氧接触对葡萄酒多酚和羰基化合物影响的研究

发布时间：2017-04-02 12:12

  本文关键词：氧接触对葡萄酒多酚和羰基化合物影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多酚是葡萄酒最重要的化学组分,直接影响葡萄酒的颜色、风味和抗氧化能力。花色素苷是主要的多酚类物质,在葡萄酒化学演变过程中参与众多的反应,如花色素苷和黄烷醇的结合、乙醛介导下生成黄烷醇-甲基次甲基-花色素苷(乙烷基连接的黄烷醇花色素苷结合物)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。另外,酵母代谢产物丙酮酸和乙醛也能够分别与二甲花翠素-3-葡萄糖苷反应生成二甲花翠素-3-葡萄糖苷丙酮酸结合物(Vitisin A)和吡喃并二甲花翠素-3-葡萄糖苷(Vitisin B),而且这两种羰基化合物也是葡萄酒的氧化产物。葡萄酒酿造和瓶贮过程中许多涉及多酚的复杂反应都受氧接触程度的影响,长时间陈酿过程中缓慢的氧化反应能够增强颜色的稳定性、改善口感进而提升葡萄酒的品质。微氧化技术的应用能够引导葡萄酒向人们期望的方向演变,尽管这一技术已经在世界范围内广泛应用,但是微氧化技术引起的微生物和生物化学的变化以及最终对葡萄酒品质的影响却鲜为人知。本论文旨在研究微氧化技术引起的微生物和生物化学的变化对葡萄酒多酚和羰基化合物的影响,以及瓶贮过程中氧接触、乙醛和多酚对葡萄酒化学演变的影响,主要获得了以下研究结果:(1)建立了一种快速简单的分析葡萄酒中羰基化合物的方法,为监控葡萄酒氧接触过程中羰基化合物的演变提供了技术支持。葡萄酒中的羰基化合物由于SO2的绑定,主要以α 羟基磺酸盐的形式存在。传统的分析方法利用碱水解分裂结合键容易引起葡萄酒的氧化,需要在隔氧环境中进行。为了简化反应过程,本研究利用酸水解代替了传统的碱水解,实现了磺酸盐裂解和2,4-二硝基苯肼(DNPH)衍生反应的同时进行,并且在酸水解过程中有效利用SO2的抗氧化能力防止葡萄酒氧化生成额外的乙醛,反应温度为65,反应时间为15min。该方法检测了2-酮戊二酸、丙酮酸、乙偶姻以及乙醛四种常见葡萄酒羰基化合物的衍生能力,并且展示出了好的特异性、高回收率和低检测限。(2)葡萄酒接触氧气后通过多酚氧化形成的羟基自由基,能够氧化大部分葡萄酒组分,如氧化乙醇生成乙醛,氧化苹果酸生成丙酮酸,这两种羰基化合物也是葡萄酒酿造过程中微生物新陈代谢过程中的重要物质,因此本研究探讨了微氧化技术引起的微生物和生物化学变化对赤霞珠葡萄酒多酚和羰基化合物的影响。结果表明,微氧化技术能够促进乙醛的生物合成,氧气充足时除菌过滤后新接种的酵母实现了乙醛的积累,处理18d后其积累量(29 mg L-1)远远大于葡萄酒氧化生成的乙醛量(7 mg L-1),然而葡萄酒自身触发苹果酸乳酸发酵后经历酒精发酵的酵母在氧气充足时并没有积累较多的乙醛。微氧化技术对苹果酸乳酸发酵没有明显的影响。微氧化技术对类黄酮类、苯甲酸类、羟基肉桂酸类等多酚的影响不明显,这类化合物的演变需要较长的陈酿时间。乙醛的积累能够加速葡萄酒的化学演变,如增强葡萄酒抵抗SO2漂白的能力,加速Vitisin B、聚合色素、5-羟基-2-甲基-1,3-二氧己环和4-羟甲基-2-甲基-1,3-二氧戊环等化合物的生成。因此,微氧化技术和微生物对葡萄酒的协同效应大于氧气自身对葡萄酒的影响。(3)研究了氧接触和乙醛对赤霞珠葡萄酒瓶贮期内多酚和羰基化合物的影响。利用瓶塞透氧率(2.86、6.43、10.01μg L-1 day-1)的不同实现了葡萄酒瓶贮期内不同程度的氧接触。