李永山 張軍翔 郝笑云

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

葡萄酒陳釀過程中溶解氧變化研究

李永山 張軍翔 郝笑云

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

利用溶解氧測(cè)定儀測(cè)定不同溫度下和陳釀過程中葡萄酒的溶解氧，總結(jié)葡萄酒中溶解氧隨溫度升高而降低的規(guī)律；對(duì)葡萄酒中的溶解氧在陳釀過程中的降低變化進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。結(jié)果表明，葡萄酒在陳釀過程中其溶解氧起始濃度較高，但是其降低速率很快，并且兩周后趨于0；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，提出一個(gè)葡萄酒中的氧與酚類物質(zhì)的反應(yīng)模型，并對(duì)此模型進(jìn)行擬合驗(yàn)證。模型DO＝f（T）·DO0·eKom·t能夠反映出葡萄酒陳釀過程中溶解氧隨時(shí)間的變化規(guī)律。

葡萄酒；溶解氧；模型

葡萄酒是葡萄經(jīng)過處理發(fā)酵的酒精飲料。葡萄酒的釀造過程大致可以分為發(fā)酵階段和后熟階段。由于新釀制的葡萄酒酒體粗糙，口感不協(xié)調(diào)，因此需要在不銹鋼罐或者橡木桶中進(jìn)行陳釀。在整個(gè)陳釀過程中，溶解氧起著非常重要的作用，氧的作用主要在于加速醇、醛、酸、酯之間氧化還原反應(yīng)的發(fā)生，促進(jìn)酒的后熟和陳釀［1］。微氧技術(shù)［2］的出現(xiàn)，為葡萄酒的陳釀提供了一種新的方式。因此人們更加關(guān)注葡萄酒中的溶解氧變化。通過了解葡萄酒中的溶解氧，能夠?yàn)榇隧?xiàng)技術(shù)在葡萄酒的陳釀中供氧量和供氧時(shí)間提供理論參考［3］。

本試驗(yàn)選取不銹鋼罐和橡木桶為研究對(duì)象，通過分析其中溶解氧的變化，總結(jié)其中的規(guī)律并且提出了一個(gè)相關(guān)的理論模型。微氧技術(shù)在葡萄酒后處理過程中的應(yīng)用提供了可遵循的量化規(guī)律，并能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)節(jié)省成本。

1 材料與方法

1.1 葡萄酒樣

實(shí)驗(yàn)用酒為2010年釀制的赤霞珠。不銹鋼罐容積50m3，在儲(chǔ)酒車間陳放；橡木桶容積225L，選取3個(gè)不同品牌，存放于地下酒窖。

1.2 試驗(yàn)儀器

便攜式溶氧測(cè)定儀：HQ30d，法國(guó)HACH公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 葡萄酒儲(chǔ)存過程中溶解氧變化監(jiān)測(cè) 選取5個(gè)50m3不銹鋼罐為研究對(duì)象，待裝滿酒后測(cè)定罐中部（約1.2m）溶解氧的變化；

隨機(jī)選取3個(gè)品牌的橡木桶各3個(gè)，裝滿酒后測(cè)定液面中部（液面下30cm處）和底部（液面下60cm處）的溶解氧氣的變化［3］。

1.3.2 溶解氧隨溫度的變化 取葡萄酒至于冰箱中冷凍，于－2℃時(shí)取出，使其自然升溫，在不同溫度條件下測(cè)定其溶解氧［4］。

1.3.3 溶解氧變化理論模型的建立 葡萄酒中的多酚物質(zhì)具有還原性，是消耗氧氣的主要物質(zhì)。在陳釀過程中，會(huì)被葡萄酒中的溶解氧氧化。這些反應(yīng)大致可分為花色苷與黃烷類的反應(yīng)、花色苷與黃烷類和乙醛的反應(yīng)以及花色苷和其他化合物的反應(yīng)［5］。在這些化學(xué)變化的共同作用下，葡萄酒變得更加穩(wěn)定，顏色加深，同時(shí)酒的感官品質(zhì)得到了改善，香氣也得到了提升。葡萄酒中的這類化學(xué)反應(yīng)可用圖1表示［6］。

