葡萄酒化学成分

14.1 葡萄酒的化学成分在葡萄酒的酿造过程中，酒精发酵将糖转化为酒精，苹果酸-乳酸发酵将苹果酸分解为乳酸；这两种生物化学反应还生成多种发酵副产物。葡萄浆果的其它成分，如丹宁、色素、芳香物质、矿物质以及果胶物质等，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变化，这些物质的含量和存在的形式都有所变化。因此，葡萄酒的化学成分极为复杂，而且根据葡萄浆果本身的成分以及酒精发酵和苹果酸-乳酸发酵进行的条件，微生物种类，葡萄酒的酿造工艺和陈酿方式，葡萄酒的年龄等而有很大的变化（Castino，1988）。目前，在葡萄酒中已鉴定出1000多种物质，其中有350多种已被定量鉴定（Navarre,1998）。表14-1列出了葡萄酒的主要成分及其平均值。但是，化学分析并不能表现葡萄酒的感官质量。实际上，对葡萄酒的评价是通过它对我们的味觉、嗅觉、物理、化学和视觉刺激而进行的，即各种刺激所形成的总体印象和在口中的持续性。所以，葡萄酒酿造师必须在葡萄酒酿造和陈酿的各个阶段对葡萄酒的和谐性进行实验。即通过感官分析了解其产品；通过稳定性试验和微生物试验了解葡萄酒的稳定性。而通过理化分析可以了解葡萄酒的类型（各主要成分之间的平衡）；跟踪葡萄酒的变化（挥发酸、苹果酸、二氧化碳、铁、铜和蛋白质等）；葡萄酒的酿造质量（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_溶解气体成分每升葡萄酒中的含量备注CO20.20.7g1.1g酒龄越小，含量越大总SO280200mg350mg标准游离SO210-50mg标准表14-1b 葡萄酒的主要成分及其平均含量_挥发性物质成分每升葡萄酒中的含量备注水700-900g酒精7-17%体积比高级醇0.15-0.50g乙醛0.005-0.500g受酿造工艺的影响酯0.5-1.5g挥发酸0.3-0.5g以硫酸计表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备注糖0.8-180.0g根据葡萄酒的种类而变化甘油5-12g根据葡萄酒的种类而变化丹宁和色素0.4-4.0g根据葡萄酒的种类而变化树胶和果胶物质1-3g受原料的影响表14-1d 葡萄酒的主要成分及其平均含量_有机酸成分每升葡萄酒中的含量备注酒石酸510g受原料的影响苹果酸01g受苹果酸-乳酸发酵的影响乳酸0.21.2g受苹果酸-乳酸发酵的影响琥珀酸0.51.5g柠檬酸00.5g1g在特种葡萄酒中可达1g/L表14-1e 葡萄酒的主要成分及其平均含量_无机酸成分每升葡萄酒中的含量备注硫酸0.100.40g用钾盐表示盐酸0.020.25g其中一半磷酸0.080.50g为钾盐表14-1f 葡萄酒的主要成分及其平均含量_矿物质成分每升葡萄酒中的含量备注钾K0.7-1.5g钙Ca0.06-0.90g铜Cu0.0001-0.003g铁Fe0.002-0.005g铅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为7-17，但有的特殊葡萄酒，如加强葡萄酒、密甜尔等，乙醇含量可达23。