影响葡萄酒香气提升的因素及优化对策

摘 要：葡萄酒香气品质的形成受到诸多因素的影响，其中发酵过程是香气成分合成与转化的关键环节。本文分析发酵过程中酵母菌株选择、温度控制、营养物质供给以及发酵罐设计等因素对葡萄酒香气形成的影响，并提出了优化发酵过程的对策建议，包括筛选高香气合成能力的酵母菌株、优化发酵温度曲线、动态调控营养物质供给以及改进发酵罐设计等，为提升葡萄酒香气品质提供了新思路。

关键词：葡萄酒；香气；发酵过程

Factors Affecting the Enhancement of Wines Aroma and Optimization Strategies

DONG Zhan， WANG Zeju

（Yantai Shizhong International Trade Co.， Ltd.， Yantai 264000， China）

Abstract： The formation of wines aroma quality is affected by many factors， among which the fermentation process is the key link in the synthesis and transformation of aroma components. In this paper， the effects of yeast strain selection， temperature control， nutrient supply and fermenter design on the formation of wines aroma during fermentation were analyzed， and countermeasures and suggestions were put forward to optimize the fermentation process， including screening yeast strains with high aroma synthesis ability， optimizing fermentation temperature curves， dynamically regulating nutrient supply， and improving fermenter design， which provided new ideas for improving the aroma quality of wines.

Keywords： wines; aroma; fermentation process

发酵过程作为葡萄酒酿造的关键环节，其条件的优化与控制对葡萄酒香气的形成非常关键[1]。本文在概述葡萄酒香气成分的基础上，分析发酵过程中制约葡萄酒香气提升的因素，并针对性地提出优化葡萄酒发酵过程、提升葡萄酒香气品质的对策与建议。通过对发酵过程进行优化调控，不仅能够显著提高葡萄酒中挥发性成分和酯类化合物的含量，还有助于充分萃取葡萄酒香气前体物质，从而全面提升葡萄酒的品质。

1 葡萄酒香气成分概述

葡萄酒香气成分主要来源于葡萄果实本身、发酵过程以及陈酿阶段。其中，葡萄品种特有的香气物质如萜烯类化合物中的芳樟醇、橙花醇等，与酵母菌发酵代谢产生的高级醇类、酯类、脂肪酸等形成了葡萄酒独特的香气基础。发酵过程中，酵母菌的β-糖苷酶可以水解葡萄皮中的糖苷键物质，释放出葡萄酒中的香气前体物，如呈味苷、酚类挥发物等[2]。同时，酵母菌还可以将葡萄汁中的氨基酸、脂肪酸等化合物代谢转化为各类高级醇、酯类等香气成分。此外，葡萄酒在橡木桶中陈酿过程中，木质素在乙醇等物质作用下水解产生的香草醛、焦木酮等物质也会融入葡萄酒的香气体系[3]。需要注意的是，葡萄酒中香气成分含量较低，很多物质的检出阈值在μg·L-1级别，但它们仍然对葡萄酒的香气特征具有决定性作用。

2 发酵过程中影响葡萄酒香气的因素

2.1 酵母菌株的选择对香气成分合成的影响

在葡萄酒发酵过程中，酵母菌株的选择是影响葡萄酒香气形成的重要因素之一。不同酵母菌株因其基因型的差异，在代谢产物组成和含量上存在显著的变异性。许多酿酒厂仍然采用传统的自然发酵工艺，野生酵母菌株在发酵过程中难以控制，产生的次级代谢产物组成复杂多样，但往往缺乏高含量的有益香气物质。例如，野生酵母中普遍缺乏β-葡萄糖苷酶活性，致使葡萄酒中呈味苷等香气前体物质不能有效释放[4]。此外，一些野生酵母菌株会产生较高浓度的乙醛、异丁醇等物质，导致葡萄酒出现刺鼻、溶剂样等不良气味。相比之下，经过筛选并驯化的优良酿酒酵母菌株，尽管可以合成特定的高级醇、酯类等香气物质，但菌株种类相对有限，有时难以满足不同葡萄酒风格的需求。

2.2 发酵温度控制对挥发性成分释放的制约

发酵温度调控不当会显著制约葡萄酒中挥发性成分的释放。一般而言，发酵温度过高会导致酵母菌快速生长和代谢，葡萄酒发酵周期缩短，各类挥发性物质的合成时间不足；温度过低则会降低酶促反应速率，导致葡萄酒发酵周期延长，不利于风味物质的积累。同时，温度波动幅度过大也会引起酵母菌的环境应激响应，产生乙醛等代谢副产物。例如，白葡萄酒发酵温度通常控制在18 ℃以下，而红葡萄酒发酵温度则控制在25～30 ℃，这主要是由葡萄品种特性和成酒风格需求所决定的[5]。

