氧气在不同酿造阶段对白葡萄酒和红葡萄酒化学成分、抗氧化剂和感官特性的影响

摘要

这篇综述的目的是收集和系统化关于氧气在葡萄酒酿造中的作用和重要性的信息。氧气的积极和消极的影响是提出和讨论的整个文本。这篇综述描述了葡萄酒生产过程的后续阶段，在此过程中，氧气接触到水果，必须，最后是葡萄酒。介绍了氧气对酵母生长和代谢、酶活性和最终葡萄酒品质的影响。在讨论氧气存在对口感、香气、颜色和稳定性的影响时，详细描述了白葡萄酒和红葡萄酒中在氧气存在时挥发性化合物、多酚和其他重要成分的变化。本文还介绍了利用氧气获得葡萄酒所需感官特性的新技术。

1.介绍

葡萄酒的酿造取决于与葡萄树的栽培和生产过程有关的许多因素。因此，地理位置和气候条件(日照、降水和温度)以及葡萄园的操作方式都会影响葡萄的化学成分，而根据特定地区的气候条件适当选择葡萄品种会获得生产葡萄酒的良好原料。酿造过程是葡萄酒品质的基础。虽然发酵是一个厌氧过程，但氧气存在于酿酒过程的各个阶段，其影响越来越受到重视，其关键作用也越来越受到重视。生产过程的各个阶段在氧气暴露方面有所不同，沉淀和发酵是氧气最少的过程。

本文旨在说明氧气在葡萄酒酿造过程中的重要性，并将氧气在葡萄酒生产各个阶段对葡萄酒品质影响的信息系统化。

2.酿造的初始阶段

氧气是酿造优质葡萄酒的一个重要因素，因为它参与了酶和非酶氧化反应。这些转化的强度取决于许多因素，包括作为反应底物的酚类化合物的浓度和结构[1］.红酒含有高浓度的酚类化合物;因此，它们更容易氧化，但它们的数量(尽管氧化)使葡萄酒更抗氧。因此，红葡萄酒与氧气的接触并不像白葡萄酒那样不受欢迎。白葡萄酒对氧化非常敏感，因为少量的酚化合物[2］.由于这些差异，氧气对葡萄酒的影响取决于葡萄酒的类型。在红酒生产的情况下，在生产过程中吸收一定量的氧气是可取的，有助于形成所需的感官特征。在白葡萄酒的生产过程中，氧气通常被认为是一个不良因素。它会使葡萄酒的香气、颜色和口感发生不利的变化[3.］.

在生产白葡萄酒的情况下，由于在味道、颜色和香气上的不利变化，不推荐酶促和非酶促氧化1)．这些变化是由酚类化合物、香料、香味和颜色的前体的降解引起的。酚类化合物的逐步聚合必然导致黄色到棕色颜料的形成。因此，这些反应会使新酿白葡萄酒的颜色从微黄色变成深黄色，甚至变成无法接受的棕色。在获得白葡萄酒所必需的氧气的阶段，即使是少量的氧气也会导致各种香气的丧失，特别是那些与白葡萄酒的果香相对应的香气[7，8］.

在红酒的情况下，酶氧化也是不可取的，可能会形成沉淀，导致葡萄酒中酚类化合物的数量减少[6］.

在完整的果实中，酚类化合物大多存在于液泡中，但由于它们受到损害(在果实收获和后续加工阶段)，这些化合物会被释放出来。因此，属于氧化还原酶类的酶可能会导致这些化合物的氧化(特别是羟基苯甲酸和羟基肉桂酸酯，如香豆酸和乳香酸)[[3.];莫拉莱斯等人，2015]。

在负责酶促氧化果汁中酚类化合物的酶中，最重要的是多酚氧化酶，如漆酶和过氧化物酶。天然存在于葡萄果实中的多酚氧化酶具有多种活性：o-酚羟化酶使单酚转化为单儿茶酚和儿茶酚酶在邻苯二酚氧化为棕色黑色素的过程中，漆酶利用过氧化氢作为电子受体催化对对苯二酚氧化为对苯醌，产生氧化供体和水[6，9］.过氧化物酶是一种含铁酶，其活性取决于可用的过氧化氢(H₂O₂)．然而，在水果中，过氧化物酶引起的褐变似乎微不足道(只有少数例外)，尽管一些研究人员发现，当过氧化物酶与多酚氧化酶共存时，它确实增强了酚的降解[9］.

