酿酒微生物岗位

宋育阳 李朝辉 刘延琳

  红葡萄酒作为全球葡萄酒消费的主导品类，其品质特征与陈酿工艺密切相关。我国干红葡萄酒生产以赤霞珠（Cabernet Sauvignon）、蛇龙珠（Cabernet Gernischt）和马瑟兰（Marselan）等优质酿酒葡萄为主要原料。葡萄酒生产的工艺体系可系统划分为三个核心阶段：葡萄原料栽培、酒精发酵酿造以及陈酿熟化处理。研究表明（Li et al. 2019），新酿葡萄酒在乙醇发酵及苹果酸-乳酸发酵过程中，由于单宁等多酚类化合物的动态变化，往往会产生不良风味特征，因此需要通过科学的陈酿工艺来提升其感官品质。

  葡萄酒陈酿过程的质量控制主要涉及两个维度：陈酿容器的选择和陈酿工艺的优化。在容器选择方面，法国和美国产区的橡木桶因其独特的材质特性成为行业标准，这些容器通过调控氧气渗透率和释放特定化合物（如挥发性酚类和橡木内酯），显著影响葡萄酒的化学成分演变（Puech et al. 1999）。实证研究表明，经过10-12个月的适宜陈酿期，干红葡萄酒的风味物质达到动态平衡，感官品质显著改善。在工艺操作层面，系统化的管理措施包括添桶（topping）、转罐（racking）、循环泵送（pumping over）和二氧化硫调节等，这些操作通过调控氧化还原状态和微生物稳定性来优化酒质。近年来，陈酿技术创新取得显著进展，微氧处理（micro-oxygenation）、超声波辅助熟化（ultrasound-assisted aging）和高静压处理（high hydrostatic pressure treatment）等新兴技术的应用，不仅有效缩短了传统陈酿周期，同时提升了葡萄酒的感官品质和风味复杂性。这些技术进步为葡萄酒产业的可持续发展提供了新的技术路径。

  1 容器及材料对陈酿过程中干红葡萄酒的影响

  1.1 橡木桶对陈酿过程中干红葡萄酒的影响

  橡木（Quercus spp.，壳斗科栎属）作为葡萄酒陈酿的核心材料，其应用历史可追溯至16世纪（del Alamo-Sanza et al. 2018）。该树种广泛分布于北半球温带地区（严俊，2016），我国的主要产区涵盖黑龙江至华中及西南区域（王霞，2006）。橡木因其优异的机械强度、柔韧性及适度的透气性，成为制桶工艺的理想选择（del Alamo-Sanza et al. 2018）。在葡萄酒陈酿过程中，橡木桶通过物理、化学及生物化学等多重机制，显著影响酒液的澄清度、色泽稳定性、成分演变及感官特征。

  澄清作用：新酿葡萄酒通常呈现浑浊状态，并含有一定浓度的二氧化碳。橡木桶的物理结构可促进酒石酸盐及悬浮颗粒的沉降，同时其微透气性有助于二氧化碳的缓慢释放，从而提升酒液的澄清度（Ugliano. 2013）。

  微氧化作用与色泽演变：橡木桶的透气性促使氧气以可控速率渗透（每年约20-30 mg/L），引发酒液中花青素与原花青素的共价结合，进而增强颜色稳定性（Martinez-Gil et al. 2022）。此外，微氧化环境可调控类黄酮化合物的聚合反应，直接影响葡萄酒的色度与收敛性（Fang et al. 2008）。

  化学成分及感官特征的调控：橡木桶陈酿过程中，酒液酚类物质（如没食子酸、丁香酸及鞣花单宁）的动态变化对颜色与风味具有协同作用（Pfahl et al. 2021）。鞣花酸作为抗氧化剂，可抑制酒液褐变（Farrell et al. 2015）。同时，酵母自溶释放的多糖（del Alamo et al. 2000）及橡木衍生物（如橡木内酯、香草醛和丁香酚）的溶出（Martinez-Gil et al. 2020），共同促进酒体结构的柔顺化与香气的复杂化。其中，橡木内酯（即“威士忌内酯”）作为关键风味物质，亦见于白兰地等蒸馏酒陈酿体系（Pollnitz et al. 1999）。

  感官品质的提升：长期陈酿（12个月）可使橡木单宁与酒液成分充分整合，赋予葡萄酒烟熏、烘烤及果香（如苹果、梨）等典型香气（Ortega-Heras et al. 2007）。这一过程不仅增强了风味的层次感，还优化了酒体的平衡性与陈年潜力。

