Food Chem：葡萄成熟度、酒精度与浸渍时间对赤霞珠葡萄酒酚类物质含量及组成的影响

文献解读  1198

 

葡萄成熟度、酒精度与浸渍时间对赤霞珠葡萄酒酚类物质含量及组成的影响

期刊：Food Chemistry（10.4）

发表日期：2026年

 

 

研究摘要

 

本研究分3个阶段采收赤霞珠葡萄，分别对应未成熟、成熟、过熟（记为H1、H2、H3）开展酿酒试验。将每一批次葡萄的总可溶性固形物进行调整，得到3个目标酒精度，约11 %、14 %、16.5 %vol。发酵结束后设置两种浸渍处理：常规浸渍10 d（对照组），延长浸渍240 d（EM处理组）。本研究采用多种检测手段：蛋白沉淀法、间苯三酚解聚法、超高效液相色谱四极杆飞行时间质谱（UHPLC-MS-Q-ToF），分别测定葡萄原料与葡萄酒中的酚类物质。结果表明：延长浸渍处理可以大幅提升葡萄酒中蛋白可沉淀单宁的含量；只有在延长浸渍条件下，提高酒精度才会促进单宁浸出。从单宁的聚合程度和组分来看，H1早采收组、延长浸渍组的葡萄酒，来自葡萄籽的单宁占比更高。虽然H1早采收葡萄的果皮、葡萄籽中蛋白可沉淀单宁含量更高，但这并没有让最终葡萄酒的单宁含量随之升高。对照组葡萄酒的特征物质是花青素、单宁花青素加合物；而延长浸渍葡萄酒中，黄烷吡喃花青素、醛桥黄烷-3醇-花青素复合物占主导地位。

 

研究背景

 

葡萄籽和葡萄果皮含有大量酚类物质，这类物质直接决定葡萄酒的感官品质。花青素是红葡萄酒的主要着色物质，主要储存在葡萄果皮当中。在各类酚类物质里，含量最高的是聚合黄烷醇，也叫原花青素，俗称缩合单宁，下文简称为单宁。单宁是葡萄与葡萄酒涩味的主要来源。单宁的性质受多重因素影响：聚合程度，即平均聚合度（mDP）；亚基的种类与连接方式；单宁来自果皮还是葡萄籽。果皮单宁、种子单宁都含有儿茶素、表儿茶素、表儿茶素-3-O-没食子酸酯这几类亚基；果皮单宁特有的亚基是表没食子儿茶素，但果皮里表儿茶素没食子酸酯的整体含量很低。果皮单宁的分子聚合度更大，聚合单元数量585个；葡萄籽单宁聚合单元一般只有2-22个。整体来看，葡萄籽中的黄烷3醇含量高于果皮。

黄烷3醇，还有低聚合度单宁，会给葡萄酒带来苦味。除组分差异外，葡萄籽中的单宁总含量也高于果皮。

花青素从果实转色期开始合成，一直持续到果实成熟；而单宁的合成大多在转色期前后就已经完成。大量研究发现，转色期之后，果实单宁含量会出现下降。一方面是果实不断膨大，产生稀释效应；另一方面，单宁会结合到细胞壁组分上，酿酒时很难再溶出到酒液中。

发酵过程中，一部分酚类物质会溶进酒液，溶出曲线接近饱和，所以很多研究认为酚类物质溶出主要由溶解度决定。果皮来源的花青素、果皮单宁溶出速度快；而葡萄籽单宁需要更长的浸渍时间才能充分溶出。但并不是所有溶出来的单宁都会保留在葡萄酒中，葡萄酒里单宁的平均聚合度一般不会超过20个单元。还有一部分单宁会吸附在葡萄固体残渣上，这也解释了为什么葡萄酒的单宁含量往往低于葡萄原料。酿酒过程中，黄烷醇、乙醛、多糖、氨基酸、有机酸都可以和花青素发生化学反应，生成聚合色素。

