劉春艷,張 靜,李棟梅,謝 岳,王振平(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院,寧夏銀川 750021)

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葡萄酒風(fēng)味物質(zhì)研究進(jìn)展

劉春艷,張 靜,李棟梅,謝 岳,王振平*
(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院,寧夏銀川 750021)

風(fēng)味物質(zhì)是影響葡萄酒質(zhì)量的重要因素。葡萄酒中的風(fēng)味物質(zhì)主要受葡萄品種、成熟度、環(huán)境條件、酵母選擇等因素的影響,風(fēng)味物質(zhì)的種類(lèi)、含量、氣味特性決定葡萄酒的風(fēng)格和典型性。本文為更好地了解葡萄酒風(fēng)味物質(zhì)的研究進(jìn)展,結(jié)合前人研究資料,對(duì)葡萄酒風(fēng)味物質(zhì)的種類(lèi)、含量、作用、研究熱點(diǎn)以及影響因素進(jìn)行簡(jiǎn)單綜述,提出葡萄酒風(fēng)味物質(zhì)研究方向的展望,并為后期研究提供理論依據(jù)。

葡萄酒,風(fēng)味物質(zhì),影響因素

葡萄是世界上最有栽培價(jià)值的,具有適應(yīng)性強(qiáng),種植面積廣,產(chǎn)量高,應(yīng)用廣泛等特點(diǎn),它還是第一個(gè)完成基因組測(cè)序的水果[1]。葡萄酒是一款歷史悠久的酒精飲料,獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)保健功能和令人愉悅的口感被人們所青睞,葡萄酒風(fēng)味化合物種類(lèi)較為豐富,僅芳香化合物已測(cè)出460多種[2],其風(fēng)味化合物來(lái)自數(shù)百個(gè)化學(xué)成分反應(yīng)生成的混合物,這些混合物和人的感官相互作用經(jīng)過(guò)大腦傳遞產(chǎn)生神經(jīng)反應(yīng)形成心理感知[3],這些混合物之間相互作用、相互影響,表現(xiàn)出協(xié)同或是拮抗作用,這些相互作用決定了葡萄酒最后的香氣[4]。葡萄酒風(fēng)味由香氣和口感組成[5]。葡萄酒香氣復(fù)雜、多樣,主要來(lái)源有三類(lèi):一類(lèi)是品種香氣,即葡萄本身的特征香氣;二類(lèi)是發(fā)酵香氣,是葡萄在酒精發(fā)酵過(guò)程中由不同風(fēng)味類(lèi)型的酵母菌發(fā)酵生成多樣的風(fēng)味物質(zhì),如醇、醛、酮、酸、酯類(lèi);三類(lèi)是陳釀香氣,是葡萄酒在橡木桶陳釀過(guò)程中形成的風(fēng)味物質(zhì)[6]。甜、酸、苦、澀是葡萄酒的基本口感,具有甜味的物質(zhì)主要是糖、酒精和甘油;酸是各種有機(jī)酸;酚類(lèi)會(huì)產(chǎn)生一定苦味,苦味往往與澀味聯(lián)系在一起,二者很難區(qū)分開(kāi)來(lái);葡萄酒風(fēng)味物質(zhì)主要源于葡萄果實(shí),葡萄果實(shí)和葡萄酒化學(xué)組成成分復(fù)雜,主要風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)可以概括為呈味物質(zhì)(糖類(lèi)、酸類(lèi)、酚類(lèi))和呈香物質(zhì)(香氣物質(zhì)),已在葡萄酒中發(fā)現(xiàn)800多個(gè)揮發(fā)性化合物,濃度范圍從數(shù)百毫克每升到幾毫克每升[7-9]。近年來(lái),風(fēng)味物質(zhì)的研究成為一個(gè)熱點(diǎn),國(guó)際市場(chǎng)以及食品行業(yè)對(duì)食品風(fēng)味物質(zhì)的需求增加使得食品風(fēng)味備受關(guān)注[10],風(fēng)味物質(zhì)是衡量葡萄酒的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo),也是影響消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)意向的重要因素,復(fù)雜且平衡的風(fēng)味有助于提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[11]。本文簡(jiǎn)單綜述了國(guó)內(nèi)外葡萄酒中風(fēng)味物質(zhì)的種類(lèi)、含量、作用以及影響因素,為今后優(yōu)選釀酒葡萄品種,提高葡萄品質(zhì),改進(jìn)釀酒工藝以及構(gòu)建優(yōu)質(zhì)葡萄與葡萄酒評(píng)價(jià)體系提供理論指導(dǎo)和參考[12-13]。

