家庭自酿红葡萄酒中所涉及的化学反应及香味化学
王颂钰
（山东济南章丘区第五中学，山东，济南，250200）
摘要：家庭自酿红葡萄酒在适宜的温度下，利用葡萄自身固有酵母，将果汁中的糖分及人工加入的蔗糖或者葡萄糖，经发酵转化为乙醇和二氧化碳等产物，再经过陈酿，澄清过程中的酯化，氧化，沉淀等作用，使之成为溶液澄清，颜色鲜艳，气味芳香的果酒佳品。酿酒过程经历酒精发酵和陈酿两个阶段，在这两个阶段中，发生着不同的化学反应，包括：葡萄糖的转化以及香味物质的生成。另外，香气是葡萄酒的首要感官质量指标，同时也是葡萄酒品质的决定性因素。不同葡萄酒中香气成分在的含量、比例以及平衡关系的差异性构成了葡萄酒的不同风格和地域特征。
关键词：酿酒；红葡萄酒；化学反应；香气
随着人民生活水平的不断提升，葡萄酒作为一种天然、健康的酒类饮品深受大家的喜爱。葡萄酒是以葡萄为原料，经发酵而制成的一种饮料酒[1]。从医学最新研究就结果看，葡萄酒具有保护心血管系统、抗肿瘤、抗氧化、抗炎、抗过敏、延缓衰老等多种对人体有益的生物活性作用[2]。长期适当适量饮用可以起到滋补、强身、美容的作用，可在一定程度上防止坏血病、贫血、眼角膜炎的发生，此外葡萄酒还可以降低血脂，促进新陈代谢，助消化，软化血管，预防癌症等[3]。所以，适量饮用葡萄酒是一种健康的生活方式。很多家庭选择自己酿造红葡萄酒，在酿造过程中涉及到一系列化学反应，即发酵过程，微生物的新陈代谢活动是发酵的基础，产生的酒精是酵母菌的代谢产物。另外，香气是葡萄酒的首要感官质量指标，同时也是评价酒质优劣的关键性指标。葡萄酒香气组成非常复杂，受很多因素的影响，但是香气物质的种类和含量对葡萄酒的风味起着决定性作用。葡萄酒的香气成分是由上百种不同的挥发性物质组成，它们分别属于不同的化学种类，有醇类、酯类、醛类、酮类、脂肪酸、萜类等。
1葡萄糖的转化
1.1葡萄糖的酵解过程
葡萄糖的酵解，也称EMP途径(Embden-Meyerhof-Parnas
pathway)，又称糖酵解或己糖二磷酸途径，是细胞将葡萄糖转化为丙酮酸的代谢过程，总反应为：C6H12O6+2NAD+2Pi+2ADP→2CH3COCOOH(丙酮酸)+2NADH+2H+2ATP+2H2O。EMP途径是指在无氧条件下，葡萄糖被分解成丙酮酸，同时释放出少量ATP的过程。反应过程如下：
葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→6-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖→3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇丙酮酸→丙酮酸
葡萄糖经过10步反应生成丙酮酸，每一步反应都需要有酶催化才能进行这一过程。
1.2丙酮酸的转化过程
经过酵母菌的酒精发酵，葡萄糖首先转变成丙酮酸，然后在酶的催化下再进一步转化为乙醛，然后转变为乙醇。反应过程如下：
葡萄糖（EMP途径）→丙酮酸→乙醛→乙醇
2香味物质的生成
酒精发酵过程中，以氨基酸为前体，香味化合物的从头合成。在酒精发酵过程中，酵母可以利用氨基酸合成所需的蛋白质及相关酶，并参与其他代谢过程，生成有关香味的化合物，如高级醇和相关的挥发性酸及酯。
缬氨酸→异丁醇
亮氨酸→异戊醇
异亮氨酸→活性戊醇
单宁（生物降解）→丁香酸
有机醇+有机酸→有机酯类化合物
高级有机醇与有机酸反应会生成酯类化合物，我们知道酯类化合物也是酒类的主要香味物质。
3香味化学
