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近年来，随着人们生活水平的提高以及对葡萄酒独有保健功能的认同，葡萄酒的市场需求量逐年猛增，已成为餐桌上必不可少的流行酒种。为了满足人们日益增长的消费需求并提高葡萄酒的质量，人工加速酒类陈酿技术应运而生，有关微量氧对葡萄酒品质的影响及其在实践中的应用已成为当前科研热点之一。20世纪90年代在法国西南部利用微氧技术为葡萄酒创造一种橡木桶般的微氧环境，从而达到改善其品质的目的。而我国近年来才刚刚开始重视微氧技术在葡萄酒生产中的应用。 本文主要介绍了葡萄酒在陈酿过程中的需氧情况及其氧化机制，并论述了其溶解氧对葡萄酒花色素苷、单宁、多酚、香气物质等方面的影响及其测定原理和方法。 1葡萄酒溶解氧情况 1.1葡萄酒的需氧量 目前有关葡萄酒在陈酿期间可以接受和需要氧程度的相关报道较少，康永怀等[1-2]研究表明，葡萄酒陈酿期间，佐餐白葡萄酒和其他一些葡萄酒在最初几次被氧饱和后质量改进，但达到10倍饱和量8mg/L后，白葡萄酒便出现氧化缺陷。佐餐红葡萄酒在陈酿期间的总耗氧量显示出一个较大的作用范围，一般情况下至少60mL/L才能提高，但总耗氧量超过150mL/L后质量开始下降[2-3]。部分红葡萄酒在陈酿期间总耗氧量为70mL/L~130mL/L时，质量会进一步提高，而另一部分红葡萄酒则变化不大。 1.2葡萄酒中的氧化机制 目前已发现葡萄酒中有多种成分可以被氧化，如酚类物质、抗坏血酸、亚硫酸、乙醇等[3-4]。抗坏血酸能使大多数醌类物质还原成羟醌而自身被氧化，但其一般在加工过程中被消耗殆尽。乙醇在酚类物质和铁、铜离子存在的条件下易被氧化。亚硫酸可被氧化为硫酸盐在加工过程中应严格限制葡萄酒中亚硫酸的用量。其中酚类物质是葡萄酒中主要的氧化底物。据粗略估计，葡萄酒中的酚类物质与耗氧量呈正相关。在酚类物质中，1，2-二羟基酚和邻-氢醌结构的酚类物质最易氧化。也有一些酚类物质，如二甲花翠素葡萄糖苷，不易氧化。 没食子酸可以代表葡萄酒中最主要的酚类物质，如根皮酚和儿茶素类型的酚，其被氧化后可生成醌类物质。一元酚及其对应的间二酚和有取代基的酚特别是甲氧基衍生物不容易被直接氧化。 1.3葡萄酒中溶解氧的变化 在葡萄酒的储藏、陈酿过程中空气中的氧可以通过各种途径溶解于葡萄酒中。溶解氧与葡萄酒中的各种成分很快化合，一般经过3d~4d，溶解氧就会消失一半，而以结合态（过氧化物形式）存在[5-6]。 在葡萄酒中，溶解氧主要发生下列变化，直接氧化其他物质形成水[3]：1/2O2+H2O+e→H2O2 经活化后，氧化为双氧水，即：1/2O2+H2O+e→H2O2 由于葡萄酒中的氧以结合态存在，所以葡萄酒的氧化反应很缓慢。 2微量氧对葡萄酒品质的影响 葡萄酒在陈酿期间，其颜色、果香以及风味会协调发展。影响葡萄酒品质的因素很多，内因包括总酚、单宁-花色素苷、单宁等。外因包括氧化条件、温度、陈酿时间等。 2.1对葡萄酒色度的影响 花色素苷是葡萄酒中的主要呈色物质，其含量、状态的变化直接影响葡萄酒中色度的变化[37]。在葡萄酒陈酿期间，一部分花色素苷会发生降解反应，导致花色素苷含量下降，影响其反应的因素有陈酿时间的长短、氧化条件、温度、pH值等[1-2]。同时，新鲜葡萄酒中大部分游离花色素苷随着陈酿时间的延长，会逐渐与其他酚类物质结合，形成性质更稳定、呈色强度更高的物质。微氧是影响上述反应的重要因素，常导致葡萄酒中游离花色素苷含量下降。 对陈酿葡萄酒而言，花色素苷所处的状态是影响葡萄酒颜色的关键因素。处于结合态的花色素苷性质更稳定、呈色强度更高。