多酚氧化酶将酚类化合物氧化为咖啡基酒石酸邻醌(CTAQ)是酶法氧化的基础。根据氧化还原电位和电子亲和能，邻醌类还可能发生进一步的反应[6]。它们可以与葡萄中天然存在的谷胱甘肽（GSH）反应，形成2-S-谷胱甘肽咖啡酸（GRP）。GRP在一定程度上限制了棕色色素形成的反应，因为与谷胱甘肽（GRP）相关的邻醌不再是多酚氧化酶可氧化的底物[10］.另一方面，GRP是一种漆酶可以氧化的底物，通过向GRP中添加谷胱甘肽分子，形成2,5- s -二谷胱甘肽基cacaftaracid (GRP2)。葡萄糖苷酸(GRP)可防止葡萄酒因与邻醌和其他亲核化合物反应而变色，它的消耗会导致剩余的邻醌氧化其他的必需化合物，还原为原始的酚类化合物，而后者又可被多酚氧化酶氧化[11，12］.

形成的醌类也可以与许多其他化合物聚合和缩合，从而形成棕色色素，尤其是在pH值升高的情况下[9］.邻醌类是氧化剂，也可导致氧化还原电位较低的其他底物的氧化，如其他酚类化合物、抗坏血酸等₂，在此过程中，醌类被还原为苯酚[6，10］.

非酶氧化反应也可以在must中观察到，也会导致邻醌的形成，但由于这一过程的速度较慢，酶氧化起着更重要的作用[2］.

防止氧气有害影响的方法之一是使用SO₂．它有两个作用:防止酶和非酶氧化和限制微生物的生长。它抑制酶的氧化反应作为减缓多酚氧化酶或其几乎完全失活的结果。添加50 mg/L的二氧化硫可使多酚氧化酶活性降低75-90%。二氧化硫还可以通过将氧化产物还原为原始形式(例如，将邻醌还原为苯酚)来限制化学氧化反应。对非酶氧化反应的影响是以与双氧水的反应为基础的，而不是直接对与氧的反应(在典型的葡萄酒pH值下，这种反应发生得非常缓慢，并不显著)[10，13- - - - - -16］.

葡萄栽培中使用的另一种抗氧化剂是谷胱甘肽。它在葡萄中自然发生，通过与氧化形成的邻醌反应，减少酶促褐变。形成的GRP是一种无色化合物，当与邻醌反应时，它可以防止褐变，因为邻醌会导致聚合形成棕色颜料。因此，谷胱甘肽不仅对葡萄酒的颜色有保护作用，而且对葡萄酒的香气也有保护作用。以白长相思葡萄酒为例，谷胱甘肽通过与邻醌结合阻止了它们与化合物的结合，如3-磺胺基己醇、3-磺胺基己酯乙酸酯和4-磺胺基-4-甲基戊烷-2-酮，这些化合物负责热带水果的香气，因此谷胱甘肽阻止了香气的丧失[17，18］.

抗坏血酸自然存在于水果中，可以在酿酒过程中添加，但通常在粉碎后迅速消耗，通常是由于清除氧或还原邻醌衍生物。抗坏血酸具有很强的还原性，循环伏安法估计其在pH 3.6下的还原电位为~210 mV (Ag/AgCl)，远低于普通多酚[9］.它通过与氧的直接或间接反应来限制氧化，从而导致醌还原为酚[19]。此过程的副产品是脱氢抗坏血酸和过氧化氢，这是一种强氧化剂，可导致葡萄酒化合物的氧化[10，20］.脱氢抗坏血酸进一步氧化，分解成许多化合物，包括2-酮- l -木糖，它是杂蒽阳离子的前体，引起葡萄酒的颜色变化[21］.建议使用小剂量(50-150 mg/L)的抗坏血酸来达到预期的抗氧化性能，最好与SO结合使用₂，以HSO的形式^3-与过氧化氢反应[22，23]。为了限制必须的氧化，通常使用惰性气体。其中，可以区分二氧化碳、氮气和氩气。它们填充管道、储罐等的自由空间，从而减少必须和葡萄酒与氧气的接触[1］.