现有文献对于乙醇能否促进单宁溶出还存在争议：一部分研究认为乙醇有利于单宁浸出，但也有试验发现，改变酒精度，单宁含量没有明显变化。有研究提出，酒精度和浸渍时长都会影响葡萄籽单宁的溶出；高酒精度只能加快溶出速度，如果浸渍时间足够长，并不会提高单宁的总含量。也有报道显示，酒精度升高后，果渣当中，葡萄籽单宁的溶出提升幅度会大于果皮单宁。

延长浸渍（EM）工艺，就是延长皮渣和酒液的接触时间，目的就是尽可能把葡萄组织中的酚类物质溶出。延长浸渍葡萄酒的酚类物质含量上升，主要来自葡萄籽单宁更多溶出，检测特征表现为单宁平均聚合度mDP下降、表儿茶素-3-O-没食子酸酯含量升高。同时，延长浸渍也会促进酚类物质互相发生反应，生成聚合色素，也会让酚类物质更多吸附在葡萄、酵母的固体残渣上。例如，延长浸渍过程中花青素含量会下降，同时伴随聚合色素生成；也有研究表明延长浸渍会让一部分单宁结合到果渣当中。

如果不人为调整总可溶性固形物（TSS），葡萄的采收时间就直接决定葡萄酒的酒精度。酿酒行业常用两种方式调整酒精度：补加糖提高酒精度，或者去掉一部分自流果汁后加水降低酒精度。已有研究表明，调整总可溶性固形物，不会改变酚类物质组成；也有很多试验通过调整糖度，排除采收成熟度带来的干扰，专门研究不同酒精度带来的影响。

受全球气候变化影响，预判最佳采收时间、安排酒厂生产计划的难度不断增加。经常出现葡萄糖度过高、酸度不足的采收情况。搞清楚不同成熟度葡萄酿出葡萄酒的化学特征，实现葡萄酒组分的人为调控，对酿酒师有很高实用价值。

本研究目的：探究葡萄成熟度、酒精度如何影响赤霞珠葡萄单宁的溶出。试验设置3个采收成熟度（未成熟、成熟、过熟）；酿酒阶段调整葡萄汁糖度，得到3档目标酒精度；同时设置8个月的超长延长浸渍处理。过去的研究最长只做到6个月延长浸渍，8个月的处理尚未见报道。虽然8个月属于比较极端的工艺，但部分商业酒庄已经在实际使用。该工艺的优势：提升酒体口感复杂度，替代橡木桶陈酿，降低生产成本。充分溶出果实本身物质，得到风格独特葡萄酒，摆脱橡木桶带来的统一香气。本试验采用超长浸渍，希望得到葡萄酚类物质的最大溶出水平，充分挖掘葡萄原料的酿酒潜力，研究各个变量如何改变单宁的含量、聚合度、组分，以及最终对葡萄酒涩味的潜在影响。

 

材料与方法

 

2.1试验试剂与材料

 

2.2葡萄园、葡萄采收、除梗破碎

 

2.3酿酒试验与试验设计

 

2.4葡萄果实与葡萄酒酚类物质测定

 

2.5间苯三酚解聚法，测定果皮、种子、葡萄酒的单宁组分

 

2.6 UHPLC-MS/MS测定葡萄酒花青素衍生色素

 

2.7统计分析

 

研究结果

 

3.1葡萄原料、葡萄酒基础理化与酚类物质组成

采收时间显著改变葡萄的基础理化指标和酚类物质（表1）。采收越晚，葡萄总可溶性固形物°Brix、pH、花青素含量升高，可滴定酸度TA下降。早采收H1的果皮、葡萄籽，单果对应的蛋白可沉淀单宁含量更高，该现象和已有文献结论一致。原因是果实发育过程，单宁会结合到细胞壁多糖、蛋白上。本试验当中，采收时间不会改变单果重量。

