利用不同酿酒技术生产的葡萄酒 矿物组成的变化外文翻译资料

 2022-08-04 21:00:59

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利用不同酿酒技术生产的葡萄酒

矿物组成的变化

前言

有报道称可用葡萄酒中矿物质的浓度来区分其地理来源。然而，一些酿酒技术也可能影响最终产品的矿物质浓度。在本研究中，我们研究了各种酿酒技术，包括（i)精制、(ii)使用橡木片陈酿、(iii)葡萄皮浸渍、(iv）糖化和酸化、（v）添加酵母营养物质进行酒精发酵，对154种使用不同产区葡萄酿造的葡萄酒样品中18种矿物质(锂、硼、钠、镁、硅、磷、硫、钾、钙、锰、钴、镍、镓、铷、锶、钼、钡和铅)浓度的影响。在以上几种酿酒技术中，葡萄皮浸渍对矿物质含量的影响最大，显著改变了17或18种矿物质含量(硼、钠、镁、硅、磷、硫、钾、 钙、锰、钴、镍、镓、铷、锶、钼、钡和铅)。使用膨润土进行精制处理的影响效果第二大，改变了14种元素（锂，硼，钠，硅，磷，硫，钙，钴，镓，铷，锶，钼钡和铅）的含量。然而，在对154个样品进行主成分分析时，根据实验中使用的葡萄品种对葡萄酒进行分类比根据酿酒技术进行分类的效果更加清晰。总之，有一些酿酒技术会显著改变葡萄酒中某些矿物质的浓度，但影响葡萄酒矿物质组成的主要因素是其地理来源。

关键词：元素组成 地理来源 电感耦合等离子体质谱 电感耦合等离子体原子发射光谱 计量学 多元分析 酿酒学 葡萄酒

葡萄酒中的矿物成分经常被用来区分其地理来源，因为矿物成分潜在地反映了葡萄酒来源地土壤。土壤中的一些矿物质通过葡萄根系被吸收到葡萄中，然后在酿酒过程中转移到葡萄酒中(1-3)。因此，通过矿物成分来反映葡萄产区的方法已被用来区分各国葡萄酒的地理来源，比如例如德国(4,5)、意大利(6,7)、西班牙(8,9)、葡萄牙(1)、美国(10)、加拿大(2,11)、澳大利亚(12)、新西兰(13)、南非(14,15)、捷克共和国(16,17)、罗马尼亚(18)和中国(19,20)。在我们之前的研究中，证明来基于18种矿物质(锂, 硼, 钠, 镁, 硅, 磷, 硫, 钾, 钙, 锰, 钴, 镍, 镓, 铷, 锶, 钼, 钡和铅)浓度的线性判断分析模型对于判别日本市场葡萄酒的地理来源是有效果的(21)。然而，不同酿酒技术对葡萄酒中这18种矿物质浓度的影响目前尚不清楚。

酿酒技术有许多种。比如，精制处理可用于去除蛋白质，降低蛋白质混浊的几率。精制处理包括添加膨润土等粘土材料，主要是指含钠和钙的蒙脱土(22)。已知在精制过程中添加膨润土不仅会增加葡萄酒中钠和钙的浓度，还有锂, 铍, 镁, 铝, 钪, 钒, 锰, 铁, 钴, 镍, 镓, 锗, 砷, 锶,钇, 锆, 铌, 钼, 镉, 锡, 锑, 钡, 钨, 铊以及铋(10,22-28)。然而，目前有关其他精制材料作用效果的信息很少，比如聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)和卵白蛋白去除过量酚类化合物的效果。

除此之外，有些酿酒师会在橡木桶中陈酿葡萄酒，从几个月到几年不等，以提高品质，尤其是优质葡萄酒。在陈酿过程中，橡木中的风味物质会被提取出来，逐步对酚类物质成分进行改变（即单宁软化）。在橡木桶中陈酿时(1,10)，葡萄酒中的铝、铁和钒的浓度增加，而使用橡木条陈酿时，镁、钒、钴、镍和锶的浓度增加(29)。

