玫瑰香葡萄(Vitis vinifera L. Muscat Hamburg)，属欧亚种，我国主要在新疆、河北等地种植，由于其自然糖分含量高，香气浓郁，是酿造特色葡萄酒的重要原料。葡萄酒中的酚类化合物是影响葡萄酒色泽和口感的重要物质，而葡萄汁是红葡萄酒发酵的基础，酚类化合物的形成主要在浸渍和酒精发酵阶段[1]，因此发酵前常采用冷浸渍来增加葡萄汁中色素、单宁及香气成分的提取量[2-4]，发酵前延长冷浸渍时间可促进葡萄酒色泽的稳定，但浸渍时间过长酒体则会出现不良风味[5]。
脉冲电场(pulsed electric fields,PEF)技术，是一种低能耗、高效率的物理加工方法，广泛用于食品原料的灭菌、浸渍和酒类老化等食品工业化领域[6]。近年来，随着对脉冲电场技术的深入研究，PEF在酿酒工业中的应用价值被进一步挖掘，应用PEF技术提升红葡萄酒品质已成为行业趋势。研究表明，经脉冲场强为500～700 V/cm的PEF处理后，葡萄酒感官属性显著提高[7]。苏慧娜等[8]研究发现，PEF处理可提高葡萄酒中原花青素含量和平均聚合度，并接近自然陈酿的效果；LEONG等[9]研究发现，经脉冲场强为30 kV/cm的PEF处理后，葡萄汁中的单宁和花色苷含量增加，并且相当于对照组冷浸渍4 d时的含量，且PEF处理可以降低浸渍过程中花青素的浸渍温度[10]。而PEF处理对冷浸渍过程玫瑰香葡萄酒酚类物质的浸渍、葡萄酒感官品质的影响尚未见报道。本文主要探讨不同脉冲处理强度对冷浸渍发酵玫瑰香葡萄酒品质的影响。
1 材料与方法
1.1 实验材料
玫瑰香葡萄，原产地新疆；安琪酿酒酵母，湖北安琪酵母股份有限公司；蔗糖，广州华侨制糖厂；果胶酶，山东烟台帝伯仕商贸有限公司；皂土(食品级)，上海嘉悦医疗科技有限公司；所用试剂均购自阿拉丁。
1.2 主要设备
EX-1900 高压脉冲提取仪，广州市心安食品科技有限公司；SX-0.5T 螺杆榨汁机，曲阜圣鑫钢结构有限公司；Acquity Arc 高效液相色谱仪，美国 Waters 公司；UV-5200 紫外分光光度计，上海元系仪器有限公司；CR-400 色差仪，日本柯妮达公司；Agilent 7820 A 系列GC，美国Agilent 公司。
1.3 实验方法
1.3.1 冷浸渍及发酵
将洗净的新鲜葡萄去梗后榨浆，葡萄皮渣经脉冲电场处理后倒入4个50 L不锈钢发酵罐中，各发酵罐装样40 kg，样品中分别添加果胶酶质量浓度60 mg/L、H2SO3溶液质量浓度30 mg/L，4 ℃条件下浸渍108 h。浸渍结束待葡萄浆温度恢复至20 ℃调整发酵汁总糖至质量浓度230 g/L、总酸至质量浓度5.5 g/L，接种酿酒酵母,质量浓度200 mg/L，控温18 ℃发酵7～10 d，直至残糖含量低于质量浓度4 g/L,结束发酵。
1.3.2 脉冲设备及处理参数
葡萄皮渣处理使用静态脉冲处理室，脉冲放电波形采用指数型衰减波，电极为不锈钢平行电极，电场强度依次为1、2和3 kV/cm，脉冲数36个、频率0.5 Hz。对照组未经PEF处理。
1.3.3 取样及理化指标测定
浸渍期间每12 h搅拌1次并均匀取样，样品经离心(4 500 r/min、4 ℃、10 min)后取上清液，进行指标测定。总糖、总酸、挥发酸、酒精度、干浸出物、甲醇含量测定方法参考GB 11765—2003《葡萄酒果酒分析方法》[11];黄酮、总花色苷、单宁测定采用分光光度法[12-13]。
1.3.4 单体酚含量测定
单体酚测定采用高效液相色谱法[14]。(1)样品处理：取20 mL葡萄酒，加入20 mL乙酸乙酯进行萃取后，用离心机4 000 r/min离心3 min，取上层有机相，反复操作3次并合并有机相。收集的有机相经45 ℃真空旋转蒸发至约2 mL，用氮吹仪将剩下有机相吹干，加入1 mL色谱级甲醇，溶液过0.22 μm滤膜，样液保藏待用。(2)检测条件：流动相A，体积分数0.2%乙酸水；B，乙腈；流速1 mL/min；检测波长210 nm；进样量4 μL；色谱柱Thermo Accucore XL C18(250 mm×4.6 mm，4 μm)。