但是，应该指出的是，在某些情况下，以一种有控制的方式向必须提供氧气可以产生积极的效果。在红酒生产的情况下，浸渍阶段的氧气可以增加从水果组织中提取酚类化合物的量。接触氧气，虽然一般认为对白葡萄酒有害，但也有积极的影响(表1)．防止白葡萄酒产生有害的棕色的方法之一是一种被称为“过度氧化”的技术。它涉及到暴露于氧的必须，导致酚类化合物的快速转化，特别是原花青素，含有白色的必须，以棕色聚合化合物，由于多酚氧化酶活性。这些化合物可以很容易地在澄清或发酵阶段被去除。根据(10的浓度为9mg O₂/L的浓度足以使黄酮类化合物在100 mg/L以下沉淀。由于酚类化合物在成品葡萄酒中的氧化会导致颜色变成棕色，这对消费者来说是不可接受的，因此通过在优先阶段有意启动的酶促氧化反应将其去除，从而消除了非酶促氧化反应中涉及的底物。用这种方法获得的白葡萄酒即使装瓶后也不会发生褐变[4］.Hyperoxidation可以参与创建所需的感官特征与黄酮类化合物的去除(如儿茶素、表儿茶素和原花青素B2和B3),白葡萄酒,可以负责过度的酸度和收敛性的感觉,以及增加对褐变。此外，非酶氧化反应中的类黄酮转化可能导致特征香气的丧失[7］.根据(7，根据葡萄品种的不同，过度氧化会导致有利或不利的香气变化。对于某些类型的葡萄酒(来自西班牙的霞多丽(Chardonnay)、帕雷拉达(Parrelada)和麝香葡萄酒)，通过形成高浓度的六碳化合物(正己烷-1-醇、2-正己烷)、高级醇(2-苯基乙醇)、脂肪酸及其乙酸和乙酯(己基、异戊基、乙酸- 2-苯基乙基和丁酸)，可以观察到香气的改善。癸酸酯和己酸乙酯)以及挥发性萜烯对这些葡萄酒的香气有有利的影响。这些化合物负责葡萄酒的新鲜度，并与果香的形成有关。的霞多丽,Mauzac Chenin来自法国,没有香气的变化被观察到,而葡萄酒产自欧洲几个品种导致较低的香气强度由于醋酸盐的形成和更高的醛(包含五到十个碳)和低浓度的高醇(1，7］.另一方面，其他研究[18的研究表明，使用高氧剂生产的葡萄酒可能会失去其特有的果香。

3.发酵阶段

氧是合成脂质所必需的，脂质在酵母细胞膜中的适当组成影响细胞膜的完整性的维持，获得较高的糖酵解指数和最高的乙醇产量(表)2) [1，24］.在发酵开始时缺氧，导致脂肪酸去饱和酶活性下降，因此不能形成长链不饱和脂肪酸(形成不饱和键需要氧分子)[[24- - - - - -26]]。麦角甾醇的浓度也降低，角鲨烯的合成增加，这有助于抑制甾醇的生物合成[27］.除角鲨烯外，羊毛甾醇和酶甾醇也形成[26，因为分子氧是角鲨烯转化为麦角甾醇(squalene⟶lanosterol⟶zymosterol⟶麦角甾醇)所必需的。适当的氧浓度和细胞膜的化学成分(细胞壁中麦角甾醇和不饱和脂肪酸的浓度较高)决定了酵母细胞对发酵过程中合成的乙醇的抗性[24］.

在无氧条件下，脂质合成是不可能的，脂质的来源是必须的[5］.根据所使用的压制和澄清技术，必须可能含有不同数量的植物甾醇(β-谷甾醇、油菜甾醇和豆甾醇)和脂肪酸(棕榈酸、油酸、亚油酸和亚麻酸)，这些脂肪酸对酵母的生长和发育至关重要[28］.这些可以作为麦角甾醇的替代品，使用它们可以增加酵母的生长和发酵活性。然而，如果不添加氧气，这些植物甾醇会破坏适当的膜特性(这些脂类取代形成酵母的化合物，形成膜形成的基础)，并抑制发酵及其效率[5，29］.为了防止这些现象，发酵必须加氧[27以及加氧时间也很重要。在发酵前添加氧气可以获得合适的酵母细胞结构，从而缩短发酵时间，提高酵母在高乙醇浓度环境中的生存能力[26］.在发酵的前48小时添加氧气(同时使用其他营养物质)也导致酵母生产乙醇的产量更高(17.89%不加氧，20.96%加氧)[1，30］.根据(31，在酵母生长的最后阶段添加10-20 mg/L的氧气可以防止发酵停止。反过来,(29]指出，为了防止因成膜不当而导致的中止发酵，必须在生长期结束时加氧，加氧量为5-10 mg/L。

虽然发酵是在无氧条件下进行的(发酵过程:embden - meyerhoff - parnas途径)，但有控制的氧气添加会产生所需的感官特征，如葡萄酒的颜色和香气，同时也会减少还原香气的形成。氧影响挥发性化合物的形成，如酯(醋酸酯和乙基酯)、高级醇、中链脂肪酸、支链酸、醛和酮[26］.高级醇也是发酵的结果，是酯的前体。它们的存在对葡萄酒香气的复杂性有积极的影响，但当浓度超过300毫克/升时，它们会产生强烈的刺鼻香气。在成熟过程中，这些物质也会被氧化成醛，这也会影响葡萄酒的香气。脂肪酸，尤其是乙酸、己酸、辛酸和癸酸，有助于葡萄酒产生新鲜的香气。然而，浓度过高则不太好，而且浓度过高的葡萄酒会被认为有酸味，像奶酪一样。这些化合物是在发酵的早期阶段产生的，特别是当使用高度澄清的必须品和在完全缺乏氧气的情况下[32，33］.