1 呈味物質(zhì)

1.1 糖類(lèi)

糖分是葡萄果實(shí)中的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),是果實(shí)品質(zhì)形成的關(guān)鍵，是葡萄酒酒精發(fā)酵的基質(zhì),同時(shí)還是葡萄酒中的呈味物質(zhì),葡萄漿果中的糖主要有葡萄糖、果糖、少量的戊糖、蔗糖以及多糖[14]。葡萄糖和果糖是葡萄漿果中最主要的糖,可被酵母菌轉(zhuǎn)化為酒精,為發(fā)酵性糖,在酒精發(fā)酵徹底的葡萄酒中,它們幾乎完全消失,蔗糖在酒精發(fā)酵過(guò)程中在酸和轉(zhuǎn)化酶的作用下轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化糖而被酵母利用,戊糖在漿果中是結(jié)合態(tài),在發(fā)酵過(guò)程中游離出來(lái),被保留在葡萄酒中[14],葡萄酒中的多糖主要源于葡萄漿果中的阿拉伯糖、鼠李糖和酵母發(fā)酵過(guò)程中的甘露糖,多糖可以和一些縮合單寧結(jié)合,有助于穩(wěn)定葡萄酒的顏色[15]。糖在葡萄漿果中的比例為17%～25%,等到酒精發(fā)酵結(jié)束,干紅葡萄酒中只剩下4 g/L的殘?zhí)荹16]。葡萄漿果本身并不含酒精,它的含糖量決定了葡萄酒最終的潛在酒度,酒精發(fā)酵將葡萄糖轉(zhuǎn)化為二氧化碳和乙醇,乙醇是葡萄酒中最重要的成分,具有揮發(fā)性,含量較高,而且具有甜味,同時(shí)也是許多非揮發(fā)性物質(zhì)的載體[5]。

圖1 葡萄酒中重要芳香化合物形成圖[42-44]Fig.1 Formation of important aromatic compounds in wine[42-44]

1.2 有機(jī)酸類(lèi)

葡萄中主要的有機(jī)酸是酒石酸和蘋(píng)果酸,此外還有少量的檸檬酸[17]。成熟果實(shí)中70%的有機(jī)酸分布在果肉中,種子中的有機(jī)酸含量非常少[18]。葡萄酒中酒石酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸源于葡萄果實(shí),乳酸、琥珀酸和乙酸是在酒精發(fā)酵和蘋(píng)乳發(fā)酵過(guò)程中形成的[19-20]。葡萄酒發(fā)酵過(guò)程中,一部分酒石酸被酒石酸氫鉀沉淀消失,另一部分經(jīng)蘋(píng)乳發(fā)酵生成乳酸和乙酸;L-蘋(píng)果酸在蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵過(guò)程中被乳酸菌分解為L(zhǎng)-乳酸;檸檬酸也是酒精發(fā)酵的副產(chǎn)物,隨后在蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵過(guò)程中被當(dāng)作底物消耗,幾乎全部消失[20-21]。總酸是測(cè)量葡萄酒的重要指標(biāo),總酸占葡萄漿果成分約9 g/L,在葡萄酒中含量降至6 g/L左右,總酸低于5.0 g/L,酒體乏味,香味不足;超過(guò)8.0 g/L則表現(xiàn)酒體尖酸粗糙,平衡性差[17]。葡萄品質(zhì)很大程度上取決于糖分和有機(jī)酸的含量及其它成分,與糖相比,有機(jī)酸含量很低,但它對(duì)葡萄和葡萄酒的品質(zhì)影響更為重要;同時(shí),有機(jī)酸還可以提高葡萄酒的風(fēng)味,從而提高葡萄酒口感,甜酸平衡也是消費(fèi)者對(duì)葡萄酒能否接受的重要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[22]。

1.3 酚類(lèi)物質(zhì)