1.3.5 感官评定
选择10名专业品评人员在室温(20 ℃)下对各实验条件的玫瑰香葡萄酒进行感官评定，样品品评分析配备纯净水漱口及休息时间，参照果酒感官评价的相关评分标准(表1)[15]，对评分数据进行整理并分析。
表1 葡萄酒感官评价及评分标准表
Table 1 Table of standards for sensory evaluation and
scoring of wine
项目分数评分标准色泽10紫红、深红、宝石红、瓦红色澄清度10澄清透明有光泽、无沉淀及悬浮物,无气泡产生典型性20风格独特,典型完美,优雅舒适香气20浓郁、愉悦的酒香和果香口感40酒体圆润肥硕,爽口舒适,收敛感强劲,和谐
1.3.6 数据与统计分析
实验数据进行3次平行测定，结果以“平均值±标准差”表示，使用Excel 2007数据统计、IBM SPSS Statistics 24软件进行方差分析，差异显著水平为P<0.05；采用Origin 2018软件进行绘图。
2 结果与分析
2.1 PEF处理对冷浸渍过程葡萄汁中酚类物质含量的影响
由图1-a可知，相同浸渍时间，PEF处理总花色苷含量显著高于对照组(P<0.05)。浸渍12 h，1～3 kV/cm的PEF处理葡萄汁中总花色苷含量较对照组分别提高6.47%、10.59%和12.69%；浸渍108 h，对照组葡萄汁中总花色苷含量达最高值156.97 mg/L，而采用3 kV/cm的PEF处理浸渍36 h，葡萄汁中总花色苷含量为158.31 mg/L，表明PEF处理可减少葡萄汁中总花色苷浸渍时间。已有研究表明，PEF处理可使酒体中酚类物质含量增加，且发酵周期缩短[16]。
由图1-b可知，PEF处理葡萄汁中单宁含量随着浸渍时间延长呈上升趋势，不同场强处理葡萄汁中单宁含量差异显著(P<0.05)。浸渍初期，处理场强越大葡萄汁中单宁含量越高，延长浸渍时间至108 h，2 kV/cm的PEF处理单宁含量最高(1 255.37 mg/L)，可能是浸渍初期处理场强越大输入的能量越多，葡萄皮渣中的单宁浸出速度越快[17]。
由图1-c可知，对照组葡萄汁中的黄酮含量呈先增加后降低趋势，PEF处理趋势一致(P>0.05)。浸渍84 h，各组样品中黄酮含量最高，其中1～3 kV/cm的PEF处理葡萄汁黄酮含量分别为92.95、100和90.46 mg/L，高于对照组77.18 mg/L；延长浸渍时间黄酮含量下降，与浸渍84 h相比，1～3 kV/cm的PEF处理依次降低2.93%、1.24%和1.38%，低于对照组3.13%，表明黄酮主要在浸渍初期浸渍效果明显，而延长浸渍可能对其他酚类物质的浸渍效果更显著[18]。
a-总花色苷;b-单宁;c-黄酮
图1 PEF处理对冷浸渍葡萄汁中总花色苷、单宁、黄酮含量的影响
Fig.1 Effect of PEF treatment on total anthocyanin,tannin,and flavonoid contents in cold impregnation grape juice
注：不同小写字母表示差异显著
2.2 PEF处理对冷浸渍过程葡萄汁色泽的影响
