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葡萄酒中的矿质元素

  • 去年冬天
    2012/01/11
  • 私聊

食品常规理化分析

  •  摘要对葡萄酒酿造过程中的矿质元素进行了系统的研究,结果表明:葡萄果实与葡萄酒中的矿质元素的含量分布从大到小依次是钾、钙、镁、钠、铁、铜、锌;其在果皮中的含量均大于在果肉中的含量;各种矿质元素在整个酿造过程中均在变化,其中,钾、镁、钙、钠、铁的含量升高,并且以铁的升幅最大,而铜、锌的含量略有降低;产区之间、品种之间、年份间矿质元素的含量存在一定差异,以铜、锌的变化最大。

      关键词葡萄;葡萄酒;矿质元素;含量;分布;

    葡萄酒是采用新鲜葡萄或葡萄汁经过完全或部分酒精发酵所得到的饮料。矿质元素是葡萄酒的主要组成成分之一,它参与葡萄酒的理化变化,影响葡萄酒的稳定性及感官特性,作为葡萄酒的功能性成分或作为有害成分而被限制等。因此,研究分析葡萄酒中主要矿质元素的变化,对于了解葡萄酒的特点,改进酿酒工艺,提高与稳定葡萄酒质量具有重要的意义。

    1、 材料与方法

    1.1材料 供试葡萄品种为:赤霞珠、蛇龙珠、佳丽酿、贵人香、霞多丽、玫瑰香等;样品包括葡萄果实与葡萄酒;材料来源:烟台不同产地,国内与国外产地;

    1.2方法葡萄果实测定:取取成熟葡萄果实,将果皮与果肉分离,用滤纸吸干果皮水分,分别称重,经消化处理后测定;葡萄酒(汁)样品直接测定。分析仪器为ANALYST 100原子吸收光谱仪(美国PE公司产品),火焰法与原子发射法相结合。

    2、 结果与分析

    2.1矿质元素的回收率

    对葡萄酒中7种主要矿质元素进行回收率测试显示,各元素的回收率均达到了试验对回收率在85%-110%之间的要求(表1,其中,铅在所有测定测中均未检测出。

    1 葡萄酒中矿质元素的回收率



    矿质元素































    回收率



    91.06%



    98.61%



    96.48%



    96.33%



    99.32%



    98.86%



    99.1%

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    第1楼2012/01/11

    2.2 葡萄果实与葡萄酒中矿质元素的分布

    对两个葡萄品种果实果皮与果肉中的矿质元素的测定显示(表2),矿质元素在葡萄果实中的含量分布从大到小依次是钾、钙、镁、钠、铁、铜、锌;这些元素在果肉与果皮中的含量是完全不同的,所有元素在果皮中的含量均大于在果肉中的含量, 7种矿质元素在果皮与果肉中含量最高的均是钾(蛇龙珠:8.6671.687)、(佳丽酿:3.9310.745),最低的是锌(蛇龙珠:0.002290.000336)、(佳丽酿:0.001200.00018);同时,各种元素在果皮与果肉中的含量之比也不同,其中,钾、钙、镁、锌在两个品种中的含量之比基本接近,而铁、铜含量之比差异变化很大,最大者为蛇龙珠中的铁(45.34),最小者为佳丽酿中的铁(1.71)两者相差26.51倍,对于铜,二者相差1.67倍。这也表明铁、

    2 葡萄不同部位矿质元素的含量(mg/G)(2000



    矿质元素



































    蛇龙珠



    8.667



    0.0773



    0.214



    0.0185



    0.0115



    0.00229



    佳丽酿



    3.931



    0.0758



    0.0779



    0.0115



    0.00573



    0.00120







    蛇龙珠



    1.687



    0.0106



    0.0539



    0.000408



    0.000564



    0.000336



    佳丽酿



    0.745



    0.0110



    0.0210



    0.00674



    0.00047



    0.00018



    果皮/果肉



    蛇龙珠



    5.14



    7.292



    3.97



    45.34



    20.39



    6.82



    佳丽酿



    5.28



    6.89



    3.71



    1.71



    12.19



    6.67



    铜两种元素受环境的影响大。另一方面,同一矿质元素在不同葡萄品种中的含量也不相同,蛇龙珠果皮中的矿质元素明显高于佳丽酿果皮中的含量,而果肉,除了钙而外,其他元素也表现出了相同的规律。可见,葡萄对矿质元素的吸收,具有元素、品种、部位的差异性。