酚類(lèi)物質(zhì)是分子結(jié)構(gòu)中含有酚羥基官能團(tuán)的物質(zhì)[23],是葡萄酒的重要組成部分,其對(duì)葡萄酒的感官特征如顏色、澀味、香氣等產(chǎn)生一定影響[24]。葡萄和葡萄酒中的酚類(lèi)物質(zhì)根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)不同分為類(lèi)黃酮和非類(lèi)黃酮,葡萄的非類(lèi)黃酮物質(zhì)主要分布在果肉中,類(lèi)黃酮物質(zhì)則分布在果皮、種子和莖中,葡萄和葡萄酒中的主要非類(lèi)黃酮物質(zhì)是酚酸,包括羥基安息酸和羥基肉桂酸,果實(shí)中20%～25%的酚酸都以游離態(tài)形式存在;類(lèi)黃酮化合物主要包括黃酮醇、黃烷-3-醇和花色苷[25-26]。紅葡萄酒包括的酚類(lèi)化合物有濃縮單寧、白藜蘆醇、斛皮酮、兒茶酚以及表兒茶酚。近年來(lái),葡萄酒銷(xiāo)量猛增,其原因在于紅葡萄酒中的多酚類(lèi)物質(zhì)可以預(yù)防癌癥,也對(duì)心腦血管有保健作用。加利福利亞大學(xué)FRANKEL博士研究表明:紅葡萄酒多酚對(duì)預(yù)防LDL氧化能力比維生素E高2倍左右,多酚物質(zhì)已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)[27-28]。

2 呈香物質(zhì)

香氣是決定葡萄酒品質(zhì)和質(zhì)量的重要因素之一,一些香氣化合物直接從果實(shí)中釋放,另一些則是在發(fā)酵和陳釀過(guò)程中由于酶水解釋放出更多的葡萄果實(shí)中的芳香化合物形成的[29]。根據(jù)香氣化學(xué)結(jié)構(gòu)上的不同主要分為萜類(lèi)、烴類(lèi)、醇類(lèi)、酯類(lèi)、酮類(lèi)和羧基類(lèi)[30]。根據(jù)香氣生物合成途徑的不同,香氣的化學(xué)成分主要有萜烯類(lèi)化合物、降異戊二烯類(lèi)化合物、脂肪族揮發(fā)性有機(jī)化合物、甲氧基吡嗪類(lèi)化合物,每一類(lèi)化合物對(duì)葡萄酒風(fēng)味的貢獻(xiàn)不同,它們的種類(lèi)、含量、氣味特性以及相互作用決定著葡萄酒的品質(zhì),也決定著葡萄酒的風(fēng)味和典型性[31],香氣的相關(guān)代謝合成途徑見(jiàn)圖1。

2.1 萜烯類(lèi)化合物

萜類(lèi)化合物是以降異戊二烯(C5)為基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的烴類(lèi)化合物,根據(jù)基本結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量分為單萜(C10)、倍半萜(C15)、二萜(C20)、三萜(C30)及多萜(C>40)等;根據(jù)萜類(lèi)化合物有沒(méi)有碳環(huán),分為鏈萜、單環(huán)萜、雙環(huán)萜、三環(huán)萜等;很多萜類(lèi)是含氧衍生物,又可分為醇、酮、醛、酯、羧酸及苷等萜類(lèi)[32]。單萜和倍半萜類(lèi)化合物是植物中主要的萜類(lèi)化合物,除具有很重要的生理生態(tài)學(xué)作用,還是最天然的風(fēng)味和香氣化合物,有益于人體健康[33]。葡萄酒中的單萜化合物直接源于葡萄果實(shí),主要有香茅醇、橙花醇、里那醇、香葉醇及α-萜品醇,香味最濃的是香葉醇和里那醇[34]。已有研究報(bào)道在‘Baga’葡萄中發(fā)現(xiàn)40種倍半萜和二萜類(lèi)化合物,赤霞珠葡萄含單萜類(lèi)化合物較高,蛇龍珠葡萄含倍半萜烯類(lèi)化合物較多,萜烯類(lèi)化合物是葡萄中研究最多的一類(lèi)化合物[35]。

