J AGR FOOD CHEM：葡萄酒单宁组分的感官特性：对口腔感官属性的影响

葡萄酒单宁组分的感官特性：对口腔感官属性的影响

期刊：JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY（6.2）

发表日期：2023年01月

葡萄酒中的单宁主要来源于葡萄，属于缩合单宁聚合物，在酿酒过程中会发生结构改变。转色期前，红葡萄开始成熟，糖分积累，同时因花青素形成而着色，此时提取的葡萄单宁易发生酸催化裂解反应，因此可通过裂解单元分析对其进行表征。葡萄酒单宁与转色期前的葡萄单宁在结构上差异显著，原因在于花青素的结合，以及葡萄破碎、发酵过程中发生的化学与酶促氧化、重排反应。随着葡萄酒陈酿，单宁在酸性环境中持续发生氧化与重排反应，结构不断改变。

红葡萄酒中的单宁会影响口腔感官属性，包括口感，尤其对涩感影响显著，进而决定葡萄酒的感官品质。涩感指口腔干燥、发皱的感觉，主要源于葡萄酒单宁与口腔蛋白的相互作用，同时受多种因素调控。在乙醇浓度、pH更低，黏度更小，以及多糖等其他大分子物质含量更低的体系中，单宁引发的涩感会增强。其中，单宁浓度与涩感强度呈显著正相关。红葡萄酒在陈酿过程中，涩感通常会减弱。有研究认为这与单宁浓度随酒龄增长而降低有关，但也有研究表明，即便单宁浓度不变，涩感仍会下降，这说明包括单宁结构逐步修饰在内的其他变化，同样影响葡萄酒涩感的感知。

已有研究证实，葡萄与苹果单宁的结构差异会影响模型葡萄酒体系中的口感感知与蛋白结合作用。分子量（聚合度）与表儿茶素没食子酸酯单元占比（没食子酰化比例）与涩感强度、体外蛋白结合能力均呈正相关；而三羟基化黄烷-3-醇单元——表没食子儿茶素的占比，则会降低涩感的粗糙感。上述结果可用于解释葡萄籽与果皮单宁的涩感特征：高没食子酰化的葡萄籽单宁涩感更强、品质更差，而葡萄皮单宁含更高比例的表没食子儿茶素单元。研究还发现，花青素结合进单宁结构会降低模型体系的涩感，这可能与葡萄酒单宁中色素聚合物比例更高有关，这类色素聚合物更多来源于葡萄皮而非葡萄籽。针对年轻红葡萄酒品质分级的研究显示，葡萄酒中果皮来源单宁单元占比越高，品质评分越高。

部分研究分析了整酒的涩感感知，但红葡萄酒复杂的基质（如pH、乙醇浓度差异），使得研究结果难以直接关联单宁的结构组成。因此，需在基质一致的体系中研究分离后的葡萄酒单宁，以更清晰地揭示单宁结构差异对口感的作用。本文以澳大利亚商业酒庄两个年份（3年陈、7年陈）的赤霞珠葡萄酒为原料，分离单宁并通过液液分配法，将其分为分子量、溶解性不同的两类亚组分。本研究的核心目的，是探究模型葡萄酒体系中葡萄酒单宁亚组分的结构-功能关系，及其口腔感官感知特征。

详见原文。

3.1葡萄酒分析

本研究分析了两款优质葡萄酒，均来自同一商业酒庄，分别为3 年酒龄与7 年的赤霞珠葡萄酒。基础成分分析结果（表 2）显示，两款酒整体指标相近。葡萄酒与分离单宁组分的颜色特征（表 3）结果显示，7 年陈葡萄酒在 520 nm 处的吸光度几乎仅为 3 年陈葡萄酒的一半。已有多项研究报道，老年份葡萄酒的 A520 nm 更低、色调更高（即更偏棕黄），这与色素聚合物形成、部分锦葵素 - 3 - 葡萄糖苷降解以及氧化反应有关。单宁含量显示，7 年陈葡萄酒低于 3 年陈葡萄酒。红葡萄酒在陈酿过程中并非总能观察到如此显著的单宁含量差异，这可能与采收时葡萄成熟度差异或其他年份相关因素有关。

3.2酒龄对单宁结构的影响

单宁组分及亚组分的平均聚合度与亚基组成（表 4）结果显示，单宁质量转化率（% MC）在陈年葡萄酒单宁中显著低于新酒单宁，这是由于葡萄酒在陈酿过程中不断发生氧化与重排反应，导致酸不稳定键比例逐渐下降。随着葡萄酒陈酿，单宁结构发生改变，解聚难度上升；尽管整体单宁的平均分子量未必发生变化，但酸不稳定部分的实测平均聚合度（mDp）会下降。本研究数据印证了这一点：两个年份葡萄酒的总单宁样品分子量相近，但 TT7 中酸不稳定部分的 mDp（7.7）低于 TT3（9.1）（表 4）。