色泽是干红葡萄酒重要的感官属性，是鉴别葡萄酒质量及酒龄的重要依据[19]。由图2可知，随浸渍时间的延长，各组葡萄汁L*值逐渐降低，表现为葡萄汁色泽加深。与对照组相比，PEF处理葡萄汁中的L*值降幅更明显，其中2 kV/cm处理条件下浸渍108 h颜色最深；PEF处理葡萄汁a* 值高于对照组(P<0.05)，浸渍108 h，1～3 kV/cm的PEF处理a*值较对照组相比分别提高12.49%、18.82%和9.87%；随浸渍时间延长各组b*值先增加后逐渐减小，表明冷浸渍阶段葡萄汁由黄色调向蓝色调转变，与浸渍初期(12 h)相比，PEF处理浸渍108 h蓝色色调增加，1 kV/cm的PEF处理b*值最小(P<0.05)，蓝色色调最深。
a-L*；b-a*;c-b*
图2 冷浸渍过程葡萄汁CIELAB参数图
Fig.2 The CIELAB indexes of grape juice during cold maceration
2.3 PEF处理对玫瑰香葡萄酒品质特性的影响
由表2可知，经PEF处理，葡萄酒中挥发酸含量为0.17～0.2 g/L，1～3 kV/cm的PEF处理是对照组挥发酸含量的80%、68%和72%。已有研究表明，脉冲电场强度为20 kV/cm、脉宽6 ms时，能有效灭活葡萄酒中的醋酸菌，降低葡萄酒中的挥发酸含量[20]；PEF处理能够显著提高葡萄酒中干浸出物含量，2 kV/cm的PEF处理葡萄酒中干浸出物含量达最大值23.37 g/L；1～3kV/cm的PEF处理葡萄酒中甲醇含量依次为236.50、269.11和334.95 mg/L，低于对照组甲醇含量343.90 mg/L(P<0.05)，表明采用PEF处理可控制冷浸渍发酵玫瑰香葡萄酒甲醇含量，刘学军等[21]也有类似研究结论。
表2 电场强度对玫瑰香葡萄酒品质特性的影响
Table 2 Effect of PEF treatment intensity on quality characteristics of Muscat Hamburg wine
品质特性对照电场强度/(kV·cm-1)1 23酒精度/%vol12.36±0.30a13.14±0.33a12.38±0.20a12.36±0.25a挥发酸/(g·L-1)0.25±0.05a0.20±0.04b0.17±0.06b0.18±0.03b总糖/(g·L-1)1.48±0.17b2.21±0.18a1.86±0.14ab1.77±0.08ab总酸/(g·L-1)5.63±0.22a5.72±0.30a6.00±0.23a5.86±0.24a干浸出物/(g·L-1)22.53±0.16b22.56±0.23b23.37±0.20a22.99±0.13a甲醇/(mg·L-1)343.90±10.66a236.50±12.78d269.11±10.12c334.95±9.06b
注：同一行的不同小写字母表示数值差异显著(P<0.05)(下同)
2.4 PEF处理对玫瑰香葡萄酒中单体酚含量的影响
酚酸含量及组成对葡萄酒的感官特性具有重要的贡献[22]。由表3可知，玫瑰香葡萄酒10种单体酚中没食子酸含量最高，阿魏酸、咖啡酸含量较低。与对照组相比，PEF处理葡萄酒中绿源酸、丁香酸、儿茶素、芦丁、白藜芦醇和桑色素含量增加，1～3 kV/cm的PEF处理10种单体酚总量分别提高10.91%、10.46%和12.55%；不同电场强度处理葡萄酒中单体酚含量具有显著性差异(P<0.05)，芦丁在1 kV/cm条件下含量最高，为11.53 mg/L，绿原酸在2 kV/cm条件下含量最高，为8.04 mg/L，丁香酸、儿茶素、白藜芦醇和桑色素在3 kV/cm条件下含量最高值依次为14.13、6.13、5.73和3.86 mg/L。
表3 电场强度对玫瑰香葡萄酒中酚酸含量的影响 单位：mg/L
Table 3 Effect of PEF treatment intensity on the content of phenolic acid in Muscat Hamburg wine
