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Foods：年轻红葡萄酒的高倍超声处理：对花青素和酚类稳定性指数的影响
发布时间：
2024-07-30
来源：
葡藤匠心网
年轻红葡萄酒的高倍超声处理：对花青素和酚类稳定性指数的影响
期刊：Foods（4.7）
发表日期：2020年
研究摘要
多酚，尤其是花色苷，对红酒的感官品质及其在储存过程中的演变起着重要作用。高功率超声波（HPU）已被公认为最有前途的技术之一。研究了超声振幅和处理时间对花色苷、黄烷-3-醇、单宁、聚合色素、HCl指数和2种成品红葡萄酒颜色强度的影响，还评估了振幅和超声时间对贮藏30 d内对花色苷含量和酚类稳定性指数演变的影响。
研究背景
葡萄酒陈酿是一个关键过程，伴随着颜色、香气和风味的发展旨在获得稳定和高品质的葡萄酒。在某种程度上，葡萄酒的颜色可以反映葡萄酒的品质，消费者也倾向于选择颜色较深的葡萄酒。在储存和瓶装陈酿过程中，红葡萄酒的颜色会变得更深、更稳定，从鲜红色变为红棕色调。颜色及其演变由许多因素决定，但与葡萄酒中的酚类化合物有关，特别是花色苷，花色苷与其他化合物发生共色素沉着反应并逐渐形成新的色素。从单体花色苷本身到酚酸、黄酮醇、单宁或其他化合物，不同的分子可以作为辅助色素。共色素沉着的程度很大程度上取决于几个因素，如共色素的性质和结构、pH值、过渡金属、乙醇浓度、乙醛等。
葡萄酒陈酿是一个高成本和长期的过程，考虑采取多项措施来加速。超声波处理是一种成本相对较低、无害、环保、无热的处理技术，2019年，国际葡萄酒组织（OIV）正式认可了超声波的有效性。本研究的目的是评估超声对花色苷稳定性及其随成熟时间的演变的影响。
研究内容
1. 试剂和溶剂
2. 葡萄酒样品
表1. 精选红葡萄酒的化学性质
3. 超声波处理
表2. 实验超声条件
4. 分析方法
4.1. 花色苷含量
4.2. 颜色强度（CI）
4.3. 黄烷-3-醇含量
4.4. 缩合单宁
4.5. 聚合色素指数（PPI）
4.6. HCl指数
4.7. 高效液相色谱（HPLC）分析花色苷
5. 统计分析
研究结果
1.超声振幅的影响
表3. 超声振幅和贮藏时间对红酒花色苷、黄烷-3-醇、单宁含量、聚合色素指数（P.P.I.）、HCl指数和色度（C.I.）的影响
可以观察到，在装瓶陈酿前，未经处理和超声处理的样品在花色苷、单宁、P.P.I.、HCl指数和颜色强度方面没有显著差异。超声振幅从41%增加到81%后，黄烷-3-醇含量显著降低，超声促进了化学降解。尽管黄烷-3-醇含量降低，但本工作采用的超声处理条件保留了花青素含量和颜色。
在超声处理后，将样品装瓶，并在储存15 d和30 d后监测其颜色和酚类化合物（表3）。在所有处理中，可以观察到葡萄酒储存过程中分析指标的共同趋势：花色苷和单宁含量降低，黄烷-3-醇、聚合色素和HCl指数增加。
在葡萄酒陈酿过程中，花色苷和单宁之间会发生几种共色素沉着和稳定反应，导致它们逐渐消失并形成聚合度更高的新色素。单宁的减少也可能与黄烷-3-醇含量的增加有关，因为单宁可以发生解聚现象，导致儿茶素等单体单元的增加。超声波可以促进酚类化合物的解聚和复合反应。