形成结合态花色素苷主要有以下几种途径： ①在微氧条件下，花色素苷和单宁可以发生聚合反应，依丹宁（T）与花色素苷（A）的结合位点不同，可得花色素苷-单宁（A-T）和单宁-花色素苷（T-A）2种形式的聚合物，使一些无色的中间产物转变为有色状态。其中，T-A可使红葡萄酒变为橙色，而A-T是具稳定结构的红色络合物[3]。 ②乙醛能促进花色素苷与单宁间的聚合。这种充当键桥的乙醛大部分来源于乙醇在有氧条件下的氧化。在葡萄酒中，乙醛含量一般是每升十几毫克，低于阈值，但氧化条件过强，会导致乙醛含量过高，使葡萄酒出现氧化味道[6]。 ③微氧条件还可以使一部分酚类物质转化为呈色物质，如原花色素在有氧和酸性条件下，转化为呈红色的花青素，在还原性条件下，则会产生一些不良气味。 ④花色素苷还可与含有碳碳双键的一些酚类物质，如乙烯基酚，形成一种含有新的含氧杂环的化合物，微氧条件下促使其转化为呈色形态。 2.2对葡萄酒色调的影响 幼年红葡萄酒的颜色呈爽朗的红色，陈年红葡萄酒呈砖红色、具有黄色色调。这和葡萄酒中花色素苷的含量和状态有关。葡萄酒中的花色素苷与其他酚类物质含量及其变化不仅影响葡萄酒中的色度，而且影响葡萄酒中的色调。花色素苷发生降解反应往往会使葡萄酒伴随产生一些黄色色调。花色素苷不同则对氧气的敏感程度不同，如二甲花翠素苷作为葡萄酒中含量最多的一种花色素苷，不易被氧化为醌，因而对缓慢氧化不敏感[3]。单宁在氧化条件下可以发生氧化裂解反应，随着单宁的降解会形成一些醌类物质。有时也会伴随着一些开环反应，常导致葡萄酒产生一种黄褐色色调。花色素苷-单宁、单宁-乙醛-单宁、吡喃型花色素苷等复合物常常具有陈酿葡萄酒的色调。 葡萄酒中的许多酚类物质，特别是1，2-二羟基酚和邻-氢醌结构的酚类受氧化条件影响明显，如咖啡酸氧化后呈金黄色、氧化产物聚合后棕色变得更深[8]。 葡萄酒色调的变化仅是葡萄酒中内在酚类物质变化的外在表现，只有对葡萄酒中酚类物质变化机理的深入研究才能更好地理解葡萄酒色调的变化；只有深入研究微氧条件对酚类物质的影响，才能更好地理解微氧条件对葡萄酒色调的影响。 2.3对葡萄酒香气的影响 目前，利用气相色谱、高效液相色谱及气-质联用等手段，已经鉴定出葡萄酒中含有300余种呈香物质。这些物质包括醇类、酯类、有机酸、羟基化合物、酚类、萜烯类等[7]。在酚类物质存在的条件下，葡萄酒中微量氧可生成过氧化物，过氧化物可进一步氧化醇类、酯类、有机酸、酚类、萜烯类等物质，导致葡萄酒的芳香性受到影响。 葡萄酒对氧气的消耗量很大，在良好的管理条件下，可长期贮存并缓慢成熟。但若氧化条件过强其又会失去本来应在较长时间能获得应有的感官质量。一些用霉变原料酿造的新葡萄酒对空气非常敏感，很容易出现“破败”的气味。酚类物质的酶氧化，不仅使葡萄酒变浊，而且使其具有醌类的气味。红葡萄酒应在微氧条件下陈酿，若葡萄酒中溶解氧含量太低，则会由于一些还原反应产生一系列的不良反应，甚至是臭味[5]。 红葡萄酒在适宜微氧条件下陈酿，可避免葡萄酒中产生不良的还原味，降低葡萄酒中的生青味、发酵味等，改善葡萄酒的香气特征。 2.4对葡萄酒口感的影响 葡萄酒的“味道”通常是由甜、酸、咸、苦4种基本味觉构成的[2-3]。葡萄酒中甜味物质主要包括糖类物质和醇类物质，是构成柔和、圆润等感官特征的要素。酸味物质主要包括源于葡萄浆果的酒石酸、苹果酸、柠檬酸以及源于发酵的琥珀酸、乳酸、醋酸等，葡萄酒中的酸味受总酸的影响较大。葡萄酒中的咸味物质主要是无机盐和少量有机盐。葡萄酒中苦味物质属于酚类或多酚类物质，其苦味常常与其涩味收敛性相结合。在葡萄酒中引起涩味的物质一般属于酚类物质，但主要是酚类物质中的单宁引起了葡萄酒的涩味。