葡萄酒化學(xué)成分

14.1 葡萄酒的化學(xué)成分在葡萄酒的釀造過程中，酒精發(fā)酵將糖轉(zhuǎn)化為酒精，蘋果酸-乳酸發(fā)酵將蘋果酸分解為乳酸；這兩種生物化學(xué)反應(yīng)還生成多種發(fā)酵副產(chǎn)物。葡萄漿果的其它成分，如丹寧、色素、芳香物質(zhì)、礦物質(zhì)以及果膠物質(zhì)等，仍存在于葡萄酒中，但由于酒精的溶解特性和葡萄酒不停的變化，這些物質(zhì)的含量和存在的形式都有所變化。因此，葡萄酒的化學(xué)成分極為復(fù)雜，而且根據(jù)葡萄漿果本身的成分以及酒精發(fā)酵和蘋果酸-乳酸發(fā)酵進行的條件，微生物種類，葡萄酒的釀造工藝和陳釀方式，葡萄酒的年齡等而有很大的變化（Castino，1988）。目前，在葡萄酒中已鑒定出1000多種物質(zhì)，其中有350多種已被定量鑒定（Navarre,1998）。表14-1列出了葡萄酒的主要成分及其平均值。但是，化學(xué)分析并不能表現(xiàn)葡萄酒的感官質(zhì)量。實際上，對葡萄酒的評價是通過它對我們的味覺、嗅覺、物理、化學(xué)和視覺刺激而進行的，即各種刺激所形成的總體印象和在口中的持續(xù)性。所以，葡萄酒釀造師必須在葡萄酒釀造和陳釀的各個階段對葡萄酒的和諧性進行實驗。即通過感官分析了解其產(chǎn)品；通過穩(wěn)定性試驗和微生物試驗了解葡萄酒的穩(wěn)定性。而通過理化分析可以了解葡萄酒的類型（各主要成分之間的平衡）；跟蹤葡萄酒的變化（揮發(fā)酸、蘋果酸、二氧化碳、鐵、銅和蛋白質(zhì)等）；葡萄酒的釀造質(zhì)量（二氧化硫、不正常的成分以及非葡萄的成分等）。表14-1a 葡萄酒的主要成分及其平均含量_溶解氣體成分每升葡萄酒中的含量備注CO20.20.7g1.1g酒齡越小，含量越大總SO280200mg350mg標(biāo)準(zhǔn)游離SO210-50mg標(biāo)準(zhǔn)表14-1b 葡萄酒的主要成分及其平均含量_揮發(fā)性物質(zhì)成分每升葡萄酒中的含量備注水700-900g酒精7-17%體積比高級醇0.15-0.50g乙醛0.005-0.500g受釀造工藝的影響酯0.5-1.5g揮發(fā)酸0.3-0.5g以硫酸計表14-1c 葡萄酒的主要成分及其平均含量_固形物成分每升葡萄酒中的含量備注糖0.8-180.0g根據(jù)葡萄酒的種類而變化甘油5-12g根據(jù)葡萄酒的種類而變化丹寧和色素0.4-4.0g根據(jù)葡萄酒的種類而變化樹膠和果膠物質(zhì)1-3g受原料的影響表14-1d 葡萄酒的主要成分及其平均含量_有機酸成分每升葡萄酒中的含量備注酒石酸510g受原料的影響蘋果酸01g受蘋果酸-乳酸發(fā)酵的影響乳酸0.21.2g受蘋果酸-乳酸發(fā)酵的影響琥珀酸0.51.5g檸檬酸00.5g1g在特種葡萄酒中可達1g/L表14-1e 葡萄酒的主要成分及其平均含量_無機酸成分每升葡萄酒中的含量備注硫酸0.100.40g用鉀鹽表示鹽酸0.020.25g其中一半磷酸0.080.50g為鉀鹽表14-1f 葡萄酒的主要成分及其平均含量_礦物質(zhì)成分每升葡萄酒中的含量備注鉀K0.7-1.5g鈣Ca0.06-0.90g銅Cu0.0001-0.003g鐵Fe0.002-0.005g鉛Pb0.003g14.1.1 主要成分14.1.1.1 乙醇葡萄酒中乙醇的含量一般為7-17，但有的特殊葡萄酒，如加強葡萄酒、密甜爾等，乙醇含量可達23。葡萄酒中乙醇的含量用酒度表示，即在20的條件下，100L葡萄酒中所含有的純酒精的升數(shù)。酒度對葡萄酒的質(zhì)量、貯藏和商品價值都有很大的影響。