 

 

表2是三因素方差分析结果，反映采收、酒精度、浸渍时间对葡萄酒基础理化指标的影响。经过糖度调整之后，3档酒精度区分明显，说明加糖、稀释的调整工艺取得成功。酒精度和浸渍时间存在交互效应，但样品分组依旧由酒精度主导，不受浸渍方式干扰。采收越晚、酒精度越高，葡萄酒pH显著升高；8个月延长浸渍不会改变pH。成熟度带来的TA、pH变化幅度不大；晚采收组pH仅仅升高约0.12个单位。延长浸渍组可滴定酸度TA显著上升，但变化幅度也只有约0.4 g/L。高酒精度组，葡萄糖果糖、苹果酸含量更高；TA、挥发酸度和低酒精度组没有明显差异。高酒精度会抑制发酵，造成残糖、苹果酸残留。

尽管本试验采取多种手段降低氧化，延长浸渍组乙酸含量还是出现明显上升，平均0.30 g/L；对照组平均0.16 g/L。但该数值远低于乙酸的感官阈值0.7 g/L，葡萄酒整体品质依旧良好。

 

 

表3为采收、酒精度、浸渍时间，对葡萄酒酚类物质的三因素方差分析。和葡萄原料规律一致，晚采收葡萄酒花青素含量更高，和已发表文献结果吻合。虽然葡萄原料的单宁含量随采收时间存在差异，但葡萄酒的蛋白可沉淀单宁，并没有跟着采收时间表现出统一变化趋势（图2）。

高酒精度相比低、中酒精度，大聚合色素LPP生成量提升约40 %；中、低酒精度两组之间没有显著差别。和对照组相比，延长浸渍组：花青素平均下降56 %，小聚合色素SPP下降43 %，非单宁酚类物质下降47 %；反过来，蛋白可沉淀单宁提升188 %，总铁反应酚类TIRP提升122 %，大聚合色素LPP提升32 %。延长浸渍条件下花青素下降，原因包括花青素参与反应生成聚合色素、发生降解、吸附到酵母细胞壁和其他固体残渣，该现象和前人报道一致。现有研究认为，LPP大聚合色素生成，主要来自花青素消耗，而不是SPP小聚合色素消耗。本试验延长浸渍葡萄酒也符合该规律。

两因素交互结果：只有对照组常规浸渍条件下，高酒精度才会促进SPP小聚合色素生成；延长浸渍处理，酒精度高低不会改变SPP含量。采收×浸渍对总铁反应酚类存在显著交互效应：对照组不同采收批次之间总铁反应酚没有差异；但延长浸渍之后，早采收H1的酚类溶出量明显高于另外两批。

 

 

常规对照组葡萄酒，酒精度变化，蛋白可沉淀单宁不会发生明显改变；只有延长浸渍葡萄酒，提高酒精度，单宁溶出量才会显著上升。不同文献结论存在分歧：一部分研究认为酒精度不影响酚类溶出；另一部分使用跨度更大的酒精度，得到和本试验一致的结果。这说明：想要观察到酒精度对单宁溶出的提升效果，需要搭配长时间浸渍，同时酒精度需要达到较高水平（约17 %vol）。所以普通酿酒工艺条件下，很难观察到酒精度带来的单宁差异。但酿酒师可以利用采收时机、调整酒精度的手段，酿造单宁浓郁厚重风格葡萄酒。另外，虽然葡萄原料中单宁受采收成熟度影响，但是最终葡萄酒的蛋白可沉淀单宁含量，和采收时间没有明显相关性。

 

 

统计结果可以看出各个变量效应大小：浸渍时间，是决定花青素、单宁、总铁反应酚、大聚合色素差异的最主要因素；酒精度对小聚合色素SPP的影响最大，对单宁溶出也有很强效应；酒精度对总铁反应酚、花青素影响偏小；采收时间对单宁、总铁反应酚影响最弱，但对花青素的影响程度和浸渍时间相当。

