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葡萄酒在酒精发酵结束后,通常会选择进行一段时间的氧气处理,使葡萄酒达到一个成熟稳定的状态,这个过程我们称之为陈酿过程。通过陈酿,达到稳定葡萄酒颜色,降低干涩口感,增加复杂香气的目的,而这些都离不开多酚类物质的氧化。另外,乙醛作为葡萄酒中除水外含量最高的乙醇的氧化产物,几乎参与了葡萄酒中所有重要的化学反应。譬如,花色素苷和黄烷醇的结合、乙醛介导下生成黄烷醇和花青素的缩合反应以及乙醛参与下吡喃并花色素苷-黄烷醇结合物的生成。最终葡萄酒中乙醛的含量也是作为判断葡萄酒成熟与否的标志之一。本论文旨在葡萄酒氧化过程中,SO2、总酚含量和金属离子(铜、铁离子)对乙醛和多酚类化合物演变的影响。主要获得了以下研究结果:(1)对葡萄酒样品进行了3次氧气接触循环,发现氧气消耗率具有阶段性差异。在氧接触初期,葡萄酒的耗氧率是最快的,主要依赖于葡萄酒中存在某些可以与氧气快速反应的物质。这些物质快速消耗氧气的同时,也被迅速的反应,耗氧率降低趋于稳定。所有葡萄酒样品的平均初始耗氧率(OICR)为3.880 mg L-1 day-1,约为所有葡萄酒样平均耗氧率(OACR)的3.5倍,并且二者之间完全没有相关性,表明氧化机制只是葡萄酒的一般行为模式。(2)研究了葡萄酒陈酿过程中,氧气消耗率与葡萄酒初始成分(SO2、总酚含量和金属离子(铜、铁离子))之间的关系。其中,多酚类化合物在金属离子(铜、铁离子)的催化作用下与氧的反应速度最快,且总酚含量与耗氧率呈负相关。失去金属离子和SO2作用的葡萄酒,总酚含量对于葡萄酒耗氧率的影响是及其微弱的。SO2作为还原剂,将葡萄酒中的醌再循环为邻苯二酚或与醌形成加成物,或者直接与过氧化氢反应促进氧化进程的正向进行,提高了耗氧率。但是单独添加SO2酒样的耗氧率,要低于SO2与金属离子共同作用的酒样,我们认为SO2促进氧气消耗的功能在铜和铁离子的催化下才能充分发挥。(3)葡萄酒中通常添加SO2作为抗氧化剂,来保护葡萄酒氧化变质。理论上,SO2的添加能够清除邻苯二酚氧化生成的过氧化氢和醌,减少羟基自由基(OH·)的产生,抑制葡萄酒氧化产物乙醛的生成。然而在实际的试验过程中发现,添加了SO2的葡萄酒,随着游离态SO2的耗尽,乙醛水平呈现显著性积累;相反,未添加SO2的葡萄酒中,氧化产物乙醛几乎没有积累。说明,SO2在充当抗氧化剂的同时,也存在某种氧化机制能够促进氧化的进行。一方面,SO2在葡萄酒条件下发生自氧化链式反应,产生一系列具有强氧化能力的自由基,如硫酸根自由基(SO4·-)、过氧硫酸根自由基(SO5·-)等,其中,SO4·-又可以和羟基或H2O反应获得OH·进一步促进氧化。另一方面,SO2通常用来降低酶促反应动力学和形成更复杂的α磺酸盐来作为氧化相关的醛类储备,一旦游离态SO2耗尽,部分醛类得以释放。另外,添加少量铜和铁离子的情况下,也能够显著性提高邻苯二酚的氧化速率,提高乙醛的产量。(4)总酚含量高的葡萄酒,乙醛产量越低,游离花青素的消耗越大。实验开始时,高酚酒样的花青素含量为72 mg L-1,是低酚酒的近2.1倍,100天后下降至0.8倍,说明期间大量的游离花青素与多酚缩合,形成了更复杂的色素。另外,乙醛作为连接花色苷加合物的乙基桥起作用,然后进一步以环化形式重新排列成更稳定的吡喃花青素。游离态的SO2能够捕获与花青素结合的乙醛,保护花青素,但是随着游离态SO2的耗尽,乙醛起作用并且加速了花青素的损失。考虑到花青素与乙醛的反应,要比其它多酚类化合物与乙醛的反应敏感的多,随着游离态花青素含量不断降低,乙醛消耗的速率也慢了下来。