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媚麗葡萄酒氧化褐變的動力學研究

發布人:杜康集團 來源:杜康集團 www.225561.buzz更新日期: 2018-10-23 01:56:52

媚麗葡萄酒氧化褐變的動力學研究

葡萄酒是一類營養價值很高的傳統飲料,特別是紅葡萄酒,其含有豐富的酚類物質,有很強的抗氧化性,能有效清除體內的活性氧自由基,有預防心血管疾病、抗菌、抗病毒、抗癌等功效[1-5]。但葡萄、葡萄酒中的許多物質,在葡萄酒釀造、儲存過程中很容易被氧化,使酒呈現褐色,酒液混濁,產生氧化氣味,最終導致褐變[6]。依據發生機制,葡萄酒的氧化褐變主要分為酶促氧化褐變和非酶氧化褐變,前者主要發生于葡萄酒釀造的早期(即葡萄汁中),而后者主要發生在葡萄酒中[7]。其中,酚類物質尤其是黃烷醇類,在氧化褐變過程中的影響最大[8-11],SO2、抗壞血酸、過渡金屬離子等也發揮著重要作用[6,12-14]。

“媚麗”是由西北農林科技大學葡萄酒學院于1982-1988年采用“歐亞種內輪回選擇法”選育而成的一個葡萄新品系[15],2010-08通過陜西省果樹品種審定委員會審定。“媚麗”葡萄是一個抗病性強、綜合性狀優良的釀酒與鮮食兼用的中熟品種,適宜在我國華北、西北地區及南方地區推廣(http://www.winefountain.org/simple/?t321.html)。目前,對“媚麗”果實及葡萄酒特性方面已做了一些研究[16-18],但對“媚麗”所釀葡萄酒氧化褐變的研究尚未見報道。為此,本研究通過加速氧化的方法,研究不同工藝所釀“媚麗”葡萄酒的氧化褐變動力學,深入探討“媚麗”葡萄酒的氧化穩定性,為“媚麗”葡萄品種的推廣及葡萄酒市場的開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料


1.1.1 試驗用酒樣 試驗酒樣按照傳統工藝于2010年釀造[19-20],分別為“媚麗”干紅葡萄酒、桃紅葡萄酒、汽酒和梅鹿輒干紅葡萄酒(作為對照,與“媚麗”葡萄品質一致)。釀酒用葡萄均采自陜西楊凌西北農林科技大學葡萄酒學院葡萄苗木基地,酒樣均在西北農林科技大學葡萄酒學院試驗中心釀制,主要生產流程如下:

(1)干紅葡萄酒。葡萄原料→分選→除梗破碎(加入50 mg/L的SO2,質量分數1%的酵母)→浸漬發酵(20~25 ℃,浸漬時間一般為發酵開始后5 d)→酒精發酵監控(相對體積質量降到1.0以下)→出酒、分離皮渣(18~20 ℃,葡萄酒還原糖<2 g/L)→蘋果酸乳酸發酵(18~20 ℃)→發酵監控→發酵結束→穩定性試驗及處理→過濾→裝瓶。

(2)桃紅葡萄酒。葡萄原料→分選→除梗破碎(用50 mg/L SO2處理)→低溫短期浸漬(2~24 h,<20 ℃)→分離皮渣→澄清→酒精發酵(18~20 ℃)監控(相對體積質量降到1.0以下)→澄清(SO2處理)→密閉儲藏→冷處理→穩定性試驗及處理→過濾→裝瓶。

(3)汽酒。葡萄原料→分選→直接壓榨、分離皮渣→澄清葡萄汁(SO2、膨潤土處理,加入活性干酵母)→酒精發酵(18~20 ℃)監控(相對體積質量降到1.0以下)→分離倒罐→澄清(SO2處理)→密閉儲藏→穩定性試驗及處理→過濾→裝瓶時加入0.3 MPa的CO2。

1.1.2 主要試劑與儀器 主要試劑有沒食子酸(生化級);膨潤土、葡萄糖、無水硫酸銅、無水乙醇、甲醇、鎢酸鈉、鉬酸鈉、硫酸鋰、磷酸、碳酸鈉、檸檬酸、磷酸氫二鈉、鹽酸、氫氧化鈉、硫酸、碘、碘化鉀,均為國產分析純,天津富宇有限公司生產。

主要儀器有自動氧化還原電位滴定儀(ZDJ-4A型,上海雷磁)、紫外-可見分光光度計(UV-2450,SHIMADZU,Japan)、pH計(pH-3B型,上海雷磁)、恒溫鼓風干燥箱。