在红葡萄酒的浸渍过程中，酚类化合物（花青素和单宁）是从葡萄皮、种子和茎中提取出来的。浸渍时间的长度和强度可以根据最终产品所需的特性而调整。延长葡萄皮的浸渍时间通常会增加葡萄酒中铬、铜、铁和锌的浓度（14,23,30）。此外，添加碳酸钙可以去酸同时增加葡萄酒中钙的浓度(23,31,32)，在发酵后的葡萄酒中加入CuSO4或FeSO4会降低H2S的浓度，但分别增加了铜和铁的浓度(23,33)。

据我们所知，很少有关于加糖、酸味剂、营养物质对葡萄酒矿物浓度影响的信息。发酵过程中，当糖含量较低时，常通过加糖来提高乙醇含量;通过酸化来降低pH值，避免细菌污染;添加酵母营养素，以确保顺利发酵，防止产生硫化氢(34)。

虽然已有报道表明这些酿酒技术对某些矿物的影响，但它们对总矿物含量（即上述18种元素）的影响尚不清晰。此外，目前尚不清楚酿酒技术对矿物含量的影响是否大于地理来源对其的影响。因此，在本研究中，我们通过对154个不同产地的葡萄样本的小规模酿酒试验，检验了以下酿酒技术对18种矿物质浓度的影响：（一）精制(膨润土、PVPP和卵白蛋白)；（二)使用橡木片陈酿；(三）葡萄皮浸渍，(四)糖化和酸化，(五)添加酵母营养物质进行酒精发酵，并比较了在不同酿酒技术影响下的葡萄酒矿物质浓度。

材料和方法

添加膨润土、PVPP和卵白蛋白精制

研究了精制材料对葡萄酒中18种矿物质浓度的影响(实验1;图S1)，我们使用了四种精制产品:膨润土Vitiben(美国德克萨斯州休斯顿哈里伯顿)，膨润土Microcol CL G(法国波尔多拉福特酒庄)，聚乙烯聚吡咯烷酮(pvpp) Viniclar(拉福特酒庄)，卵白蛋白Ovoclaryl(拉福特酒庄)。Vitiben和Microcol CL G分别是钠型膨润土和钙型膨润土。

我们使用每种精制产品的四种浓度进行了精制处理，膨润土Vitiben（0，200，400和1000毫克/升），膨润土MicrocolCL G(0，200，400和1000毫克/升），PVPP（0、400、1000和2000毫克/升)和卵白蛋白(0、200、400和1000毫克/升），每个取10ml的葡萄酒加入到15ml的锥形管（康宁，纽约，美国)，所有实验重复三次(每种做3个平行样)，使用霞多丽葡萄（2008年长野产）酿制的白葡萄酒对Vitiben、Microcol和PVPP的作用效果进行测试;使用西拉葡萄（2016广岛产）酿制的红葡萄酒对卵白蛋白的作用效果进行测试。加入精制剂后，摇匀，室温反应2天。然后取上清液通入0.45 mm的过滤器过滤，进行元素分析。

使用橡木片陈酿

为了测试橡木片陈酿对矿物质浓度的影响(图S1，实验2)，使用霞多丽葡萄（2008年长野产）酿制的白葡萄酒200ml，加入2 g橡木（日本爱知县丹羽郡产），放入到250ml的聚乙烯管中（每种做3个平行样）。将样品保存于15℃，并分别于第7天、第14天、第100天、第200天、第300天取上清液进行元素分析。

