Food Chem:酿酒工艺对丹魄白葡萄酒的挥发性成分和香气轮廓的影响

酿酒工艺对丹魄白葡萄酒的挥发性成分和香气轮廓的影响

期刊： Food Chemistry （9.231）

发表时间：2018.10

香气是葡萄酒质量的一个重要参数，特别是在白葡萄酒中。葡萄酒的香气是由数百种不同的化合物组合产生的，这些化合物属于不同的化学物质，如酯类、醛类、萜类、醇类、酮类、酸类等。影响葡萄酒风味的化学物质的取决于许多因素，如葡萄产地、葡萄品种和成熟度、土壤和气候、发酵过程中使用的酵母以及其他酿酒方法。

白葡萄酒通常是用单独发酵压榨物混合酿制的。混合发酵的压榨物可以生产出更平衡的葡萄酒，其中每一种压榨物都赋予了葡萄酒更大的整体香气复杂性。在用压榨法提取葡萄汁之前，对压碎的白葡萄进行浸渍已经成为一些酒厂的标准程序。果皮接触已被证明有利于释放芳香化合物，芳香化合物主要位于果皮中。然而，这种方法可能会导致更高的酚类化合物的提取。因此会增加白葡萄酒中的苦味和涩味，具有奇怪或不受欢迎的颜色和味道。

二氧化碳浸渍（CM）是另一种酿酒技术，主要用于生产红葡萄酒。然而，它作为白葡萄酒的酿造程序只被少量研究报道。影响二氧化碳浸渍风味的挥发性化合物可以与一个具体的生物化学途径有关，该途径涉及特定的氨基酸。这条途径涉及到二氧化碳浸渍葡萄发酵后残留的特征性葡萄香气。文献将CM红葡萄酒的气味描述为"独特的"和"丰富的"，经常用来描述其香气的感官属性与水果有关。与传统生产的白葡萄酒相比，葡萄品种的香气、源自葡萄厌氧的挥发性化合物和发酵香气的结合可以提高二氧化碳浸渍白葡萄酒的香气质量。

为了使葡萄酒生产多样化，增强不同葡萄品种的特性和特点，葡萄酒行业正在出现一种新的市场战略。丹魄白葡萄酒是一个少数的葡萄品种，其生产已被拉里奥哈监管认证委员会（D.O.Ca Rioja）授权。如今，一些通过D.O.Ca Rioja认证的酒庄使用这一葡萄品种来酿造果味葡萄酒，尤其是具有强烈的柑橘和热带水果特征的葡萄酒。然而，丹魄白葡萄酒大多是通过传统的酿酒方法生产的；因此，目前还没有关于用CM酿制的丹魄白葡萄酒的化学成分和感官属性的公开研究。

因此，本文分析了二氧化碳浸渍（CM）或传统酿酒（CW）对丹魄白葡萄酒的挥发性成分和感官特性的影响。该研究在里奥哈产区的Bodegas Campo Viejo酒庄（保乐力加集团）连续三个年份（2014、2015和2016年）进行。

1. 酿酒学参数

酒精发酵后的葡萄酒的酒精含量、葡萄糖和果糖之和、pH值、可滴定酸度、挥发性酸度和420nm处的吸光度如表1所示。酒精发酵后得到的挥发性酸度值被证明适合于没有微生物改变的葡萄酒酿造。所有的葡萄酒都发酵至干（葡萄糖和果糖的综合含量<0.5g/L）。乙醇含量、pH值和可滴定酸度的值与其他单一品种的西班牙白葡萄酒的值相似。正如预期的那样，二氧化碳浸渍产生的葡萄酒具有较高的pH值、挥发性酸度和420nm处的吸光度；而可滴定酸度值较低。二氧化碳浸渍的葡萄酒酸度较低，pH值和挥发性酸度较高，这是因为整个葡萄中苹果酸的部分代谢。二氧化碳浸渍葡萄酒在420nm处的吸光度高于传统生产的葡萄酒，这可能是由于从葡萄固体中提取更多的酚醛酸和更高的棕色敏感性。