 

3.2葡萄果实单宁聚合度与组分分析

表4展示不同采收批次，种子、果皮单宁的平均聚合度mDP、反应得率、延伸单元、末端单元、黄烷3醇单体。果皮单宁的平均聚合度mDP显著高于种子单宁。果皮单宁的延伸单元含有表没食子儿茶素，末端单元不存在表儿茶素、表儿茶素没食子酸酯；质谱只能检出痕量表儿茶素，无法积分定量。和前人报道一致：葡萄果皮，儿茶素是唯一的末端单元；果皮样品检测不到游离黄烷3醇单体。

 

 

晚采收种子，延伸单元占比最高，末端单元占比最低；反过来，晚采收果皮延伸单元占比最低。晚采收葡萄果皮单宁mDP显著最低，种子单宁mDP没有明显变化；中采收果皮单宁mDP高于早采收。该结果存在两种可能性：一是单宁检测方法本身存在波动；二是果实成熟过程，果皮单宁聚合度本身就在动态变化。果皮细胞壁结合高聚合单宁的能力整体弱于果肉，但是随着果实成熟，该结合能力会不断变强，可以解释晚采收果皮mDP下降。部分文献报道，转色后果皮单宁mDP先上升，但是单宁总含量下降。但那些研究的最高糖度只做到21-25 °Brix，观察不到本试验晚采收（28 °Brix）出现的mDP下降。也有佳美娜葡萄相关文献，和本试验规律完全一致：果皮单宁mDP先上升，采收过晚之后出现下降。不同葡萄品种，单宁聚合度随果实发育的变化规律并不统一。

葡萄籽的黄烷3醇单体占比，随采收推迟不断下降；早→中采收的下降幅度，明显大于中→晚采收，和二级动力学降解规律吻合。种子单宁延伸单元的组成，各个采收批次之间差别不大；但是晚采收，种子末端单元当中表儿茶素没食子酸酯占比下降。推测该结构更容易通过氢键、疏水作用结合细胞壁组分，因此更难溶出。果皮延伸单元随成熟度会发生小幅（小于10 %）但统计显著的变化。种子单宁链更短，所以延伸单元组成不容易发生改变。果皮单宁当中，表儿茶素没食子酸酯占比仅约3 %，对大分子结合能力影响有限。种子样品的间苯三酚解聚得率显著高于果皮，原因是种子单宁浓度更高，而且种子不含花青素，花青素同样会在280 nm产生吸收，会干扰检测结果。

 

3.3葡萄酒单宁聚合度、组分，UHPLC-MS-Q-ToF各类酚类评价、多因素分析MFA

表5是三因素方差分析，反映采收、酒精度、浸渍时间，对葡萄酒单宁结构的影响。UHPLC-MS-Q-ToF得到每一种化合物、复合物的峰强度。除少数交互项之外，单体花青素、黄烷吡喃花青素、单宁花青素直接加合物、醛桥介导单宁复合物，几乎全部化合物，在主效应、两因素、三因素交互水平上都存在显著差异。一共46种目标化合物，全部纳入多因素分析MFA（图3）。

 

 

MFA全部变量，一共解释57.09 %的总变异。第一主成分F1解释44.16 %变异，样品主要按照浸渍处理区分；第二主成分F2解释12.93 %变异，更多和采收、酒精度相关。延长浸渍组样品，和蛋白可沉淀单宁、总铁反应酚、LPP大聚合色素高度正相关。

