膜分离与热处理技术生产的脱醇白葡萄酒（Airén）挥发性与感官特征的比较表征

《Food Bioscience》：Comparative Characterisation of the Volatile and Sensory Profiles of a Dealcoholised White Wine (Airen) Produced by Different Membrane and Thermal-Based Technologies

　　

本研究对采用不同膜分离与热处理技术生产的脱醇白葡萄酒（Airén）的挥发性与感官特征进行了比较表征。膜分离与热处理技术均能高效制备脱醇葡萄酒。旋转锥体柱（Spinning Cone Column, SCC）与真空蒸馏（Vacuum Distillation, VD）在防止氧化方面最为有效。所有处理方法均导致葡萄酒香气损失，其中酯类化合物几乎完全消失。脱醇处理减弱了葡萄酒的酒体与果香特征，同时增强了草本植物的气味。

脱醇葡萄酒（dealcoholised wine，乙醇含量低于0.50% v/v）是近年来葡萄酒市场中快速增长的新品类，其研究热度与健康消费趋势密切相关。然而，去除乙醇的过程不可避免地改变葡萄酒原有的化学组成和感官品质，特别是香气特征。葡萄酒的香气由多种挥发性有机化合物（VOCs）构成，这些化合物的复杂交互直接影响消费者的接受度。目前工业上采用的脱醇技术主要分为热技术（如真空蒸馏、旋转锥体柱SCC等）与膜技术（如渗透蒸馏、渗析、反渗透等），但不同工艺对同一葡萄酒品质的影响缺乏系统性比较。为此，研究人员以一款西班牙Airén白葡萄酒为原料，系统比较了八种主流脱醇技术（SCC、真空蒸馏VD、传统蒸馏Dist、渗透蒸馏OD、渗析Dia、反渗透RO及其组合工艺）的影响，旨在评估各技术在保留香气完整性方面的能力，为生产方选择最合适的技术提供决策依据。

研究人员使用的基酒为Rotk?ppchen-Mumm Sektkellereien GmbH提供的2023年份西班牙Airén白葡萄酒，酒精度为10% v/v。大部分脱醇实验在德国盖森海姆大学完成，SCC处理则在Rotk?ppchen-Mumm位于埃尔特维勒的工厂进行。关键技术方法包括：采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）定量24种挥发性化合物；使用紫外-可见分光光度计测定CIELAB颜色参数（L^*、a^*、b^*、C^*）并计算色差ΔE_ab^*；由15名有经验的品评人员组成感官评价小组，通过三角测试和定性描述分析对样品进行评价；使用主成分分析（PCA）、方差分析（ANOVA）和Pearson相关分析处理数据。所有脱醇后的葡萄酒均调整游离二氧化硫至30 mg/L，并添加5 mg/L糖脂类产品Nagardo?，装瓶后在14°C避光贮存一个月。

3.1 脱醇对乙醇含量的影响：通过Anton Paar分析仪测定，八种技术均能有效降低乙醇含量，使最终酒精度达到或接近0.50% v/v。其中SCC脱醇最彻底（0.30% v/v），与VD和Dist相当；膜基技术（Dia、OD、RO-OD、RO-Dia(P)、RO-Dia(R)）残留乙醇略高（0.46–0.52% v/v），原因是低乙醇浓度下膜传质驱动力显著下降，导致末端提取效率降低。

3.2 脱醇对颜色的影响：通过ΔE_ab^*和CIELAB坐标比较，真空蒸馏（VD）的颜色变化最小（ΔE_ab^*=4），SCC和VD均优于膜基技术。传统蒸馏（Dist）的颜色变化最大，其高温导致酚类氧化聚合和美拉德反应，使酒色明显偏向黄色。膜法因处理时间长、氧化风险高，表现为颜色变淡、饱和度下降；渗析（Dia）因小分子多酚随膜流失和稀释，颜色损失也较明显。总体而言，脱醇技术对酒色稳定性的影响显著，真空低温条件下操作且及时装瓶有助于减少氧化褐变。

3.3 脱醇对挥发性风味的影响：GC-MS分析显示，所有处理均导致酯类化合物几乎完全损失，如乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯等，这些果香的主要载体在多数处理中降至检测限以下。热法中酯类因与乙醇共沸而优先蒸出，膜法中则因分子量小、亲和性强而随乙醇和水共同透过膜。高级醇方面，膜基技术（如RO-Dia(P)）因膜孔位阻效应显著保留了较多3-甲基-1-丁醇和异丁醇，而热法（如VD）则大幅损失。相反，高沸点、低挥发性的2-苯乙醇在VD中保留良好，尤其SCC处理后的浓度（19.2 mg/L）几乎与原酒一致，但在渗析和反渗透中因极性亲和而易于透过膜。这些差异导致不同技术产生截然不同的香气偏向，但果香损失是所有技术面临的共性问题。