2. 酿酒工艺对葡萄酒挥发性成分的影响

表2显示了2014年、2015年和2016年三个年份用传统酿酒法（CW）和二氧化碳浸渍法（CM）酿造的丹魄白葡萄酒的单个挥发性化合物和各种类的挥发性成分。可分六个化学家族：醇类，以2-甲基-1-丙醇、3-甲基-1-丁醇、2-苯乙醇、3-甲基-1-戊醇和甲基-硫醇为代表；C6醇类，以1-己醇、E-3-己烯-1-醇和Z-3-己烯-1-醇为代表；酯类，丁酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯和2-苯基乙酸酯；挥发性酸，以2+3-甲基丁酸、己酸、辛酸、癸酸、十二酸和十六酸为代表；酚类挥发物，以4-乙烯基愈创木酚和4-乙烯基苯酚为代表；以及羰基化合物，以乙酰氨基为代表。除了酚类挥发物、乙酯和乙酸酯，CW和CM葡萄酒的所有挥发物系列都有明显的差异。二氧化碳浸渍葡萄酒的酒精浓度明显高于传统酿造葡萄酒。与酒精的情况一样，CM葡萄酒也含有更多的羰基化合物。相反，二氧化碳浸渍的葡萄酒中C6醇的浓度明显较低，同时降低的还有挥发性酸。最后，二氧化碳浸渍并不影响挥发性酚类、乙酯类和乙酸酯的总含量。

对2014年、2015年和2016年进行方差分析的结果显示，"酿酒"类型对56%（25种化合物中的14种）的挥发物产生了可识别的影响。醇类是CW和CM葡萄酒中挥发性成分含量最高的一组。高级醇是由α-酮酸的脱羧和还原合成的，α-酮酸是氨基酸合成和分解的中间产物。醇类与草药味有关，有强烈的刺激性味道和气味。2-苯乙醇通常是葡萄酒香气的积极贡献者，其特点是具有玫瑰般的香气。在本研究中，两种酿酒方法中高级醇的总含量都低于40毫克/升（平均总含量=37毫克/升，CM和CW葡萄酒中23毫克/升）。2-甲基-1-丙醇、3-甲基-1-丁醇和2-苯乙醇等化合物在葡萄经过二氧化碳浸渍处理时，其浓度明显更高。酿酒过程并不影响3-甲基-1-戊醇的含量。

C6化合物，己醇和己烯醇，为葡萄和葡萄酒增加了草药和植物的味道。这组化合物包括醛类和醇类。红葡萄酒的二氧化碳浸渍与低水平C6化合物有关。这并不奇怪，因为二氧化碳厌氧限制了这些化合物通过亚麻酸和亚油酸的酶促氧化的合成。在本研究中，1-己醇和Z-3-己烯-1-醇受到酿酒过程的影响，导致CM葡萄酒中的浓度低于CW葡萄酒中的浓度。在E-3-己烯-1-醇的含量中没有发现明显的差异。

乙酯对葡萄酒的味道有很大的影响，因为它们的浓度通常很高，而且检测阈值很低；因此它们在葡萄酒的果香中起着至关重要的作用。乙酯的含量取决于不同的因素，如糖含量、发酵温度、通气量和酵母菌株。在本研究中，CW和CM葡萄酒显示出相同的脂肪酸乙酯特征。己酸乙酯和辛酸乙酯是主要的脂肪酸乙酯，而癸酸乙酯在两种葡萄酒中的浓度最低。二氧化碳浸渍使丁酸乙酯的含量明显增加，但己酸乙酯和癸酸乙酯的含量却明显减少。乙酸酯的形成取决于葡萄的营养浓度、介质中可用的非饱和脂肪酸的含量以及碳氮比。挥发性乙酸酯是葡萄酒果味的关键成分之一。本研究中发现了三种乙酸酯：乙酸己酯、乙酸异戊酯和2-苯基乙基乙酸酯。只有乙酸己酯为葡萄酒提供了令人愉快的"苹果"特征，它随着酿酒工艺的变化而变化；在传统的酿酒工艺中产生的乙酸己酯值最高。脂肪酸在酵母的脂质代谢中产生，因此与脂肪、奶酪和酸败的感官属性有关。脂肪酸中有癸酸、辛酸和己酸，它们在两种葡萄酒中都存在较高的浓度。2+3-甲基丁酸、辛酸、癸酸和己酸的浓度在采用二氧化碳浸渍法时明显降低。在乙烯基苯酚中，只有4-乙烯基愈创木酚和4-乙烯基壬基酚被发现。这些化合物与沉重的药物气味有关。酿酒过程并不影响葡萄酒中挥发性酚类物质的含量。关于羰基化合物，二氧化碳浸渍引起了乙偶姻浓度的增加。