两个年份单宁的表没食子儿茶素占比（% GC）相近；而陈年葡萄酒单宁的没食子酰化率（表儿茶素没食子酸酯亚基占比，% ECG）几乎仅为新酒单宁的一半。TT7 的葡萄酒色密度（WCD）、色调、红度、非褪色色素均更高（表 3），说明单宁随葡萄酒陈酿，色素结合程度显著提升。

3.3葡萄酒单宁亚组分的特征

通过液液分离法对分离得到的单宁进行分级，每个年份的葡萄酒均得到两种单宁亚组分：水相组分（分别来自3年和7年陈葡萄酒，记为Aq3和Aq7）与正丁醇可溶组分（分别来自3年和7年陈葡萄酒，记为Bu3和Bu7）。无论酒龄如何，水相亚组分在两种葡萄酒中均为质量占优的亚组分：Aq3的质量是Bu3的2.9倍，Aq7的质量是Bu7的3.6倍。对各亚组分的理化性质进行表征，结果显示不同单宁亚组分之间存在明显差异（表4）。通过测定并换算为LogP的辛醇-水分配系数表明，水相亚组分的亲水性显著强于正丁醇亚组分，且两个年份的正丁醇亚组分与水相亚组分的亲水性均高于总单宁组分。水相亚组分中的表没食子儿茶素（%GC）占比高于正丁醇亚组分，这可能是水相组分水溶性更强的原因之一。两个年份的正丁醇亚组分均为分子量更小的组分，分子质量明显更低。同一年份的水相与正丁醇亚组分间没食子酰化率（%ECG，表儿茶素没食子酸酯亚基占比）相近，而新酒单宁亚组分的没食子酰化率高于老酒。

对感官分析所用模型葡萄酒溶液进行颜色测定，结果显示不同组分、不同年份之间均存在差异（表3），在对各等摩尔溶液中不同的质量浓度进行归一化处理后差异尤为明显（表5）。

两个年份的正丁醇亚组分均表现出比水相亚组分更高的归一化色调（hue[NORM]）、归一化酒色密度（WCD[NORM]）、红度与归一化非褪色色素含量（表5），说明其色素结合程度更高。与总单宁一致，老酒单宁亚组分（Aq7、Bu7）的色素结合程度（归一化酒色密度与非褪色色素）高于新酒单宁亚组分（Aq3、Bu3）。

3.4葡萄酒单宁组分的感官特性

本研究的核心目的是在一致的基质体系中探究葡萄酒单宁亚组分的化学特性与其感官特性之间的关系，并将其与这些亚组分在原红葡萄酒中的相对贡献相关联。在等摩尔比例下，各亚组分的质量比例（无论酒龄如何，水溶性单宁与正丁醇溶性单宁之比约为3:1）与原红葡萄酒中的比例相近，因此本研究结果能够反映各组分对整酒感官的实际相对贡献。基于此，本研究配制了等摩尔浓度的单宁溶液。

感官评价结果（表6）表明，在等摩尔浓度下，涩感是区分各单宁亚组分的最主要指标（p<0.001）：两个年份的水溶性亚组分涩感评分均显著高于正丁醇溶性亚组分；而相同组分、不同年份（3年与7年）之间无显著差异。各亚组分在酒精感、酸度、黏度、麻刺感等指标上无显著差异。苦味、灼热感、灼热余味、灼烧余味同样能显著区分各单宁亚组分与模型葡萄酒对照（除Aq7亚组分外），且正丁醇溶性亚组分在这些指标上的评分更高（表6）。

对四种亚组分进行偏最小二乘（PLS）回归分析（图2）显示，第一主成分可解释98%的感官数据变异。这表明，在第一主成分上具有高正/负载荷的化学指标（归一化280nm吸光度、分子量、表没食子儿茶素占比、归一化色调、分配系数LogP）与造成各组分感官差异的属性高度相关。尽管本研究仅有4个样品，该分析仅为探索性，但偏最小二乘作为一种软建模方法对小样本量具有稳健性，其模型能够指示出与感官差异最相关的关键指标。

在等摩尔浓度下，涩感更强、苦味与灼热感更弱的亚组分（Aq7与Aq3），同时具有更大的分子量、更高的归一化280nm吸光度与更高的表没食子儿茶素占比。这些指标在第一主成分上呈高正载荷（图2）。相反，这些组分的分配系数LogP更低（即亲水性更强）、归一化色调与红度更低，这些指标在第一主成分上呈高强负载荷。同一年份内不同亚组分间的涩感差异，大于不同年份间相同亚组分的涩感差异。

水溶性单宁亚组分的特点是单宁分子更大、色素聚合物比例更低、亲水性更强。已有研究报道，分子量更大的葡萄单宁比小分子葡萄单宁涩感更强，这可能与其拥有更多可与口腔蛋白质结合的位点有关。葡萄酒单宁的结构与葡萄单宁存在显著差异，因此在本研究开展前，尚不清楚葡萄酒单宁及其亚组分的分子量是否同样与涩感相关，也不确定酿酒过程中发生的结构修饰是否会抵消由分子大小带来的涩感驱动作用。本团队前期研究已表明，尽管葡萄酒单宁与葡萄单宁分子量相近，但其与多肽的结合强度却弱得多，这一现象对感官感知的影响尚不明确。

