史 肖
（甘肃农业大学食品科学与工程学院营养与食品卫生专业，甘肃兰州， 730070）
摘要：随着我国科学技术与国内工业的不断发展，研究人员们将许多先进的高新技术及设备应用于葡萄酒的加工工艺中，甚至有些技术已被用于生产实践中，这提高了葡萄酒加工企业的生产效率，并为我国葡萄酒产业的发展起到了不可估量的推动作用。本文主要简述现代高新技术，包括超滤技术、冷冻浓缩技术、逆渗透膜浓缩技术、微氧催陈技术、超高压催陈技术、超声波催陈技术、高压脉冲电场催陈技术、辐射催陈技术等在葡萄加工中的应用，利用高新技术加快葡萄酒产业的进步和发展。
关键字：葡萄酒产业；高新技术；葡萄酒加工
Application of High Technology in Wine Processing
Shi Xiao
(Major in Nutrition and Food Hygiene in the College of Food Science and
Engineering of Gansu Agricultural University, Lanzhou Gansu, 730070)
Abstract：With the continuous development of science and technology and domestic industry in our country, researchers have applied many advanced high-tech and equipments to the processing of wine .even some of the technologies have been used in the production practice, which improved the efficiency of wine processing enterprises , and played an immeasurable role in promoting for the development of China's wine industry. This article mainly describes the modern high-tech, including ultrafiltration technology, freeze concentration technology, reverse osmosis membrane concentration technology, micro-oxygen catalyst technology, high pressure catalyst technology, ultrasonic technology, high voltage pulse electric field technology and other applications in the processing of grapes. the use of high technology accelerates the progress and development of the wine industry.
Key words:Wine industry；High-tech；Wine processing
前言
食品工业是国民经济的重要支柱之一，是保障国家粮食和食物安全的基础，同时也是承载着国民营养健康的民生产业。随着当前全球一体化趋势、自然资源短缺与环境压力、国际金融危机和人们对食品营养质量与安全的广泛关注，食品工业将面临巨大的挑战，高新技术在食品工业中的应用可以有效提高食品资源利用率和增值加工程度，实现食品工业的可持续发展，满足人民群众日益增长的物质生活需求[1]。
葡萄酒是指以鲜葡萄或葡萄汁为原料，经全部或部分发酵酿制而成的，含有一定酒精度的发酵酒[2]。由于葡萄酒具有营养滋补及美容养颜等作用，近年来在我国国内的需求不断增长，我国葡萄酒产业也迅猛发展成为一个新兴产业。葡萄酒的酿造己有几千年的历史，在长期的生产实践中，人们己经摸索出一整套关于葡萄酒发酵、储存与陈酿的工艺方法。
目前，国内高新技术在葡萄酒生产中的应用主要集中于葡萄汁（酒）的澄清、浓缩及葡萄酒的成熟等工艺环节，主要包括超滤技术、冷冻浓缩技术、超高压催陈技术、微氧催陈技术、超声波催陈技术、高压脉冲电场催陈技术和辐射催陈技术等。因此，本文将主要从这几个方面对高新技术在葡萄酒加工中的应用进行论述。