3. 主成分分析（PCA）在葡萄酒挥发性成分上的应用

主成分分析（PCA）被应用于丹魄白葡萄酒的挥发性化合物，在不同的酿酒处理之间有明显的差异（图1）。

前两个主成分（PC1和PC2）解释了74.76%的总变异（分别为50.91%和23.85%）。PC1的特点是2-甲基-1-丙醇、3-甲基-1-丁醇、2-苯乙醇和丁酸乙酯对正向负荷的主要贡献，而乙酸己酯、2+3-甲基丁酸、辛酸和癸酸对负向负荷的贡献。PC2的特征是正向的己酸乙酯和癸酸乙酯，负向的1-己醇、香叶酸和Z-3-己烯-1-醇。

PCA区分了两组。第一组由2014、2015和2016年份的二氧化碳浸渍葡萄酒（CM）组成，位于PC1的正侧。第二组由2014年、2015年和2016年的传统酿造葡萄酒（CW）组成，位于PC1的负侧。2014和2015年份的CM葡萄酒与丁酸乙酯和2-苯乙醇的高含量有关。然而，2016年份的CM葡萄酒与酒精（2-甲基-1-丙醇和3-甲基-1-丁醇）密切相关。2014年生产的CW葡萄酒与高乙基酯（己酸乙酯和癸酸乙酯）和乙酸酯（乙酸己酯）含量密切相关。最后，挥发性酸（2+3-甲基丁酸、辛酸、癸酸和香叶酸）和C6化合物（1-己醇和Z-3-己烯-1-醇）的高含量有助于区分2015和2016年份的CM葡萄酒。

4. 丹魄白葡萄酒的气味活性值

表3中的结果说明，在25种量化的挥发性化合物中，有12种（占总化合物的48%）的平均浓度高于其相应的气味阈值（OAV>1）。这些挥发物被认为是分析的葡萄酒整体香味的潜在贡献者；尽管它们的感官影响可能会受到实际葡萄酒基质的影响。

二氧化碳浸渍的丹魄白葡萄酒是芳香特征最强的葡萄酒，其总的OAV为822，而CW葡萄酒的OAV为770。四种乙酯（果香）对白葡萄酒香气的贡献是果香特征，在CM和CW葡萄酒中都发现了超过感知阈值的水平。乙酸异戊酯和辛酸乙酯分别与香蕉和苹果的香气有关，是葡萄酒中最强的香味物质，与酿造方法无关。二氧化碳浸渍的葡萄酒中乙酸异戊酯的OAV最高（367），而辛酸乙酯在传统酿酒法酿造的葡萄酒中最高（353）。具有花香的2-苯基乙酸酯也在所有葡萄酒中被检测到，超过其气味阈值，两种酿酒方法的数值相似。醇类中，3-甲基-1-丁醇（酒精和香蕉味）是唯一一个OAV>1的醇类，并且在二氧化碳浸渍的葡萄酒中做出了主要贡献。

C6-C10脂肪酸的存在，通常与负面气味的发生有关，与被描述为果味、奶酪味和酸败的气味有关。然而，它们可能对葡萄酒的芳香平衡有很大的影响，因为它们抑制相应酯的水解。在本研究中，2+3甲基丁酸、己酸、辛酸和癸酸对传统白葡萄酒（CW）的香气贡献很大，尽管与其他化合物相比，它们对葡萄酒香气的影响很低。只有与丁香和咖喱味有关的挥发性酚类4-乙烯基愈创木酚在所有的葡萄酒中都呈现出大于1的OAV。这种化合物在经过传统酿造的葡萄酒中显示出最大的OAV值。当采用二氧化碳浸渍法时，乙基酯和乙酸酯的OAV显示了白葡萄酒中果味的增加。果香的增加和带有酸败气味的脂肪酸的减少将有助于改善二氧化碳浸渍葡萄酒的整体香气。