  综上，橡木桶通过其独特的物理化学特性，在葡萄酒的澄清、氧化调控、成分转化及感官修饰等方面发挥不可替代的作用，是提升葡萄酒品质的核心技术载体。

  1.2 橡木制品对陈酿过程中干红葡萄酒的影响

  橡木桶在葡萄酒陈酿中虽具有显著效果，但其高昂的成本（每只数千元）和有限的使用寿命（通常3-5次）限制了在葡萄酒产业中的广泛应用（卜潇等，2015）。为此，研究人员开发了多种橡木制品作为替代方案，主要包括橡木片、橡木块、橡木粉等。这些替代品不仅成本仅为橡木桶的1/10-1/5，而且操作更为简便，可根据不同酿造阶段灵活选用（陈大为等，2012）。

  根据尺寸特征和应用阶段，橡木制品可分为两大类,小尺寸制品（橡木粉、橡木屑等）的比表面积大，适合在浸渍和酒精发酵阶段使用（1-2周）；大尺寸制品（橡木块、橡木条等）则比表面积较小，但通过延长接触时间（数月），更适合陈酿熟化阶段使用。

  多项研究表明，橡木制品对葡萄酒品质的提升主要体现在以下方面：

  （1）香气特征改良

  橡木制品能有效赋予葡萄酒典型的陈酿香气特征，包括香草、烟熏、烤面包等。这些香气的形成主要来源于橡木中的挥发性酚类物质（如香草醛、橡木内酯等）的释放。值得注意的是，香气特征的形成受到橡木产地（法国橡木及美国橡木）和烘烤程度（轻度、中度、重度）的显著影响（李兰晓等，2015）。Dumitriu等（2019）的对比试验表明，使用橡木片处理的葡萄酒，增强葡萄酒的感官复杂性能够达到与橡木桶相同的效果，且感官评价无显著差异（Dumitriu et al.2019）。

  （2）色泽稳定性提升

  在发酵初期添加橡木制品，可通过促进花色苷的浸提、增强辅色效应、改善颜色稳定性、诱导红移现象等机制改善葡萄酒色泽（陈大为等，2012）。

  （3）工艺协同效应

  将橡木制品与其他陈酿技术（如微氧技术）联用，可产生显著的协同效应。Oberholster等人的研究表明，采用微氧技术（控制性供氧）配合橡木片处理，仅需6个月即可达到新橡木桶陈酿的感官效果，同时可降低人力成本（Oberholster et al. 2015）。

  这些研究成果为葡萄酒产业提供了经济有效的陈酿替代方案，在保证产品品质的同时显著降低了生产成本。未来研究应进一步优化橡木制品的选用标准和工艺参数，以实现更精准的品质调控。

  1.3 陶罐对陈酿过程中干红葡萄酒的影响

  陶罐作为一种传统的酒类陈酿容器，其特殊的材质特性对葡萄酒陈酿过程具有重要影响。研究表明，由特定陶土烧制的陶罐具有独特的微透气性，能够实现10~45 mg/L的年透氧率（孙文静等，2023），这一数值与橡木桶的透氧范围相近（Baiano et al. 2015）。陶罐壁所含的铜、钙、铁等金属离子能够催化酒体中的酯化反应和醇醛缩合反应（兰玉倩等，2011），这种特性结合其透氧性能，共同促进了葡萄酒的陈化进程（沈丽尧等，2011）。

  在风味特征方面，陶罐陈酿的干红葡萄酒瓶储后表现出更浓郁的香气特征，特别是青椒类香气更为突出（朱袁正鸿等，2024），同时相较于传统橡木桶能更好地保留和增强果香特征（孙文静等，2023）。当陶罐与橡木片（最适添加量0.4 g/L）配合使用时，可获得与橡木桶相似的香气特征（苏昊等，2023）。在色泽稳定性方面，陶罐陈酿9个月后能显著提高酒样的明亮度（L*）、红绿色品指数（a*）和色调（hab），同时降低黄蓝色品指数（b*）和色彩饱和度（C*），并增加总花色苷含量，促进单体花色苷向聚合态转化（康文军等，2023）。溶解氧动态监测显示，陶罐陈酿过程中溶解氧含量呈现初期快速下降，后期稳定在0.30-0.35 mg/L（苏昊等，2023），这一规律与橡木桶陈酿相似。

  这些研究结果表明，陶罐作为一种替代性陈酿容器，不仅能够保持与传统橡木桶相近的透氧性能，还能赋予葡萄酒独特的风味特征和色泽稳定性，为干红葡萄酒的陈酿工艺提供了新的选择。

  1.4 微氧罐及不锈钢罐对陈酿过程中干红葡萄酒的影

  微氧罐在葡萄酒陈酿中的应用表现出独特的特性与局限性。其年透氧率为17.3-20.1 mg/L，虽低于橡木桶标准，但具有显著的可循环使用优势（朱袁正鸿等，2024）。这种相对较低的透氧性导致微氧罐陈酿酒样在瓶储阶段的香气物质总质量浓度偏低，且呈现出与橡木桶陈酿显著不同的风味特征。相较于橡木桶典型的花香、奶油和烟熏风味，微氧罐更易突出香料味特征（朱袁正鸿等，2024）。在色泽稳定性方面，微氧罐陈酿导致花色苷含量快速下降，同时伴随色调的快速升高，这一现象与李辉等（2018）提出的葡萄酒成熟理论相符，即花色苷降解速率与色调变化速率呈正相关，且直接影响葡萄酒的稳定性表现（李辉等，2018）。