2.3 营养物质供给限制酯类化合物生成

葡萄酒发酵过程中酯类化合物的生成不仅取决于酵母菌株自身的合成能力，还受到发酵基质中营养物质供给的限制。酵母菌合成酯类化合物所需的前体物质主要来源于氨基酸的分解代谢及脂肪酸的β-氧化过程。然而，许多葡萄果汁中氨基酸组成比例失衡，支链氨基酸含量偏低，导致香气前体物质缺乏。此外，葡萄汁中游离脂肪酸含量相对有限，不利于乙酰辅酶A等关键中间体的形成，进而影响酯类化合物的合成效率。同时，发酵过程中营养物质的竞争消耗会抑制酯类合成酶的表达活性。例如，在氮源匮乏的条件下，α-酮戊二酸脱羧酶等关键酶易受到抑制，导致高级醇乙酸酯类物质合成受阻。类似地，在无机磷缺乏时，乙醇酰基转移酶活性降低，不利于乙酸乙酯等短链脂肪酸乙酯的生成。

2.4 发酵罐设计制约香气前体物萃取效率

当前，许多酿酒厂在葡萄酒发酵罐的设计上还存在一定的局限性，这在一定程度上制约了葡萄酒香气前体物的萃取效率。传统的葡萄酒发酵多采用开放式或半开放式发酵罐，容易造成香气物质的挥发流失。而密闭发酵罐虽然可以有效防止香气流失，但由于缺乏自动化控制系统，发酵过程参数如温度、pH值等难以实现实时监测和调控，影响酒液与葡萄固态成分间的充分接触，导致呈味苷等香气前体物萃取不完全。此外，发酵罐材质选择不当也会影响香气物质的保留。例如，不锈钢发酵罐虽然具有良好的耐腐蚀性和可清洁性，但其表面极易吸附葡萄酒中的硫醇类物质，造成葡萄酒出现青草、蔬菜等不良气味。相比之下，橡木发酵罐虽然有利于葡萄酒风味的形成，但木质材料的选择和处理不当，可能会引入过量的单宁和木素，使葡萄酒产生苦涩、木质等负面气味。

3 优化对策

3.1 筛选高香气合成能力的酵母菌株

针对酵母菌株选择对葡萄酒香气合成的影响，可筛选高香气合成能力的酵母菌株进行优化。通过对不同产区、不同葡萄品种自然发酵产物中优势菌群的分离纯化，结合高通量发酵筛选技术，可以获得大量具有优良香气合成潜力的野生酵母菌株资源。在此基础上，还可以采用化学诱变剂，如甲基磺酸乙酯处理，或物理诱变方法，如大气和室温等离子体处理等适当的诱变手段，构建香气高产突变株库，从中筛选获得理想的优良菌株。优选菌株还需进行发酵性能与遗传稳定性的评估，保证其能在实际生产中发挥应有效果。必要时，还可借助基因工程手段，对目标菌株开展香气合成关键基因的定向改造，进一步强化其合成特定香气物质的能力。例如，可通过过表达IRO1基因提高酵母菌株合成β-紫罗兰酮的水平，或敲除BAT2基因以减少异亮氨酸向α-酮异戊酸的转化，从而提高异亮氨酸向高级醇和酯的合成通量[3]。此外，还可根据成酒风格需求，将已获得的单菌株香型特征互补，构建复合发酵用菌群，形成各具特色、优势互补的葡萄酒风味体系。

3.2 优化发酵温度曲线以提高挥发性成分含量

针对温度调控不当导致挥发性成分释放受限的问题，可通过优化发酵温度曲线进行改善。在发酵初期，可在较低的温度（如10～15 ℃）下进行前驯化处理，延长酵母细胞对葡萄汁环境的适应时间，以提高酵母菌株对呈味苷等香气前体物的吸附与水解效率。随后，可根据葡萄品种特性与目标香型风格，设计合理的升温策略，如梯度升温或阶跃升温，在发酵高峰期维持适宜的温度范围，既能满足酵母旺盛生长的需求，又能避免过高温导致挥发性成分过度挥发损失。同时，可利用温度差发酵技术，通过发酵罐上下层温差的设置，在上清酒中形成温度梯度，增加酒液与果皮的充分接触，有利于葡萄酚类物质的溶出与香气前体物的释放。需要注意的是，后发酵阶段应适当降温并缩短其持续时间，以减少高级醇的合成量，保留适量的酯类物质。针对不同葡萄品种，还需要进一步优化温度控制的时间与幅度。例如，对于白葡萄酒发酵，可采用15～18 ℃的恒温控制，以获得细腻柔和的香气特征；红葡萄酒发酵则可采用20～28 ℃的阶梯式升温，以兼顾色泽与香气的平衡。此外，还可利用在线监测技术，结合香气成分的实时检测数据，通过闭环反馈控制实现发酵温度的精准调节，引导葡萄酒香气风格的形成。