3.4 脱醇对感官轮廓的影响：感官描述性分析显示，原酒（OW）具有较高的酒体、苦味和果香（苹果、菠萝、花香）。脱醇后所有样品的酒体显著降低，果香减弱，草本味增加。RO-OD样品意外地呈现较高酒体和苦味，同时伴有强烈氧化、熟蔬菜和陈年气味，提示机械循环和氧接触可能促进了酚类氧化聚合。传统蒸馏（Dist）酒体低、苦味低、酸度低，且颜色明显黄变，高温可能降解了多糖等结构成分。VD和SCC酸度较高，保留了一定的花香和苹果香，但仍有熟蔬菜气味。与原酒相比，所有脱醇酒的整体平衡感和复杂性均下降，乙醇对酒体和口感的贡献无法被简单地模拟替代。

3.5 挥发性与感官特性的关联：主成分分析（PCA）中，F1轴（44.04%方差）区分了原酒与脱醇酒，原酒富集酯类和高级醇，脱醇酒则因酯类缺失而明显偏移。F2轴（30.26%方差）进一步区分了热法与膜法：热法（VD、Dist、SCC）保留较多脂肪酸和低挥发性成分，感官上偏向成熟花香，但可能因果酯缺失而暴露不悦的底味；膜法（Dia、RO-Dia(P)）保留较高水平的高级醇，感官上呈现更多生青和刺鼻特征。RO-OD位于负F1、负F2区域，与氧化、熟蔬菜和陈年描述相关。Pearson相关分析显示，2-苯乙醇与花香评分呈显著正相关（r=0.770，p<0.05），可作为脱醇酒花香保留潜力的化学标记。果香描述与酯类虽在PCA中视觉接近，但无显著线性相关，这归因于酯类几乎全部低于检测限，果香的残留感知可能源于乙醇去除后基质效应改变了挥发性组分的释放动力学。

讨论部分指出，没有任何单一技术能够完美复原油酒复杂的感官平衡。真空蒸馏在颜色和酸度保持方面具有优势，膜技术则能保留更多的醇类结构，但高温或长时间氧化都可能导致新的异味。熟蔬菜气味的出现并非单纯由温度驱动，乙醇的去除可能使原本被掩蔽的某些初级香气暴露，变得更易感知。当前所有方法均面临“香气缺口”的挑战。研究存在设备规模不一致的局限性：SCC为工业规模运行，VD等为实验室规模，这会影响传热、流动动力学和过程控制，可能使技术效应与规模效应混淆。未来应优先开展规模标准化的对比研究，并探索添加二氧化碳（CO₂）、甘露蛋白和单宁等非糖类物质，以补偿脱醇酒在口感与质地上的缺失。

研究结论可翻译为：本研究表明，脱醇技术的选择对白葡萄酒最终品质具有决定性影响，每种方法在颜色、挥发性和感官层面均存在不同的利弊权衡。在颜色保真方面，真空蒸馏在保留原酒色调上表现最佳，而传统蒸馏造成的改变最为显著。挥发性分析显示，所有处理均导致水果和花香酯类的大量损失，但高沸点化合物的表现因技术而异：膜基方法更有利于保留高级醇，而SCC在保留低挥发性组分（如2-苯乙醇）上具有明显优势。这种分化使香气特征从新鲜水果方向转向更成熟、花香的方向，尤其体现在蒸馏类技术中。感官评价强调了乙醇在赋予酒体和饱满度方面的根本作用，其去除持续性削弱了这些质构属性。值得注意的是，热法和膜法处理中均出现熟蔬菜异味，这并非仅由温度引起，乙醇的去除可能使原本被掩蔽的某些初始化合物暴露，从而更易被感知。尽管VD在酸度保留和特定香气保存方面具有优势，但现有技术仍无法复原油酒复杂的感官平衡，“香气缺口”依然是持续存在的挑战。本研究的关键局限是设备规模不一致，SCC为工业规模，而VD等为实验室规模，可能混淆技术效应与规模效应。因此，未来研究必须优先进行规模标准化比较，并探索添加CO₂、甘露蛋白和单宁等非糖化合物，以改善脱醇酒的口感和质地。