挥发，使酒精度降低，Δρ值变大。其中温度对酒精度也有一定的影响。但是在45～55 ℃这温度范围内，酒精度对密度的影响比温度对密度的影响要显著。

表5中，电导率表示物质导电性能，电导率大则导电性能强，反之就小[5,23]。电导率增加一方面是因为升温促进了离子的电离；另一方面，白兰地中含有部分有机酸，使19% vol试验组中有机酸含量高于17% vol和18% vol试验组中的有机酸。结合pH分析，经过升温处理后，氢离子的浓度逐渐增加，这也是样品在加热后电导率上升的原因之一；此外，较高的温度会促进样品中醇、醛的氧化反应，使之生成一部分有机酸。同时，较高的温度使样品中一些通过弱化学键连接的化合物解离，也增大了样品中离子的浓度。

李泽福[24]研究表明，白葡萄酒中的酚类物质主要是非类黄酮化合物，包括羟基肉桂酸和对羟基苯甲酸等，其主要来自葡萄汁。白兰地中含有酚类物质，酚类物质在较高温度下被氧化，其中，45 ℃的温度条件还不足以让酚在4～12 h内氧化剧烈。升温处理促进了酒样中挥发性酚类物质的挥发和氧化[22]，使酒液中的果香味物质减少，产生氧化性的特殊物质。

图1中的峰为一种挥发性的高级醇，是苯乙醇、辛醇、苯甲醇的混合物[25-27]。靳华荣等[28]研究表明，在经过高温处理之后，高级醇会氧化为相应的醛类或者酸类物质，降低了高级醇不良风味的含量，从而改善了酒体风味。

总之，在加强型白葡萄酒原酒的控温氧化过程中，较高的温度和较长的处理时间使葡萄酒的酸含量增加，pH值减小，糖消耗增多，酚消耗增多，电导率增加。葡萄酒的控温氧化过程中氧化风格明显。与同酒精度条件下的葡萄酒原酒组对比，50 ℃条件下加热8 h的酒样中不良风味会不同程度的减少。本研究为探究控温氧化作用对加强型葡萄酒的酒质影响以及其氧化机制提供理论和实验基础。