1 高新技术在葡萄汁（酒）澄清、浓缩中的应用
1.1 超滤技术
超滤技术是一种能够将溶液进行净化、分离或者浓缩的膜分离技术，常用于溶液中胶体、蛋白质、多糖、微生物、热源和其他物质的祛除。其基本原理为以膜两侧的压力差（0.1MPa～0.5MPa）为驱动力，以超滤膜为过滤介质，使溶剂及小分子物质通过，大分子物质和微粒子如蛋白质、水溶性高聚物、细菌等被超滤膜截留，从而达到分离、分级、纯化、浓缩的目的[3]。与传统分离方法相比，超滤技术具有可在常温下进行、能耗低、分离效率高、分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护的特点，因此在食品、生物医药、环保及化工等领域得到了越来越广泛的应用。
在葡萄酒生产过程中，由于原料中的单宁、多酚和蛋白质等物质的存在，导致葡萄酒氧化褐变并产生苦涩味，影响了葡萄酒的品质，若将这些物质分离去除，可改善葡萄酒的口感与品质。超滤技术在葡萄酒加工过程中主要用于两个方面，一是发酵前葡萄汁的超滤澄清，二是发酵成葡萄酒后的超滤精制。应用超滤技术除去引起葡萄酒苦涩、褐变的物质，同时除去导致酒腐败的野生细菌、野生酵母菌等有害微生物，可改善葡萄酒的口感与品质[3]。此外，应用超滤技术对葡萄酒进行处理时，还可加速酒中的氧化、酯化和缔合反应，减少酒中的辛辣、苦涩和邪杂味物质，增加产生香味的脂类物质，短时间的处理过程就可以达到自然窖藏很长时间才能完成的物理化学反应，使酒质澄清透明，久藏不沉淀。
1.2 冷冻浓缩技术
冷冻浓缩技术是近年来发展迅速的一种浓缩方式，根据冷冻浓缩依结晶方式的不同可分为悬浮结晶冷冻浓缩法和渐进冷冻浓缩法。由于在低温常压下操作，具有可阻止不良化学变化和生物化学变化及风味、香气和营养损失小等优点，并且特别适用于浓缩热敏性液态食品、生物制药、要求保留天然色香味的高档饮品及中药汤剂等。其原理是利用冰与水溶液之间的固液相平衡，将水以固态方式从溶液中去除[4]。
在气候与年份不佳时，葡萄果实中德尔含糖量常常达不到酿造的要求，常用加糖的方式进行补救，但其添加量受到严格限制，而对葡萄汁或发酵醪进行冷冻浓缩，则可显著提高其含糖量。张春娅等通过对葡萄酒进行冷冻分离实验，发现酒精和还原糖比较易于利用冷冻法在液相中进行浓缩分离，通过冷冻浓缩技术改善了干白葡萄酒的品质[5]。孙卉卉等采用根据刘凌等方法改装的冷冻浓缩装置研究了冷冻浓缩对低糖葡萄汁及葡萄酒品质的影响，证明冷冻浓缩是一种可以较好地保持葡萄汁的品质、香气和营养成分的浓缩方法[6]。
1.3 逆渗透膜浓缩技术
为了提高葡萄酒的甜度，日本酿酒业已应用一种 “不加糖”的逆渗透膜设备生产葡萄酒。逆渗透膜的微孔直径只有0.1μm~0.3μm，可分离出酒液中的水，使酒浓缩而达到所需的甜度，生产出优质天然葡萄酒[7]。逆渗透膜有两种类型：一种是管状的，另一种是螺旋状的[8]。管状逆渗透膜有较广阔的发展前景，其优点是：不需加热，因而不会产生煮熟味，不发生色素分解和褐变现象；不经过蒸发过程，不损失营养成分，可保持良好的酒质和香气；耗能低。
2 高新技术在葡萄酒成熟中的应用
陈酿是高品质葡萄酒生产的重要环节，在传统的酿造工艺中，橡木桶陈酿是葡萄酒催陈熟化的主要方式，也称为自然陈酿。橡木桶对葡萄酒的香气、颜色、稳定性和澄清度都有非常重要的作用，然而，自然陈酿所需周期长，成本高，严重影响并制约了企业的生产能力和经济效应。因此，在稳步提高并保证葡萄酒品质的前提下，采用人工催陈技术来缩短葡萄酒的陈酿时间、改善葡萄酒品质、降低生产成本成为近些年的研究热点。目前国内外已报道的应用于葡萄酒催陈的高新技术技术主要有微氧催陈、高压脉冲电场催陈、超声波催陈、超高压催陈以及辐射催陈技术等[9]。
2.1 微氧催陈技术
微氧技术是指在葡萄酒陈酿期间，添加可控制的微量氧气，以满足葡萄酒在陈酿期间的各种物理化学反应对氧的需求，模拟葡萄酒在橡木桶陈酿、成熟的微氧环境，达到促进葡萄酒成熟、改善葡萄酒品质的目的[10]。其在葡萄酒成熟和陈酿过程中的重要作用主要体现在：改善葡萄酒的口感和结构；增强葡萄酒颜色的稳定性；促进各类香气的融合，使其趋于平衡、协调；降低使人不愉快的还原性气味；结合橡木片的使用可以模拟橡木桶陈酿。
这里的微氧技术实施的关键在于精确补充氧的添加量、添加时机以及将氧均匀地加入、溶解至葡萄酒中。微氧化设备的主体是一个可控的氧气扩散器，通过其将氧气均匀的释放到葡萄酒中去[11]。