酚酸含量对照电场强度/(kV·cm-1)12 3 没食子酸85.93±0.24a79.25±0.11c80.07±0.12c81.59±0.08b对羟基苯甲酸10.58±0.03d14.05±0.04b14.36±0.04a12.97±0.02bc绿原酸4.21±0.06c8.02±0.16a8.04±0.23a5.91±0.17b咖啡酸0.58±0.01a0.17±0.07c0.30±0.03b0.45±0.01ab丁香酸5.55±0.01d12.64±0.09b11.41±0.10c14.13±0.13a儿茶素2.91±0.03c6.02±0.05a5.69±0.08b6.13±0.08a阿魏酸0.81±0.02a0.27±0.11b0.21±0.07b0.23±0.06b芦丁9.69±0.41b11.53±0.46a11.15±0.29a11.32±0.31a白藜芦醇3.92±0.02c5.64±0.05a4.94±0.02b5.73±0.07a桑色素2.28±0.21b2.68±0.02b3.49±0.98a3.86±0.22a总量126.44±0.29c140.27±0.34b139.67±0.55b142.31±0.17a
2.5 玫瑰香葡萄酒感官品评分析
葡萄酒的颜色、口感和香气是评价葡萄酒品质的重要依据[19]。由图3可知，不同电场强度处理葡萄酒各项感官指标优于对照组。从外观上分析，PEF处理葡萄酒颜色偏深，呈典型宝石红色，3 kV/cm的PEF处理酒体透明光泽；从香气及口感分析，2 kV/cm的PEF处理表现为酒体花香与果香味浓郁协调，风格独特，口感肥硕饱满，品质最佳。综合各项感官指标分析，PEF处理可显著改善冷浸渍发酵葡萄酒感官品质。
图3 玫瑰香葡萄酒感官指标分析图
Fig.3 Analysis of sensory indicators of Muscat Hamburg wine
3 结论
采用PEF技术提升葡萄酒品质已被证明是一种有效的方法，可增加发酵前葡萄汁中酚类物质含量，提高葡萄酒干浸出物及单体酚含量。PEF处理葡萄酒中，甲醇及挥发酸含量降低，2 kV/cm条件下葡萄酒感官品质最佳。本研究仅从PEF处理对葡萄酒酚酸含量及感官特性的影响作了初步探讨，今后可采用GC-MS、LC-MS/MS分析PEF处理对玫瑰香葡萄酒挥发性香气成分及花色苷等酚类物组成的变化，深入研究PEF处理提升玫瑰香葡萄酒品质的作用机制。
[1] GONZALEA-NEVES G,FAVER G,GIL G,et al. Effect of cold pre-fermentative maceration on the color and composition of young red wines cv. Tannat[J]. Journal of Food Science and Ttechnology-mysore,2015,52(6):3 449-3 457.
[2] ALEIXANDRE-TUDO J L,DU T W. Understanding cold maceration in red winemaking: A batch processing and multi-block data analysis approach[J]. LWT-Food Science and Technology,2019,111:147-157.
[3] CAI J,ZHU B,WANG Y,et al. Influence of pre-fermentation cold maceration treatment on aroma compounds of Cabernet Sauvignon wines fermented in different industrial scale fermenters[J]. Food Chemistry,2014,154:217-229.