  相比之下，不锈钢罐在葡萄酒陈酿后期展现出独特的应用价值。其优势主要体现在工艺操作的便利性和品质管理的稳定性上。现代酿酒实践中，常采用不锈钢罐与橡木制品（如橡木板）相结合的陈酿方式。这种组合工艺通过使橡木材料全部表面与酒液充分接触，不仅提高了橡木成分的利用效率，还能模拟传统橡木桶的部分陈酿效果（朱袁正鸿等，2024）。这种创新方法在保持操作便利性的同时，为葡萄酒品质调控提供了新的技术路径。

  2 陈酿期间工艺操作对干红葡萄酒的影响

  2.1 传统工艺对陈酿过程中干红葡萄酒的影响

  （1）添桶工艺

  葡萄酒陈酿期间实施的一系列工艺操作对最终产品的品质具有决定性影响。其中，添桶（添罐）操作主要针对因温度下降、CO₂溢出及蒸发等因素导致的酒液体积收缩问题。当酒液与容器口之间形成空隙时，会增大酒体与空气的接触面积，进而可能引发氧化变质甚至酒膜形成。定期添桶能有效维持容器内酒液充盈状态，显著降低氧化风险。转罐（换罐）工艺主要解决酒液澄清问题。发酵终止后残留的果胶、果皮及酵母等悬浮物在静置过程中逐渐沉降，通过定期转罐可实现固液分离。该过程带来的短暂曝气作用具有双重效应：一方面促进CO₂及其他挥发性物质的释放，另一方面有助于酒液均质化，从而提升产品稳定性。

  （2）打循环工艺

  打循环工艺在罐储阶段及橡木制品浸渍过程中具有特殊价值。根据操作方式可分为半开放/全开放循环，按循环体积可分为1/4体积至全体积循环。该工艺通过引入氧气氧促进以下关键过程：加速橡木风味物质的溶出，促进酚类物质整合，增强香气复杂性，改善口感协调性。同时，操作中加入过滤系统可有效去除悬浮颗粒，显著提升酒液澄清度

  （3）其他工艺

  二氧化硫作为葡萄酒生产中不可或缺的添加剂，是调硫工艺的原材料，在陈酿期间需定期监测和调整。其多重功能包括：净化发酵基、调节酸度平衡、增强色泽稳定性、优化感官品质等。这些工艺操作的协同实施，共同构成了葡萄酒陈酿品质控制的技术体系，为最终产品的质量提供了系统保障。

  2.2 新型工艺对陈酿过程中干红葡萄酒的影响

  微氧陈酿技术（Micro-oxygenation, MOX）是通过精确控制氧气输入来模拟传统橡木桶陈酿氧化过程的新型工艺（Ji et al. 2020）。该技术能促进花色素苷与单宁的聚合反应，形成稳定的单宁乙醛色素聚合物，从而改善葡萄酒的色泽稳定性（康文怀，2006）。研究表明，适度的氧气输入（通常为每月1-5 mg/L）可显著增强果香特征、降低涩感，并优化酒体结构（Petit et al. 2015）。MOX技术与不锈钢容器的结合应用，为大规模葡萄酒生产提供了可行的陈酿解决方案（汪超等，2022）。当与橡木制品（如橡木片、橡木棒）配合使用时，MOX能有效模拟橡木桶的氧化环境（Oberholster et al. 2015），但其产生的威士忌内酯浓度仍低于传统橡木桶陈酿。值得注意的是，MOX对葡萄酒基础理化指标（酒精度、pH值等）影响较小，主要作用于酚类物质转化和色泽优化（张军翔等，2020）。

  超声波催陈技术利用空化效应产生的瞬时高温高压加速酒体熟化（战吉宬等，2016）。聚能式超声波设备通过调控处理参数可显著改善葡萄酒品质，崔艳等（2017）发现，40kHz超声波处理能提升多糖含量并优化香气组成（崔艳等，2017）；而李杏华（2017）证实180W处理可增强色泽稳定性且无“回生”现象（李杏华，2017）。王婷婷的研究则表明，适当超声处理（20kHz，28min）能加速色泽演变进程（王婷婷，2018）。

  新兴物理陈酿技术中，高静压处理（HHP）表现出独特优势。Valdes等指出，HHP能促进氧扩散和酚类转化，其效果与橡木桶陈酿相似（Valdes et al. 2021）。脉冲电场等技术也显示出应用潜力，但这些方法的普适性仍需通过更多酒种试验验证。总体而言，现代陈酿技术通过物理化学协同作用，在保持传统工艺优势的同时，显著缩短了陈酿周期并降低了生产成本，为葡萄酒产业提供了创新解决方案。