甘肃河西走廊产区干红葡萄酒中主要金属离子辅色化作用机制研究

Gansu Hexi Corridor viny region is one of the ecological zones that produce high-quality wine grapes in China. However, the dry red wine produced in Hexi Corridor has defects of poor color stability and easy fading. Our previous results indicated that copigmentation reaction could enhance the color intensity and stability of dry red wines, thereinto, the metal ions could play a positive role as copigments. However, this kind of copigmentation mechanism remains unknown. Therefore, in this study, the Cabernet Sauvignon dry red wines produced in Hexi Corridor are used to clarify the relationship between dose-effect and valence of the main metal ions on copigmentation process. Based on this, the effect of solution conditions on the reaction will be elucidated, the forming process and reaction pathway of the metal ions' copigmentation will be investigated, and the underlying chemical reaction mechanism will be expounded. The results will provide necessary a theoretical basis for the application of metal ion copigmentation to promot the color intensity and color stability of red wines.

甘肃河西走廊产区是我国优质酿酒葡萄的生态区之一，但是其所产的干红葡萄酒却存在颜色稳定性差、容易老化的缺点。我们研究发现，辅色化作用可提高干红葡萄酒的色泽强度和颜色稳定，其中金属离子可作为辅色因子发挥积极作用，但作用机制不详。因此，本项目拟以甘肃河西走廊产区‘赤霞珠’干红葡萄酒为试材，在明确其主要金属离子对辅色化反应的量效和价效关系基础上，探明溶液条件对其辅色化作用的影响效果，探究金属离子辅色化作用的形成过程和反应途径，阐明其内在的化学作用机制，以期为金属离子辅色化理论在红葡萄酒色泽及颜色稳定方面的研究提供必要的理论参考。

金属离子作为干红葡萄酒的重要物质，对葡萄酒的颜色起着决定性作用。本项目首先通过检测方法的优化，建立了关于葡萄和葡萄酒中金属离子的检测方法，并借助该方法完成了对甘肃河西走廊产区主要酿酒葡萄种植区美乐葡萄及葡萄酒中金属离子的测定分析工作，从而明确了其组成情况及特点。在此基础上，通过构建模拟红葡萄酒实验体系，研究了不同价态代表性金属离子参与辅色化过程的呈色情况，揭示了金属离子与红葡萄酒色泽的量效特点和价效关系。结果显示，金属离子的辅色效果和颜色特征与离子浓度密切相关。此外，高化合价态的离子将有利于辅色化反应的发生。同时，项目研究了溶液环境（pH、乙醇、葡萄糖、酚酸添加），以及贮藏时间对金属离子辅色效果的影响。结果显示，金属辅色因子的加入可有效增强花色苷在贮藏期内的稳定性，延缓花色苷颜色变化。同时，金属离子的添加可有效的缓解由于pH升高造成的颜色损失，但是乙醇、葡萄糖和酚酸（绿原酸和咖啡酸）添加对金属离子辅色作用的影响受离子种类和添加物质浓度的双重影响。另外，项目还通过飞秒瞬态吸收光谱原位监测了矢车菊素-3-O-葡萄糖苷与金属阳离子之间的光诱导电子转移过程。结果显示，高价离子表现出较高的电子转移速率。热力学参数和HOMO-LUMO数据也表明，电子转移是驱动金属离子辅色化过程的重要因素之一。这些结果将有助于进一步理解色素-金属离子络合物和葡萄酒颜色化学的机理，扩展辅色化的理论基础和这种天然增色方法在饮料工业中的应用范围。