1.2 酒樣處理和加速氧化


基于Singleton等[21]建立的加速氧化褐變方法并稍加調整,在120 mL具蓋螺旋口玻璃瓶中加入酒樣60 mL,用封口膜封口,加蓋,在恒溫鼓風干燥箱((50±1) ℃)中加速氧化反應30 d,根據試驗數據的變化,分別于第0,4,7,10,15,23,30天時取樣測定褐變程度、氧化還原電位、游離SO2含量和pH值,于試驗開始和結束時取樣測定基本理化指標。每個酒樣重復3次。

1.3 測定項目及方法


1.3.1 褐變程度的測定 褐變程度的測定采用吸光值法,測定酒樣在420和520 nm處的吸光值(A420 nm和A520 nm),用A420 nm表示褐變程度,A520 nm表示葡萄酒氧化后的紅色色調。使用紫外-可見分光光度計,4 mm斜槽石英比色杯測定。以檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液(pH 3.2)為對照調零,并在測定前將酒樣先經0.45 μm水系濾頭過濾,再用該緩沖液將紅葡萄酒稀釋10倍[22-23]。

稀釋用的緩沖液為McIlvaine′s緩沖液(pH3.2),其配制方法如下:

母液A(0.1 mol/L檸檬酸):1個水分子的檸檬酸2.1 g溶于100 mL蒸餾水中。

母液B(0.2 mol/L磷酸鈉):12個水分子的磷酸氫二鈉7.16 g溶于100 mL蒸餾水中。

將75 mL母液A與21 mL母液B混合,即可得到pH 3.2的McIlvaine′s緩沖液。

母液A、B分開放置,每次現配現用。測定前酒樣經0.45 μm水系濾頭過濾后測定。

1.3.2 氧化還原電位的測定 葡萄酒的氧化還原電位(Eh)以甘汞電極為參比電極,鉑金電極為指示電極,用ZDJ-4A型自動氧化還原電位滴定儀測定,測定前利用標準氧化還原電位溶液進行校正。

1.3.3 游離SO2和pH的測定 游離SO2和pH的測定參照王華[24]的方法。

1.3.4 基本理化指標的測定 總酚、還原糖、總酸、揮發酸、酒度等測定參照王華[24]的方法。

1.4 數據統計分析


試驗數據的差異顯著性通過Duncan新復極差法實現,主要變量與褐變程度的相關性分析均通過回歸分析(95%顯著水平)實現,所用數理統計軟件為DPS7.55。試驗結果以“平均值±標準差”表示。褐變速率k利用A420 nm與時間的回歸分析獲得。

2 結果與分析

2.1 葡萄酒加速氧化期間的褐變動力學


2.1.1 葡萄酒褐變程度的變化 試驗結果(圖1a)表明,在整個加速氧化過程中,對照酒樣2010年梅鹿輒干紅和2010年媚麗干紅、桃紅的褐變程度(A420 nm)基本相同,總體上都呈現先迅速上升,再迅速下降,之后緩慢上升,最后出現下降的趨勢;而媚麗汽酒在整個加速氧化過程中變化較為和緩,僅有少量增加。與A420 nm不同,葡萄酒在波長520 nm處的吸光值A520 nm起初迅速增加后,緊接著持續下降,并持續到試驗結束(圖1b)。

在整個加速氧化試驗過程中,葡萄酒的褐變程度從第0天的0.140~1.083增加到第30天的0.261~1.870。對照酒樣梅鹿輒干紅的褐變程度變化最大,對于不同工藝釀造的“媚麗”葡萄酒,其褐變程度有明顯差異,時間越長,差異越顯著,褐變程度從大到小的順序為:“媚麗”干紅>“媚麗”桃紅>“媚麗”汽酒,但均顯著低于梅鹿輒干紅(圖1a)。

圖1 加速氧化期間各酒樣褐變程度隨時間的變化

Fig.1 Changes of wine browning degrees with time during accelerated oxidation

2.1.2 葡萄酒褐變動力學模型 白葡萄酒的褐變動力學通常符合0級動力學變化(去除前幾天的數據)[25-26],以氧化時間為橫坐標(x),以褐變程度(A420 nm)為縱坐標(y),0級動力學方程為y=kx+b,k為褐變速率。本研究對7 d后的試驗數據進行線性擬合(去除與Sioumis等[25]和Francisco等[26]試驗結果一致的第1階段0,4 d的數據),結果見表1。表1顯示,除媚麗汽酒外,其他酒樣均不符合0級動力學變化;而用一元二次方程模型時的決定系數為0.536 6~0.992 8,說明該模型能更好地描述葡萄酒加速氧化7 d后褐變程度(A420 nm)的變化,且初始褐變速率為一元二次方程求導后,x為7時的值,即7 d后媚麗葡萄酒的初始褐變速率從大到小依次為:媚麗干紅(29.0×10-3 d-1)>媚麗桃紅(12.0×10-3 d-1)>媚麗汽酒(2.4×10-3 d-1),均小于對照酒樣梅鹿輒干紅(101.4×10-3 d-1)。