葡萄皮浸渍

为了研究浸渍对矿物质浓度的影响(图S1，实验3)，我们将1.4公斤于2016年在广岛采收的三种葡萄(贝利A麝香-MBA；赤霞珠-CS；西拉)放入玻璃瓶中（每种做3个平行样），然后接种酿酒酵母：即使用酿酒酵母(3001；加拿大蒙特利尔Lallemand)接种贝利A麝香,使用酿酒酵母(CSM；Lallemand)于赤霞珠和西拉。2天后加入蔗糖使其最终糖浓度达到23% (w/v)（原糖浓度：贝利A麝香为18.4%；赤霞珠为14.6%；西拉为20.1%)。使用冷水机将温度保持在25°C，并在开始后第2天、第4天和第6天取样进行元素分析。

糖化和酸化

为了研究糖化和酸化对矿物质浓度的影响（图S1，实验4），我们使用了甲州葡萄（2015年山梨县产），将其粉碎压榨，然后在5150g离心力作用下离心10min，使混合物澄清。将葡萄酒酵母、巴亚努斯酵母(D V-10；Lallemand)加入上清液中，并把上清液分装到玻璃瓶中进行发酵(每瓶1.6kg，做9个平行样)。在14℃环境中培养两天后，加入蔗糖控制糖浓度使其分别比原浓度高0%(w/v)（对照）、3%(w/v)和10%(每种做3个平行样)。发酵完成后，在5150g离心力作用下离心10min去除沉淀物，取上清液，进行元素分析。

此外，我们将由赤霞珠和霞多丽葡萄制作的进口浓缩果汁(美国加利福尼亚州阿坎波加州浓缩公司)用水稀释4倍（最终糖浓度分别为16.6%和17.2%）。然后将它们分别进行4种方式的处理： (一)糖化，加入蔗糖使糖浓度为6% (w/v)；（二）酸化，加入酒石酸赤霞珠的PH从3.6降至3.3，霞多丽的PH从3.5降至3.2；（三）糖化和酸化，同时加入蔗糖和酒石酸；（四）不做任何处理作为对照组。我们将每个样品取40毫升等量放入50毫升的锥形管(康宁)(每种做5个平行样）中，在20℃下，用前文所提到的葡萄酒酵母(DV-10)发酵2周。发酵完成后，在10000g离心力作用下离心10min去除沉淀物，取上清液，进行元素分析。

添加酵母营养物质进行酒精发酵

为了确定酵母营养素对矿物质浓度的影响（图S1，实验5），我们将由霞多丽葡萄制作的进口浓缩果汁（加利福尼亚浓缩公司）用水稀释4倍（糖浓度17.2%），然后分别将它们进行处理：（一）添加400毫克/升 Fermaid K（Lallemand），（二）400毫克/升磷酸二铵（DAP）（日本大阪和歌纯化学工业公司）（三）400 毫克/升 Opti Red（Lallemand）（五）不做任何处理作为对照组。我们在50 ml锥形管中加入每种样品的40 ml（每种做3个平行样）同时加入葡萄酒酵母（DV-10）在20℃下发酵2周(35)。发酵后，将样品在10000 g离心力作用下离心10分钟以除去沉淀物，并对上清液取样进行元素分析。

图1 根据18种矿物的浓度对154个样品进行主成分分析的(A) 评分图 (B) 装载图

为了清晰起见，每个集群都显示在一个放大的视图中

Ch，霞多丽；MBA，贝利A麝香；SYR，西拉；CS，赤霞珠；Vitiben，膨润土Vitiben；CL G，膨润土Microcol CL G；PVPP，聚乙烯吡咯烷酮；DAP，磷酸二铵。

元素分析

为了确定矿物质浓度，将2毫升酒或样品与5毫升61%硝酸（日本东京关东化学）混合在溶样罐中(加拿大蒙特利尔SCP科学)。 用于葡萄皮浸渍的样品需要在95℃下反应120分钟，其余样品在室温下反应60分钟，样品用由MilliQ系统(美国马萨诸塞州伯林顿Millipore)制得的超纯水(gt;18.1 MOmega;)稀释至总体积到50 mL(硝酸的最终浓度，6%)。如上所诉，使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)(7770 x；美国加利福尼亚州圣克拉拉安捷伦科技)和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES) (ICPE-9000；日本京都岛津）对所有葡萄酒样品进行矿物浓度分析（21）。