葡萄酒中乙醇的含量用酒度表示，即在20的条件下，100L葡萄酒中所含有的纯酒精的升数。酒度对葡萄酒的质量、贮藏和商品价值都有很大的影响。酒度越高，葡萄酒越浓烈，醇厚，干浸出物含量越高。l葡萄酒中酒精含量的高低直接与葡萄的成熟度有关：夏季天气状况良好、有利于成熟的年分，葡萄成熟度高，则葡萄酒的酒度高，质量好。l当然，酒度并不是葡萄酒的唯一质量因素。酒度的高低受葡萄酒的种类和产地的影响。l此外，在带糖的葡萄酒（包括半甜、甜和利口葡萄酒）中，酒度-糖-酸的平衡对酒的质量起着重要作用。l酒度的高低还影响葡萄酒的贮藏，酒度低的葡萄酒对一些酵母菌和细菌很敏感。如果葡萄醪含糖量高，葡萄酒的自然酒度可以达到16。但是，这种情况较少。这是因为酵母菌在这种酒精浓度下会停止活动。虽然，在实验室条件下，一些贝酵母（S.bayanus）菌系，可使酒度达到18%(V/V)（Ribereau-Gayon等，1982）。14.1.1.2 糖葡萄酒的糖是区别葡萄酒类型的重要指标。根据有关规定，平静葡萄酒可以根据含糖量的高低区分为干酒、半干酒、半甜酒和甜酒四种不同类型(见本书1.5.3.1)。但是，在生产干葡萄酒时，最好让酒精发酵进行彻底，因为如果含糖量高于2g/L，则葡萄酒容易变质，特别是当葡萄酒必须进行苹果酸-乳酸发酵时。14.1.1.3 干浸出物葡萄酒的干浸出物是指在一定的物理条件下葡萄酒中的非挥发性物质的总和，包括游离酸及其盐、丹宁、色素、果胶质、糖、矿物质等。葡萄酒中干浸出物的平均含量为1730g/L，主要受以下因素的影响：l葡萄酒的种类 甜型葡萄酒干浸出物的含量高于干型葡萄酒，红葡萄酒中干浸出物的含量高于白葡萄酒。l葡萄酒的年龄 在葡萄酒的贮藏过程中，由于色素的氧化沉淀、酒石酸氢钾的沉淀以及酒精和水分的蒸发，葡萄酒中干浸出物的含量有所变化。如果在葡萄酒中加入水、酒精，则葡萄酒的体积增加，干浸出物含量降低。因此，通过对葡萄酒中干浸出物含量的分析，可以知道葡萄酒是否搀水、搀酒精或加糖发酵。14.1.1.4 总酸或滴定酸葡萄酒中含有多种酸，特别是有机酸。它们或者以游离状态，或者以酸性盐（如酒石酸氢钾）状态存在，所有这些酸的酸性基团的总和就叫作葡萄酒的总酸。由于总酸量是通过用一定浓度的碱性溶液（通常为0.1mol/LNaOH）滴定来计算的，所以又叫滴定酸。总酸决定着葡萄酒的p值，因此，决定了细菌是否能分解葡萄酒的成分。一定的总酸量可以抑制或推迟葡萄酒中微生物的活动，从而有利于葡萄酒的贮藏。因此，欧洲经济共同体规定，佐餐葡萄酒的总酸量不能低于4.5g酒石酸/L或2.9gHSO/L。总酸也是影响葡萄酒感观质量的重要因素之一。对于所有的红葡萄酒，总酸量较低,则酒体柔和、圆润，相反，如果总酸量过高，则酒体粗糙、瘦弱。对于白葡萄酒，大多数消费者则喜欢有较为明显的酸度，有良好的清爽感。此外，总酸也能影响葡萄酒的颜色及其稳定性（李华，1987）。一般情况下，葡萄酒的酸度约为其葡萄醪酸度的3/4。但如果葡萄醪酸度低，则在发酵过程中总酸增高；相反，则总酸降低，且降低的幅度与葡萄醪的酸度成正比（Neger等，1960；Ribereau Gayon等，1982）。在酒精发酵过程中由于形成酸而使酸度升高；但在酒精发酵结束后，由于苹果酸乳酸发酵和酒石酸氢钾的沉淀而使酸度降低。