本试验证实，延长浸渍能够提高葡萄酒单宁溶出，其中很大一部分来自葡萄籽，和前人研究结论一致。间苯三酚解聚结果显示，延长浸渍会让单宁平均聚合度mDP显著下降48 %；延伸单元占比下降，末端单元占比上升。延长浸渍葡萄酒，黄烷3醇单体占比比对照组高出54 %；表儿茶素、表儿茶素-3-O-没食子酸酯，无论是单体、延伸单元、末端单元，含量全部上升。其中表儿茶素-3-O-没食子酸酯增幅最大：单体上升815 %，延伸单元上升90 %，末端单元上升42 %；表没食子儿茶素延伸单元占比下降34 %。结合MFA图，以上现象都说明长时间浸渍，葡萄籽单宁大量溶出。表儿茶素、表儿茶素没食子酸酯在葡萄籽当中含量更高，所以延长浸渍，这两类物质大量释放到酒液。反过来对照组样品，和SPP小聚合色素、儿茶素（单体+末端单元）、表没食子儿茶素延伸单元高度相关。表没食子儿茶素是果皮单宁特有的延伸单元；儿茶素也是果皮单宁唯一的末端单元，因此对照组以果皮来源单宁为主。另外本试验观察到：延长浸渍，黄烷3醇单体占比整体上升；和部分文献“发酵前期单体快速溶出”的结论不一样。统计结果显示：浸渍时间，是决定延伸单元、末端单元、单体组成的最关键因素；浸渍不仅改变酚类物质浓度，同时改变单宁分子本身的大小与组分。

 

 

单宁平均聚合度mDP，和单体花青素高度相关，也和总花青素浓度正相关；同时mDP与SPP小聚合色素正相关，和延长浸渍处理负相关。延长浸渍条件下，室温长时间存放，单宁发生酸水解，大分子断裂，造成mDP下降。

这里出现一个有意思的矛盾现象：晚采收葡萄果皮的单宁mDP更低，但是晚采收得到的葡萄酒，单宁mDP反而更高。推测原因：果皮高聚合度的大分子单宁虽然可以溶进酒液，但是这类大分子更容易结合果肉细胞壁蛋白，酿酒过程发生沉淀损失。所以葡萄原料和最终葡萄酒之间，单宁聚合度的趋势会发生反转。晚采收葡萄酒，和早采收对比，黄烷3醇、延伸单元当中表儿茶素没食子酸酯占比分别下降18 %、34 %，提示果实采收越晚，葡萄籽单宁越难溶出，低聚合度单宁溶出也随之下降，该现象和前人报道一致。

 

讨论

 

葡萄采收成熟度，会改变葡萄原料以及葡萄酒当中单宁的聚合度、组分；但采收成熟度并不能直接决定葡萄酒最终的单宁溶出量。浸渍时间搭配酒精度，才是控制单宁溶出的核心关键。

本研究重要新结论：只有在延长浸渍工艺条件下，提高酒精度，才可以增加葡萄酒单宁含量；常规10 d短浸渍，酒精度几乎不会对单宁产生影响。该结果，为长期存在争议的“酒精度对单宁溶出的影响”提供新的试验证据。

采用＞16 %vol高酒精度搭配延长浸渍工艺，不需要橡木桶陈酿，就可以最大化葡萄酒单宁强度。整体对比，延长浸渍组单宁总量比对照组高出290 %；同等浸渍条件，高酒精度相比中等酒精度，单宁再提升约30 %。以上变化会明显改变葡萄酒酿酒学特征，后续可以开展感官试验，进一步解析单宁化学和涩感感官之间的联系。

虽然8个月属于极端浸渍工艺，商业生产很少使用，但本小试结果提示：工业化大罐生产，如果提高皮液接触程度，就可以缩短浸渍时间，实现相近的酚类溶出效果。后续还需要研究罐体规模对酚类溶出速率的影响。在做好防氧化保护的前提下，8个月超长浸渍工艺具备可行性，氧化风险可控，拥有一定商业应用潜力。

UHPLC-MS-Q-ToF检测结果，和蛋白沉淀法、分光光度法的检测结果互相吻合。说明价格更低、操作简便的分光光度检测方法，适合用来检测该类指标；未来还需要扩大样品量进一步验证。