氧化必须增加酯类的浓度，如乙酸酯(丙基、异丁基、异戊基、2-苯基乙基和乙基)和乙基酯(丙酸乙酯、异丁酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、棕榈酸乙酯、丙酮酸乙酯、和乳酸乙酯)以及乳酸丁酯和乳酸己酯。高级醇(丙醇、异丁醇、异戊醇、苯乙醇、丁醇、己醇、庚醇、辛醇和癸醇)的数量也增加。增加酯类的浓度，同时保持较低浓度的高级醇类，可能会导致果香味的强化[34］.至于挥发性化合物，[35得到了不同的结果。他们表明，挥发性化合物的含量明显取决于酵母菌株，在必须部分氧化的情况下，大多数酯和酸的浓度较低，而醇的含量较高[35］.

醛是在葡萄酒发酵和成熟阶段酒精氧化而形成的[1］.醛，主要是乙酸醛和酮在红酒中负责形成缩合化合物:单宁由乙基桥连接和单宁与花青素的加合物。醛还引发了许多其他反应，包括malvidin 3-O-glucoside转化为pyrano花青素- vitisin B，它不会因SO的作用而变色₂和pH值的变化，从而导致颜色的稳定性。此外，乙醛和杂环缩醛是形成陈年马德拉酒和波特酒香气的化合物[36，37]。醛类和酯类的感知阈值较低；因此，即使是少量醛类和酯类，也会显著恶化葡萄酒的香气。尤其容易受到香气质量变化的影响的是，由芳香度较低的水果制成的葡萄酒，由于形成香气的化合物浓度较低，这些水果被氧化得更快[38］.在氧化的白葡萄酒中可以感觉到的香味被描述为焦糖、腐烂的水果、木头和煮熟的蔬菜的气味[13，39］.

高级醇氧化的结果是生成醛，例如3-(甲基硫)丙醛，产生蜂蜜和煮蔬菜的香味。在氧化白葡萄酒中，5-羟甲基糠醛和5-甲基糠醛及其他呋喃醛的浓度增加。尽管白葡萄酒通常不会在桶中成熟，但这些化合物会导致木香味的形成。高浓度的5-甲基糠醛和5-羟甲基糠醛是波特酒和马德拉酒的特征，它们在橡木桶中陈酿时由于高温而积累[13，40］.过氧化氢氧化乙醇会形成乙醛，乙醛是所形成的醛中含量最大的。乙醛产生的香气与一种辛辣的、青草的气味相联系，对葡萄酒的香气产生不利影响[13，41］.反过来,(1]指出，即使是高浓度的乙醛也不会影响葡萄酒的香气。由于氧化，苯甲酸醛(由于苯丙氨酸的氧化)和己烯醛的浓度也增加了[1，38］.微氧化处理的化学和感官影响高度依赖于酵母生长的缺乏或存在。在微氧梅洛葡萄酒中，可行酿酒酵母酵母菌导致乙醛水平急剧增加，导致显著的感官变化[42］.

随着酵母接种阶段氧浓度的增加，挥发性硫醇（4-巯基-4-甲基戊烷-2-酮和3-巯基己烷-1-醇）的浓度增加随着酵母从其非挥发性无味前体中释放挥发性硫醇而增加。这些化合物的浓度取决于酒精乙酰转移酶和酯酶活性的平衡。这些化合物会产生水果的香气，尤其是文献中描述为grapef的长相思白葡萄酒水果、番石榴和热带水果的香气[5］.导致这些变化的机制有三种。在氧和铁离子的存在下，硫醇被氧化成相应的二硫化物。作为亲核化合物，它们也可以加入到亲电化合物中，如聚合的酚类化合物，也可以与酚类化合物的氧化产物，即醌类反应。所得的加合物是非挥发性化合物，导致香气丧失[13］.