试验期间监控了原酒、半年瓶贮期和一年瓶贮期葡萄酒的化学演变。结果表明,一年瓶贮期内乙醛浓度对葡萄酒化学演变的影响大于氧接触程度。不同羰基化合物对葡萄酒的影响依次为乙醛、丙酮酸、2-酮戊二酸,乙醛对葡萄酒的影响最明显,尤其对葡萄酒颜色相关化合物的影响。乙醛浓度越高,单体花色素苷减少越多、生成的聚合色素越多。同时,在一定程度上引起了类黄酮、羟基肉桂酸和黄烷醇的减少,但是对苯甲酸类酚影响不大。葡萄酒乙醛浓度越高,缩醛(顺式-、反式-5-羟基-2-甲基-1,3-二氧己环和顺式-、反式-4-羟甲基-2-甲基-1,3-二氧戊环)的含量越多,乙醛能够加速缩醛类物质的生成。二氧戊环在陈酿过程中有顺式结构体向反式结构体转化的趋势,而二氧己环表现稳定,是一种较好的葡萄酒酒龄指示剂。乙醛浓度不同的葡萄酒经过一年瓶贮后,色素类物质的演变差别类似于不同年份葡萄酒色素类物质的差别,由此证明葡萄酒陈酿期间颜色的转变与葡萄酒氧化过程中乙醛的生成有关。(4)葡萄酒长期瓶贮过程中的氧气接触程度主要依赖于瓶塞的透氧率。赤霞珠葡萄酒富含单宁,适合常时间的瓶贮,本论文研究了五年瓶贮期后氧接触和多酚对赤霞珠葡萄酒化学组分的影响,葡萄酒多酚的差别由是否进行交联聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)处理实现,合成塞的透氧率(16、5μg L-1 day-1)决定了瓶贮过程中的氧接触程度。结果表明,葡萄酒自身的多酚含量对葡萄酒的影响最大,其次是氧接触程度,影响最小的是装瓶前对葡萄酒实施的微氧化技术。多酚含量较低的葡萄酒中色度较低,乙醛含量较高。五年瓶贮期并没有积累很多的乙醛,说明期间生成的乙醛参与了葡萄酒的化学演变。瓶贮前对葡萄酒的微氧化技术处理经过五年瓶贮期后其影响非常小,随着陈酿期的延长会最终消失。氧接触对葡萄酒颜色的稳定性影响最大,对多酚化合物也有一定程度的影响,尤其是槲皮素,但是对乙醛之外的羰基化合物的影响不大。氧接触程度越高,SO2的消耗越明显,多酚含量较高的葡萄酒并没有减缓SO2的消耗,说明葡萄酒瓶贮过程中SO2是防止葡萄酒氧化的主要物质。
【关键词】：葡萄酒 氧接触 瓶贮 多酚 羰基化合物
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS262.6
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 文献综述13-38
• 1.1 微氧化技术概况13-21
• 1.1.1 微氧化技术概念14-15
• 1.1.2 微氧化装置15-16
• 1.1.3 微氧化技术氧气添加速率以及持续时间16-19
• 1.1.4 微氧化技术的综合管理19-21
• 1.2 微氧化技术对葡萄酒酿造及陈酿的影响21-31
• 1.2.1 葡萄酒多酚22-26
• 1.2.2 葡萄酒羰基化合物26-30
• 1.2.3 发酵微生物30-31
• 1.3 羰基化合物的检测方法31-33
• 1.3.1 羰基化合物和SO231-32
• 1.3.2 羰基化合物分析检测方法概述32-33
• 1.4 葡萄酒瓶贮过程中的氧接触33-36
• 1.4.1 葡萄酒瓶贮33-34
• 1.4.2 瓶塞对葡萄酒瓶贮的影响34-36
• 1.5 研究目的和主要内容36-38
• 1.5.1 研究目的36-37
• 1.5.2 主要内容37-38
• 第二章 一种快速、简单测定葡萄酒中羰基化合物的HPLC方法38-50
• 2.1 引言38-39
• 2.2 材料与方法39-41
• 2.2.1 材料与试剂39
• 2.2.2 仪器和羰基化合物的检测39