统计分析

所有统计测试均采用JMP12.2(美国北卡罗来纳州凯瑞市SAS研究所公司)。采用单因素方差分析（ANOVA)分别检验各组元素浓度差异。采用Tukeyrsquo;s HSD试验对两种方法进行了区分。在所有试验中，p值为0.05表示统计学意义。

标准化后，使用所有矿物质浓度数据(n=154)进行主成分分析(PCA)，PCA是一种方便的工具，可以将数据维度的数量减少到几个主要组件，以便将相似之处可视化（36）。因此，PCA使我们能够识别对样品变异性影响最大的矿物质，并将酿酒技术对矿物组成的影响与葡萄之间的差异进行比较。

结果与讨论

使用膨润土、PVPP或卵白蛋白精制的影响

我们检测了使用膨润土Vitiben、膨润土MicrocolCL G、PVPP和卵白蛋白进行精制作用分别对 14种 (锂,硼, 钠, 硅, 磷, 硫, 钙, 钴, 镓, 铷, 锶, 钼, 钡, 和 铅), 14 (锂, 硼, 钠, 镁, 硅,钙, 锰, 钴, 镍, 镓, 铷, 锶, 钡, 和 铅), 8种 (锂, 钠, 硅, 磷, 硫, 钴, 铷, 和 锶)以及 13种 (硼, 钠, 镁, 硅, 磷, 硫, 钾, 钙, 锰, 钴, 铷, 锶, 和钼)葡萄酒中的矿物质浓度的影响（表1）。用膨润土Vitiben和卵白蛋白处理后，钠的浓度变化最大，分别增加了3倍和4倍。除钠元素之外，用1000毫克/升膨润土Vitiben处理后，钼、锂、锶和钡的浓度变化相对较大，分别为4.1倍、2.0倍、1.5倍和1.3倍。观察到的几种矿物质浓度的增加可能是由于矿物质从膨润土转移到葡萄酒。这些检测结果与先前的研究报道一致，膨润土处理会增加葡萄酒中的最终矿物浓度（10,22-28）。相反，用2000毫克/升的PVPP处理后，硅浓度下降了0.6倍。如我们所知，这种聚合物会捕获酚类化合物（34），而酚类化合物通常会结合矿物质（1,7）。因此，硅和酚类化合物的配合物很可能被PVPP捕获，从而导致硅元素在葡萄酒种浓度降低。除上述所提到的矿物质外，其他12种矿物质(硼、镁、磷、硫、钾、钙、锰、钴、镍、镓、铷和铅)经精制处理后，与对照组相比变化较小(即0.8 ~ 1.3倍)（表1）。

表1 使用膨润土、PVPP和卵白蛋白精制后，葡萄酒中18种矿物质的浓度。

除用星号(*)表示外，所有浓度均以mg/L表示。数值代表平均值和标准差。不同的上标表示元素的显著差异。

使用橡木片陈酿的影响

我们检测了使用橡木片陈酿处理对葡萄酒中15种(硼、钠、镁、硅、磷、硫、钾、钙、钴、镍、镓、铷、钼、钡和铅)矿物浓度的影响（表2）。酒中钡的浓度在陈酿过程中显著增加(即陈酿第300天时增加了1.4倍)。相反，钼的浓度在陈酿期间显著降低（即陈酿第300天浓度降为原先的0.5倍。与对照组相比，葡萄酒中其他16种矿物质的浓度仅有较小的变化（即0.8至1.2倍)(表2）。在橡木片陈酿过程中，镍的浓度几乎保持不变，这与先前研究的结果一致（1）。

表2 经橡木片陈酿的葡萄酒中18种矿物质的浓度。

除用星号(*)表示外，所有浓度均以mg/L表示。数值代表平均值。不同上标表示不同条件下元素浓度差异显著(Tukeyrsquo;s HSD试验，P lt; 0.05)。

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