《中国酿造》：华南农业大学杨美艳副教授等：‘紫秋’葡萄酒发酵过程中理化性质、活性成分及风味变化分析

葡萄是葡萄科葡萄属植物，在全世界被广泛种植，主要分布在欧洲、西亚、北美和东亚3个中心，属于东亚种群的多达38个种，而我国属于东亚种群的集中分布区，葡萄资源丰富。根据国际葡萄与葡萄酒组织数据，2023年我国葡萄种植面积为75.6万 hm²，世界排名第3，仅次于西班牙和法国。葡萄中含有丰富的营养物质，包括氨基酸、矿物质、多酚等，无论是鲜食，还是加工制成各类葡萄制品，均对人体健康具有积极作用。

我国虽有较长的葡萄酒酿造历史，葡萄酒消费量在全球排名第9，但人均葡萄酒消费量远低于全球平均水平，目前葡萄酒市场仍然有较大的发展空间。穆维松等对国内消费者的一项调查显示，大部分葡萄酒消费者对于葡萄酒产地并无明显偏好（60.2%），并有20%的消费者更倾向于国产葡萄酒，这对于国内葡萄酒产业的发展是一个好消息。韩永奇分析国产葡萄酒目前面临的问题和困境，认为国内葡萄酒需要打造个性品牌，培育属于自身的独特风格，形成有效竞争力。开发具有良好口感、气味，兼具高营养价值的葡萄酒，是拓展国产葡萄酒市场的重要方式。

我国的酿酒葡萄以山葡萄、刺葡萄、毛葡萄、欧亚种葡萄为主。刺葡萄（Vitis davidii [Rom. Caill.] Foëx）是原产于我国南方的特有野生葡萄品种，得名于遍布藤蔓上的小刺，主要分布在我国广东、湖南、江西、浙江及福建等地。刺葡萄果实和果皮中的VC和花色苷、原花青素含量丰富，不饱和脂肪酸点比超过80%。‘紫秋’作为刺葡萄的一个重要品种，具有产量高且稳定、耐干旱、适应能力强、抗病性强等特点，具备强的耐贮藏和运输能力，同时‘紫秋’葡萄果实还具有果粉厚、风味浓郁、含糖量低而含酸量高的特点，适宜作为酿酒葡萄使用。

然而目前刺葡萄中的‘紫秋’这一品种的研究主要集中在种质资源方面，关于‘紫秋’葡萄酿造葡萄酒风味、营养、活性物质研究较少。华南农业大学食品学院的胡鹏辉、杨美艳*和东莞理工学院生命健康技术学院的肖珊等人以‘紫秋’刺葡萄为原料酿造葡萄酒，并对其品质进行分析，以期开发出高品质葡萄酒，为葡萄酒新产品开发及品质改良提供理论支持。

 

1 ‘紫秋’葡萄酒理化指标

 

在葡萄酒发酵过程中，酵母菌利用酒体中的可溶性糖实现自身生长繁殖，并生成各种风味物质。由图1A可知，葡萄酒酒体中糖度从初始阶段的17.67 °Brix降至主发酵结束后的5.67 °Brix。发酵第1天，糖度消耗最多，可能是因为在发酵初期（0～2 d），酵母菌处于对数生长期，消耗大量葡萄酒中的可溶性糖；随着底物浓度的降低及代谢产物的积累，菌体在主发酵中后期（2～5 d）逐步进入稳定期，营养限制效应导致其生长速率呈现显著衰减。

 

 

葡萄酒pH值对酒体品质具有关键调控作用。pH值升高会促进葡萄酒中花青素沉淀，造成酒液色泽衰减；同时，高pH值葡萄汁发酵所得葡萄酒抗氧化活性较低。由图1B可知，发酵第1天，葡萄酒pH值从3.31降至3.17，随后pH值呈现逐渐升高的趋势，并在发酵结束时达到3.31。该变化或与发酵前期酵母菌快速增殖、体系溶解氧消耗殆尽后转入无氧发酵过程相关：体系短时间内产生大量CO₂，致使葡萄酒pH值暂时性降低；随着发酵强度逐渐减弱，葡萄酒pH值再度回升至发酵初始水平。

乙醇作为葡萄酒的主要组成成分之一，对于葡萄酒的口感和风味均有着重要的影响，通常要求葡萄酒乙醇体积分数不低于8.5%。由图1C可知，葡萄酒乙醇体积分数在主发酵1 d时仅为0.78%，随后在酿酒酵母作用下，葡萄酒中的糖分经厌氧发酵转化为乙醇，葡萄酒乙醇体积分数上升，糖度变化趋势也印证了这一点。在主发酵结束时，葡萄酒乙醇体积分数达到最高点（9.62%）。