表1 葡萄酒氧化褐變動力學模型

Table 1 Dynamics model of wine oxidative browning

注:*表示P<0.05,**表示P<0.01。

Note:* Represents P<0.05,** Represents P<0.01.

酒樣Samples0級反應Zero?orderreactionA420-tR2一元二次方程模型QuadraticequationmodelA420-tR2k/10-3·d-1梅鹿輒干紅Merlotredwiney=0.0205x+1.46410.4725 y=-0.0035x2+0.1504x+0.52350.9928??101.4媚麗干紅Meiliredwiney=-0.0208x+1.94400.6799y=-0.0021x2+0.0584x+1.370.9521?29.0媚麗桃紅Meilirosewiney=-0.0094x+0.99540.3949y=-0.0009x2+0.0246x+0.74850.536612.0媚麗汽酒Meilisparklingwiney=0.0063x+0.06380.9574??y=0.0001x2+0.001x+0.10180.9758?2.4

2.1.3 葡萄酒加速氧化期間氧化還原電位、游離SO2和pH的變化 由圖2a可以看出,所有酒樣氧化還原電位(Eh)的變化比較一致:在最初7 d迅速上升,之后趨于平穩,23 d后,除媚麗汽酒仍變化和緩外,其他酒樣均稍有增加,整體上表現為媚麗桃紅>梅鹿輒干紅>媚麗干紅,但差異不顯著。由圖2b可以看出,酒樣中游離SO2的含量先迅速降低,且初始游離SO2含量越高下降越快;然后稍有增加又持續下降,最后趨于一致(30 d時),游離SO2含量很低,酒樣間差異不顯著(P>0.05)。由圖2c可以看出,各酒樣pH值的變化趨勢較為一致,在整個加速氧化期間持續下降;pH值的變化符合0級動力學模型,下降速率由大到小的順序依次是:梅鹿輒干紅(6.1×10-3d-1)>媚麗汽酒(5.9×10-3d-1)>媚麗干紅(5.4×10-3d-1)>媚麗桃紅(3.3×10-3d-1)。

進一步分析顯示,隨著加速氧化時間的變化,酒樣中游離SO2含量和氧化還原電位Eh均表現出規律性的變化(圖2d),相關分析表明兩者存在顯著負相關關系(R=-0.85,P<0.05)。

由表2可以看出,除pH值變化差異不大外,游離SO2含量、氧化還原電位和褐變程度在加速氧化30 d前后的變化值都較大,其中變化最大的是對照酒樣梅鹿輒干紅,變化較小的是媚麗汽酒。相關分析結果表明,只有游離SO2含量的變化量與氧化還原電位變化量間呈顯著負相關(R=-0.89,P<0.05),與褐變程度變化量間極顯著負相關(R=-0.98,P<0.01)。

圖2 加速氧化期間各酒樣主要變量的變化

Fig.2 Changes of main parameters related to browning during accelerated oxidation

表2 加速氧化30 d前后酒樣pH、游離SO2、氧化還原電位及褐變程度(A420 nm)的變化

Table 2 Variations of wine pH values,free sulfur dioxide,redox potential and browning degrees after 30 days’ oxidation

酒樣SamplespH游離SO2含量/(mg·L-1)Freesulfurdioxide氧化還原電位/mVRedoxpotentialA420nm梅鹿輒干紅Merlotredwine-0.16-10.85149.50.787媚麗干紅Meiliredwine-0.16-4.99125.30.217媚麗桃紅Meilirosewine-0.10-3.37133.70.087媚麗汽酒Meilisparklingwine-0.19-2.31119.70.121

2.2 氧化褐變對葡萄酒基本理化指標的影響


由表3可以看出,經過30 d的加速氧化,除還原糖含量變化較小外,葡萄酒的其他基本理化指標均發生了很大變化:總酸和揮發酸的增加量達極顯著水平(P<0.01),酒度的下降達極顯著水平(P<0.01),總酚含量下降不顯著。可見,經過氧化褐變后葡萄酒的品質均不同程度降低。總體而言,“媚麗”葡萄釀制的3款酒中,媚麗汽酒的基本理化指標變化最小,這可能是由于二氧化碳的保護作用所致[27-28],其次為媚麗桃紅和媚麗干紅。

表3 0和30 d葡萄酒的基本理化指標及變化量

Table 3 Basis indexes and variations of wines at 0 and 30 d

注:總酸以酒石酸計,揮發酸以乙酸計。

Note:Total acid was analyzed as tartaric acid and volatile acid as acetic acid.