2.2 超高压催陈技术
食品超高压技术 ( High hydrostatic pressure，HHP) 又称高静水压技术，是食品加工处理的新技术，可改变食品的物化特性和生物特性，不破坏食品原有营养和风味，被认为是新的食品加工与保藏技术中最具潜力和发展前途的一种新技术[12]。该技术不破坏食物中的维生素等营养物质，能较好地保持原有食品色香味型，对食品的品质负面影响较少，且其加工方法简便，能耗较低，近年来得到了较快速的发展，已逐步应用于果汁、果酱、乳制品、肉制品的实际生产之中。
超高压技术催陈葡萄酒的机理在于其提供的物理能可转化为陈酿反应中所需的活化能，破坏氢键，促进合成、分解等化学反应，加快老熟，从而对葡萄酒具有催陈作用。其装置主要由高压容器、加压装置（外部加压式和内部加压式）及其附助装置构成。
2.3 超声波催陈技术
酒类的超声波催陈是指利用超声处理所产生的强烈的空化作用，使酒体处于瞬间的高温高压状态从而提高酒中各成分的活化能，促进酒体发生一系列积极的物理化学变化，提 升酒感官品质的过程。尽管高温或高压状态对酒体本身和陈化过程有害，但更多研究表明，只要合理控制超声参数和超声能量，超声技术就能在葡萄酒催陈中发挥积极的作用[13]。
目前使用的超声波催陈葡萄酒设备主要有两种类型：第一种为流通式，其中，葡萄酒是保持流动并通过管路流向超声波发生器，葡萄酒只在流经超声波发生器的时候才接受超声处理，为了保证得到想要的葡萄酒品质，需要保证葡萄酒的管路是循环的；第二种为固定式，由一个封闭/半封闭的容器用来储存葡萄酒，并将超声设备装在该容器的底部或内部的任何位置[14]。
到目前为止，超声波催陈技术仍处于理论研究阶段，原因是经过处理的红葡萄酒虽然在感官方面的确得到了一定程度改善，但化学指标的变化却似乎有些飘忽不定、无章可循。未来，对于超声波催陈技术，尤其是其反应机理，仍需大量研究。
2.4 高压脉冲电场催陈技术
高压脉冲电场技术( Pulsed electric field，PEF)是一种新型的食品加工技术，是将脉冲电场短时间内施加于液态食品，注入脉冲电场能量，以达到处理食品的目的。其原理是注入的脉冲电场能量可促使分子电离，降低反应所需的活化能，提高分子间的有效碰撞率，加快处于动态平衡的化学反应速率，在加速氧化还原、缔合、水解等反应的同时促进贮酒容器中各类化合物的浸取与扩散；且该过程中注入的能量较小，能够较好保持食品的营养价值和感官品质[15]。因此，可尝试将 PEF 技术应用于葡萄酒催陈，既能达到催陈的目的，又能保证葡萄酒的营养成分不被破坏。另外，高压脉冲电场处理时间短，设备简单，非常适合企业大规模生产使用，具有很强的实际意义和应用价值[16-17]。
高压脉冲电场用于葡萄酒催陈的原理已基本清晰，实验室小试规模操作灵活，安全无污染，并有酿酒商参与技术开发，但目前仍停留在实验室阶段，需进一步研究并在工厂中试后方可推广应用。
2.5 辐射催陈技术
辐射催陈的机理在于辐射能够高效快速地提供能量给被辐射物料，因此，有研究者尝试将辐射技术应用于葡萄酒催陈。目前研究较多的是伽马辐照技术[18]，这是一个潜在的高效催陈技术，但是为了确保辐照处理后的葡萄酒对人体绝对没有危害，其安全性仍需要进一步的明确。另外，在真正工业化应用前，消费者对于这种类型葡萄酒的接受度也需被考虑其中。
3前景展望
高新技术在葡萄汁（酒）澄清、浓缩以及葡萄酒成熟中的应用，其节约的成本及带来的巨大的经济效益为葡萄酒产业的发展提供了一个新的思路与方向。虽然膜过滤技术和人工催陈技术在葡萄酒的研究与应用中已取得较大的发展，但目前葡萄酒行业仍未真正实现高新技术产品的产业化及商品化。其主要原因还在于高新技术的机理不够明晰，不同团队研究人员的研究结果契合度较低，并且人工催陈葡萄酒的品质不能够完美模拟自然成熟酒的品质。因此必须明确了解酒中主要理化指标在催陈过程中的真实变化及规律，并使这些变化处于可控状态中方能推广应用。未来，对于各类高新技术，尤其是其反应机理仍需大量研究，首先需要明晰各类高新技术的反应机理并能够予以调控，进而优化其工艺条件，并尝试多种方法的组合利用及探索新的方法以弥补现有技术的不足，从而在推进高新技术工业化进程的同时也能给酿酒企业带来效益。
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