红葡萄酒的酿造过程中，葡萄汁与浆果的固体部分接触的过程被称为浸渍（Maceration），这一过程中，葡萄表皮中的花色苷、单宁等物质充分浸提到葡萄酒中，从而对酒的质量、颜色、口感产生重要影响，直接决定葡萄酒的品质[1-2]。在传统酿造工艺中，浸渍与发酵同时进行，酵母将葡萄糖代谢为乙醇和CO2并释放大量热，促使皮渣上升至顶酒液顶部形成致密的“皮渣帽”（Cap），该结构为热的不良导体，酒液中传导热量容易在此处积聚致使温度过高，成为发酵停滞的潜在风险之一[3]。目前，最佳浸渍工艺的主要评判标准有酚类物质含量、色度、感官质量等，浸渍强弱与浸渍时间、浸渍温度[4]、原料破碎程度[5]、倒罐、压帽[6]、容器[7]、酵母[8]等因素有关。陈孜铜等[9]比较了不同浸渍工艺对红葡萄酒质量风格的影响，结果表明，采用传统浸渍法的葡萄酒呈色效果、香气复杂性不佳；高温浸渍法可浸提出更多酚类物质但酸度不平衡；低温浸渍法酿造的葡萄酒总酚含量低；后浸渍法对葡萄皮中花色苷的浸提作用明显，使得葡萄酒酒体更丰满协调，香气更加浓郁。其他常用的浸渍方法有酶辅助浸渍、CO2浸渍[10-11]等。
花色苷是属于类黄酮的酚类物质，是红葡萄酒颜色的重要组成部分，pH、温度升高时，花色苷将向查尔酮形式转变，C3位葡萄糖基水解导致其降解。随发酵的进行，糖及其降解产物（糖醛类化合物）也会加速花色苷的降解[12]，酒精度的增加会导致酒石的溶解度下降，吸附部分花色苷产生结晶沉淀[13]。在年轻红葡萄酒中总花色苷含量决定了葡萄酒颜色的深浅和红色特征，且对CIELab色空间中b*值（黄蓝色程度）、Hab（色调）值的影响大于对L*（明暗程度）值、a*（红绿色程度）值和Cab值（色度）值的影响[14-15]。
酒帽管理（cap management，CM）是红葡萄酒浸渍过程中的核心环节，可以保障红葡萄酒的正常发酵，防止皮渣层滋生细菌，同时可以使葡萄表皮与酒液充分接触，从而促进了花色苷和其他酚类物质的提取，最终有助于提升红葡萄酒的颜色和口感[16-19]。目前常用的酒帽管理方法有：压帽法（punch cap，PC）、浸入法（submerged cap，SC）、淋皮法、旋转混合法[20-21]。目前关于酒帽管理方式的研究主要围绕红葡萄酒酚类物质[22]、总花色苷、原花青素含量[16]及其发酵过程中的动态变化[23-25]，但葡萄酒基础理化指标、CIELab色度和感官质量的综合性研究鲜有报道。
本研究通过小容器发酵实验比较了带皮发酵期间压帽法和浸入法这两种酒帽管理方式对葡萄酒理化指标、感官质量的影响，并测定浸渍过程中总花色苷含量的动态变化，为干红葡萄酒酿造中酒帽管理方式的选择提供一定的理论依据和技术参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
梅洛（Merlot，M）、赤霞珠（Cabernet Sauvignon，C）葡萄原料：产自陕西省蓝田县玉山镇葡萄园，含糖量分别为247.75 g/L、246.37 g/L，总酸含量分别为7.02 g/L、6.97 g/L（以酒石酸计）；本土酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）NX11424：分离自宁夏产区自然发酵葡萄醪，保藏于西北农林科技大学葡萄酒学院微生物种质资源室；氢氧化钠、酚酞、3,5-二硝基水杨酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）、氯化钾、盐酸、三水醋酸钠、醋酸等（均为分析纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司。
酵母浸出粉胨葡萄糖（yeast extract peptone dextrose，YPD）固体培养基：2%葡萄糖，2%蛋白胨，1%酵母浸粉，2%琼脂，121 ℃灭菌20 min。
1.2 仪器与设备
ZHWY-2102C恒温培养振荡器：上海智城分析仪器制造有限公司；UV1800紫外分光光度计：日本岛津公司；BK1301生物显微镜：重庆光电仪器有限公司；HH-4数显恒温水浴锅：常州国华电器有限公司；YBL10-71103血球计数板：上海求精生化试剂仪器有限公司；FE28-Standard酸度计：瑞士梅特勒-托利多公司。
1.3 方法
1.3.1 酵母种子液制备
取-80 ℃冰箱保藏的S.cerevisiae NX11424甘油保藏液，于YPD固体培养基上划线纯化，30 ℃培养24～48 h后，挑取形态完整且与其他菌落无重叠的单菌落，接种至50 mL YPD液体培养基，25 ℃、250 r/min摇床培养2 d后血球计数板计数。