由表2可知，发酵0～3 d时，‘紫秋’葡萄酒L*值显著降低、a*值显著升高、b*值绝对值显著升高（P＜0.05）。年轻葡萄酒颜色主要来源于其中的呈色物质花青素，花青素在pH值较低时呈现红色，在pH值较高时呈现蓝色，因此葡萄酒的颜色与花青素含量、pH值密切相关。在未发酵阶段，酒体中花青素含量较低，即便处于较低pH值条件下，葡萄酒在CIELAB色度空间中的a*值仍维持在较低水平。在发酵的0～2 d中，随着葡萄皮中的花青素逐渐浸入，葡萄酒酒体a*值显著升高。在后续发酵过程中，a*值波动趋于平稳，是花青素的持续浸出与pH值动态变化共同调控葡萄酒的色度特征。

 

2 ‘紫秋’葡萄酒活性成分

 

由图2A可知，在发酵过程中，‘紫秋’葡萄酒总酚质量浓度呈现先下降后上升再下降的变化趋势，整体从2.12 mg/mL增至2.81 mg/mL。造成该变化的原因主要有两方面：其一，酿酒酵母可将葡萄果皮中的结合态多酚类物质转化为易溶出的游离态多酚；其二，果肉与果皮中的多酚组分随发酵持续进行，经渗透作用不断溶入酒液，果皮浸渍过程能够显著提升葡萄酒多酚含量。

 

由图2B可知，在葡萄酒发酵的初期（0～1 d）时，总黄酮质量浓度（0.40、0.39 mg/mL）差异不显著（P＞0.05），发酵2 d后，总黄酮质量浓度显著上升（P＜0.05），随着发酵的继续推进，总黄酮质量浓度趋于稳定（0.72～0.75 mg/mL，P＞0.05）。

由图2C可知，葡萄酒总原花青素质量浓度从发酵开始时的0.93 mg/mL稳步上升至发酵结束时的1.13 mg/mL，其中在发酵0～2 d时，原花青素质量浓度显著升高（P＜0.05），在2～4 d时，其变化不显著（P＞0.05）。葡萄酒中原花青素和花青素质量浓度与发酵浸渍时间相关，随着浸渍时间的延长，酒体中的原花青素质量浓度随之增加。

由图2D可知，在葡萄酒发酵过程中，总花色苷呈现先升高后降低的变化趋势。在发酵中期（2～4 d），总花色苷质量浓度显著增加（P＜0.05），始终保持在较高水平（0.31～0.35 mg/mL），但在发酵末期（5 d），总花色苷质量浓度出现显著下降（0.25 mg/mL，P＜0.05），这可能是由于葡萄酒中的花色苷与其他物质发生聚合反应，酒体中的游离花色苷减少。与发酵开始时相比，发酵结束时‘紫秋’葡萄酒的总花色苷质量浓度显著增加（P＜0.05）。发酵结束时，刺葡萄酒总花色苷质量浓度达0.25 mg/mL，与祝音洁等测得的甜型刺葡萄酒中的质量浓度（255.13 mg/L）相当，高于我国不同地区的37种葡萄酒中花色苷质量浓度的平均值（119 mg/L）。

 

3 ‘紫秋’葡萄酒抗氧化活性

 

由图3可知，发酵过程中，葡萄酒ABTS阳离子自由基清除率呈现逐渐上升的趋势，由发酵开始时的25.67%显著增至发酵结束时的57.09%（P＜0.05）。发酵过程中，葡萄酒总黄酮质量浓度逐渐上升，其ABTS阳离子自由基清除能力也有显著提升。

由图4可知，在葡萄酒整个乙醇发酵过程中，DPPH自由基清除率变化不显著（P＞0.05），基本保持在56.53%～67.91%范围内，发酵结束时，葡萄酒样品的DPPH自由基清除率为65.99%，这与已有研究结果不同。总酚检测指标涵盖葡萄酒体系内多种酚类化合物，且各类酚类物质在酒体中存在结合态、游离态等不同存在形式。DPPH自由基清除能力并非仅与酚类物质总含量相关，还受到酚类物质组成种类和存在状态的共同调控。因此，发酵过程中酒体酚类物质组分结构发生改变，最终导致总酚含量变化规律与DPPH自由基清除能力变化规律出现差异性。

 

 

4 ‘紫秋’葡萄挥发性风味物质

 

由图5可知，‘紫秋’葡萄酒发酵过程中挥发性风味物质的相应峰面积整体呈持续上升趋势。发酵结束时，挥发性风味物质总量显著高于发酵第1天水平（P＜0.05），所有挥发性风味物质总响应值由发酵开始时的12.037增至发酵5 d后的15.933。

如图6所示，指纹图谱中点的颜色深浅代表该物质特征峰的强度。通过对比不同样本的指纹图谱可清晰分辨出不同发酵时间样品中挥发性风味物质种类及含量差异，如2-糠酸甲酯、β-蒎烯等，在发酵初始阶段含量较低，在指纹图谱中颜色较浅，随着发酵的进行，其含量逐渐升高，指纹图谱中的颜色逐渐变深。