14.1.1.5 挥发酸挥发酸是葡萄酒中以游离状态或以盐的形式存在的所有乙酸系脂肪酸的总和。但挥发酸不包括乳酸、琥珀酸以及CO和SO。l无病虫害的葡萄浆果制成的葡萄醪不含挥发酸。l在发酵过程中，可产生0.10.3g/L（以酒石酸表示）的醋酸，根据酵母种类而有所差异。l正常情况下，在苹果酸乳酸发酵过程中，也能形成部分挥发酸，这是由于细菌分解酒石酸、糖、特别是戊糖而形成的。l这样，葡萄酒中挥发酸的含量可达0.300.40g HSO2/L，但这并不意味着葡萄酒就一定开始变质。如果葡萄酒中挥发酸高于这一含量，则可能已经感染细菌性病害，因为这是由于细菌分解还原糖、甘油、酒石酸等葡萄酒成分而造成的挥发酸含量升高。在有氧条件下，乙醇可在醋酸菌的作用下，被氧化为醋酸：-2O2-因此，挥发酸含量是测定葡萄酒健康状况的“体温表”，因为它是发酵、贮藏管理不良留下的标记。通过挥发酸含量的测定，可以了解葡萄酒是否生病、病害的严重性以及预测贮藏的困难程度。为了避免销售变质和劣质葡萄酒，欧洲经济共同体规定了葡萄酒中挥发酸含量的最高限量：l对于白葡萄酒、桃红葡萄酒和发酵不完全的葡萄汁，这一限量为0.88gH2SO/L；l红葡萄酒为0.98 gH2SO/L。灰霉菌的危害可引起葡萄原料产生挥发酸。此外，酵母菌可消耗挥发酸。所以，可在葡萄酒中加入正在发酵的葡萄汁，以降低其挥发酸的含量。14.1.1.6 多酚葡萄酒中的多酚主要是丹宁和色素。葡萄酒中的丹宁主要来源于葡萄浆果，此外，贮藏在橡木桶中的葡萄酒还含有来自橡木的丹宁。葡萄酒中的色素来源于葡萄浆果，主要有两大类，即花色素苷和黄酮。在红葡萄酒中，既含有花色素苷，又含有黄酮。而在白葡萄酒中则只含有黄酮。葡萄中的花色素苷种类很多，都是苯并吡喃的衍生物，主要有三大类，即单糖苷、双糖苷和酰基衍生物。在葡萄属植物中，双糖苷的存在与否受显性基因控制，而且所有欧亚种（）葡萄品种都是隐性纯合体。所以通过检测葡萄酒中是否含有双糖苷(纸上层析法)，就可知该葡萄酒是用欧亚种葡萄品种还是其它葡萄或种间杂种酿成的（等，）。在葡萄酒的贮藏和陈酿过程中，丹宁和花色素苷不断发生变化：氧化、聚合、与其它化学成分化合等。空气（氧）促进这些反应，而O2则抑制这些反应。因此，在经过贮藏和陈酿的红葡萄酒中，多酚类物质以下列形式存在：l游离花色素苷；l花色素苷-丹宁复合体；l儿茶酸；丹宁的构成物；l分子大小各异的丹宁；l胶体复合物：多糖丹宁、盐丹宁和聚合花色素苷等。在葡萄酒的陈酿过程中，l一方面，花色素苷含量降低，葡萄酒的颜色变深。因为花色素苷被氧化分解，其分解物与丹宁化合，这样的化合物颜色变深、更稳定。l另一方面，一部分丹宁被氧化，而使葡萄酒略带黄色，一部分丹宁逐渐沉淀，还有一部分丹宁则形成大分子物质，从而提高葡萄酒的感官质量。葡萄酒的通气能加速这些变化。14.1.1.7 芳香物质在生葡萄酒中，应区别两种香味，即果香和酒香。l果香，又叫一类香气或品种香气，是葡萄浆果本身的香气，而且随葡萄品种的不同而有所变化。它的构成成分极为复杂，主要是萜烯类衍生物。l酒香，又叫二类香气或发酵香气，则是在酵母菌引起的酒精发酵过程中形成的，其主要构成物是高级醇和酯。