圖1 葡萄酒中的氧化反應(yīng)Figure 1 Theoxidation reaction in wine

通過圖1可知，當(dāng)用P代表葡萄酒中與氧氣反應(yīng)的物質(zhì)，用P·O表示氧化后的產(chǎn)物，O2為葡萄酒中的溶解氧因此將此氧化還原反應(yīng)可以表示為：

在葡萄酒中，溶解氧受到溫度（T）的影響很大［7］，因此在描述氧氣在陳釀過程中的變化規(guī)律時(shí)，需要考慮到溫度的影響，所以溫度影響系數(shù)表示為f（T）。

用DO表示葡萄酒中的溶解氧，用PO表示產(chǎn)物，又因?yàn)榉磻?yīng)底物P的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溶解氧的濃度（＞1 000倍），所以將P看作常數(shù)，表示為A。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，可以得到：

式中：

DO——葡萄酒中溶解氧的濃度，mg/L；

PO——葡萄酒中氧化產(chǎn)物濃度，mg/L；

t——時(shí)間，d；

DO0——葡萄酒中初始溶解氧濃度，mg/L；

A——初始底物濃度，mg/L；

k——反應(yīng)系數(shù)。

式（1）經(jīng)過計(jì)算，得到：

式中：

Kom——經(jīng)過多次計(jì)算后的系數(shù)。

在葡萄酒的儲(chǔ)存過程中，溫度對(duì)溶解氧也具有一定的影響，會(huì)使DO0產(chǎn)生一定的波動(dòng)。因此引入一個(gè)溫度變化系數(shù)f（T）。式（2）就變?yōu)椋?/p>

式中：

f（T）——溫度變化系數(shù)。

2 分析與討論

2.1 溶解氧隨溫度的變化

由圖2可知，葡萄酒中的溶解氧與酒溫呈負(fù)相關(guān)，隨著溫度的升高，葡萄酒中的溶解氧逐漸降低。

圖2 溫度與溶解氧的變化Figure 2 Variations of dissolved oxygen in different temperatures

由于在0℃以下時(shí)，溶解氧測(cè)定儀無法正常工作，因此只能測(cè)量0℃以上時(shí)葡萄酒的溶解氧。通過SPSS 17.0軟件進(jìn)行擬合，得到最佳描述此變化的曲線經(jīng)驗(yàn)方程（4），能夠較好的表示和預(yù)測(cè)在此溫度范圍內(nèi)葡萄酒中的溶解氧含量：

其中，f（T）＝T－0.106（T＞0），R2＝0.963。

2.2 葡萄酒陳釀過程中溶解氧的變化

2.2.1 不銹鋼罐中的溶解氧變化 葡萄酒的儲(chǔ)藏陳釀容器一般為不銹鋼罐或者橡木桶，因此研究的不銹鋼罐中部和橡木桶的中部以及底部的溶解氧變化，為進(jìn)一步了解葡萄酒中氧氣的規(guī)律提供依據(jù)。

由圖3可知，不銹鋼罐中初始溶解氧比較高，在2.0mg/L以上，隨著時(shí)間的變化，其溶解氧迅速降低，最后趨于0mg/L；選取的對(duì)象中的溶解氧呈現(xiàn)出相同的變化規(guī)律，并且不同對(duì)象間的浮動(dòng)很小。

圖3 不銹鋼罐中溶解氧的變化Figure 3 Evoluton of dissolved oxygen in stainless steel tanks

圖4 橡木桶中部溶解氧的變化Figure 4 Evolution of oxygen in the middle of oak barrels

圖5 橡木桶底部溶解氧的變化Figure 5 Evolution of oxygen in the bottom of oak barrels

2.2.2 橡木桶中的溶解氧變化 由圖4和圖5可知，在陳釀開始時(shí)，橡木桶底部的溶解氧與中部基本相同，橡木桶內(nèi)的初始氧濃度偏高，可以達(dá)到3.5mg/L，在陳釀過程中迅速降低。隨著時(shí)間的進(jìn)行，橡木桶底部的溶解氧總是略低于中部的溶解氧。二者的溶解氧變化呈現(xiàn)出相同的下降走勢(shì)，兩周后趨于0mg/L。與不銹鋼罐對(duì)比，可以看出，橡木桶內(nèi)溶解氧變化較為平緩。