    所分析的7种矿质元素在发酵结束后的蛇龙珠葡萄酒中的含量大小依次是:钾(1076mg/L)、镁(84.49mg/L)、钙(53.68mg/L)、钠(14.37mg/L)、铁(4.11mg/L)、铜(1.2mg/L)、锌(0.41mg/L ),与葡萄果实中的分布一致。

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    第2楼2012/01/11

    2.3葡萄酒在酿造过程中铁元素含量的变化

    铁属于葡萄酒中的微量成份,正常工艺加工的葡萄酒含铁量在5mg/L左右,主要来自于葡萄浆果,其含量的高低主要取决于葡萄品种,生态环境等因素,而造成葡萄酒含铁量高的原因主要是外界的污染,即在葡萄酒的酿造过程中接触了含铁物质。铁虽然对人体不会构成危害,但对葡萄酒将会产生不良影响,铁是一种催化剂,它能加速葡萄酒的氧化和衰败过程,使酒的稳定性下降,产生混浊,沉淀以及失光等现象。因此,控制葡萄酒中的铁含量是质量控制必须的措施之一。我国的葡萄酒标准规定,白葡萄酒、加香葡萄酒的含铁量应≤10.0mg/L,红葡萄酒、桃红葡萄酒的含铁量应为≤8.0mg/L

    通过实验(2003按照GB12285-90(有机物的分解-湿分解法)通过5次平行实验测定得出一公斤用于实验的赤霞珠葡萄中的铁的含量4.17Mg,而一公斤蛇龙珠葡萄中的铁的含量为5.07Mg2002年相关数据为赤霞珠:5.56,蛇龙珠为:5.38,其平均值分别为:4.875.23,相差为0.36。按正常的出汁率75%来看:一公斤葡萄大约能生产一瓶的葡萄酒,则由赤霞珠葡萄和蛇龙珠葡萄酿制的葡萄酒的正常含量应该为:6.496.97(如果假定葡萄在发酵过程中铁离子全部进入酒中,而在实际操作过程中,由于去皮去核等操作,一部分的铁离子将会随着流失。但同时由于添加其它辅料又有可能使铁含量升高。

    本次实验选择在罐中发酵与在玻璃瓶中发酵同步进行,以确定铁的变化规律。

    通过一年多的跟踪测定后得出如下相关结论:

    一、葡萄中的铁约5080%会进入到葡萄酒中去,其中赤霞珠品种约为83.98%,蛇龙珠品种约为46.39%,由于品种的不同他们在经过发酵过程而进入酒中的铁的比率也不同。

    二、所有的过程曲线都呈现一个抛物线状态,结合数据可以确定到发酵结束后,占葡萄酒中大部分比例的葡萄中的铁即进入到了葡萄酒中,而且这一部分由于葡萄本身所含的铁半不会随着倒罐过程(离心与皂土过滤)而减少。

    三、葡萄酒在发酵贮存过程中铁的升高约1015%是由于铁污染(即在罐中贮存)所引起,而由酒泥或其它不明原因使铁升高则是一个比较主要的原因。

    四、本次实验没有出现铁含量超标的现象,但就从实验结果来看也可以确定葡萄酒中的铁约8090%是来自于葡萄本身。

    五、关于离心过滤和棉饼过滤的对比,二种方法都可以使葡萄酒中的铁的含量下降,但效果不是明显。且二者的效果基本接近,棉饼过滤的效果相对要好一些。

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    第3楼2012/01/11

    2.4 矿质元素在葡萄酒酿造中的变化

    对发酵及贮藏过程中元素含量变化的测定显示(图1):各种矿质元素在整个酿造过程中均在变化,但各种元素的变化趋势存在明显差异,其中,钾、镁、钙、钠、铁的含量升高,并且以铁的升幅最大,比最初增加了8倍,镁几乎增加2倍,钠的增幅最小;而铜、锌的含量略有降低,此表明,酿造与贮藏过程中的处理并没有降低矿质元素的含量,相反,容器、设备与辅料的使用反而使多数矿质元素的含量增加。