此外，氧气对适当发酵后的苹果乳酸发酵也有影响。样品的氧化导致苹果酸更快地转化为乳酸，以及在感官特性的变化。氧加速…的转化α-乙酰乙酸转化为双乙酰，这有助于形成霞多丽特有的香气。然而，这方面的研究很少；因此，这些机制还没有完全了解[1］.

4.成熟的葡萄酒

由于在葡萄酒中发生的氧化反应，在香气、颜色和口感上都发生了变化，这些变化可能有积极的意义，也有消极的意义。重要的是，与葡萄酒接触的氧气量是适当的，而且这种转变需要相当长的一段时间。2］.人们认为，非酶氧化会降低白葡萄酒的质量，因为会导致褐变和芳香的不利变化，但对于红酒来说，它会让颜色更强烈、更稳定，并改善口感[43，44］.当氧含量超过60 mg/L时，红葡萄酒发生了有利的转变，而当氧含量超过150 mg/L时，红葡萄酒的品质下降₂/ L (45］.

多酚的非酶氧化是由于含有儿茶酚环的化合物如(+)-儿茶素、(-)-表儿茶素、(+)-儿茶素没食子酸酯、没食子酸及其酯、咖啡酸和花青素的存在而发生的过程[40］.Malvidin是红葡萄酒中花色苷的主要颜色化合物，对香豆酸和白藜芦醇在较高的氧化还原电位下被氧化[9，46］.在化学氧化中，氧不与酚类化合物直接反应。其次是金属离子对氧的单电子跃迁的加入，从而导致超氧阴离子O的形成₂^⋅−，在葡萄酒的pH值下，它以氢过氧化物自由基HOO的形式存在^⋅，这种自由基导致酚类化合物氧化为醌，并可被还原为过氧化氢[9，47］.二氧化硫可与过氧化氢反应(产生硫酸盐(VI)和水)或与醌反应，使其还原为原来的酚类化合物或形成带有砜基的产物[47］.

过氧化氢与铁离子结合生成羟基自由基HO^⋅它能氧化几乎所有的有机分子和许多无机化合物，如乙醇、酒石酸、甘油、糖和有机酸。乙醇氧化生成乙醛，酒石酸氧化生成二羟基富马酸，二羟基富马酸与(+)-儿茶素反应生成黄原胶离子[9］.

醌类化合物是多酚氧化的结果，由于高亲电性，可以自发地与某些酚、硫醇和胺结合[9］.

葡萄酒在桶或瓶中陈酿以及在过滤、离心和装瓶过程中可能会接触到少量的氧气3.)．根据(10]，在过滤过程中，含氧量为2-4 mg/L，在离心过程中，含氧量为0.95 mg/L，而其他来源[1给出以下值:4-7 mg/L和8 mg/L以上。在葡萄酒在桶中成熟的过程中，大约。20-45 mg阿₂/L/年可穿透木材孔隙[1，48]，其浓度可能为20-50 μg / L (49］.

成熟的红酒通常持续超过6个月,是传统上进行桶,使葡萄酒酚类化合物的变换结果的影响氧气渗透橡树棍子,以及木材化合物的提取,包括ellagotanins金额高于250 mg / L (48，50，51］.另一种更便宜的解决方案是微氧化，由葡萄酒受控氧化(2-9 mg O)组成₂/L/月)，虽然，根据[52，红酒微氧化适宜的氧气剂量为15 mL/L/月。与传统的成熟过程相比，这种类型的作用可以在更短的时间内产生所需的变化。他们可以分为结构阶段(单宁变得更加明显,葡萄酒被认为是更多的馅饼,味道和香味的强度降低)和协调的阶段(单宁被视为更温柔,葡萄酒变得更加精致,香气是加强,获得更多品种)。葡萄酒中的“酸味”通常是尖锐或酸的，在嘴里留下一种刺鼻和刺痛的味道。单宁的感官特征取决于其结构——分子量较高的单宁被认为是酸的，而分子量较小的单宁(二聚体和三聚体)则增加了酸性[41，48，53］.涩味是由聚合的酚类化合物和唾液蛋白质相互作用而产生的[54，但只有分子量为1000-3000道尔顿的单宁才能引起这些反应[Herderich & Smith, 2005]。最近的研究(55研究表明，涩味主要与苹果酸的含量有关。富含苹果酸的葡萄酒对唾液蛋白的反应性最高，可能具有更高的涩味。过度的氧化可能会导致不利的变化，引发负责香气的化合物的转变，导致“平淡”的味道(葡萄酒缺乏酸度，特别是在余味上)，失去果香，也可能导致氧化香气的出现[56］.它们与硫化合物有关，是由诸如硫化氢、甲硫醇、乙硫醇和硫代乙酸酯的形成引起的。在这种情况下，酒的香味被描述为霉菌、真菌、脏布、臭鸡蛋、大蒜或花椰菜的气味。5］.