葡萄酒中的香气成分比较复杂，并且种类繁多，根据香气物质的来源可分为三大类别。果实原有香气(一级香气)，发酵香气(二级香气)和陈酿产香气(三级香气)。
3.1 一类香气
一类香气即来自于葡萄浆果生长过程中所产生的香气物质，也称品种香。即品种香气是由果实品种决定的，并且根据葡萄品种的不同而有所变化，除少数品种外，该香气成分只存在于葡萄果皮当中且具挥发性的游离态和不具挥发性的结合态，但可变成游离态的芳香物质两种形态存在。尽管大多数酿酒葡萄品种总体上的组成是十分相似的，但是它们之间香气成分和风味的差别却是千差万别的。一类香气主要包括萜烯类物质、醇类物质、羰基类物质等化学物质，其中萜烯类物质是科学工作者们广泛研究的热点。研究表明萜烯类物质在酿酒葡萄中大量存在，其中结合态的萜烯类物质主要以糖苷形式存在。根据不同酿酒葡萄成熟时含有的香气成分的种类来区分，酿酒葡萄可分为三个品种：玫瑰香型、非玫瑰香型和非芳香型。玫瑰香型酿酒葡萄的萜烯类化合物主要包含二十多种单萜物质，如香茅醇、香叶醇、橙花醇、a-萜品醇、薄荷醇、香茅醛、蒎烯等。
3.2 二类香气
二类香气是由酿酒葡萄在酒精发酵的过程中所产生，也称发酵香气，主要包括醇类、酯类、醛类和有机酸等。葡萄酒二级香气生成的量，取决于葡萄汁的含糖量和成熟度，含糖量越大，二级香气产生越多，成熟度越高，二级香气也越强烈。二级香气的产生与发酵液中的氮源也有密切关系，酵母可以把发酵液中的蛋白质转化为氨基酸，氨基酸又被不同的酵母转化为
高级醇。因此，葡萄汁的含氮成分也很重要，此外，二级香气的产生与葡萄汁中所含的维生素也有关系，所有的生物都需要维生素，酵母也不例外，酵母代谢酶需要维生素。当发酵液中存在天然抑制剂时，一些生化反应不能进行，生成芳香物的结果也会改变。葡萄酒的果香气味主要来自含量较高的乙酸酯和脂肪酸酯，重要的物质包括乙酸乙酯、乙酸异戊酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯和乙酸苯乙酯。
3.2 三类香气
三类香气又称作葡萄酒的陈酿香气。葡萄酒香气和风味通过各种各样芳香物质和多变的环境、生物学因素之间复杂的相互作用而形成。葡萄酒在陈酿过程中，品种香气和发酵香气会逐渐被陈酿酒香替代，这会使得葡萄酒的香气变得协调浓厚。陈酿香气的最大影响因素是储存环境，在橡木桶中陈酿和在不锈钢桶中陈酿，葡萄酒有不同的香气演化过程。在橡木桶中陈酿，橡木中的香气物质和单宁会溶解于酒中，这在很大程度上增加了葡萄酒香气的丰富性，在陈酿过程中支链脂肪酸乙酯的浓度发生改变，而且葡萄酒残渣的陈化可以降低代表葡萄果香的芳香物质含量而增加高级醇和挥发性脂肪酸的含量。葡萄酒在瓶储陈酿过程中可能产生高含量水平的二甲基硫醚(DMS)，含量较高的DMS对香气质量有不太好的影响。
4结论
综上所述，红葡萄酒的酿制过程中涉及到一系列的化学反应，此外，葡萄酒的香气对葡萄酒的品质也具有重要影响，通过学习和深入了解这些理论知识可以更好地指导我们进行科学实践，为酿造出高品质，高产量的红葡萄酒打下理论基础。
参考文献：
[1] 何国庆. 食品发酵与酿造工艺学[M]. 北京：中国农业出版社，2014.
[2] 彭程，吴萍萍，尹艳艳，等. 葡萄酒发酵过程中白藜芦醇含量的变化研究[J]. 广东农业科学，2015（1）：92.
[3] 白玉洁，王超然，张彦云. 家庭自制红葡萄酒的方法[J]. 现代园艺，2008（9）：35。
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