葡萄酒中的苦味和涩味不仅与单宁的总量有关，而且与单宁的聚合程度密切相关。微氧条件对葡萄酒中呈甜物质、呈酸物质、呈咸物质影响不显著，但对能够产生苦味和涩味的单宁影响显著。在红葡萄酒陈酿成熟过程中单宁会发生一些显著变化，不仅影响葡萄酒的颜色，而且会影响葡萄酒口感，使葡萄酒口感柔和、涩味减弱[9-10]。强烈氧化条件会促使单宁间发生氧化性聚合，产生自由基，葡萄酒会出现氧化味，品质降低。 2.5对葡萄酒稳定性的影响 目前，有关橡木桶对葡萄酒品质的影响报道较多，但橡木桶对葡萄酒的影响是多方面的。有关不锈钢罐内微氧条件对葡萄酒稳定性的报道较少，借鉴橡木桶对葡萄酒品质的研究，可以初步了解微氧条件对葡萄酒稳定性的影响。橡木桶具有通透性，使葡萄酒发生一系列缓慢而连续的氧化，从而使葡萄酒发生多种变化，其主要表现在颜色、色素的稳定[5]。 单宁是通过防止葡萄酒的氧化而对颜色起稳定作用的。单宁对色素的稳定主要表现在2个方面，一方面单宁具有抗氧化作用，可防止色素氧化，而且能提高来自葡萄原料的天然单宁稳定天然色素的可能性，能更好地保护葡萄酒的自然色；另一方面，单宁可与色素形成稳定的单宁-色素复合物防止色素的聚合沉淀[3]。单宁-色素复合物对氧和二氧化硫更为稳定。2方面的作用能稳定和保护葡萄酒在浸渍过程中提取的色素，从而使葡萄酒的颜色稳定。在用橡木桶陈酿的过程中，单宁的缩合度提高，涩味下降，游离花色素总量下降，但单宁-色素（T-A）比例提高，使颜色更为稳定[10]。 3溶解氧测定的原理和方法 葡萄酒中溶解氧水平是一个极其重要的参数是评价葡萄酒质量好坏的重要指标。为了准确测量溶解氧浓度，前人已做了大量工作。葡萄酒中溶解氧的测定方法大致分为化学反应法、极谱测定法和光纤氧传感器法[11-15]。 3.1化学方法 RIBEREAU-GAYONP等[16]曾经提出一种化学测定方法，该方法使用连二硫酸钠作为氧化剂，胭脂红作为指示剂，连二硫酸钠与氧反应可生成酸式亚硫酸钠。水中溶解氧的化学测定方法较多，其中经典的碘量法已相当成熟。但用化学反应法测定葡萄酒中的溶解氧存在很多问题，这是因为： ①葡萄酒中含有1000多种成分，包括氧化物、还原物、氧化还原催化剂、胶体、有机酸及其盐、酶及其活动底物、微生物的营养成分等[11]。这些物质中总有一种或几种会与加入葡萄酒的化学试剂发生变化，从而影响溶解氧的准确测定。 ②用化学方法测氧存在着耗时多、繁琐、连续性操作差、干扰因素多、准确性低等缺陷。 所以，用化学方法测定葡萄酒中溶解氧的现实性不好，其发展前景不大。 3.2极谱测定法 极谱测定法是由CLARK于1960年提出的。目前各种型号的溶解氧测定仪大都采用该方法测定溶解氧含量。利用溶解氧测定仪测定葡萄酒中的溶解氧因具有测定方法简便、反应迅速、数值准确、功能较多等优点而被广泛采用。 溶解氧测定仪包括2个电极：负极（指示电极）是黄金电极，正极（参比电极）是银-氯化银电极，电极内部电解液是0.5mol/L氯化钾-0.02mol/L硼砂溶液，为排除溶液中杂质离子干扰和污染电极，电极顶端覆盖有一层聚乙烯薄膜，薄膜将内部电解液和被测液体分隔开，只允许溶解氧透过[13]。覆膜电极溶解氧测定仪的测量原理是当在阳极与阴极间加0.7V左右的极化电压后，溶液中溶解的氧分子透过覆膜，在电极上发生氧化还原反应[14]。其反应过程可用下面反应方程式表示[3]： 阳极：O2+2H2+4e-→4OH- 阴极：4Ag+4Cl-→4AgCl+4e- 由于电极上发生氧化-还原反应，电子的转移产生了正比例于样品中氧分压的电流。在一定温度条件下，扩散电流的大小与样品中氧分压成正比关系[17]。测得电流值的大小，便可知道样品中氧的浓度。