黄酮和乙醇氧化形成的乙醛和醌加速了单宁与花青素和黄烷-3-酮的缩合[48，56］.所形成的高分子化合物可能以酒糟的形式析出，导致其浓度降低。获得的葡萄酒被认为不那么酸。收敛性降低的另一个原因是形成的单宁-花青素加合物与唾液蛋白的反应较小[48］.

解聚反应可在低pH值下发生。由于单宁亚单位之间的键断裂，形成并释放了分子量较低的化合物，因此，成熟葡萄酒尝起来不那么酸，而酸度更敏感[54，57］.在红酒中，涩味被认为是一种特征和积极的，如果感觉是平衡的适当的酒精和提取物的含量。酒精浓度越高，味道越酸[48］.

装瓶阶段吸收的氧气量约为1-3 mg/L，取决于装瓶的方法，主要是使用惰性气体，使用的机器类型，以及旋盖系统。瓶子里剩余的空间也很重要，因为8ml对应的浓度是3.2 mg O₂/ L酒(10］.装瓶过程中吸收的氧气量，即在瓶中的自由空间(总氧包(TPO))通常达到1-9 mg/L [13，48］.

在瓶子老化过程中，氧气会以0.005-5 mg/L/年的速度穿透天然软木塞[48］.然而,(58]证明了氧迁移速率取决于所使用的封盖类型，其为：螺帽<合成共挤<微凝聚软木<天然软木。研究[10，59]，最高的氧气渗透发生在合成塞子中（高达9.8 mg/L），然后是天然软木塞（5.9-8.3 mg/L）和凝聚软木塞（低于3 mg/L），对于CAP，最低。少量氧气可能会导致有利的变化、葡萄酒的进一步成熟以及导致燃烧橡胶气味或香气减少的含硫化合物的分解，但氧气摄入过多或过少可能会产生不利影响[57］.

在葡萄酒的成熟过程中，挥发性化合物会发生许多的转化，在这一阶段氧气的影响对葡萄酒的香气非常重要。与氧的接触导致1,1,6-三甲基-1,2-二氢萘(TDN)的浓度增加，从而导致雷司令葡萄酒中汽油的芳香，以及2,6-二甲基-7-辛烯-2,6-二醇和3-羟基-4,5-二甲基-2(5H)-呋喃酮(sotolon) [1］.Sotolon是一种内酯类化合物，浓度高时会产生咖喱的香味，而枫糖浆、焦糖和焦糖的香味则较低。它是一种独特且令人满意的化合物，尤其适用于波特酒和雪利酒;然而，它对干白葡萄酒的香气有不利的影响。它可能是抗坏血酸氧化的结果，这是干白葡萄酒最可能的机制[13］.

单萜烯，尤其是香叶醇、芳樟醇和α-松油醇，能产生花香、果香和柑橘的香味。这些单萜烯的数量随着其在成熟过程中的化学变化而减少。在葡萄酒氧化过程中，丁香酚、葡萄螺烷（属于萜类化合物）的浓度增加，并观察到反式-1,8-三萜[1，13，38］.高浓度的丁香酚可能会产生木材的气味，而vitispirane——樟脑的气味[1］.

挥发性酚类化合物的浓度在葡萄酒氧化过程中发生变化;例如，4-乙烯基愈伤愈醇转化为4-(1-乙氧基)苯酚，而4-乙氧基苯酚氧化后会形成大量的齐聚、功能化和碎裂产物[60］.这些化合物是葡萄酒中重要的芳香化化合物[38］.

甘油和乙醛在酸性环境中缩合形成缩醛。这种冷凝会导致独联体- - -反式-5-羟基-2-甲基-1,3-二恶烷以及独联体- - -反式4-hydroxymethyl-2-methyl-1 3-dioxalane。这些物质的气味被感觉到是甜的，是波特酒的特点[13］.

吲哚-3-乙酸氧化生成2-甲酰胺苯乙酮和3-(2-甲酰氨基苯基)-3-氧丙酸，可形成类似肥皂香气的2-氨基苯乙酮[1］.

在桶中经过18个月的成熟，丁酸乙酯和乙酸乙酯的浓度降低，而己酸乙酯和癸酸乙酯的含量增加。由于皮诺塔奇葡萄酒的氧化作用，乙酸异戊酯的浓度降低了(产生了香蕉味，这是这些葡萄酒的特点)，并出现了一种类似土豆的香气[1］.