• 2.2.3 羰基化合物衍生化的优化39-40
• 2.2.4 方法验证40-41
• 2.3 结果与讨论41-48
• 2.3.1 α-羟基磺酸盐的酸水解以及DNPH的衍生化41-45
• 2.3.2 液相色谱分析45-46
• 2.3.3 方法测试46-47
• 2.3.4 方法的实际应用47-48
• 2.4 小结48-50
• 第三章 酒精发酵结束后氧接触和微生物代谢对葡萄酒化学组分的影响50-73
• 3.1 引言50-51
• 3.2 材料与方法51-54
• 3.2.1 材料与试剂51-52
• 3.2.2 方法52-54
• 3.3 结果与讨论54-71
• 3.3.1 微氧化技术实施过程中微生物的变化54-55
• 3.3.2 溶解氧的变化55-57
• 3.3.3 苹果酸乳酸发酵57
• 3.3.4 微氧化处理过程中羰基化合物的变化57-62
• 3.3.5 微氧化处理过程中酚类物质的变化62-68
• 3.3.6 微氧化技术对单宁的影响68-69
• 3.3.7 微氧化技术对缩醛的影响69-70
• 3.3.8 微氧化技术对葡萄酒颜色的影响70-71
• 3.4 小结71-73
• 第四章 一年瓶贮期氧接触和乙醛对葡萄酒化学组分的影响73-87
• 4.1 引言73-74
• 4.2 材料与方法74-77
• 4.2.1 材料与试剂74
• 4.2.2 方法74-77
• 4.3 结果与讨论77-85
• 4.3.1 一年瓶贮期后葡萄酒羰基化合物及其衍生物的变化77-78
• 4.3.2 一年瓶贮期后葡萄酒颜色和花色苷类物质的变化78-80
• 4.3.3 一年瓶贮期后葡萄酒类黄酮、苯甲酸类、羟基肉桂酸类和黄酮醇类物质的变化80-81
• 4.3.4 一年瓶贮期后葡萄酒化学参数的主成分分析81-82
• 4.3.5 一年瓶贮期后葡萄酒化学参数的动力学分析82-85
• 4.4 小结85-87
• 第五章 五年瓶贮期氧接触和多酚对葡萄酒化学组分的影响87-101
• 5.1 引言87
• 5.2 材料与方法87-91
• 5.2.1 材料与试剂87-88
• 5.2.2 方法88-91
• 5.3 结果与讨论91-100
• 5.3.1 五年瓶贮后氧接触对葡萄酒组分的影响91-93
• 5.3.2 多酚和微氧化技术处理对葡萄酒的影响93-95
• 5.3.3 氧接触、多酚和微氧化技术处理之间的交互效应95
• 5.3.4 微氧化技术和多酚含量对C2瓶贮葡萄酒的影响95-97
• 5.3.5 对C2瓶贮葡萄酒的主成分分析97-98
• 5.3.6 对C1和C2葡萄酒的主成分分析98-100
• 5.4 小结100-101
• 第六章 结论、创新点与展望101-103
• 6.1 结论101
• 6.2 创新点101-102
• 6.3 展望102-103
• 参考文献103-117
• 致谢117-118
• 作者简介118

【参考文献】

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1 黄晓兰,黄芳,林晓珊,吴惠勤;气相色谱质谱法测定食品中的甲醛[J];分析化学;2004年12期

2 高畅,李华,高树贤,魏冬梅,张艳芳,来疆文,张予林;葡萄酒微氧熟化装置及扩散器参数的研究[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);2004年08期

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本文编号：282477