《Food Chemistry》：Kinetic observations of non-volatile phenolic compounds during storage and accelerated ageing of white wine from
Vitis vinifera L. cv. ‘Riesling’
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为解决储存温度对白葡萄酒品质影响不明、缺乏特定酚类化合物动力学参数的问题，研究人员通过超高效液相色谱-二极管阵列检测器(UHPLC-DAD)结合质谱等技术，系统研究了三种温度下雷司令葡萄酒中酚类物质的变化规律。结果表明，trans-咖啡酒石酸和trans-阿魏酒石酸可作为高温储存的指标性标记物，而(U)HPLC分析在揭示储存相关的化学变化方面至关重要。本研究为评估葡萄酒储存条件与质量演变提供了关键化学动力学依据。
葡萄酒不仅是风味的艺术品，更是时间与化学作用的产物。漫长的窖藏岁月赋予了葡萄酒复杂而迷人的陈年风味，然而，不当的储存条件，尤其是温度波动，却可能导致其品质的劣变。白葡萄酒因其酚类物质含量较低，抗氧化能力相对较弱，对高温尤其敏感。高温会加速酒液中的化学反应，导致令人不悦的异味产生、香气降解，以及因酚类物质氧化而引发的褐变，严重影响其感官品质。尽管人们普遍知晓温度的重要性，但对于储存过程中，尤其是不同温度条件下，葡萄酒中具体化学成分如何随时间发生定量变化，其动力学规律如何，科学界仍缺乏系统深入的数据。
在此背景下，研究人员选择了一款商业化的雷司令(Vitis vinifera L. cv. ‘Riesling’)白葡萄酒作为研究对象，旨在填补这一知识空白。研究团队设定了一个明确的科学目标：探究在不同储存温度（16°C、24°C、36°C，模拟理想窖藏、温暖环境及高温加速陈化条件）下，葡萄酒中关键非挥发性酚类化合物的变化轨迹，并计算出其反应的动力学参数，以期发现能够指示葡萄酒储存历史和温度经历的化学标记物。这项研究最终发表于食品化学领域的权威期刊《Food Chemistry》。
为了达成研究目标，作者团队运用了一套先进的多维分析技术组合。研究样本为2020年份的商业雷司令葡萄酒。核心的分析手段是超高效液相色谱-二极管阵列检测器与电喷雾电离-捕获离子淌度-四极杆飞行时间高分辨串联质谱联用技术(UHPLC-DAD-ESI(?)-TIMS-QTOF-HR-MS/MS)，用于对酚类化合物进行精准的定性鉴定与定量分析。同时，研究辅以傅里叶变换中红外光谱(FT-MIR)和定量质子核磁共振(1H NMR)光谱，用于测定葡萄酒的常规理化参数（如酒精含量、糖、酸、二氧化硫等）和更多化学成分。此外，还进行了感官品评分析，以关联化学变化与感官体验。所有样品在三组不同温度下储存长达50周，并定期取样分析，最终通过动力学模型和主成分分析(PCA)处理数据，揭示变化规律。
3.1. 雷司令葡萄酒中酚类化合物的鉴定
通过(U)HPLC-DAD-ESI(?)-TIMS-QTOF-HR-MS/MS技术，研究人员成功鉴定出雷司令葡萄酒中的24种非挥发性酚类化合物。这些化合物主要可分为几大类：羟基肉桂酰酒石酸（如trans-咖啡酒石酸、trans-香豆酒石酸、trans-阿魏酒石酸及其顺式异构体）、羟基肉桂酸（如咖啡酸、p-香豆酸、阿魏酸）、羟基肉桂酸硫醇结合物（如2-S-谷胱甘肽咖啡酒石酸，即trans-GRP）、乙基化羟基肉桂酸衍生物（如咖啡酰乙基酒石酸、阿魏酰乙基酒石酸、咖啡酸乙酯）以及己糖苷/己糖酯类。研究提供了详细的色谱图、质谱和离子淌度数据，并通过与标准品及文献数据比对，确认了各化合物的结构。例如，trans-咖啡酒石酸是白葡萄酒中含量最丰富的酚类化合物之一。
3.2. 酚类化合物的定量分析