3.3 调控发酵过程中营养物质的动态供给

针对营养物质供给不足限制酯类化合物生成的问题，可采取动态调控发酵过程中营养物质的供给策略。通过在发酵前期添加适量的复合氮源，如氨基酸混合物或酵母提取物，可有效弥补葡萄汁中氮源的不足，为酯类合成提供充足的前体物质。但要注意氮源的添加时机与用量的优化，避免过量添加氮源引起生物胺等有害物质的生成。此外，还可在发酵中后期阶段性地补加脂肪酸或其衍生物，如八碳醇酸乙酯，以弥补脂肪酸合成受限对乙酰辅酶A等关键中间体供给的影响。同时，可利用响应面法等实验设计方法，确定氮磷钾等无机盐的最佳组合，在发酵过程中分阶段投加，既能满足酵母生长繁殖需求，又能提高各关键酶的表达活性。例如，可在发酵初期重点补充磷酸盐，中期适度控氮，后期补加硫酸镁等，从而有效调控α-酮戊二酸脱羧酶、乙醇酰基转移酶等关键酶活性，促进酯类风味物质的合成。考虑到葡萄品种间营养成分的差异，还需建立基于品种特性的营养物质优化添加模型。一些酿酒葡萄如赤霞珠，可通过适当提高氮磷比，延长酯合成酶活性维持时间，获得更加丰富的酯香风味；对于梅洛等品种，则可通过增施有机氮肥，调节果实成熟期氨基酸组成比例，为酯类物质合成创造有利条件。另外，随着代谢组学等技术的发展，通过对发酵过程中酵母细胞内代谢流的实时监测，结合在线过程参数的反馈控制，可实现营养供给的精准调控，为最终葡萄酒的香气品质提升提供保障。

3.4 改进发酵罐设计以提升香气前体物萃取率

为提升香气前体物的萃取效率，可从改进发酵罐设计入手进行优化。传统发酵罐在密封性、自动化控制等方面存在不足，可通过引入新型材料与工艺予以改善。例如，采用双层不锈钢夹层结构，内层选用316L等食品级不锈钢，避免因吸附作用造成硫醇类物质的流失；外层设置保温隔热层，有利于实现恒温发酵条件的精准控制。在发酵罐顶部安装可调式压力安全阀，既能及时释放过高的罐内压力，又能避免因负压导致的空气回流而造成香气物质的氧化。同时，优化发酵罐的内部结构设计也十分必要，可采用锥形发酵罐底，增大下部截面积，使得果皮与酒液充分接触；在罐体上设置多组搅拌桨，采用不同角度交替布置，形成立体多向循环，从而提高果皮中呈味苷等香气前体物的溶出效率。针对果帽的问题，可在发酵罐上部设置可升降式果帽浸没装置，通过果帽的周期性浸没，延长果皮与酒液的充分接触时间。此外，温度作为影响香气物质萃取的重要因素，可在发酵罐内壁设置盘管或介质夹层，配以精准的温度传感器与香气自动控制系统，根据葡萄品种特性与香气风格需求实现发酵全程温度的实时调控。对于橡木发酵罐，还需要注重对木材来源与处理工艺的优化，如选用细致均匀的橡木，经过烘焙等方式进行热处理，可有效改善木质风味物质的缓慢释放特性，避免其过度迁移影响葡萄酒的整体香气。

4 结语

本文对葡萄酒发酵过程中制约其香气形成的因素进行分析，并提出针对性的优化对策，以提升葡萄酒的香气。然而，葡萄酒香气的形成是一个复杂的过程，还需从葡萄种植、采收、破碎、澄清等环节进行系统优化。未来需要加强对葡萄酒香气形成机理的研究，并结合代谢组学、合成生物学等新兴技术手段，从分子水平阐明各关键因素的调控机制，为实现葡萄酒风味的定向调控提供理论依据。此外，还需注重不同产区与消费市场的差异化需求，开发具有地域特色的葡萄酒产品，推动葡萄酒产业的多元化、特色化发展。

参考文献

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