項目Items酒樣Samples總酚/(mg·L-1)Totalphenol總酸/(g·L-1)Totalacid揮發酸/(g·L-1)Volatileacid還原糖/(g·L-1)Reducingsugar酒度/%Alcohol第0天Thezeroday梅鹿輒干紅Merlotredwine691.05±5.266.81±0.040.30±0.012.27±0.1211.04媚麗干紅Meiliredwine648.95±16.326.60±0.040.22±0.002.36±0.0612.82媚麗桃紅Meilirosewine338.42±18.236.56±0.050.20±0.021.32±0.1111.52媚麗汽酒Meilisparklingwine154.21±14.977.01±0.070.16±0.010.75±0.019.94第30天Thethirtiethday梅鹿輒干紅Merlotredwine583.97±16.7212.85±0.252.73±0.162.35±0.058.15媚麗干紅Meiliredwine455.40±16.7213.56±0.252.36±0.122.38±0.157.36媚麗桃紅Meilirosewine223.65±5.5011.25±0.002.70±0.200.87±0.067.57媚麗汽酒Meilisparklingwine130.14±9.2012.41±0.131.28±0.200.46±0.023.52變化量Variation梅鹿輒干紅Merlotredwine-107.086.042.430.08-2.89媚麗干紅Meiliredwine-193.556.962.140.02-5.46媚麗桃紅Meilirosewine-114.774.692.50-0.45-3.95媚麗汽酒Meilisparklingwine-24.075.401.12-0.29-6.42

3 討 論


本研究結果表明,隨著加速氧化時間的延長,紅葡萄酒的褐變程度(A420 nm)均有所增大,梅鹿輒干紅、媚麗干紅和媚麗桃紅第1階段都呈現快速上升、隨后下降,第2階段則緩慢上升,到第30天時又表現出下降的趨勢;在加速氧化的30 d內,7 d后的褐變變化符合一元二次方程模型,初始褐變速率k為2.4×10-3~29.0×10-3 d-1。紅葡萄酒氧化褐變的動力學變化與Sioumis等[25]和Francisco等[26]在白葡萄酒氧化褐變研究中的第1階段相似,但第2階段不同。Sioumis等[25]和Francisco等[26]在研究中發現,第2階段白葡萄酒的褐變程度幾乎呈直線增加,表現為0級動力學變化。而在本試驗加速氧化的第2階段,酒樣的褐變程度緩慢上升后又呈現出下降趨勢(第30天時)。這首先是由于試驗條件的差異,前者在加速氧化期間,酒樣處理時瓶口始終開放,有充分的氧氣進入,而本試驗酒樣處理時瓶口密封且酒樣∶空氣=1∶1(初始時氧氣基本飽和);其次也是最大的區別,即本試驗中所用酒樣為桃紅或紅葡萄酒(含有花色苷),與白葡萄酒不同。而本研究中的媚麗汽酒在加速氧化期間,各測定指標均始終緩慢上升,這是由于二氧化碳的保護作用所致[27-28],其在整個加速氧化期間氧化褐變較小。

本研究中酒樣氧化褐變的可能機理是:加速氧化初始時,由于有大量氧氣存在,易氧化的酚類物質被迅速氧化生成醌和H2O2,并很快通過縮聚反應形成褐色素[29],所以初始時氧化還原電位和褐變程度A420 nm、A520 nm(醌顯紅色)迅速增加;但由于酒樣中氧化還原物質如某些氧化還原酚、SO2等的存在,醌或形成的部分聚合物被還原為原先的酚,表現為褐變程度A420 nm、A520 nm、氧化還原電位等的略微下降,以及游離SO2含量的迅速下降(主要與H2O2反應);但是隨著氧化的進一步進行,游離SO2含量越來越低及H2O2的積累,褐變程度A420 nm和氧化還原電位緩慢增加,而在該過程中,隨著一些氧化中間產物如乙醛、乙醛酸等的逐漸形成,在花色苷的存在下,加速了花色苷-單寧的聚合[6-7,30],這在一定程度上增強了葡萄酒的氧化穩定性,表現為最后褐變程度的增加,A520 nm的持續下降也在一定程度上說明了游離花色苷向聚合花色苷的轉變。當然,葡萄酒的氧化褐變是一個很復雜的過程,葡萄品種、葡萄酒的類型、溫度、光照、pH及金屬離子等都會影響葡萄酒的氧化褐變,所以,進一步闡明其機理還需要對其單體酚的種類組成及變化進行進一步分析[26,31]。