2.2 降異戊二烯類(lèi)化合物

降異戊二烯類(lèi)化合物也被稱(chēng)為脫輔基類(lèi)胡蘿卜素,是由類(lèi)胡蘿卜素(C40萜烯色素)降解產(chǎn)生,廣泛存在于植物中。目前研究的重點(diǎn)主要是C13化合物,大部分已知的C13化合物擁有很低的感覺(jué)闕值,也是葡萄酒風(fēng)味的主要來(lái)源[36]。降異戊二烯類(lèi)化合物研究最多的主要有TDN、β-大馬烯酮、β-紫羅蘭酮,其次是TCH和雷司令縮醛,TDN是“雷司令”的典型香氣,TCH只在波特酒中檢測(cè)了出來(lái),關(guān)于雷司令中的縮醛,人們只了解它具有水果香氣,但未見(jiàn)其它報(bào)道[37-38]。

2.3 脂肪族揮發(fā)性有機(jī)化合物

葡萄中脂肪族化合物主要由直鏈或支鏈的短鏈的C6醛和醇,在葡萄和葡萄酒中存在最多的脂肪族化合物是C6醛、醇,目前檢測(cè)到的重要的呈香物質(zhì)有苯乙醇、苯乙醛、苯酚、愈創(chuàng)木酚、己醇、己醛、異戊醇,大部分的脂肪族化合物都具有青草味,但在釀酒過(guò)程中轉(zhuǎn)化為醇類(lèi)或酯類(lèi),可以發(fā)揮積極的感官效應(yīng)[39]。

2.4 甲氧基吡嗪類(lèi)化合物

甲氧基吡嗪類(lèi)化合物是一類(lèi)含氮的雜環(huán)化合物,目前在葡萄酒中檢測(cè)出來(lái)的主要有6種:2-甲氧基吡嗪、3-甲基-2-甲氧基吡嗪、3-乙基-2-甲氧基吡嗪、3-異丁基-2-甲氧基吡嗪、3-異丙基-2-甲氧基吡嗪和3-仲丁基-2-甲氧基吡嗪[40]。此類(lèi)化合物都具有較強(qiáng)的青椒氣味,尤其作為濃度偏高的3-異丁基-2-甲氧基吡嗪被認(rèn)為是青草味的主要來(lái)源,在葡萄酒中,青椒味濃度太高是一種香氣缺陷,是由不成熟的釀酒葡萄原料所致[41]。

3 影響葡萄酒風(fēng)味物質(zhì)組成的因素

影響葡萄酒風(fēng)味物質(zhì)的因素有很多,首先取決于葡萄果實(shí),果實(shí)中的風(fēng)味物質(zhì)一直處于不斷波動(dòng)的狀態(tài),影響果實(shí)風(fēng)味物質(zhì)組成的因素主要包括品種差異,成熟度,果實(shí)在生長(zhǎng)期間、采后處理及儲(chǔ)存期間的環(huán)境條件;其次發(fā)酵過(guò)程中酵母選擇也會(huì)影響葡萄酒風(fēng)味物質(zhì)組成。

3.1 品種

不同品種釀酒葡萄都有獨(dú)特的風(fēng)味物質(zhì),歐洲種葡萄由于果實(shí)中萜類(lèi)化合物含量的不同被劃分為3個(gè)品種,揮發(fā)性香氣中萜類(lèi)化合物含量高于4 mg/L為玫瑰香型品種(玫瑰香Muscat de Hambourg)、1～4 mg/L為非玫瑰香型的芳香品種和低于1 mg/L的非芳香型品種(赤霞珠Cabernet Sauvignon)[8]。葡萄種群間也存在很大差異,山葡萄、歐亞種葡萄以及山歐雜種葡萄的主要風(fēng)味物質(zhì)是C6化合物;歐亞種玫瑰香型葡萄富含萜烯類(lèi)化合物;美洲種、歐美雜種和山美雜種葡萄則含有豐富的酯類(lèi)化合物[45]。

