葡萄酒酿造过程中有机酸变化规律研究

杨春霞，苟春林，单巧玲*

（宁夏农产品质量标准与检测技术研究所，宁夏银川750002）

葡萄酒酿造过程中有机酸变化规律研究

杨春霞，苟春林，单巧玲*

（宁夏农产品质量标准与检测技术研究所，宁夏银川750002）

采用离子色谱法分析了葡萄酒中9种有机酸含量。通过对赤霞珠葡萄酒发酵过程中主要有机酸变化分析，研究其从葡萄汁到原酒的酿造过程中有机酸含量变化规律和量变的幅度。结果表明，葡萄酒中有机酸主要有酒石酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸和琥珀酸，葡萄汁经发酵产生了乳酸、乙酸和琥珀酸。酿造过程中酒石酸、苹果酸、抗坏血酸和柠檬酸含量一直呈下降趋势；草酸和琥珀酸含量先增高后减少，乳酸含量一直呈上升趋势。乙酸是葡萄酒酒精发酵的主要副产物，含量为0.2～0.3 g/L。

葡萄酒；有机酸；离子色谱；变化规律

葡萄酒中的有机酸具有抑菌、抗病毒、抗癌、软化血管、促进钙、铁元素的吸收、帮助胃液消化脂肪和蛋白质等生理功能[1]，是葡萄酒中重要的风味物质，其种类、浓度调节葡萄酒酸碱平衡，影响口感、色泽及生物稳定性[2-5]。李华[6]认为酿酒葡萄的适宜酸度应保持在6～10 g/L，否则易出现乏味、少筋、平淡、酸涩和粗硬的感官特征，并且会增加工艺处理的复杂性；酒石酸是葡萄酒酸味的主要来源，不仅参与了葡萄酒味感的平衡，还维持了葡萄酒的低pH值[7]。苹果酸在葡萄酒酿造时的分解降低了酸涩度、粗糙度，提高了酒的细菌稳定性，发酵产生的醛类、酯类等能很好的改善酒的风味[8]。乳酸、乙酸和琥珀酸作为发酵产生物，其含量不高，但对葡萄酒的酸味、酒体的稳定性有重要影响[3，9-10]。对葡萄酒来说，无论是香气、花色苷的变化，还是整体口感，都与有机酸含量的变化息息相关，对有机酸的分析可以控制葡萄酒酿造过程中不同时期的酸度[11]。因此，本研究采用离子色谱法对赤霞珠葡萄酒酿造过程中有机酸进行分析，研究葡萄酒发酵过程中有机酸含量变化规律和量变的幅度，为葡萄酒品质的变化提供一定的数据，为葡萄酒酿造提供一定的理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酒石酸、苹果酸、草酸、琥珀酸（纯度≥98%）：上海源叶生物科技有限公司；柠檬酸、抗坏血酸、乳酸（纯度＞98%）、丙酸（纯度≥95%）：阿拉丁试剂有限公司；乙酸（纯度≥99%）：上海国药集团化学试剂有限公司）；实验用水为超纯水（电导率＜18.2μS/cm）：实验室自制；葡萄酒样品：宁夏志辉源石酒庄。

1.2 仪器与设备

ICS-3000型离子色谱仪（含阴离子抑制器、电导检测器）：美国戴安公司；Mili-Q型超纯水机：美国密理博公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理[12-13]

取葡萄酒样适量，经4℃冷冻离心（10000r/min、10min）后，取上清液，用IC-C18柱对其净化，除去色素和果胶。用0.45 μm滤膜过滤后供上机测定。

1.3.2 色谱条件

1.3.3 定性定量分析

将有机酸标准溶液进样，根据保留时间进行定性分析，采用面积外标法进行定量分析。

2 结果与分析

2.1 葡萄酒样品的稀释处理

试验对葡萄酒样品进行了不同稀释度处理，将葡萄酒样离心后分别稀释5倍、10倍、50倍，进样分析，各有机酸依次被分离出来。样品稀释10倍时各有机酸基本能够被有效分离并检测到；稀释5倍时，杂峰对乳酸、乙酸和丙酸的干扰严重，无法很好分离，并且苹果酸和酒石酸含量较高；稀释50倍时，乳酸、乙酸和丙酸能很好的分离，但草酸和柠檬酸含量过低，无法很好的检测。最终选择葡萄酒样稀释10倍进行分析。