長期以來,SO2一直作為葡萄酒中的抗氧化劑應用。SO2通過與氧快速反應,抑制了酒中的其他組分氧化,從而起到抗氧化作用[6]。但近年來的大量研究表明,在規定SO2添加量的前提下,葡萄酒中的某些酚類物質比SO2吸收及消耗氧更快,而SO2的抗氧化作用主要表現為與過氧化氫(H2O2)的反應[32]。但是,在游離SO2嚴重缺乏的情況下,其他的一些酚類物質還會被氧化[33]。所以在30 d的加速氧化過程中,隨著游離SO2含量的持續降低,H2O2會逐漸積累,褐變程度A420 nm在波動中仍有增加,在統計學上與游離SO2呈極顯著負相關。

4 結 論


在氧氣量一定的情況下,媚麗葡萄酒的褐變程度(A420 nm)表現出先迅速上升后迅速下降,之后一直緩慢上升,試驗結束時(第30天)又有下降的趨勢;7 d后媚麗葡萄酒的氧化褐變動力學變化更符合一元二次方程模型,初始褐變速率k為2.4×10-3~29.0×10-3 d-1。同時,對于同年份(2010年)、同產區(陜西楊凌)的“媚麗”葡萄釀造的干紅、桃紅和汽酒,其氧化褐變程度也存在差異,但均優于傳統工藝釀造的梅鹿輒干紅葡萄酒。本試驗條件下,不同工藝釀造的媚麗葡萄酒中,其氧化穩定性從大到小依次為:媚麗汽酒>媚麗桃紅>媚麗干紅。


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Kinetics of oxidative browning in “Meili” wines


LIANG Sha1,2,LI Hua1,2,GUO An-que1,2,ZHANG Jing1,2,MI Chuan-qing1,2,WANG Hua1,2

(1 College of Enology,Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China;2 Shaanxi Engineering Research Center for Viti-Viniculture,Yangling,Shaanxi 712100,China)


Abstract: 【Objective】 The study was to explore oxidation stability of “Meili” wines brewed by different crafts,which would provide helpful information for the promotion,development and application of “Meili” grape in future.【Method】 Employing the thermostatic air-blower-driven drying closet ((50±1) ℃) to accelerate the oxidation test,the kinetics of oxidative browning in “Meili” red wines,“Meili” rose wines and “Meili” sparkling wines was studied using Merlot red wines as the control.【Result】 Over a period of 30 days’ accelerated oxidation,the browning degrees (A420 nm) of “Meili” wines generally tended to obey quadratic equation model from the 7th day of the treatment,and the initial browning rates (k) of “Meili” wines varied from 2.4×10-3 to 29.0×10-3 d-1.The correlation analysis of the main parameters studied before and after 30 days showed that there was a significantly negative correlation (R=-0.89,P<0.05) between the variation of free sulfur dioxide and redox potential variation,and a markedly negative correlation (R=-0.98,P<0.01) between free sulfur dioxide and browning degree.The changes of basic indexes showed that the quality of wines was reduced after oxidation,and “Meili” sparkling winse had the minimum changes.【Conclusion】 Among different “Meili” wines,the oxidation stability changed as follows:“Meili” sparkling wines>“Meili” rose wines>“Meili” red wines.


Key words:“Meili” wine;oxidation browning;kinetics


網絡出版時間:2012-11-19 16:46

網絡出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20121119.1646.030.html


[中圖分類號] TS262.6


[文獻標志碼] A


[文章編號] 1671-9387(2012)12-0164-07


[收稿日期] 2012-04-01


[基金項目] 農副產品深加工技術示范項目(2008XH4-2)


[作者簡介] 梁 莎(1987-),女,陜西漢中人,碩士,主要從事葡萄酒抗氧化研究。E-mail:[email protected]


[通信作者] 郭安鵲(1976-),男,河南泌陽人,博士,主要從事葡萄酒化學和抗氧化研究。E-mail:[email protected]

王 華(1959-),女,河北阜城人,教授,博士生導師,主要從事葡萄與葡萄酒研究。E-mail:[email protected]


本文地址:http://www.225561.buzz/wine/16243.html 轉載自超星期刊
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