葡萄品质是酿造优质葡萄酒的保障,原料的质量是酿造优质葡萄酒的必须条件,而原料成熟度的均一性是一个重要因素[1-6]。在葡萄生产过程中,即使采用相同的田间栽培管理模式,很难保证同一葡萄园原料良好的均一性。不同地块、同一地块的不同树体、同一树体的不同部位果穗,甚至是同一果穗不同部位的果粒都会有一定的异质性[7-9]。葡萄果粒的异质性标志着同一批次原料的成熟度不同,即不同质葡萄原料会在糖、酸、酚类等物质的含量方面存在差异,从而影响着葡萄酒的质量[10-16]。
一般来说,葡萄原料的分选包括穗选和粒选两个层次的操作,穗选是指在葡萄除梗前对整穗葡萄进行分选;粒选是指在穗选后对原料进行除梗操作,再进行逐粒分选[10]。适当的葡萄分选方式可改善原料的成熟度,研究表明,粒选对原料成熟度的改善效果明显优于穗选方式[10-11]。当前的生产条件下,穗选是通过人工操作,在采收时和分选平台上进行,粒选时会有相应设备辅助。粒选辅助设备一般是带振动筛的分选平台,另外,还有利用机器视觉技术和葡萄的颜色等特征设计的光电自动分选机[17-22]。粒选可以辅助葡萄酒酿造工艺酿造高质量的葡萄酒[15]。
浮选法也叫悬浮法,该分级方式是指利用不同浓度溶液将除梗后的葡萄果粒分为不同密度级别的葡萄原料,并对不同密度组原料的成熟特性和葡萄酒的酿酒特性进行测定[23]。有研究表明,可以利用盐或者糖溶液对葡萄原料进行分选,果实密度指标也可监测葡萄成熟度或者进行原料分级[23-27]。自动化的浆果密度分拣设备在逐渐被开发和完善,并被提议用于葡萄酒厂,可以使葡萄的密度均匀,以减少原料异质性对葡萄酒生产质量的影响[22]。
本文利用浮选法来选择品质良好的酿酒葡萄果粒,酿造高品质的葡萄酒,实现对酿酒葡萄果粒的优质筛选和对葡萄原料利用率的最大化,研究葡萄异质性对赤霞珠果粒成熟特性的影响,了解不同密度异质性和葡萄、葡萄酒之间的关系。另外,国内现有对葡萄密度异质性和葡萄、葡萄酒相关特性之间的关系报道的并不多,这也是我们希望探索的一个科学问题。
1 材料与方法
1.1 葡萄样品
实验所用原料是赤霞珠葡萄,2020年10月采摘于宁夏青铜峡市密登堡酒庄,原料初始含糖量249 g/L(以葡萄糖计),酸度6.99 g/L(以酒石酸计),总质量约为50 kg。
1.2 浮选分级法蔗糖溶液浓度确定
在之前的研究中,普遍采用氯化钠溶液对葡萄原料进行分选,由于葡萄品种、成熟情况、分选密度级别数量不同,使用氯化钠溶液质量浓度从90 g/L到190 g/L 不等[21,23-24,26],还有研究使用葡萄糖和果糖溶液进行果粒密度分级[25]。
本研究使用蔗糖溶液对果粒进行密度分级,经过表1对蔗糖(分析纯)不同配制浓度对葡萄果粒分选程度的探索,最终确定使用315 g/L和320 g/L蔗糖溶液对葡萄原料进行浮选法分级。
表1 不同浓度蔗糖溶液配制
Table 1 Different concentration of sucrose solution preparation
指标配制液1配制液2配制液3配制液4配制液5配制液6配制液7蔗糖/g80140200260315320380蒸馏水/L1111111质量浓度/(g·L-1)80140200260315320380上浮葡萄粒百分比/%00003466100
1.3 不同密度葡萄原料筛选
赤霞珠葡萄成熟后,采收葡萄果实,将果粒和果穗分开并保证果粒的完整性,分别使用315 g/L和320 g/L蔗糖溶液,将部分葡萄果粒放进密度最小的蔗糖溶液中,移出沉在罐底的浆果并置于下一密度的蔗糖溶液中,依次往后直至将所有葡萄浆果样本都按密度分离开来,按葡萄密度大小将葡萄分选成轻、中、重3个密度等级。分选后的葡萄果粒用蒸馏水清洗,使葡萄果粒自然晾干。
1.4 葡萄酒酿造过程
葡萄酒酿造方法如下:
破碎→加二氧化硫(60 mg/L)→发酵(200 mg/L的酵母,温度控制在18～20 ℃)→下胶→转罐澄清→稳定→装瓶
1.5 指标测定
分别测定轻、中、重3个处理和没有分级的对照(CK)的以下指标:
果实大小、质量测定方法:采用目测法观察果实形态,游标卡尺测定果粒的直径,使用天平测定50粒重指标。
果实还原糖、可溶性固形物、可滴定酸含量测定方法:葡萄果实还原糖含量根据GB/T 15038—2006采用裴林试剂滴定检测法测定;可溶性固形物使用Brix计测定;可滴定酸含量根据GB/T 15038—2006采用酸碱滴定法(以酒石酸计)测定。
果实酚类物质含量测定方法:葡萄皮和葡萄籽单宁含量测定参照李辉等[28]的方法;葡萄皮和葡萄籽总酚含量测定采用福林-肖卡法[29]进行;葡萄皮总花色苷含量测定采用差减法[30]进行。
葡萄酒酒精度测定使用密度瓶法(方法FSPJLPG002)。
1.6 数据处理及分析
使用SPSS 19.0软件对实验数据结果的方差显著性进行分析。使用Fisher最小差异和Duncan分析进行多重比较,P<0.05,为显著性差异;P<0.01,为极显著性差异。
2 结果与分析
2.1 不同密度葡萄直径大小比较
一般来说,较小的浆果含有较高浓度表皮的化合物(如芳香化合物和酚类化合物),果实粒径差异会造成果实组分含量的不同,影响果实群体质量,进而影响葡萄酒品质[21,27]。颗粒筛选机主要是通过筛选框上滤孔的孔径和物料颗粒孔径的大小进行比较,从而达到区分和挑选的目的[27]。
通过图1可知,“轻”组别的葡萄粒直径最大,平均值为1.01 cm,“重”组别的葡萄粒直径最小,平均值为0.80 cm,“中”组别的葡萄粒直径平均值为0.96 cm,CK组的葡萄粒直径平均值为0.88 cm。在葡萄生产中,观察到浆果越小,葡萄果粒密度越高[24]。
图1 不同处理和CK葡萄粒直径比较
Fig.1 Comparison of grape diameter between different treatments and CK
2.2 不同密度葡萄重量比较
通过图2可知,“轻”组别的葡萄50粒重最大,平均值为61.91 g,“重”组别的葡萄50粒重最小,平均值为55.08 g,“中”组别的葡萄50粒重平均值为60.32 g,CK组别的葡萄50粒重平均值为57.38 g。不同密度葡萄质量结果与葡萄直径大小结果一致,说明葡萄大小和葡萄质量呈一致性,密度大的“重”组别葡萄直径最小,质量也最轻,而“轻”组别相反。
图2 不同处理和CK葡萄粒50粒重比较
Fig.2 Comparison of 50 grape weight between different treatments and CK
2.3 不同密度葡萄可滴定酸含量比较
有研究表明,可滴定酸度的值随浆果密度的增加而降低[24]。由图3可知,“轻”组别的葡萄可滴定酸含量最高,平均值为6.38 g/L,“重”组别的葡萄可滴定酸含量最低,平均值为5.80 g/L,而“中”组别的葡萄可滴定酸含量平均值为6.19 g/L,CK组别的葡萄可滴定酸含量平均值为6.06 g/L。
图3 不同处理和CK葡萄粒可滴定酸含量比较
Fig.3 Comparison of grape titratable acid content between different treatments and CK 注:不同小写字母表示方差分析统计差异显著(P<0.05)(下同)
2.4 不同密度葡萄可溶性糖含量和Brix值比较
有结果表明,总固形物含量和还原糖含量随着浆果密度的增加而增加[24]。由图4、图5可知,“重”组别的葡萄可溶性糖含量最高,平均值为265.06 g/L,“轻”组别的葡萄可溶性糖含量最低,平均值为234.74 g/L,“中”组别的葡萄可溶性糖含量平均值为257.75 g/L,CK组别的葡萄可溶性糖含量平均值为249.21 g/L。“重”组别的葡萄Brix值最高,平均值为26.37,“轻”组别的葡萄Brix值最低,平均值为23.73,“中”组别的葡萄粒Brix平均值为25.17,CK组别的葡萄粒Brix平均值为25.30。