1.3.2 干红葡萄酒酿造工艺流程及操作要点
葡萄原料→除梗破碎→入罐→添加二氧化硫→冷浸渍24 h→接种酵母→酒精发酵（酒帽管理）→皮渣分离→静置澄清→干红葡萄酒
实验前用1%二氧化硫溶液浸泡玻璃发酵罐24 h，选用成熟度较好的梅洛、赤霞珠葡萄原料，去除生青果、霉烂果，除梗破碎后加入发酵罐，葡萄醪装罐率为80%，SO2添加量为50 mg/L，冷浸渍24 h后接种2×106 cells/mL S.cerevisiae NX11424，酒精发酵过程中对照组和实验组分别采取压帽法（PC）和浸入法（SC）的酒帽管理方式，容器开口处用3层纱布覆盖并定时更换。酒精发酵过程中每日取酒样测定其还原糖含量、总花色苷含量，并监测酵母菌生长状况。发酵结束后分离皮渣，室温静置澄清24 h后对酒样理化指标、感官质量进行检测。每组发酵实验设立3个平行。
1.3.3 酒帽管理方式
压帽法（PC）：每日用压帽工具将上浮的皮渣层压入酒液2次；浸入法（SC）：在酒帽上方放置带有有孔筛结构且直径略小于发酵罐内径的圆盘，用压杆将其始终压入液面下方，保持浸渍期间酒帽的持续浸入酒液中。
1.3.4 测定方法
总酸（以酒石酸计）、挥发酸（以乙酸计）、pH、酒精度：参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[26]测定；还原糖含量（以葡萄糖计）：采用3,5-二硝基水杨酸法[27]测定；总花色苷含量：采用pH示差法测定[28]。
CIELab颜色空间：样品用0.45 μm滤膜过滤，采用0.2 cm石英比色皿，加入样品后使用UV1800 紫外分光光度计连续扫描波长400～700 nm处可见光吸收光谱，扫描间隔1 nm。CIE1976Lab参数计算选取D65标准白光源和10 °标准观察条件，根据光谱值找出波长450 nm、520 nm、570 nm、630 nm处的吸光度值，矫正至1 cm光程后计算参数L*值、a*值、b*值、Cab值、Hab值[14，29]。
感官质量评价：选取10位经品尝训练的品尝员组成感官评价小组，按照表1的感官评分标准对不同组别的干红葡萄酒的外观、香气、口感、余味、整体评价进行打分，共进行3轮品鉴，分别计算酒样各部分得分和总分值（18分），对感官质量进行评价[30]。感官评价标准见表1。
表1 干红葡萄酒感官评分标准
Table 1 Sensory score standards of dry red wine
续表
1.3.5 数据处理
使用Excel 2019进行数据统计，SPSS 22.0进行单因素方差分析、GraphPad Prism 8.0、Adobe Illustrator 2020进行绘图。
2 结果与分析
2.1 不同酒帽管理方式下的发酵动力学
2.1.1 不同酒帽管理方式下的发酵曲线
由图1可知，对于不同葡萄品种，采用压帽法（PC）和浸入法（SC）的组别均可在288 h内完成发酵（还原糖含量≤4 g/L）。
图1 不同酒帽管理方式对还原糖含量的影响
Fig.1 Effect of different cap management methods on reducing sugar content
PC-M、PC-C分别表示采用压帽法处理的梅洛、赤霞珠萄葡酒；SC-M、SC-C分别表示采用浸入法处理的梅洛、赤霞珠萄葡酒。下同。
由图2可知，血球计数板显微计数结果显示，发酵过程中S.cerevisiae菌落总数变化呈先上升后下降的变化趋势，最大生长量约为2.2×108 CFU/mL。不同葡萄品种发酵前期（0～144 h）采用压帽法发酵速率和S.cerevisiae生长速率均高于采用浸入法的组别，这可能是由于采用压帽法的组别中，皮渣帽长时间浮于酒液，且该部分结构为热的不良导体，酒液中传导热量容易在此处积聚致使温度上升，但该温度并未达到S.cerevisiae发酵的危险温区（高于38 ℃），使得酵母生长和发酵速率加快[3]。
图2 不同酒帽管理方式对酿酒酵母菌株生长的影响
Fig.2 Effect of different cap management methods on Saccharomyces cerevisiae growth
2.1.2 不同酒帽管理方式下总花色苷含量的动态变化