[4] PALADINES-QUEZADA D F,MORENO-OLIVARES J D,FEMANDEZ-FEMMANDEZ J I,et al. Elicitors and pre-fermentative cold maceration: Effects on polyphenol concentration in monastrell grapes and wines[J]. Biomolecules,2019,9(11)：671.
[5] 李斌斌,杜展成,吴敏,等. 冷浸渍处理对干红葡萄酒颜色品质及风味特征的影响[J]. 食品与机械,2019,35(12):179-184.
[6] 曾新安. 脉冲电场食品非热加工技术[M]. 北京: 科学出版社,2019:7-18.
[7] DELSART C,GHIDOSSI R,POUPOT C,et al. Enhanced extraction of phenolic compounds from merlot grapes by pulsed electric field treatment[J]. American Journal of Enology and Viticulture,2012,63(2):205-211.
[8] 苏慧娜,黄卫东,战吉成,等. 高压脉冲电场对干红葡萄酒原花色素的影响[J]. 食品科学,2010,31(3):39-43.
[9] LEONG S Y,TREADWELLl M,LIU T,et al. Influence of pulsed electric fields processing at high-intensity electric field strength on the relationship between anthocyanins composition and colour intensity of Merlot (Vitis vinifera L.) musts during cold maceration[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies,2020,59(102 243).http:doi.org/10.1016/j.ifset.2019.102243.
[10] BRIANCEAU S,TURK M,VITRAC X,et al. Combined densification and pulsed electric field treatment for selective polyphenols recovery from fermented grape pomace[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies,2015,29:2-8.
[11] GB 11765—2003.葡萄酒、果酒通用分析方法[S]. 北京: 中国标准出版社,2006.
[12] 许龄方. 诺丽果酒酿造及其风味研究与调控[D]. 广州: 华南理工大学,2019.
[13] 赵琦. 低温浸渍发酵工艺对葡萄酒酿酒品质及其代谢产物的影响[D]. 扬州: 扬州大学,2017.
[14] 张星星,郭安鹊,韩富亮,等. UPLC快速测定葡萄酒中酚类物质的方法[J]. 食品科学,2016,37(10):128-133.
[15] 陈环,吴胜,唐婉莹,等. 不同橡木制品对刺葡萄酒品质的影响[J]. 中国酿造,2019,38(2):26-30.
[16] PUERTOLAS E,SALDANA G,CONDON S,et al. Evolution of polyphenolic compounds in red wine from Cabernet Sauvignon grapes processed by pulsed electric fields during aging in bottle[J]. Food Chemistry,2010,119(3):1 063-1 070.
[17] SALDA A G,CEBRIAN G,ABENOZA M,et al. Assessing the efficacy of PEF treatments for improving polyphenol extraction during red wine vinifications[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies,2017,39:179-187.
[18] GOMEA-MIGUEZ M,GONZALEZ-MIRET M L,HEREDIA F J. Evolution of colour and anthocyanin composition of Syrah wines elaborated with pre-fermentative cold maceration[J]. Journal of Food Engineering,2007,79(1):271-278.
[19] BIMPILAS A,PANAGOPOULOU M,TSIMPGIANNIS D,et al. Anthocyanin copigmentation and color of wine: The effect of naturally obtained hydroxycinnamic acids as cofactors[J]. Food Chemistry,2016,197(A):39-46.
[20] NIU D,WANG L,ZENG X,et al. Effect of ethanol adaption on the inactivation of Acetobacter sp. by pulsed electric fields[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies,2019,52:25-33.
[21] 刘学军,殷涌光,范松梅,等. 高压脉冲电场对葡萄酒中高级醇的影响[J]. 沈阳农业大学学报,2007(2):250-252.
[22] 李辉,张静,李超,等. 贺兰山东麓不同陈酿年份赤霞珠干红葡萄酒中酚类物质对涩感质量的影响[J]. 食品与发酵工业,2018,44(10):38-44.