总体来说,“轻”组别的可溶性糖、Brix值均最低,“重”组别的可溶性糖和Brix值最高,并且可溶性糖和Brix值具有一致性。
图4 不同处理和CK葡萄粒还原糖含量比较
Fig.4 Comparison of grape reducing sugar content between different treatments and CK
图5 不同处理和CK葡萄粒Brix值比较
Fig.5 Comparison of Brix in grape between different treatments and CK
2.5 不同密度葡萄成熟系数比较
在葡萄果实成熟过程中,浆果中各种成分不断变化,糖酸比平衡关系用来表征葡萄的成熟系数,对成熟葡萄的风味起着至关重要的作用。由图6可知,“重”组别的葡萄成熟系数最高,平均值为45.69,“轻”组别的成熟系数含量最低,平均值为36.80,“中”组别的葡萄成熟系数平均值为41.45,CK组别的葡萄成熟系数平均值为41.13。
图6 不同处理和CK葡萄粒成熟系数比较
Fig.6 Comparison of grape maturity coefficient between different treatments and CK
2.6 不同密度葡萄皮与葡萄籽单宁含量比较
酚类物质对葡萄酒的稳定性和色、香、味感官特性有重要贡献。由图7可知,“轻”组别的葡萄皮单宁含量最高,平均值为105.93 mg/g,“重”组别的葡萄皮单宁含量最低,平均值为76.16 mg/g,“中”组别的葡萄皮单宁含量平均值为82.35 mg/g,CK组的葡萄皮单宁含量平均值为93.17 mg/g。
“轻”组别的葡萄籽单宁含量最高,平均值为105.93 mg/g,“重”组别的葡萄籽单宁含量最低,平均值为98.97 mg/g,“中”组别的葡萄籽单宁含量平均值为102.45 mg/g,CK组的葡萄籽单宁含量平均值为103.22 mg/g。“轻”组别葡萄皮与葡萄籽中单宁含量均高于“中”组别与“重”组别。
a-葡萄皮单宁含量;b-葡萄籽单宁含量
图7 不同处理和CK葡萄皮及葡萄籽单宁含量比较
Fig.7 Comparison of the tannin in grape skins and grape seeds between different treatments and CK
2.7 不同密度葡萄皮与葡萄籽总酚含量比较
在葡萄果实异质性对果实品质的影响中发现,随着葡萄浆果密度的增加,浆果中总酚呈下降趋势[12]。由图8可知,“轻”组别的葡萄皮总酚含量最高,平均值为56.00 mg/g,“重”组别的葡萄皮总酚含量最低,平均值为45.98 mg/g,“中”组别的葡萄皮总酚含量平均值为52.12 mg/g,CK组的葡萄皮总酚含量平均值为47.90 mg/g。
“轻”组别的葡萄籽总酚含量最高,平均值为118.80 mg/g,“中”组别的葡萄籽总酚含量最低,平均值为105.26 mg/g,“重”组别的葡萄籽总酚含量平均值为103.21 mg/g,CK组的葡萄籽总酚含量平均值为112.01 mg/g。“轻”组别葡萄皮与葡萄籽中总酚含量均高于“中”组别与“重”组别。
2.8 不同密度葡萄皮花色苷含量比较
酚类物质中的总花色苷是呈色物质,尤其对红葡萄酒中的颜色有主要贡献。由图9可知,“中”组别的葡萄皮花色苷含量最高,平均值为30.84 mg/g,“轻”组别的葡萄皮花色苷含量最低,平均值为25.13 mg/g,“重”组别的葡萄皮花色苷含量平均值为28.28 mg/g,CK组的葡萄皮花色苷含量平均值为26.45 mg/g。这与CHEN等[13]研究赤霞珠葡萄果实所酿葡萄酒与果实直径大小的相关性得出的结论“中果粒所含花色苷含量高于大果粒与小果粒”一致。