酒度越高，葡萄酒越濃烈，醇厚，干浸出物含量越高。l葡萄酒中酒精含量的高低直接與葡萄的成熟度有關(guān)：夏季天氣狀況良好、有利于成熟的年分，葡萄成熟度高，則葡萄酒的酒度高，質(zhì)量好。l當(dāng)然，酒度并不是葡萄酒的唯一質(zhì)量因素。酒度的高低受葡萄酒的種類和產(chǎn)地的影響。l此外，在帶糖的葡萄酒（包括半甜、甜和利口葡萄酒）中，酒度-糖-酸的平衡對酒的質(zhì)量起著重要作用。l酒度的高低還影響葡萄酒的貯藏，酒度低的葡萄酒對一些酵母菌和細菌很敏感。如果葡萄醪含糖量高，葡萄酒的自然酒度可以達到16。但是，這種情況較少。這是因為酵母菌在這種酒精濃度下會停止活動。雖然，在實驗室條件下，一些貝酵母（S.bayanus）菌系，可使酒度達到18%(V/V)（Ribereau-Gayon等，1982）。14.1.1.2 糖葡萄酒的糖是區(qū)別葡萄酒類型的重要指標(biāo)。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，平靜葡萄酒可以根據(jù)含糖量的高低區(qū)分為干酒、半干酒、半甜酒和甜酒四種不同類型(見本書1.5.3.1)。但是，在生產(chǎn)干葡萄酒時，最好讓酒精發(fā)酵進行徹底，因為如果含糖量高于2g/L，則葡萄酒容易變質(zhì)，特別是當(dāng)葡萄酒必須進行蘋果酸-乳酸發(fā)酵時。14.1.1.3 干浸出物葡萄酒的干浸出物是指在一定的物理條件下葡萄酒中的非揮發(fā)性物質(zhì)的總和，包括游離酸及其鹽、丹寧、色素、果膠質(zhì)、糖、礦物質(zhì)等。葡萄酒中干浸出物的平均含量為1730g/L，主要受以下因素的影響：l葡萄酒的種類 甜型葡萄酒干浸出物的含量高于干型葡萄酒，紅葡萄酒中干浸出物的含量高于白葡萄酒。l葡萄酒的年齡 在葡萄酒的貯藏過程中，由于色素的氧化沉淀、酒石酸氫鉀的沉淀以及酒精和水分的蒸發(fā)，葡萄酒中干浸出物的含量有所變化。如果在葡萄酒中加入水、酒精，則葡萄酒的體積增加，干浸出物含量降低。因此，通過對葡萄酒中干浸出物含量的分析，可以知道葡萄酒是否攙水、攙酒精或加糖發(fā)酵。14.1.1.4 總酸或滴定酸葡萄酒中含有多種酸，特別是有機酸。它們或者以游離狀態(tài)，或者以酸性鹽（如酒石酸氫鉀）狀態(tài)存在，所有這些酸的酸性基團的總和就叫作葡萄酒的總酸。由于總酸量是通過用一定濃度的堿性溶液（通常為0.1mol/LNaOH）滴定來計算的，所以又叫滴定酸?？偹釠Q定著葡萄酒的p值，因此，決定了細菌是否能分解葡萄酒的成分。一定的總酸量可以抑制或推遲葡萄酒中微生物的活動，從而有利于葡萄酒的貯藏。因此，歐洲經(jīng)濟共同體規(guī)定，佐餐葡萄酒的總酸量不能低于4.5g酒石酸/L或2.9gHSO/L?？偹嵋彩怯绊懫咸丫聘杏^質(zhì)量的重要因素之一。對于所有的紅葡萄酒，總酸量較低,則酒體柔和、圓潤，相反，如果總酸量過高，則酒體粗糙、瘦弱。對于白葡萄酒，大多數(shù)消費者則喜歡有較為明顯的酸度，有良好的清爽感。此外，總酸也能影響葡萄酒的顏色及其穩(wěn)定性（李華，1987）。一般情況下，葡萄酒的酸度約為其葡萄醪酸度的3/4。但如果葡萄醪酸度低，則在發(fā)酵過程中總酸增高；相反，則總酸降低，且降低的幅度與葡萄醪的酸度成正比（Neger等，1960；Ribereau Gayon等，1982）。在酒精發(fā)酵過程中由于形成酸而使酸度升高；但在酒精發(fā)酵結(jié)束后，由于蘋果酸乳酸發(fā)酵和酒石酸氫鉀的沉淀而使酸度降低。14.1.1.5 揮發(fā)酸揮發(fā)酸是葡萄酒中以游離狀態(tài)或以鹽的形式存在的所有乙酸系脂肪酸的總和。但揮發(fā)酸不包括乳酸、琥珀酸以及CO和SO。