    从上图可以看出,铜和锌地在葡萄酒中含量是最低的两种元素,而且它们随着整个酿造的进行呈下降趋势。

    2.5不同产地葡萄酒中矿质元素的比较

    葡萄酒中的矿质元素,首先来源于土壤,其次来源于使用的肥料与农药。对烟台地区的不同产区矿质元素的分析可以看出(2),不同地区之间,钙的含量变化最小,其变异系数为10.08%,铜的变异最大,为100%。由于铜的来源主要为叶面喷施保护性农药波尔多液所致,所以可以表明在6个产区之间,喷施该试剂的量和时期是明显不同的。由于钾、钙、镁主要来源于土壤(土壤本身的含量与有机肥),可以看出它们在不同产区之间变化是比较小的。而铁的含量,除了蓬莱明显高于其它产地外,其它产地的含量是比较接近的。而锌的含量波动较大,从最高的招远(1.78mg/L)到最低的龙口(0.06mg/L),相差29.7倍之多,此说明了各地土壤的明显差异。

    比较中外葡萄酒中矿质元素的差异(图3),可以看出,除镁外,均是烟台葡萄酒中元素的含量高于波尔多,其中,铜、锌两种元素的差异最大,国内外的差异达到了3.052.45倍之多。而国内外矿质元素的差异说明了其稳定性的差异。从元素的含量看,波尔多葡萄酒的稳定性要优于烟台葡萄酒。

    2.6 不同品种葡萄酒矿质元素含量的比较

    对不同品种葡萄酒中矿质元素的分析显示(表3),钾、钙、镁三种矿质元素的含量在品种之间变化较小;而铜的变化最大,其次为锌,而钠和铁的变化位于两者之间,与产地之间元素的变化相似。此进一步说明,葡萄酒中的铜、锌、铁、钠是最活跃的元素,最易受环境条件的影响,而钾、钙、镁的变化较小,不易受产地、品种及栽培工艺措施的影响而变化。

    3 不同品种葡萄酒矿质元素含量比较(mg/L)(2000)







    赤霞珠



    蛇龙珠



    -73



    贵人香



    霞多丽







    变异系数%







    1099



    1120



    1069



    731.1



    913



    986.42



    16.65







    84.4



    114.6



    123



    111.2



    147.9



    116.22



    19.67







    60.77



    91.13



    103.7



    80.68



    90.2



    85.3



    18.71







    19.8



    16.1



    20.77



    18.98



    34.85



    22.1



    33.20







    4.56



    8.01



    10.66



    7.77



    7.92



    7.78



    27.82







    0.93



    0.33



    0.23



    1.06



    0.21



    0.55



    74.45







    0.85



    0.43



    0.78



    1.70



    1.34



    1.02



    49.00

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    第4楼2012/01/11

     2.7不同年份葡萄酒矿质元素的比较

    对年份之间矿质元素的变化比较(表4),可以看出,年份之间的矿质元素差异较大,其高低参差不齐,这说明葡萄果实对矿质元素的吸收,也会受到年份气候条件的影响,气候条件通过对土壤微生态条件:例如葡萄可吸收态元素含量、PH值、元素的溶解性而对葡萄乃至葡萄酒中元素的含量造成影响。

      2.8 不同压榨、贮藏方式对矿质元素的影响

    对葡萄采用机械压榨,除了会一定程度的增加铁含量外(增加26.85%),对其他元素的影响很小,同时不同的葡萄品种的相同的矿质元素的含量也表现出了一定的差异性。(表56);

      2.9 成品葡萄酒中矿质元素的分布

    2002年对公司的几个主要成品品种进行取样,平均每个样品取样约15批次左右,对其矿质元素进行分析,其最终的平均结果如下表(mg/L):(2002



































    解干



    1134



    112



    64.2



    22.55



    7.59



    0.12



    0.38



    普通干红



    1086



    113



    75.5



    24.32



    7.24



    0.18



    0.30



    普通干干



    865



    96.8



    58.1



    22.95



    8.14



    0.15



    0.61



    味美思



    948



    74.8



    79.5



    19.52



    5.08



    0.09



    0.56



    全汁葡萄酒



    1037



    87.7



    72.5



    20.67



    4.95



    0.03



    0.28



    从各种成品酒中的矿质元素的分布中可以看出:

    干红系列葡萄酒中(包括普通干红,解干,高级干红等)CaNa元素的含量与其它酒类基本相同,而KFeMgCuZn等元素则明显高于其它品种,这也是由于酿造时所选用的葡萄品种的不同而造成的。

    味美思、全汁葡萄酒等系列中的铁元素则明显低于干红、干白系列,约34.6%。这主要是由于酿造上述葡萄酒的主要品种玫瑰香的铁元素的变化很不明显。基本上平均在45之间。

    如上所述也可以看出,葡萄酒中的各种矿质元素的含量与变化与酿造时所用的葡萄品种有着极为密切的关系。

    2.10 关于烟73系列调色葡萄酒的铁元素

    在近两年的实验过程中发现,铁元素在所有的葡萄品种中其含量都是随着生产工艺的进行而不断升高的,在这其中,烟73系列调色葡萄酒则是所有品种中变化幅度最大的。其具体原因有待进一步的研究!

     73系列调色葡萄酒与其它品种铁平均含量变化的比较(mg/L):(2002







    压榨前



    压榨后



    发酵后



    当年12月份



    次年三月份



    次年六月份



    73



    1.65



    1.87



    4.00



    9.48



    10.32



    10.5



    74



    1.84



    2.14



    5.01



    9.62



    10.76



    11.84



    蛇龙珠



    1.13



    1.57



    4.11



    6.27



    7.09



    8.01



    赤霞珠



    0.99



    1.12



    2.22



    4.59



    5.24



    6.88



    玫瑰香



    0.81



    1.07



    2.15



    2.69



    3.54



    4.35



    从上表可以看出,烟73系列是所有品种中升高幅度最大的一个;蛇龙珠与赤霞珠次之,二者基本接近;玫瑰香品种升高幅度最小,这也再次说明了葡萄酒中的铁的高低是与葡萄品种有着密切关系的。

    3、讨论与结语

    矿质元素作为葡萄酒的重要构成成分,对葡萄酒的诸多理化性质均有重要的影响2,影响葡萄酒的稳定性及氧化还原电位,参与酒的颜色变化;同时一些元素还具有重要的生理活性和保健功能。国际葡萄酒酿酒法规中,对一些矿质元素的含量也进行了限定1。例如,钠<=60mg/L,<=5mg/L,铁<=9mg/L,铜<=1mg/L。但是,有关葡萄酒中的矿质元素,尤其是在品种这间分布,在酿造过程中的变化,却很少有研究报道123。我们的研究显示品种之间,产地之间矿质元素的含量存在一定的差异,且以铜、锌的变异最大;同时,酿造过程中各元素的含量变化趋势也不完全相同:钾、镁、钙、钠、铁的含量升高,并且以铁的升幅最大,而铜、锌的含量略有降低,这表明酿造过程中的各种澄清处理(过滤、离心、下胶等)并没有使葡萄酒中矿质元素的含量下降,而且,多数矿质元素的含量不降反升。所以说,对于钾、钙等对酒稳定性影响较大的成分,必须采取一些综合的工艺技术来降低其含量(如冷冻、使用保护性胶体、使用敖合剂等)。另外,酿造过程中,铁含量持续升高的现象也说明,尽管普通采用了不锈钢发酵罐,但并不能保证酒中铁含量的稳定和降低。不锈钢板的质量、二氧化硫的不合理使用以及工艺的不合理不严格等均是造成铁含量高的直接原因。如以上2.3所述,葡萄酒中的铁约85%是来自于葡萄本身,如果没有外在的铁污染,正常发酵的葡萄酒铁含量超标的比例应该是较低的。所以要保证葡萄酒中铁含量在8mg/L的稳定性限量水平之下,处了品种选择之外,应该采取满罐储藏、降低二氧化硫用量,及时添罐与充氮(或二氧化碳)等措施来加以防止。当然,本研究只是对元素的含量状况作了一定的分析与探讨,为了保证葡萄酒的稳定性,各种矿质元素在葡萄酒中的最适含量范围应控制到多少等问题尚需要进一步的探讨。

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