2.2 有机酸标准色谱行为

按照表1浓度梯度洗脱程序，对9种有机酸进行分析，结果见图1。

图1 有机酸混合标准溶液色谱图Fig.1 Chromatogram of mixed organic acids standard solution

表1 淋洗液梯度程序Table 1 Gradient program of eluent

由图1可知，在KOH浓度为0.6 mmol/L时，乳酸、乙酸和丙酸可很好的分离；苹果酸、酒石酸、草酸和柠檬酸在KOH浓度为25～35 mmol/L范围内可达到很好的分离。由于苹果酸与琥珀酸、草酸与抗坏血酸出峰时间接近，易产生相互干扰，故采用程序2分析，琥珀酸和抗坏血酸在KOH浓度为10～15 mmol/L范围内能完全分离，很好的避开了其他有机酸的干扰。

2.3 标准曲线与线性范围的测定

分别配制一系列不同浓度的9种有机酸进行线性方程和相关系数测定，各有机酸的线性方程和相关系数R见表2。

表2 有机酸的线性范围和回归方程Table 2 Linear range and regression equation of organic acids

由表2可知，被测组分的峰面积（Y）与进样浓度（X）呈良好的线性关系，且线性范围宽。

2.4 葡萄酒中有机酸分析

按照2.2的色谱条件对葡萄酒中有机酸含量分析。试验表明样品中均检测出了包括乳酸在内的9种有机酸。葡萄酒经酒精发酵、苹果酸-乳酸发酵，产生了一定量的乳酸、乙酸和琥珀酸。葡萄酒中有机酸色谱分析图见图2，样品中各有机酸含量检测结果见表3。

由图2可知，9种酸的峰可以很好的分离。由表3可知，赤霞珠葡萄酒中主要的酸为苹果酸、酒石酸、柠檬酸。

图2 赤霞珠葡萄酒中有机酸色谱分离图Fig.2 Chromatogram of organic acids in Cabernet Sauvignon wine

表3 赤霞珠葡萄酒中有机酸含量Table 3 Contents of organic acids in Cabernet Sauvignonwipe mg/L

2.5 葡萄酒酿造过程中有机酸含量变化规律研究

对赤霞珠葡萄，分别抽取破碎完成、酒精发酵完成、苹果酸-乳酸（malolactic fermentation，MLF）发酵完成各阶段葡萄酒样品，分析有机酸含量变化。

赤霞珠葡萄酒从入窖前（2015-10-12/0 d）、发酵过程（2015-10-12—2015-11-11/0-49d）及储藏阶段（2015-11-12—2016-3-16/50-153 d）中有机酸含量变化规律图见图3。

由图3可知，葡萄汁经酒精发酵和MLF发酵后产生了乳酸、乙酸和琥珀酸。在酒精发酵过程中产生了约1.0 g/L左右的琥珀酸和微量的乳酸和乙酸；该阶段除酒石酸含量变化幅度小外，其他各有机酸含量均减少；在MLF发酵过程中产生了大量的乳酸，可达到0.2g/L左右，该阶段酒石酸、苹果酸一直呈下降趋势，其中酒石酸含量最高达1.18 g/L，最低为0.854 g/L；苹果酸含量最高达0.967 g/L，最低为0.269 g/L；柠檬酸变化规律不太明显，总的来说呈下降趋势，其含量最高达0.265 g/L，最低为0。从葡萄汁到葡萄酒的过程中草酸含量先增高，随着酒精发酵结束，草酸的含量逐渐减少，直至到0；抗坏血酸的含量减少直至为0；乳酸作为发酵产物在整个发酵过程中一直呈上升趋势，最高含量达0.850 g/L，而琥珀酸同样作为发酵产物则是先升后降，含量最高达0.745 g/L。乙酸在葡萄酒中的含量为0.2～0.3 g/L是葡萄酒酒精发酵的主要副产物。赤霞珠葡萄酒酿造过程中有机酸变化规律与文献报道一致[14-15]。

图3 赤霞珠葡萄酒酿造过程中有机酸含量变化规律Fig.3 Variation regularity of organic acids in process of Cabernet Sauvignon wine brewing

通过对赤霞珠葡萄酒发酵过程中有机酸变化规律研究可以发现，酒石酸来源于葡萄，在发酵过程中酒石酸含量减少；苹果酸来源于葡萄，在发酵中一部分被酵解，一部分被乳酸菌分解而减少；柠檬酸来源于葡萄，在发酵中因作为酵母酒精发酵的通常生成物而增加，在苹-乳发酵过程中被乳酸菌分解消耗，直至为0；乳酸和乙酸不存在于葡萄，其来源于酒精发酵和苹果酸-乳酸发酵，含量呈上升趋势；琥珀酸不存在于葡萄，因主要来源于酒精发酵而呈增长趋势。