尽管在储存期间观察到未经处理和超声处理的样品的共同趋势，但评估在15 d和30 d的储存期间分析指标变化对变化率的可能影响是有趣的。超声处理使单宁的变化率显著增加，在41%和81%的振幅下进行超声处理会引起PPI较高百分比变化。声空化会产生较高的局部温度和压力，产生某些化学反应并加速反应速率。在葡萄酒中应用超声波可以促进葡萄酒化合物的相互作用，并使葡萄酒的化学和结构变化类似于长时间自然陈酿后发生的变化。超声处理对花色苷的百分比变化和颜色强度没有显著影响。考虑到OIV对超声波的正式批准，获得的结果可能表明，在处理压碎的葡萄时，高达81%振幅的超声处理可以保留花色苷和酚类化合物。
如表4，花色苷谱不受超声处理和振幅增加的影响，除飞燕草素-3-单葡萄糖苷外，样品间没有观察到显著差异。
表4. 葡萄酒A和B的花色苷组成（%）
事实上，如图1所示，与未经处理的样品相比，红葡萄酒的主要花色苷锦葵素-3-葡萄糖苷在41%和81%的振幅下不受超声处理的影响。
图1. 锦葵素-3-单葡萄糖苷在未经处理（WA、WB）和超声处理（WA-41、WA-81、WB-1、WB-3和WB-5）样品上的箱形图
2. 超声时间的影响
超声处理时间是需要考虑和优化的主要参数之一。如表5，游离花色苷的单因素方差分析显示，在贮藏时间开始时，未处理的样品和超声处理的样品之间没有显著差异。
表5. 超声时间和储存时间对红酒花色苷、黄烷-3-醇、单宁含量、聚合色素指数（P.P.I.）、HCl指数和色度（C.I.）的影响
HPLC分析也证实了这一点，其结果如表4和图1所示。葡萄糖苷和乙酰化花色苷的定性特征没有变化，未经处理和超声处理的样品之间没有显著差异。
如表5所示，未经处理和超声处理的葡萄酒B样品在储存期间所有分析参数的演变相同。具体而言，花色苷和黄烷-3-醇含量在储存30 d内普遍下降，但在装瓶15至30 d之间可能会略有增加。与开始时相比，单宁含量在贮藏的前15 d降低，随后增加，无显著差异。HCl指数仅在贮藏的前15 d内显示显著增加，表明单宁的聚合度增加，葡萄酒涩味可能降低。颜色强度在前15 d也有所增加，后期不变。PPI指数在15 d处达到最大值。鉴于这些结果，超声处理不仅可以保留葡萄酒的原始酚类和色度特征，还可以保留它们在储存过程中的演变。
花青素、单宁、PPI指数和颜色强度随超声时间的增加呈绝对百分比下降趋势。这种行为可能表明长时间的超声处理对葡萄酒的演化过程有负面影响。超声照射可以促进化合物的降解，但同时也会诱导自由基的形成，从而引发其他化学反应。相反，对HCl指数和单宁含量没有可能的影响。
比较在相同的超声处理下，在81%的振幅和3分钟的超声处理时间（样品WA-81和WB-3）下获得的未经处理的葡萄酒A和葡萄酒B的演变，可以看到分析参数的不同趋势。进化过程的差异可归因于葡萄酒的初始化学和物理特性。陈酿过程受多种因素影响，如：pH值、乙醇浓度、葡萄品种、酿酒过程、花色苷和黄烷醇浓度等。具体而言，不同类别的酚类化合物（如单宁和花色苷比值）之间的比例起着重要作用，它可以影响红葡萄酒的颜色和酚类的形成。
研究意义
考虑到超声技术在酿酒过程中的潜力，分析了振幅和超声处理时间对花色苷和酚类稳定性指标的影响。结果表明，超声处理可以保留多酚化合物，而不会诱导降解反应。超声波处理应根据葡萄酒的物理和化学性质，特别是不同类别的酚类化合物的比例进行精确调节。已经强调了超声对一些分析指标演变的潜在积极化学作用，与多酚稳定性及其演变有关，但需要更详细的研究，特别是花色苷和单宁的聚合和共色素沉着反应。此外，鉴于OIV正式批准在压碎的葡萄上应用超声技术，需要进一步研究以更深入地研究超声处理对花色苷和其他酚类化合物的影响，以提高葡萄的提取效率，但保留其化学结构。
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