a-葡萄皮总酚含量;b-葡萄籽总酚含量
图8 不同处理和CK葡萄皮及葡萄籽总酚含量比较
Fig.8 Comparison of the total phenol in grape skins and grape seeds between different treatments and CK
图9 不同处理和CK葡萄皮花色苷含量比较
Fig.9 Comparison of the total anthocyanin in grape skins between different treatments and CK
2.9 不同密度葡萄酒酒精度比较
由图10可知,“重”组别的葡萄酒精度(体积分数)最高,平均值为14.45%,“轻”组别的葡萄酒精度最低,平均值为10.46%,“中”组别的葡萄酒精度平均值为13.19%,CK组别的葡萄酒精度平均值为13.00%。通过分析得出不同处理酒精度和葡萄可溶性糖具有一致性,“重”组别的酒精度最高。
图10 不同处理和CK葡萄粒酒精度比较
Fig.10 Comparison of the alcohol content of grape between different treatments and CK
3 结论与讨论
本文研究了葡萄异质性对赤霞珠葡萄成熟特性和葡萄酒酒精度的影响,并强调了葡萄异质性的影响。通过浮选法对酿酒葡萄分级和酿造,将不同葡萄分为不同的密度级别,分别获取不同密度葡萄果实大小、成熟特性和葡萄酒的酿酒特性,测定不同密度的葡萄原料的直径、质量、可滴定酸含量、还原糖含量、酚类物质含量和葡萄酒的酒精度进行进一步分析研究。研究发现,利用不同蔗糖溶液筛选出3个密度等级“轻”、“中”、“重”的葡萄原料,其中“重”组别的葡萄原料直径更小、重量更轻,可滴定酸含量更小,还原糖含量和Brix值更大、成熟系数更大、果实中酚类物质含量更低,葡萄酒酒精度更高,而“轻”组别则相反,与前人使用其他类型溶液筛选的研究结果一致[23-27]。对葡萄果实酚类物质含量的综合情况进行考虑,“中”组别具有更好的营养属性,可酿造高质量的葡萄酒,与前人对于葡萄果粒直径大小与果实品质之间的联系研究结果趋于一致[12-16]。结果表明浮选法有可作为葡萄分选的方法,利用浮选法可以选择品质良好的酿酒葡萄果粒,促进葡萄原料的同质性,从而酿造更高品质的葡萄酒,推动后续对密度同质性葡萄、葡萄酒相关特性的研究。
在葡萄园中,由于环境因素导致的葡萄果实异质性会导致原料成熟过程的差异,影响葡萄浆果的物理化学特性,葡萄酒的品质不仅取决于酿酒葡萄的平均品质,也受葡萄浆果群体质量差异的影响[3,21]。可溶性固形物、还原糖、可滴定酸等可以定义葡萄原料技术成熟度,一定程度上可反映葡萄原料的品质特性[26]。果实密度可作为监测葡萄果实成熟度的一个简便易行的指标,根据果实密度与质地特性、成熟特性间的相关性,可以更好的帮助监测和控制酿酒葡萄的成熟度[21]。结合酿酒目标进行的密度分级可以实现葡萄原料利用率的最大化,而且可将研究理论成果应用到实际生产当中,制造利用浮选法原理筛选优质葡萄原料的机器,但考虑到密度选择等强烈依赖于品种,在酿酒厂使用密度分选设备的可能性还需要继续研究[21,26]。本研究发现,密度高与颗粒小之间的显著相关性,说明通过大小筛选进行同质性分级的可能性。进一步研究浆果密度、直径与其他葡萄品种的质地参数和成熟特性的关系,对于更好地理解分选效率以获得具有理想品质特征的浆果具有重要意义。
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