由图3可知，梅洛葡萄（M）带皮发酵过程中，浸渍前期（0～70 h）使用压帽法（PC）的酒样中总花色苷含量更高，浸渍中后期（70～288 h）使用浸入法（SC）的酒样中总花色苷含量更高，说明浸入法更合适梅洛葡萄带皮发酵期间的酒帽管理。赤霞珠葡萄（C）带皮发酵过程中总花色苷含量的变化趋势与梅洛葡萄相同，但浸入法酒样总花色苷含量超过压帽法酒样的转折时间（164 h）长于梅洛（70 h），此时已接近发酵终点（还原糖含量＜10 g/L），说明浸入法对花色苷浸提效果的优势在赤霞珠带皮发酵过程中并不能明显体现。
图3 不同酒帽管理方式对总花色苷含量的影响
Fig.3 Effect of different cap management methods on total anthocyanin content
2.2 酒帽管理方式对干红葡萄酒理化指标影响
2.2.1 酒精发酵终产物基础理化指标
由表2可知，不同发酵组酒样的酒精度为10.07%vol～11.90%vol，残糖含量为2.53～3.40 g/L，总酸含量为6.39～6.89 g/L，挥发酸含量为0.50～0.67 g/L，pH值为3.67～3.78。不同葡萄品种的2种酒帽管理方式酿造干红的基本理化指标均符合国标GB/T 15037—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的要求。
表2 不同酒帽管理方式对干红葡萄酒基础理化指标的影响
Table 2 Effect of different cap management methods on basic physical and chemical indexes of dry red wine
注：表中不同的字母表示差异显著（P＜0.05）。下同。
采用压帽法的组别（PC）残糖含量低于采用浸入法的组别（SC），说明PC处理可使葡萄醪发酵更加完全。但采用压帽法的组别的酒精度显著低于采用浸入法的组别（P＜0.05），这可能是由于压帽过程中CO2气体短时间内大量释放导致部分酒精挥发损失，相比于压帽法，采用浸入法的体系在浸渍期间酒帽层相对稳定。
2.2.2 总酚及总花色苷含量
由图4可知，发酵终产物的总酚、总花色苷含量受到葡萄品种、酒帽管理方式的显著影响（P＜0.05）。由于酚类物质的可提取性与葡萄品种特性有关[31]，赤霞珠葡萄（C）中浸提出的总酚、总花色苷含量均显著高于梅洛葡萄（M）（P＜0.05）。采用浸入法的组别（SC）总酚、总花色苷含量显著高于采用压帽法的组别（PC）（P＜0.05），说明浸入法更有利于浸渍过程中酚类物质的浸提。
图4 不同酒帽管理方式对干红葡萄酒总酚和总花色苷含量的影响
Fig.4 Effect of different cap management methods on total phenolic and total anthocyanin content in dry red wine
2.2.3 CIELab颜色参数分析
测得450 nm、520 nm、570 nm、630 nm波长处吸光度并矫正到1 cm光程后，计算不同组别的CIELab颜色参数L*、a*、b*、Cab、Hab，结果如表3所示。根据L*、a*、b*参数值绘制不同组别各平行酒样的特征颜色，并对酒样颜色进行直观表征，结果如图5所示。
表3 不同酒帽管理方式的干红葡萄酒样CIELab颜色参数
Table 3 CIELab colour parameters of dry red wine samples brewed by different cap management methods
图5 不同酒帽管理方式的干红葡萄酒样的CIELab色空间分布与特征颜色
Fig.5 CIELab color space distribution and feature color of dry red wine samples brewed by different cap management methods
L*值为亮度值，代表酒样的明暗程度（L*=0，黑色；L*=100，无色）。从整体上看，不同组别明度较低（26.75～34.51），酒体光泽度一般，采用压帽法的组别明度高于采用浸入法的组别，但差异并不显著。a*值为红/绿颜色分量，其正向大小与红色程度相关。各组别颜色中的红色分量较大（58.76～61.46），其差异与在不同品种间较为显著，赤霞珠（C）组别红色调更加鲜明。值得注意的是，不同酒帽管理方式对红色调无明显影响。b*值代表蓝/黄颜色分量（b*值＞0呈现黄色色调，b*值＜0呈现蓝色色调）。所有组别均呈现黄色色调（b*值28.82～36.23），采用浸入法（SC）的组别黄色调普遍高于压帽法（PC）的组别，这可能是由于酒精发酵过程中酒体氧化程度较高造成的。