研究对不同储存条件下各酚类化合物的浓度变化进行了定量追踪。羟基肉桂酰酒石酸是含量最丰富的类别，其中trans-咖啡酒石酸初始浓度最高。研究发现，在16°C储存条件下，cis-香豆酒石酸浓度下降，而trans-香豆酒石酸浓度却有所上升，这可能与顺反异构化以及不同的降解速率有关。trans-咖啡酒石酸和trans-阿魏酒石酸在16°C下浓度稳定，但在24°C和36°C下显著下降，显示出对温度的高度敏感性。作为葡萄反应产物(grape reaction product, GRP)的trans-谷胱甘肽咖啡酒石酸(tGRP)在所有温度下均呈下降趋势，而其部分水解产物（如2-S-谷氨酰半胱氨酸咖啡酒石酸、2-S-谷胱甘肽咖啡酸）则呈现浓度上升。此外，咖啡酸、p-香豆酸、阿魏酸等游离羟基肉桂酸，以及咖啡酸乙酯、咖啡酰乙基酒石酸等酯化产物，其浓度均随着储存时间延长而增加，且温度越高，增加速度越快。只有原儿茶酸己糖苷在整个储存期间浓度变化不明显。
3.3. 雷司令葡萄酒中酚类化合物的动力学参数
研究计算了多种酚类化合物的反应速率常数(k)和活化能(Ea)。结果表明，不同化合物的动力学行为差异显著。tGRP和cis-香豆酒石酸的降解反应对温度极为敏感，在36°C下的降解速率远高于16°C，其活化能分别为86.59 kJ/mol和92.83 kJ/mol。trans-咖啡酒石酸和trans-阿魏酒石酸同样显示出温度依赖性的降解，尤其是trans-咖啡酒石酸在16°C下几乎不变，而在高温下降解明显，其活化能高达105.14 kJ/mol。相反，trans-香豆酒石酸的形成反应活化能较低（55.88 kJ/mol），且反应速率较慢。咖啡酸、p-香豆酸和阿魏酸的形成遵循零级动力学，其形成速率随温度升高而显著加快，其中咖啡酸的形成活化能最高（99.59 kJ/mol）。乙基化衍生物（咖啡酰乙基酒石酸、阿魏酰乙基酒石酸）的形成反应活化能最低（分别为50.62 kJ/mol和41.50 kJ/mol），表明这些酯化反应对温度的依赖性相对较弱。
3.4. 葡萄酒化学变化的多变量分析
通过主成分分析(PCA)整合了(U)HPLC、1H NMR和FT-MIR的所有数据，发现前两个主成分可以解释75.46%的总方差。分析结果显示，不同储存时间和温度的样品在PCA图上能形成清晰的聚类。最重要的是，贡献度分析表明，来自(U)HPLC-DAD测定的酚类化合物数据是导致样品间差异的主要因素，其影响力远超1H NMR和FT-MIR测得的常规参数。这意味着，在监测葡萄酒储存引起的化学变化方面，针对非挥发性酚类化合物的(U)HPLC分析比常规理化分析更为灵敏和有效。
本研究系统揭示了储存温度和时间对雷司令白葡萄酒中非挥发性酚类化合物演变的深刻影响。研究结论强调了化学变化的温度驱动特性，但不同化合物的温度敏感性各异。羟基肉桂酰酒石酸的乙酯化反应（形成咖啡酰乙基酒石酸和阿魏酰乙基酒石酸）活化能较低，对温度相对不敏感，因此它们可能更适合作为指示葡萄酒储存时间的通用标记物。而trans-咖啡酒石酸和trans-阿魏酒石酸的降解则表现出强烈的温度依赖性，其降解速率在高温下急剧加快，这使得它们成为指示葡萄酒是否经历不当高温储存的潜在敏感指标。
在方法论上，该研究有力地证明了(U)HPLC-DAD分析在捕捉葡萄酒储存期间细微化学变化方面的卓越能力。主成分分析结果明确显示，相较于常规的核磁共振和红外光谱分析，(U)HPLC提供的酚类化合物定量数据对样品分类的贡献最大，能更早、更灵敏地揭示由时间和温度引起的质量演变。这对于葡萄酒质量控制、真实性和储存历史评估具有重要价值。
研究还指出，葡萄酒的pH值、二氧化硫含量等因素可能进一步影响这些反应的动力学，未来需要更系统的研究来阐明这些内在因素的具体作用。总体而言，这项工作不仅为理解白葡萄酒在储存过程中的化学稳定性提供了宝贵的动力学数据，也为业界评估和预测葡萄酒在不同储存条件下的品质变化提供了科学依据和实用的分析工具。它强调了在葡萄酒研究和质量监控中，除了常规分析外，深入进行针对酚类化合物的(U)HPLC分析的必要性。