5. 香气感官特性

表4显示了丹魄白葡萄酒芳香感官描述符的平均值（GM%），以及酿酒因素（W）的方差分析结果。丹魄白葡萄酒的芳香感官特征是由一个资深的品尝小组使用总共9个芳香描述词得到的（表4）。根据方差分析，酿酒工艺对水果、成熟果实和花香的影响是显著的（P < 0.05）。在研究的所有年份中，二氧化碳浸渍葡萄酒（CM）的成熟度最高，而传统酿酒法（CW）的果实和花香显示出最高的GM（%）。这表明，在评估的9个描述符中，这三种味道有助于区分丹魄白葡萄酒。除香气强度外，两种酿酒工艺的最大GM（%）值均为水果、柑橘、热带、花香和成熟水果的味道（GM>30%）。所有评估的感官属性在两种葡萄酒中都显示出GM>10%，因此，可以用来定义白葡萄酒的香气。

6. 香气感官描述符和葡萄酒挥发性化合物之间的PLS模型关系

偏最小二乘法（PLS）回归被用来显示葡萄酒的感官属性和挥发性化合物之间的关系。图2包含了GM>10%的香气描述符（香气强度、果实、柑橘、热带水果、成熟水果、花香、草香、矿物和酵母味）与被认为是香气贡献物质的OAV>0.2（V1-V20）的挥发物之间进行的PLS。该图（解释了总方差的62.57%）表明了挥发性化合物和感官描述物的相关性，以及它们与所分析的葡萄酒的关系。PLS区分了不同的酿酒过程。CM葡萄酒被定位在PC1的正侧，CW葡萄酒被定位在同一轴线的负侧。在这两个方面，2015年的葡萄酒都与其他年份的葡萄酒不同。

香气强度和成熟的水果描述符高度相关，与CM-14和CM-16葡萄酒相关。根据载荷，这些属性主要由3-甲基-1-丁醇（V1）、2-苯乙醇（V2）和丁酸乙酯（V6）预测。图2显示了花香描述与己酸（V14）和癸酸（V15）之间的正相关关系。柑橘、热带和种子水果属性与乙酸己酯（V9）、癸酸乙酯（V11）和己酸（V14）高度相关。花香、柑橘、热带和种子果香主要与2014和2016年份的CW葡萄酒有关。草本属性与E-3-己烯-1-醇（V4）、丁酸乙酯（V6）和2-苯乙酸（V12）高度相关。CM葡萄酒有强烈的草药味；可能是由于在发酵过程中出现了树枝。2015年份的CW葡萄酒显示出最高的矿物香气。4-乙烯基愈创木酚（V19）和4-乙烯基苯酚（V20）对这一描述符进行了令人满意的预测。最后，2014和2016年份的CM葡萄酒与酵母香气和4-乙烯基苯酚（V20）呈现出最高的相关性。

在连续三个年份中，研究了酿酒过程（二氧化碳浸渍与传统酿酒）对丹魄白葡萄酒的挥发性成分和芳香感觉特性的影响。二氧化碳浸渍导致葡萄酒的pH值、挥发性酸度和可滴定酸度较低，而乙醇含量未受影响。当采用二氧化碳浸渍法时，葡萄酒的挥发性也发生了明显变化。二氧化碳浸渍产生的葡萄酒中，醇类和羰基化合物的含量明显增加，而C6醇和挥发性酸的浓度较低。然而，葡萄酒中的乙酯和乙酸酯以及挥发性酚类的总含量没有受到影响。酿酒过程的影响也对气味活性值（OAV）产生了影响，其中12种挥发性化合物的数值大于1；二氧化碳浸渍葡萄酒的OAV总量最高。乙酯和乙酸酯的气味活性值分析表明，当采用二氧化碳浸渍法时，丹魄白葡萄酒的果味增加。在感官分析中，二氧化碳浸渍葡萄酒的成熟水果描述符显示出最大的平均值（GM%），而传统生产的葡萄酒的种子水果和花香则显示出更高的水平。偏最小二乘（PLS）回归应用于香气化合物和香气感官描述符，显示出二氧化碳浸渍葡萄酒呈现出更高的香气强度和成熟水果描述符。柑橘类、热带和种子类水果的属性与传统酿造的葡萄酒相关。

获得的结果表明，在白葡萄酒中采用二氧化碳浸渍法，可以替代传统的酿酒方法，获得具有浓郁成熟水果特征的葡萄酒。因此，它将增加白葡萄酒的多样性和差异性。然而，还需要进一步研究，以评估二氧化碳浸渍对其他葡萄酒化学成分的影响。