色度Cab与a*和b*相关，其值越大表明色彩饱和度越高。由表3可知，所有组别的色彩饱和性较好（66.65～71.05），采用浸入法（SC）的组别色彩饱和度普遍高于采用压帽法（PC）的组别，这一差异在赤霞珠（C）酒样中更加显著（P＜0.05）。各组别色调介于宝石红和玫红[32]之间（25.65～31.64），采用浸入法（SC）的组别普遍比采用压帽法（PC）的组别偏向玫红色，这一差异在赤霞珠（C）酒样中更加显著（P＜0.05）。
2.3 感官评价
由表4可知，所有组别的葡萄酒总评（10.50～11.53）均达到“好”的级别。
表4 不同酒帽管理方式的干红葡萄酒样的感官评分
Table 4 Sensory evaluation of dry red wine samples brewed by different cap management methods
由图6可知，香气、整体评价方面差异并不明显。采用浸入法的赤霞珠组别总评显著高于其他组别（P＜0.05），其口感平衡性较好，余味较长，但颜色不够鲜艳澄清，且香气不够浓郁。对于梅洛葡萄，采用浸入法和压帽法的组别在口感上无明显差异，浸入法可提升余味持久度，但外观质量显著下降（P＜0.05）。采用浸入法酿造的葡萄酒与采用压帽法的组别相比，在口感复杂度方面具有优势，这种差异与选择的葡萄品种有关。
图6 不同酒帽管理方式的干红葡萄酒样的感官评价雷达图
Fig.6 Radar map of sensory evaluation of dry red wine samples brewed by different cap management methods
3 结论
本研究结果显示，采用压帽法可以加快发酵速率，且发酵更为彻底，黄化程度偏低。采用浸入法可提升酒中总酚、总花色苷含量，更有利于浸渍过程中酚类物质的浸提，且挥发酸含量较低，色彩饱和度较高。对于梅洛葡萄，浸入法在发酵中后期提升酒中总酚、总花色苷含量方面具有优势，但这一优势在赤霞珠葡萄浸渍过程中并不明显。感官评价表明，浸入法可显著提升赤霞珠葡萄酒口感复杂度和梅洛葡萄酒余味持久度（P＜0.05），但降低了香气的浓郁度。
本研究结果可为干红葡萄酒酿造中酒帽管理方式的选择提供一定的理论依据和技术参考。压帽法和浸入法在不同葡萄品种酿造红葡萄酒中具有各自的优势与不足，因此可以考虑根据原料特点综合利用两种酒帽管理方式，并通过进一步实验优化该工艺的最佳浸渍时间，从而实现酒体中酚类物质含量与感官质量的显著提升。
[1]丁燕，赵新节.酚类物质的结构与性质及其与葡萄及葡萄酒的关系[J].中外葡萄与葡萄酒，2003（1）：13-17.
[2]ALEIXANDRE-TUDO J L,BUICA A,NIEUWOUDT H,et al.Spectrophotometric analysis of phenolic compounds in grapes and wines[J].J Agr Food Chem,2017,65(20):4009-4026.
[3]SCHMID F,SCHADT J,JIRANEK V,et al.Formation of temperature gradients in large-and small-scale red wine fermentations during cap management[J].Aust J Grape Wine R,2009,15(3):249-255.
[4]杨涛华.发酵温度和浸渍时间对赤霞珠葡萄酒的影响[D].杨凌：西北农林科技大学，2019.
[5]SPARROW A M,HOLT H E,PEARSON W,et al.Accentuated cut edges(ACE):Effects of skin fragmentation on the composition and sensory attributes of pinot noir wines[J].Am J Enol Viticult,2016,67(2):169-178.
[6]张铖.循环和压帽工艺对小树龄梅鹿辄葡萄酒品质的影响[D].杨凌：西北农林科技大学，2017.
[7]唐虎利.2 种发酵罐对赤霞珠干红葡萄酒发酵品质的影响[J].安徽农业科学，2016，44（25）：51-54.
[8]BENITO S.Modern technologies and their influence in fermentation quality[J].Fermentation,2020,6(1):13-16.
[9]陈孜铜，李静媛.浸渍方法对葡萄酒功能物质及品质的影响[J].中国酿造，2017，36（5）：132-135.