l無病蟲害的葡萄漿果制成的葡萄醪不含揮發(fā)酸。l在發(fā)酵過程中，可產(chǎn)生0.10.3g/L（以酒石酸表示）的醋酸，根據(jù)酵母種類而有所差異。l正常情況下，在蘋果酸乳酸發(fā)酵過程中，也能形成部分揮發(fā)酸，這是由于細菌分解酒石酸、糖、特別是戊糖而形成的。l這樣，葡萄酒中揮發(fā)酸的含量可達0.300.40g HSO2/L，但這并不意味著葡萄酒就一定開始變質(zhì)。如果葡萄酒中揮發(fā)酸高于這一含量，則可能已經(jīng)感染細菌性病害，因為這是由于細菌分解還原糖、甘油、酒石酸等葡萄酒成分而造成的揮發(fā)酸含量升高。在有氧條件下，乙醇可在醋酸菌的作用下，被氧化為醋酸：-2O2-因此，揮發(fā)酸含量是測定葡萄酒健康狀況的“體溫表”，因為它是發(fā)酵、貯藏管理不良留下的標(biāo)記。通過揮發(fā)酸含量的測定，可以了解葡萄酒是否生病、病害的嚴(yán)重性以及預(yù)測貯藏的困難程度。為了避免銷售變質(zhì)和劣質(zhì)葡萄酒，歐洲經(jīng)濟共同體規(guī)定了葡萄酒中揮發(fā)酸含量的最高限量：l對于白葡萄酒、桃紅葡萄酒和發(fā)酵不完全的葡萄汁，這一限量為0.88gH2SO/L；l紅葡萄酒為0.98 gH2SO/L?；颐咕奈：梢鹌咸言袭a(chǎn)生揮發(fā)酸。此外，酵母菌可消耗揮發(fā)酸。所以，可在葡萄酒中加入正在發(fā)酵的葡萄汁，以降低其揮發(fā)酸的含量。14.1.1.6 多酚葡萄酒中的多酚主要是丹寧和色素。葡萄酒中的丹寧主要來源于葡萄漿果，此外，貯藏在橡木桶中的葡萄酒還含有來自橡木的丹寧。葡萄酒中的色素來源于葡萄漿果，主要有兩大類，即花色素苷和黃酮。在紅葡萄酒中，既含有花色素苷，又含有黃酮。而在白葡萄酒中則只含有黃酮。葡萄中的花色素苷種類很多，都是苯并吡喃的衍生物，主要有三大類，即單糖苷、雙糖苷和?；苌铩Ｔ谄咸褜僦参镏?，雙糖苷的存在與否受顯性基因控制，而且所有歐亞種（）葡萄品種都是隱性純合體。所以通過檢測葡萄酒中是否含有雙糖苷(紙上層析法)，就可知該葡萄酒是用歐亞種葡萄品種還是其它葡萄或種間雜種釀成的（等，）。在葡萄酒的貯藏和陳釀過程中，丹寧和花色素苷不斷發(fā)生變化：氧化、聚合、與其它化學(xué)成分化合等。空氣（氧）促進這些反應(yīng)，而O2則抑制這些反應(yīng)。因此，在經(jīng)過貯藏和陳釀的紅葡萄酒中，多酚類物質(zhì)以下列形式存在：l游離花色素苷；l花色素苷-丹寧復(fù)合體；l兒茶酸；丹寧的構(gòu)成物；l分子大小各異的丹寧；l膠體復(fù)合物：多糖丹寧、鹽丹寧和聚合花色素苷等。在葡萄酒的陳釀過程中，l一方面，花色素苷含量降低，葡萄酒的顏色變深。因為花色素苷被氧化分解，其分解物與丹寧化合，這樣的化合物顏色變深、更穩(wěn)定。l另一方面，一部分丹寧被氧化，而使葡萄酒略帶黃色，一部分丹寧逐漸沉淀，還有一部分丹寧則形成大分子物質(zhì)，從而提高葡萄酒的感官質(zhì)量。葡萄酒的通氣能加速這些變化。14.1.1.7 芳香物質(zhì)在生葡萄酒中，應(yīng)區(qū)別兩種香味，即果香和酒香。l果香，又叫一類香氣或品種香氣，是葡萄漿果本身的香氣，而且隨葡萄品種的不同而有所變化。它的構(gòu)成成分極為復(fù)雜，主要是萜烯類衍生物。l酒香，又叫二類香氣或發(fā)酵香氣，則是在酵母菌引起的酒精發(fā)酵過程中形成的，其主要構(gòu)成物是高級醇和酯。l醇香，又叫三類香氣,是在葡萄酒陳釀過程中形成的香氣，是生葡萄酒中香味物質(zhì)及其前身物質(zhì)轉(zhuǎn)化的結(jié)果。A.在某些葡萄酒中，這一轉(zhuǎn)化主要是氧化作用。B.