本研究结果证实尽管葡萄单宁与葡萄酒单宁存在显著结构差异，但与葡萄单宁一致，分子量更大的葡萄酒单宁在等摩尔基础上涩感更强。从构效关系来看，等摩尔条件下，平均分子量更大的单宁亚组分涩感更强，说明每摩尔该单宁拥有更多可与唾液或口腔表面作用的分子位点，这与前人对葡萄单宁的推论一致。

已有研究普遍证实，葡萄酒或模型葡萄酒中葡萄单宁与葡萄酒单宁的质量浓度越高，涩感越强，本研究同样观察到该规律。为使所有亚组分终浓度维持在0.35 mM，分子量更大的水溶性单宁需要比小分子正丁醇亚组分更高的质量浓度。鉴于水溶性单宁亚组分在原红葡萄酒中含量更丰富且涩感更强，能够调控这类单宁含量的酿酒工艺，将对葡萄酒涩感产生最为显著的影响。

正丁醇亚组分的单位质量酒色密度（WCD[NORM]）、归一化色调、红度远高于水溶性组分（表5）。更高的色素结合程度（红度）与更小的分子量均与涩感呈负相关（图2），这进一步支持了前人的发现：色素化单宁聚合物的涩感低于非色素化类单宁聚合物。涩感与分配系数LogP同样呈负相关（图2），据此我们提出：正丁醇亚组分更强的疏水性，也可能导致其涩感更低。更强的疏水性此前已被证实与更易氧化或结构更修饰的单宁相关，这类单宁的解聚反应质量转化率低于天然单宁。与同年份水溶性亚组分相比，正丁醇亚组分质量转化率更低、疏水性更强（表4），说明正丁醇亚组分氧化程度可能更高。这类氧化可能意味着分子内键合比例更高，从而减少了可与口腔表面结合的位点数量，最终导致这些组分涩感降低。

苦味、灼热感（含灼热余味、灼烧余味）与正丁醇亚组分更小的分子量、更高的色素结合程度、相对更强的疏水性相关（图2）。已有报道指出，儿茶素单体、二聚体等低分子量黄烷醇比寡聚体或聚合物更苦，但本研究所有单宁样品均不含单体。正丁醇亚组分相对更强的苦味，可能与其分子量小于水溶性亚组分有关。

前人研究发现苦味随单宁质量浓度升高而增强，但本研究观察到相反趋势，说明对苦味这一指标而言，单宁结构的作用大于质量浓度。单宁亚组分相较于模型葡萄酒更强的灼热感，并非由酒精差异导致，而是由不同单宁本身引起。其具体机制尚不明确，但可能与橄榄油中刺激物橄榄醛、姜或辣椒产生的灼烧感类似。

Aq7亚组分的灼热感与苦味与模型葡萄酒无显著差异，具体原因仍不清楚。Aq7的表没食子儿茶素与表儿茶素没食子酸酯比例远高于其他亚组分（表4）。已有研究表明表没食子儿茶素可降低涩感的粗糙感，该特性也可能导致该单宁亚组分的灼热感与苦味感知更低。葡萄酒单宁如何影响灼热感，以及正丁醇亚组分的结构特征如何增强这种口腔灼烧感，仍有待进一步研究。与陈酿相关的化学特性（质量转化率、没食子酰化率、色素结合程度）对应的感官属性，仅能解释PLS回归图第二主成分上1%的感官数据变异（图2）。基于年份的单宁亚组分分离，主要与7年酒样更高的质量转化率与没食子酰化率、3年酒正丁醇亚组分更高的酒色密度与非褪色色素有关。

在相近浓度（质量浓度与摩尔浓度均相近）下，这些结构差异并未使3年与7年陈葡萄酒单宁亚组分在口感或灼热感上产生可被明显感知的显著区别。若对比装瓶后新酒与同酒款陈酿后的单宁亚组分，或将更深入揭示葡萄酒单宁随陈酿发生的变化及其对涩感的影响。

来自3年陈和7年陈葡萄酒的两种葡萄酒单宁亚组分表现出截然不同的化学特征，并且这些差异转化为了不同的感官感知结果。当在模型葡萄酒中以与原酒相近的等摩尔比例进行分析时，分子量更大、水溶性更强的葡萄酒单宁被感知为涩感更强；而分子量更小、疏水性更强且色素结合度更高的葡萄酒单宁则被感知为灼热感更强、苦味更重。

这表明，红葡萄酒中含量更高、分子量更大的水溶性单宁亚组分对葡萄酒涩感的贡献，远大于含量更低、分子量更小的正丁醇溶性单宁亚组分。因此，选择性去除红葡萄酒中的部分水溶性单宁，可作为降低年轻红葡萄酒涩感的一种技术手段。进一步开展葡萄酒单宁结构变化与单宁亚组分感官感知之间关系的研究，将能更深入地揭示：除浓度之外，单宁组成是如何影响红葡萄酒涩感的。