在装瓶和塞瓶的过程中，少量的氧气被插入瓶中，增加了葡萄酒的果香强度，这可能与呋喃醇等化合物的形成有关[61］.这些也有助于降低SO₂由于它与酚类化合物和乙醇的氧化产物发生反应。在氧气存在的情况下，其下降水平记录的硫化合物是DMS(二甲基硫化物)、硫化氢和甲基硫醇。硫醇的浓度下降很可能是由于它们氧化成二硫化物的结果，但这一点尚未得到证实[13，48］.适当的低氧浓度可以保存3-巯基己醇及其乙酸酯，这些化合物创造了长相思葡萄酒的香气。在此条件下，sotolon和醛的生成较低，香气得以保存，而少量DMS的生成则对香气有积极的影响[62］.然而，由于装瓶后暴露于大量氧气中，导致热带水果香气(3-巯基己醇和3-巯基己醇醋酸酯)和花香(如芳樟醇)的化合物浓度降低。产生氧化气味的化合物，如醛、内酯和缩醛的积累也会发生，但对气味影响最大的是醛和索托隆[62］.高浓度的氧气进入瓶中，会加速1,1,6-三甲基-1,2-二氢萘的形成，这是雷司令葡萄酒氧化后的一种特征化合物。这些变化的结果是，葡萄酒失去了花香和柑橘的芳香，而增加了坚果和煮蔬菜的味道。63］.

葡萄酒与氧气的接触也对其颜色有很大的影响。在白葡萄酒中，氧气会导致不利的褐变，褐变是由三种氧化机制引起的[10，53，64]：（1）它使酚类化合物氧化生成相应的醌类化合物，然后醌类化合物聚合，生成黄褐色颜料。这个反应涉及催化氧化反应的铁原子和铜原子。与白葡萄酒褐变有关的主要化合物不仅是(+)-儿茶素、(-)-表儿茶素和原花青素B1-B4二聚体，如果它们与上述化合物反应，还包括香豆素、硬脂酸、阿ferulic和咖啡酸(2)它将酒石酸氧化成乙醛酸，在酚类化合物之间形成桥梁，导致它们的缩合，铜和铁原子是催化剂。(+)儿茶素的两个分子脱水后通过羧甲基桥连接而成的无色加合物转化为黄褐色的黄素盐(3)它氧化酚类化合物，产生过氧化氢，过氧化氢又将乙醇氧化成乙醛。乙醛在(+)-儿茶素分子之间形成桥梁(由乙基桥连接的二聚体)，也在酒石酸氧化产生的二聚体之间形成桥梁。这就导致了棕色颜料的形成，其强度与聚合度成正比

由于氧介导的缩合反应，所产生的聚合染料以沉淀物的形式脱落，导致葡萄酒外观发生不可接受的变化[39］.

白葡萄酒颜色的缺点之一也是它的粉化。有人提出，白葡萄酒的粉化可能是由于积累的黄素迅速转化为相应的红色黄杨酸盐的结果，这种盐是由白细胞花青素水解形成的。粉红色化合物能抵抗pH变化和二氧化硫漂白当游离二氧化硫水平降低时，会重新形成，从而导致花青素-红色-黄色素形式及其聚合的相对数量增加。但是，这种颜色可能是由其他化合物和聚合材料引起的[65］.粉色颜料也可能来自于2- s -谷胱甘肽与邻醌反应形成的2- s -谷胱甘肽-caftaric酸(通过咖啡基乙酸和对香豆酸的酶氧化产生)。这种葡萄酒在瓶中进一步陈酿会导致最后的褐变[50］.

花青素和单宁的变化导致红葡萄酒的颜色变化:从年轻葡萄酒的红色特征，到成熟葡萄酒的淡紫色或红棕色特征[66］.根据(67，染料聚合反应不依赖于氧气，而是由于温度升高而引起的。另一方面，其他研究[45，51揭示了氧气对这些现象的影响，其机制如下:（1）单宁((+)-儿茶素、(-)-表儿茶素或原花青素的亲核C6或C8碳)与花青素的亲电C4碳之间的直接缩合反应。无色的缩合产物被氧化成亮红色的黄酮离子[53，54](2)作为加成反应的结果，在酸性环境中，质子被添加到乙醇中。产生的亲电碳阳离子与黄烷醇的C6或C8碳反应，然后在脱水后与花青素的C8碳反应（以无色形式存在）由这些反应形成的化合物可质子化，形成由乙基桥连接的花色苷和黄烷-3-环的有色缩合产物。根据这一机制，苹果维苷3-葡萄糖苷与各种原花青素反应[1］.乙醛还可以介导花青素的缩合反应，从而形成甲基甲基连接的低聚花青素。这些化合物不稳定，可与malvidin-3-glucoside或carboxypyrano-malvidin-3-glucoside进一步反应，分别形成橙色或蓝色色素[9](3)由于乙烯基苯酚分子与花青素的C4和C5碳发生反应，随后化合物被氧化，形成吡喃环。黄酮离子和在C8碳上有乙烯基的儿茶素分子之间的反应产生橘红色的色素(吡喃antocyanins)和其他化合物，这些化合物可以抵抗pH变化和SO的脱色₂［5］.聚合反应的间接产物为乙烯基和乙烯基连接的花青素和黄烷醇以及乙烯基吡喃花青素[51]