这就是极谱型覆膜电极测氧的定量依据。 3.3光纤氧传感器法 为了准确测量溶解氧浓度，前人开发了多种溶解氧探测装置，主要有Clark溶氧电极和荧光猝灭技术，但这些方法存在使用的仪器复杂、方法繁琐、空气和有机物等的干扰严重等问题[18-20]。近年来，各种传感器的研究异常活跃，特别是一些基于有机染料、多环芳香烃及过渡金属的络合物的荧光或磷光的猝灭原理研制的光纤氧传感器倍受有关研究人员的重视。这种光纤氧传感器将可被氧猝灭的荧光试剂制成氧传感膜耦合于光纤端部，采用高亮度发光二极管为光源和微型光电二极管为检测系统，一条分叉的光缆用于将光线传入、传出涂覆于光纤端部的氧传感膜[21-25]。其以固定化试剂相作为传感层，固定化试剂相包括载体和分析识别剂部分，许多荧光试剂、酶试剂、化学发光试剂等都能通过适当的方法作为分析识别剂。分析识别剂固定于载体的方法可影响传感特性。这样得到低成本、高性能、便携式的光纤氧传感器。具有不耗氧无需参比电极，抗电磁干扰、操作方便、使用寿命长等特点，克服了化学反应法和Clark电化学探头法的不足，可用在各种复杂的环境中，已成为在线监测溶解氧浓度分析仪器的研究与开发热点[26-30]。 4展望 综上所述，葡萄酒中溶解氧的含量是评价葡萄酒品质好坏的一项重要指标，微量溶解氧对葡萄酒的陈酿有着极其重要的作用。为酿造优质葡萄酒，以往常选用橡木桶来陈酿，但橡木桶造价昂贵，还易造成森林资源浪费。利用不锈钢罐来模拟橡木桶陈酿环境的设想，可以满足葡萄酒陈酿期间各种化学和物理反应对氧的需求，实现控制性氧化。微氧技术就是通过向不锈钢罐提供适宜微量氧，来模拟橡木桶的陈酿环境，满足了葡萄酒对氧的需求。微氧技术的应用引发了世界葡萄酒行业的技术革新。所以，微氧技术将会成为当前和以后葡萄酒化学研究的方向和热点。 近年来，测定溶解氧的方法不断创新和改进。除测定溶解氧的经典方法化学反应法和氧电极法外光度法尤其是基于手持式光度计的现场光度法因其快速、准确而被广泛应用。基于荧光猝灭原理的光纤氧传感器克服了化学反应法和Clark氧电极法等的不足，可用于各种复杂的环境中，连续监测气态氧或溶解氧。 光纤氧传感器的应用有十分广阔的前景，其发展越来越受到国内外专家的重视。美国等国家和地区开展这方面的研究工作，已取得了较好的发展和应用价值，如ICCD联用技术与小型化的趋势可增强空间分辨率和环境适应性[31]。尽管传感器技术的结构已得到很好的确立，但为适应实际应用的要求，还需要面临更大的变化与发展，主要目标是仪器的小型化，光纤的引入使光谱仪器小型化成为可能。李伟等[21]利用氧分子对芘丁酸的荧光具有猝灭作用的特性已构造出基于荧光猝灭原理的光纤氧传感器，对溶解氧的响应具有良好的可逆性、稳定性、较快的响应时间和较长的使用寿命。洪江星等[32]选用最大激发波长和最大发射波长均处在可见区的多环芳烃类的金属钌络合物作为识别氧分子的探针，采用溶胶-凝胶技术，通过有机掺杂，在经过优选的膜配方下制成氧传感膜，与CCD小型光谱仪配套，研制成功了可应用于在线监测的小型光纤氧传感器。由于所使用的荧光分子探针的激发光谱在可见区范围，光源的体积得以减小，达到了实现整体仪器的微型化的目的。 从已做的研制工作及文献资料来看，今后研究工作的另一个重点是将荧光光纤溶解氧传感器用于实时、现场的检测并提高其可靠性，便于实现在线分析，适应现代环境监测的需要，其发展前景良好。 参考文献 [1]康文怀李华秦玲.葡萄酒中溶解氧与酚类物质的研究进展[J].酿酒200330444-46. 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