而在大多數(shù)葡萄酒中，還原現(xiàn)象則是醇香形成的主要原因。已經(jīng)證明，在成熟的葡萄酒中，有的物質(zhì)只有在它處于還原態(tài)時才具有香氣。C.此外，葡萄酒中還含有一些不具香氣的雜多糖，但在葡萄酒的陳釀過程中，它們可通過緩慢的水解作用而釋放出具香味的糖苷配基（王俊玉，1987；Schreier，1979；李華，1992）。14.1.1.7.1果香果香是代表各品種葡萄酒、新酒和老酒的典型的香氣，因為它們是源于葡萄漿果的芳香物質(zhì)和在以后能釋放出揮發(fā)性物質(zhì)的物質(zhì)。這些物質(zhì)也能進入未來葡萄酒的香氣。在能變化成揮發(fā)性物質(zhì)的成分中，典型的是能通過水解形成萜烯醇的萜烯；能經(jīng)酵母菌脫羧而形成醛、醇繼而形成酯的酚酸，這類酯能使陳年葡萄酒帶有蜂蜜香或花香或果香。為了獲得良好的果香，葡萄酒工藝師必須做到：l在原料的采收和機械處理時防止氧化；l促進果香物質(zhì)的提取和在需要時的轉(zhuǎn)化（如在釀造白葡萄酒時的發(fā)酵前的果皮浸漬）；l在葡萄酒釀造過程中保護果香（較低的發(fā)酵溫度，在釀造白葡萄酒時使用芳香酵母；紅葡萄酒的二氧化碳浸漬等）。14.1.1.7.2 酒香酒香代表著葡萄酒中的絕大部分氣味物質(zhì)，當(dāng)然不包括酒精。它們主要源于化學(xué)反應(yīng)及酵母菌的代謝。在形成酒香的物質(zhì)當(dāng)中，發(fā)酵副產(chǎn)物的作用并不都很穩(wěn)定。發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酯通常氣味不大，而且很易水解。但它們在白葡萄酒中可起積極作用。如果含量過高，則并不讓人喜歡。而由酵母菌氮代謝形成的高級醇的作用則較大。其生成的量因酵母菌的種類和菌系的不同和釀造條件，特別是溫度的不同而有所差異，可達8-540mg/L。但如果高級醇的含量超過300mg/L，則會使葡萄酒帶有生青味。由酵母菌脂肪代謝而形成的脂肪酸可形成帶有花香和果香的脂肪酸乙酯。其比例決定于酵母菌活動的條件。在感官特性上，需陳釀的葡萄酒明顯地具有蘋果酸-乳酸發(fā)酵特征。最后，某些類型的葡萄酒需在酒泥上陳釀。發(fā)酵香氣對于葡萄酒不僅有質(zhì)上的差異，也有量上的差異。太強可使葡萄酒過于沉悶，太弱則使葡萄酒瘦弱、味短。所以要獲得優(yōu)良的發(fā)酵香氣，則必須對生化轉(zhuǎn)化進行良好地控制，以防止：l品種香氣的消失l不良氣味物質(zhì)的出現(xiàn)（生青味、還原味及戊醇等）l雜菌的繁殖（帶來乙酰胺味，揮發(fā)酸味等）。14.1.1.7.3 醇香醇香的物質(zhì)非常復(fù)雜，這是因為：l醇香的形成是一個非常長的變化過程，一方面，當(dāng)葡萄酒在大容器中陳釀時，在有控制的有氧條件下進行，另一方面，是葡萄酒在瓶內(nèi)完全無氧條件下進行的。通過這些變化而形成了一些新的香氣（如林下灌草層氣味、動物氣味等），而且有的氣味只是在開瓶時才形成的；l它們只出現(xiàn)在適于陳釀因而濃厚、結(jié)構(gòu)感強的葡萄酒中；l它們是葡萄酒包括揮發(fā)性物質(zhì)以外的其它成分深入的化學(xué)轉(zhuǎn)化（酯化、氧化還原作用等）的結(jié)果。由生化作用形成的醛、醇和酯都在葡萄酒的香氣中起作用。14.1.1.8 二氧化碳在生化轉(zhuǎn)化完成時，葡萄酒被二氧化碳所飽和，其含量為2g/L左右。以后，葡萄酒的二氧化碳含量逐漸降低，貯藏溫度越高，貯藏容器越小，葡萄酒攪動越頻繁，其降低的速度越快。二氧化碳也影響葡萄酒的感官特性:l根據(jù)葡萄酒的種類和品酒員的不同，二氧化碳的閾值為0.4-0.6