3.2 成熟度

成熟度是影響葡萄風(fēng)味物質(zhì)的重要因素。理想狀態(tài)下,應(yīng)在葡萄風(fēng)味物質(zhì)口感最佳時(shí)收獲[46]。研究發(fā)現(xiàn)在“京秀”和“京亞”葡萄中,所有的醇類(lèi)和羰基類(lèi),大部分的C6化合物和萜類(lèi)化合物在葡萄著色期已經(jīng)積累明顯,C6化合物在成熟期早期增加,然后逐漸下降,大多數(shù)醇類(lèi)和羰基類(lèi)在成熟期逐漸下降,萜類(lèi)化合物和香葉醇在成熟期含量逐漸增加,一部分酯類(lèi)在成熟期后繼續(xù)增加[47]。

3.3 環(huán)境因素

環(huán)境因素包括光照、溫度、水分、土壤、氣候等,在葡萄生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起重要角色,香氣水平和香氣前體化合物受環(huán)境影響波動(dòng)較大,溫暖環(huán)境下生長(zhǎng)的葡萄葉黃素、β-胡蘿卜素和TDN含量較高,而氣候涼爽的條件下葡萄中甲氧基吡嗪含量較高[48]。光照充足,植物光合作用強(qiáng),有利于有機(jī)物的積累,合理的整形修剪方式有助于提高光合作用。葡萄潛在香氣在輕度水分脅迫和中度氮供應(yīng)狀態(tài)下含量最高,重度水分脅迫和缺氮會(huì)減弱葡萄香氣[49]。

3.4 酵母選擇

葡萄酒酒精發(fā)酵利用酵母將糖轉(zhuǎn)化為酒精以及多醇、醛、酸、酯等副產(chǎn)物,它們的組成受酵母菌種的影響[50]。酵母是影響葡萄酒風(fēng)味的重要因素,研究發(fā)現(xiàn)釀酒酵母‘Saccharomycescerevisiae’使葡萄和酒在酒精發(fā)酵前后發(fā)生很大變化,香氣、風(fēng)味、口感、色澤增強(qiáng)以及組成成分復(fù)雜化;細(xì)菌‘Oenococcusoeni’對(duì)葡萄酒的最大貢獻(xiàn)是啟動(dòng)了蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵,這兩種微生物通過(guò)分解葡萄果實(shí)中的顆粒化合物,分解葡萄果實(shí)中的二次衍生物,產(chǎn)生很多有益的風(fēng)味代謝物使葡萄酒風(fēng)味獨(dú)特[51]。

4 展望

葡萄酒風(fēng)味物質(zhì)組成種類(lèi)多,目前人們對(duì)風(fēng)味物質(zhì)的基本組成、貢獻(xiàn)、影響因素已較為清楚,但是很多影響機(jī)理還需要進(jìn)一步研究?！捌叻挚吭?三分靠工藝”,葡萄酒的品質(zhì)最主要由原料決定,葡萄果實(shí)品質(zhì)的提高直接決定葡萄酒品質(zhì)的提高,有些地區(qū)的葡萄酒由于青草味、青椒味偏重導(dǎo)致品質(zhì)下降,缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于環(huán)境因素對(duì)葡萄果實(shí)風(fēng)味物質(zhì)的影響還需進(jìn)一步研究,掌握適宜葡萄生長(zhǎng)的環(huán)境,以提高葡萄品質(zhì)。

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Research progress of the flavor compounds in wine

LIU Chun-yan,ZHANG Jing,LI Dong-mei,XIE Yue,WANG Zhen-ping*

(College of Agriculture,Ningxia University,Yinchuan 750021,China)

Flavor substances are important factors affecting the quality of wine. The flavor substances are mainly affected by varieties,maturity,growth conditions and yeast varieties in wine. Compositions and odor characteristics of flavor substances play key roles in wine styles. In this paper,the varieties,content,function,research focus and influential factors were reviewed based on previous research data,in order to put forward the outlook of research direction of flavor compounds,meanwhile,it could provide theoretical basis for the later research.

wine;flavor compounds;factors

2017-01-05

劉春艷(1992-),女,碩士研究生,研究方向:葡萄逆境生理與分子生物學(xué),E-mail:m18295276299@163.com。

*通訊作者:王振平(1965-),男,博士,研究員,研究方向:葡萄栽培生理與葡萄酒釀造,E-mail:dr.wangzhp@163.com。

國(guó)家自然基金(31360463);國(guó)家葡萄產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-30-zp-8)。

TS251.7

A

1002-0306(2017)14-0310-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.14.061