2.3 葡萄酒陳釀過程中的溶解氧變化模型

由表1可知，通過模型擬合，得到的3條曲線相關(guān)系數(shù)均在0.97以上，能夠確切的表示出溶解氧在葡萄酒陳釀中的變化規(guī)律。

表1 葡萄酒溶解氧變化理論模型Table 1 The model of evolution of oxygen in wine

系數(shù)Kom表示溶解氧的變化速率，比較Kom發(fā)現(xiàn)，在不銹鋼罐中其絕對(duì)值最大，橡木桶底部次之，橡木桶中部最小。說明溶解氧的消耗速率為不銹鋼罐＞橡木桶底部＞橡木桶中部，這是因?yàn)椴讳P鋼罐是密閉容器，而橡木桶具有通透性的緣故；并且橡木桶頂部具有一定空隙，氧氣能夠向下擴(kuò)散，導(dǎo)致橡木桶頂部和底部氧氣變化具有微小差異。

3 結(jié)論

葡萄酒中的溶解氧濃度隨溫度的升高會(huì)而降低，在葡萄酒溫度保持穩(wěn)定的情況下，在不銹鋼罐與橡木桶中陳釀的葡萄酒都會(huì)在兩周時(shí)間左右降到最低值，模型DO＝f（T）·DO0·eKom·t能夠表示出葡萄酒在陳釀過程中溶解氧的變化。該模型的建立，能夠?yàn)槲⒀跫夹g(shù)應(yīng)用在葡萄酒陳釀過程中的供氧時(shí)間和供氧量提供了理論基礎(chǔ)，避免在微氧處理過程中出現(xiàn)供氧不足或者過氧化的現(xiàn)象，保證葡萄酒的健康和質(zhì)量。

1 康文懷，李華，秦玲.葡萄酒中溶解氧與酚類物質(zhì)的研究進(jìn)展［J］.釀酒，2003，30（4）：44～46.

2 夏廣麗，劉春生，史銘儡，等.微氧處理技術(shù)在葡萄酒陳釀中的應(yīng)用［J］.中外葡萄與葡萄酒，2008（3）：16～18.

3 I Nevares，M Del Alamo，L M Cárcel，et.al.Measure the dissolved oxygen consumed by red wines in aging tanks［J］.Food Bioprocess Technol.，2009（2）：328～336.

4 肖利民，曾新安，陳勇，等.葡萄酒后處理階段溶解氧變化研究［J］.食品科技，2004（6）：77～79.

5 E Gómez－Plaza，M Cano－López.A review on micro－oxygenation of red wines：Claims，benefits and the underlying chemistry［J］.Food Chemistry，2011（125）：1 131～1 140.

6 Mark Kelly，David Wollan.Micro－oxygenation of wine in barrels［D］.Australia：The Australian and New Zealand Grapegrower and Winemaker，2003.

7 曾新安，岳強(qiáng)，肖利民.橡木桶陳釀過程葡萄酒溶解氧的變化［J］.釀酒科技，2005（11）：73～74.

Study on the changes of dissolved oxygen in wine aging process

LI Yong－shan ZHANG Jun－xiangHAO Xiao－yun

（Agricultural School of Ningxia University，Yinchuan，Ningxia750021，China）

The dissolved oxygen（DO）in different temperature was matured by a meter and we found that the oxygen dissolved in wine was reduced with the temperature rising.We have a further study of DO while wine maturing.The DO is in a high level at the beginning of aging，but decreased quickly and after two weeks to 0.According to the chemical reaction kinetics，present a wine in oxygen and phenol reaction model，and the model was validated.The modelDO＝f（T）·DO0·e Kom·tcan express the changes in wine.

wine；dissolved oxygen；model

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.015

寧夏自治區(qū)科攻關(guān)項(xiàng)目

李永山（1986－），男，寧夏大學(xué)在讀碩士研究生。E－mail：lyshan86＠163.com

張軍翔

2011－08－01