l醇香，又叫三类香气,是在葡萄酒陈酿过程中形成的香气，是生葡萄酒中香味物质及其前身物质转化的结果。A.在某些葡萄酒中，这一转化主要是氧化作用。B.而在大多数葡萄酒中，还原现象则是醇香形成的主要原因。已经证明，在成熟的葡萄酒中，有的物质只有在它处于还原态时才具有香气。C.此外，葡萄酒中还含有一些不具香气的杂多糖，但在葡萄酒的陈酿过程中，它们可通过缓慢的水解作用而释放出具香味的糖苷配基（王俊玉，1987；Schreier，1979；李华，1992）。14.1.1.7.1果香果香是代表各品种葡萄酒、新酒和老酒的典型的香气，因为它们是源于葡萄浆果的芳香物质和在以后能释放出挥发性物质的物质。这些物质也能进入未来葡萄酒的香气。在能变化成挥发性物质的成分中，典型的是能通过水解形成萜烯醇的萜烯；能经酵母菌脱羧而形成醛、醇继而形成酯的酚酸，这类酯能使陈年葡萄酒带有蜂蜜香或花香或果香。为了获得良好的果香，葡萄酒工艺师必须做到：l在原料的采收和机械处理时防止氧化；l促进果香物质的提取和在需要时的转化（如在酿造白葡萄酒时的发酵前的果皮浸渍）；l在葡萄酒酿造过程中保护果香（较低的发酵温度，在酿造白葡萄酒时使用芳香酵母；红葡萄酒的二氧化碳浸渍等）。14.1.1.7.2 酒香酒香代表着葡萄酒中的绝大部分气味物质，当然不包括酒精。它们主要源于化学反应及酵母菌的代谢。在形成酒香的物质当中，发酵副产物的作用并不都很稳定。发酵过程中产生的酯通常气味不大，而且很易水解。但它们在白葡萄酒中可起积极作用。如果含量过高，则并不让人喜欢。而由酵母菌氮代谢形成的高级醇的作用则较大。其生成的量因酵母菌的种类和菌系的不同和酿造条件，特别是温度的不同而有所差异，可达8-540mg/L。但如果高级醇的含量超过300mg/L，则会使葡萄酒带有生青味。由酵母菌脂肪代谢而形成的脂肪酸可形成带有花香和果香的脂肪酸乙酯。其比例决定于酵母菌活动的条件。在感官特性上，需陈酿的葡萄酒明显地具有苹果酸-乳酸发酵特征。最后，某些类型的葡萄酒需在酒泥上陈酿。发酵香气对于葡萄酒不仅有质上的差异，也有量上的差异。太强可使葡萄酒过于沉闷，太弱则使葡萄酒瘦弱、味短。所以要获得优良的发酵香气，则必须对生化转化进行良好地控制，以防止：l品种香气的消失l不良气味物质的出现（生青味、还原味及戊醇等）l杂菌的繁殖（带来乙酰胺味，挥发酸味等）。14.1.1.7.3 醇香醇香的物质非常复杂，这是因为：l醇香的形成是一个非常长的变化过程，一方面，当葡萄酒在大容器中陈酿时，在有控制的有氧条件下进行，另一方面，是葡萄酒在瓶内完全无氧条件下进行的。通过这些变化而形成了一些新的香气（如林下灌草层气味、动物气味等），而且有的气味只是在开瓶时才形成的；l它们只出现在适于陈酿因而浓厚、结构感强的葡萄酒中；l它们是葡萄酒包括挥发性物质以外的其它成分深入的化学转化（酯化、氧化还原作用等）的结果。由生化作用形成的醛、醇和酯都在葡萄酒的香气中起作用。14.1.1.8 二氧化碳在生化转化完成时，葡萄酒被二氧化碳所饱和，其含量为2g/L左右。以后，葡萄酒的二氧化碳含量逐渐降低，贮藏温度越高，贮藏容器越小，葡萄酒搅动越频繁，其降低的速度越快。二氧化碳也影响葡萄酒的感官特性:l根据葡萄酒的种类和品酒员的不同，二氧化碳的阈值为0.4-0.6