3 结论

葡萄汁经发酵成葡萄酒后产生了琥珀酸（约0.745 g/L）、乳酸和乙酸（约0.2～0.3 g/L），含量保持动态稳定状态。在发酵过程中苹果酸和柠檬酸的含量大幅减少，酒石酸含量呈减少趋势，但幅度不大；丙酸、草酸和抗坏血酸的含量减少，直至为0。

[1]问亚琴，张艳芳，潘秋红.葡萄果实有机酸的研究进展[J].海南大学学报：自然科学版，2009，27（3）：302-306.

[2]KLAMPFL C W,BUCHBERGER W,HADDAD P R.Determination of organic acids in food samples by capillary zone electrophoresis[J].J Chromatogr A,2000,881(1-2):357-364.

[3]段云涛.葡萄和葡萄酒中9种有机酸RP-HPLC检测体系的建立及其相关研究[D].北京：中国农业大学，2007.

[4]于庆泉.蛇龙珠红葡萄酒酿造过程中花色苷的变化规律研究[D].北京：中国农业大学，2006.

[5]陈发兴，刘星辉，陈立松.果实有机酸代谢研究进展[J].果树学报，2005，22（5）：526-531.

[6]李华.葡萄酒酿造与质量控制[M].西安：陕西人民出版社，1995：125-130.

[7]LAN I O.Changes in organic acid composition during fermentation and aging of noble muscadine wine[J].J Agric Food Chem,1997,45(3): 935-937.

[8]苏洁，张军翔.葡萄酒圆润度研究进展[J].食品与机械，2013，29（2）：238-241.

[9]DING M Y,SUZUKI Y,KOIZUMI H.Simultaneous determination of organic acids,in beverages by ion chromotypography with a mixed-bed stationary phase of anion and cation exchangers[J].Jap Soc Anal Chem, 1995,120:1773-1777.

[10]ZHAO J R,FAN X B,HANG X M,et al.Anin vitrostudy of antibacterial activity of 25 strains of probiotics from human gastraintestinal tract [J].Chinese J Microecol,2006,18(12):88-90.

[11]冯爱军，赵文红，白卫东，等.不同黄酒中有机酸的测定[J].中国酿造，2010，29（8）：144-146.

[12]杨东伟，李晓静，王芬，等.高效液相色谱法测定葡萄酒中11种有机酸含量[J].安徽农业科学，2013，41（3）：1286-1287，1290.

[13]马丽艳，李丽，孙爱东，等.高效液相色谱法同时测定葡萄酒中八种有机酸的研究[J].酿酒，2010，37（4）：62-65.

[14]张会宁，刘延琳，胡立志.橡木桶陈酿过程中葡萄酒有机酸的变化[J].中国酿造，2014，33（1）：60-63.

[15]赵鹤然.葡萄酒酿造过程中的苹果酸和乳酸的变化[D].大连：大连工业大学，2016.

Organic acids variation in wine brewing process

YANG Chunxia,GOU Chunlin,SHAN Qiaoling*
(Ningxia Institute of Agri-product Quality Standards and Testing Technology,Yinchuan 750002,China)

The content of nine kinds of organic acids was analyzed by ion chromatography.In the process of Cabernet Sauvignon wine fermentation, the changes of main organic acids were analyzed,the variation regularity of organic acids contents and quantitative change extent from the grape juice to the wine were researched.The results showed that the main organic acids in wine were tartaric acid,malic acid,lactic acid,citric acid and succinic acid.The lactic acid,acetic acid and succinic acid were produced by grape wine fermentation.The content of tartaric acid,malic acid ascorbic acid and citric acid showed a downward trend during fermentation.The oxalic acid and succinic acid content increased at first and then decreased.The lactic acid content showed arising trend in the whole process.Acetic acid was the main by-product in wine alcohol fermentation and the content was 0.2-0.3 g/L.

grape wine;organic acids;ion chromatography;variation regularity

TS262.6

0254-5071（2017）04-0083-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.04.018

2016-11-29

宁夏回族自治区自然基金项目（NZ14197）

杨春霞（1983-），女，助理研究员，硕士，主要从事农产品质量标准与检测技术研究工作。

*通讯作者：单巧玲（1972-），女，高级实验师，本科，主要从事农产品分析检测工作。