老化过程中观察到的单体花青素浓度降低，由于单宁和花青素在氧的影响下缩合，导致红色聚合化合物的浓度同时增加[43］.聚合染料具有较高的显色强度和较强的耐pH变化和SO的影响₂，以及分解[45，51］.

过高的氧气加上高温可能会导致单宁和花青素分解，从而形成黄色[5］.乙醛酸与5-羟甲基糠醛可直接与黄烷醇反应，形成橙黄色的黄酮类化合物[9］.

确定引入的氧气量是不容易的，因为它取决于许多因素，如葡萄酒的pH值和化学成分，适合葡萄酒的适当成熟，以产生适当浓度的挥发性化合物，但不会产生负面的颜色和味道变化[56］.引入氧气的最佳时刻也仍在讨论中[57］.使用过高的剂量可能会对预期的剂量产生相反的效果(例如，氧化酚类化合物、增加涩味和形成不良化合物)，并有利于在有氧条件下产生的有害微生物的活性(例如，醋酸细菌)。由于氧化引起的酚类化合物缩合可导致[Parpinello et al.， 2012]:(一)褪色（b）由于氧化而形成的醛，因此改变了香气（c）挥发性酸度的增加

5.结论

许多因素影响酿造过程。其中，氧的作用越来越受到人们的重视，说明了氧在这一过程中的重要作用。在葡萄酒生产的许多阶段，氧气都会对葡萄酒产生影响，但最显著的影响可以在早期阶段(收获、压榨和浸渍)和成熟阶段观察到。

氧气在酿造过程中的作用是极其复杂的。这是由于酵母和细菌都使用这种元素，它是必须的、纸浆和成熟葡萄酒的大量化学转化的基质。

氧在酵母适应和合成不饱和脂肪酸和甾醇的过程中起着重要的作用，不饱和脂肪酸和甾醇是构建细胞膜的关键化合物。

必须成分的氧化过程非常复杂，可以被认为是积极的和消极的，这通常与氧气浓度有关。低浓度的氧气可以产生积极的影响，而过量的氧气会导致剧烈的变化，从而对葡萄酒的质量产生不利影响。氧气可以改变葡萄酒的感官特征。氧气对味道、香气和颜色的影响主要是由于其强烈的氧化特性。葡萄酒中的酚类化合物、萜烯和其他成分容易发生氧化反应，从而影响葡萄酒的成分。

红葡萄酒含有较高浓度的酚类化合物；因此，它们更容易被氧化，但另一方面，它们的高含量（尽管氧化）使葡萄酒更耐氧。因此，红葡萄酒与氧气的接触不像白葡萄酒那样不受欢迎。白葡萄酒生产过程中的氧气通常被认为是一种不受欢迎的因素，因为它会导致葡萄酒的香气、颜色和味道发生不利变化。在白葡萄酒生产的各个阶段所吸收的氧气可能会导致氧化香气的形成（陈腐的、蔬菜味的、带有一丝干苹果、果皮和陈腐面包皮的味道，有时带有辛辣和化学味的、平和的、水的味道），甚至少量的氧气也会影响特征性水果味的丧失。同样数量的红葡萄酒，其“耐氧性”显著提高，是获得所需特性所需的最低剂量。由于这些差异，根据葡萄酒的类型，对氧气对葡萄酒的影响进行了不同的评估。

新的研究集中在使用氧气作为一个因素，以获得所需的感官特征;有目的地与低浓度的氧接触而形成的高氧作用和微氧作用更有趣。这些技术缩短了生产过程，影响了产品的质量，从而为酿酒师带来了经济效益。

的利益冲突

所有作者声明没有利益冲突。

致谢

该研究在2016-2019年获得了科学方面的财政支持，作为国家科学中心(波兰克拉科夫)资助的研究项目2015/19/B/NZ9/01352。

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