[10]GAO Y,ZIETSMAN A J J,VIVIER M A,et al.Deconstructing wine grape cell walls with enzymes during winemaking:New insights from glycan microarray technology[J].Molecules,2019,24(1):1-19.
[11] ALEIXANDRE-TUDO J L,DU TOIT W.Cold maceration application in red wine production and its effects on phenolic compounds:A review[J].LWT-Food Sci Technol,2018,95:200-208.
[12]孙建霞，张燕，胡小松，等.花色苷的结构稳定性与降解机制研究进展[J].中国农业科学，2009，42（3）：996-1008.
[13]程国利.浸渍酶对蛇龙珠红葡萄酒花色苷的影响[D].北京：中国农业大学，2007.
[14]王宏，陈晓艺，张军翔.贺兰山东麓年轻红葡萄酒的CIELab 颜色空间特征[J].食品科学，2014，35（9）：20-23.
[15]韩富亮.葡萄酒酿造过程花色苷变化与颜色的关系[D].北京：中国农业大学，2008.
[16]ICHIKAWA M,ONO K,HISAMOTO M,et al.Effect of cap management technique on the concentration of proanthocyanidins in Muscat bailey a wine[J].Food Sci Technol Res,2012,18(2):201-207.
[17]SOMMER S,COHEN S D.Comparison of different extraction methods to predict anthocyanin concentration and color characteristics of red wines[J].Fermentation,2018,4(2):1-14.
[18]
GRACIN L,
URKO N,et al.Impact of pre-fermentative maceration and yeast strain along with glutathione and SO2 additions on the aroma of Vitis vinifera L.Pošip wine and its evaluation during bottle aging[J].LWT-Food Sci Technol,2017,81:67-76.
[19]MILLER K V,OBERHOLSTER A,BLOCK D E.Predicting the impact of fermentor geometry and cap management on phenolic profile using a reactor engineering model[J].Am J Enol Viticult,2020,71:44-51.
[20]FROST S C,BLACKMAN J W,HJELMELAND A K.Extended maceration and cap management impacts on the phenolic,volatile,and sensory profiles of Merlot wine[J].Am J Enol Viticult,2018,69(4):360-370.
[21] DE CASTILHOS M B M,GÓMEZ-ALONSO S,GARCÍA-ROMERO E,et al.Isabel red wines produced from grape pre-drying and submerged cap winemaking:A phenolic and sensory approach[J].LWT-Food Sci Technol,2017,81:58-66.
[22]LERNO L A,PANPRIVECH S,PONANGI R,et al.Effect of pump-over conditions on the extraction of phenolic compounds during cabernet sauvignon fermentation[J].Am J Enol Viticult,2018,69(3):295-301.
[23]LERNO L,REICHWAGE M,PANPRIVECH S,et al.Chemical gradients in pilot-scale Cabernet Sauvignon fermentations and their effect on phenolicextraction[J].Am J Enol Viticult,2017,68(4):401-411.
[24] FOURIE E,ALEIXANDRE-TUDO J L,MIHNEA M,et al.Partial least squares calibrations and batch statistical process control to monitor phenolic extraction in red wine fermentations under different maceration conditions[J].Food Control,2020,115:1-10.
[25]CHITTENDEN R,KING P.No plunging and cold maceration followed by no plunging as alternative winemaking techniques:Tannin extraction and pigment composition of Syrah and Pinot Noir wines[J].S Afr J Enol Viticult,2020,41(1):90-98.
[26]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 15038—2006 葡萄酒、果酒通用分析方法[S].北京：中国标准出版社，2006.
[27]王春晓，江璐，刘延琳.DNS 法监控葡萄酒发酵进程的应用研究[J].中国酿造，2012，31（9）：24-27.
[28]孙建霞，张燕，孙志健，等.花色苷的资源分布以及定性定量分析方法研究进展[J].食品科学，2009，30（5）：263-268.
[29]李运奎，韩富亮，张予林，等.基于CIELAB 色空间的红葡萄酒颜色直观表征[J].农业机械学报，2017，48（6）：296-301.
[30]LI L,LI Z,WEI Z,et al.Effect of tannin addition on chromatic characteristics,sensory qualities and antioxidant activities of red wines[J]. RSC Advances,2020,10(12):7108-7117.
[31] MATTIVI F,VRHOVSEK U,MASUERO D,et al.Differences in the amount and structure of extractable skin and seed tannins amongst red grape varieties[J].Aust J Grape Wine R,2009,15(1):27-35.
[32]陈晓艺.红葡萄酒颜色CIEL*a*b*方法研究[D].银川：宁夏大学，2015.