由表3可知，‘紫秋’葡萄酒中共检出30种挥发性风味物质，包括2种酸类、5种酯类、6种醛类、4种醇类、5种酚类、3种酮类、3种烯烃类及其他类物质2种。本研究检出的挥发性风味物质种类偏少，推测主要与酿造周期较短有关。发酵周期不足会导致酒体中各类有机底物无法充分发生酯化、氧化、重排等复杂转化反应；同时，样品未经过陈酿阶段，缺乏陈酿过程衍生的次级香气组分，进一步造成挥发性风味物质检出数量有限。

挥发性酯类是葡萄酒香气的重要来源，2-甲基丁酸丁酯相对含量在发酵过程中显著上升（P＜0.05），可为葡萄酒带来如苹果、香蕉或菠萝成熟后的甜香。另外，2-糠酸甲酯具有焦糖或烤坚果香；苯乙醛是一种兼具花香与甜杏仁气息的芳香醛，与未发酵时相比，这2种物质相对含量均显著增加（P＜0.05）。

为进一步分析葡萄酒发酵过程中挥发性风味的变化，对于GC-IMS信号的电势值进行主成分分析（PCA）。由图7可知，PC1和PC2方差贡献率分别达73.3%和9.1%，累计方差贡献率为82.4%，可以较好地反映原始数据信息。PCA得分图可实现未发酵样品与发酵1～5 d样品的完全区分，表明发酵后葡萄酒挥发性风味物质发生明显变化。

 

5 ‘紫秋’葡萄滋味与感官评定

 

相较于传统分析方法，电子舌分析具备分析耗时短，废弃物产生量低等优势，目前已有诸多研究利用电子舌技术开展葡萄酒品质的辅助鉴别与风味分析。由图8可知，葡萄酒咸味和味觉丰富度在发酵过程中未发生明显变化。随着发酵的进行，葡萄酒苦味响应值显著降低（P＜0.05）。葡萄酒苦味主要取决于其与酸味、甜味的平衡，因此这种变化与葡萄酒中的糖度和酸度均有关系。尽管有研究指出葡萄酒中的多酚类物质（表儿茶素、儿茶素和单宁等）含量变化会影响葡萄酒苦味程度，但在本研究中总酚含量增加并未导致葡萄酒苦味增加，因此可认为此因素对‘紫秋’葡萄酒苦味影响较小。相较于发酵开始时的酒体，经过发酵后的‘紫秋’葡萄酒在苦味回味上呈现降低趋势，说明酿酒酵母在发酵过程中对葡萄酒口感具有改善作用。在发酵的过程中，葡萄酒酸味逐渐增强，并且在发酵结束时强度达到最高。酿酒酵母在发酵的过程中可生成苹果酸，苹果酸尖锐的口感对于酸度的影响大于其他有机酸（葡萄酒中含量最高的酒石酸、口感柔和的乳酸等）。涩味在葡萄酒的发酵过程中变化明显，在发酵结束时，涩味响应值增加0.37，并与发酵第1、2天相比呈现显著差异（P＜0.05），这一变化可能源于发酵过程中葡萄渣溶出的单宁类物质不断积累。涩味回味在发酵过程中并未展现出显著变化（P＞0.05）。

感官评价结果显示，葡萄酒色泽评分为17.50±1.86，酒体评分为17.24±2.06，滋味的评分为17.90±5.82，香气评分为22.50±4.34，总分为75.14。在4项指标中，评价小组对葡萄酒色泽、酒体及香气等级均给出较高评价，说明‘紫秋’葡萄酒具有较好的感官品质。

 

结 论

 

本研究以‘紫秋’葡萄为原料酿造葡萄酒，对发酵期间的理化特性、活性物质和风味的变化进行研究。结果表明，在发酵过程中，葡萄酒酒体的pH值相对稳定，葡萄酒的糖度随着发酵的深入有所下降，同时乙醇体积分数上升。在发酵完成时，葡萄酒中总酚、总黄酮、总花色苷、总花青素的质量浓度分别达到2.81、0.75、1.13、0.25 mg/mL，与未发酵时相比均显著增加（P＜0.05）。从‘紫秋’葡萄酒中共鉴定出30种挥发性风味物质，其中包括2种酸、5种酯、6种醛、4种醇、5种酚、3种酮和3种烯烃类。电子舌评价结果表明葡萄酒在发酵过程中苦味显著降低（P＜0.05），感官评价结果表明‘紫秋’葡萄酒颜色、酒体和香气均较好，具有开发新型葡萄酒的潜力。研究结果可为广东、湖南等南方刺葡萄产区的小型酒庄葡萄酒酿造提供科学依据。