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一位诗人说：“整个宇宙都存在于一杯葡萄酒之中。” 我们可能不知道他是什么意思这么说的。 因为诗人的文章不是为了被理解。 但事实上，如果我们非常近距离地观察葡萄酒杯，就能看到整个宇宙。 这里出现了一些物理学现象。 曲折的液面，其蒸发取决于天气和风；玻璃上的反射； 在我们的想象中追加了原子。 玻璃是地球上岩石的净化产物，在其成分中可以发现地球年龄和星体演化的秘密。 葡萄酒中含有的各种化学制品的奇妙排列是什么样的？ 它是怎么产生的呢？ 这里有酶、酶、底物以及它们的产物。 于是在葡萄酒中发现了伟人的概括：整个生命就是发酵。 研究葡萄酒化学的人也一定会发现很多疾病的原因，就像巴斯德( L.Pasteur )所做的那样。 红葡萄酒多么鲜艳啊。 深深地留在人们美好的记忆中吧。 请记住，如果我们微不足道的有限智力为了某种方便把这种葡萄酒——这个宇宙——分成几个部分，物理学、生物学、地质学、天文学、心理学等等，自然都不知道。 所以，把这些都放在一起，别忘了这酒最终是为了什么。 最后再让我们幸福一次吧！ 喝了它，完全忘记它！ ——费曼葡萄酒是一种非常复杂的化学混合物，其中97%是水和酒精，但每瓶也含有数千种甚至数万种不同的分子，从酸和糖到各种酚类化合物，以及极低浓度的芳香化合物。 Gavin Sacks是康奈尔大学的葡萄酒化学家，他的工作是识别各种葡萄酒由什么化合物或什么类型的化合物支配，并指导酿酒师在必要时提高或降低这些化合物的浓度。 识别葡萄酒的重要风味和芳香分子是一项非常困难的工作。 这不仅是因为葡萄酒中含有许多不同的分子，而且这些易挥发化合物的含量非常低。 一些鉴赏力很强的品酒师能分辨出万亿分率( ppt )浓度的化合物。 一旦确定了化合物，确定它来自哪里也同样困难。 葡萄中几乎不出现葡萄酒风味分子，这些分子往往是在葡萄酒发酵和贮藏的过程中形成的。 Sacks是这样说的。 “这就像有人去化学品店，翻遍所有的瓶子，指着乱糟糟的东西问发生了什么化学反应。 这不是特别难懂的化学反应，但有很多可能性。 “即使在传统化学家的眼里，这些反应也确实有令人费解的地方。 Sacks说：“葡萄酒与典型的有机化学基质非常不同。 “他将酿酒过程解释为在室温温和的酸性水溶液条件下以及温和的还原剂作用下出现的一锅合成法( one-pot synthesis )。 看了教科书就知道，在这样的条件下，不会发生什么有趣的事情。 但是葡萄酒的独特之处在于这样的条件会持续很久。 而且，这些反应无论是酿酒结束还是装瓶——瓶后都不会停止，葡萄酒中的分子会继续进化。 所以葡萄酒经常被描述成有生命、能呼吸的东西。 1 .尽管存在这些挑战，但有越来越多风味分子被识别的例子，酿酒师正在利用这些知识改进产品。 3-巯基己醇和3-巯基乙酸己酯的组合可以给新西兰的维苏威带来独特的西番莲香味，这就是一个例子。 这些分子是由6个碳原子组成的直链，一端是乙醇或乙酸基，另一端是第三个碳原子上的硫醇基(巯基)。 这些分子在新西兰白苏维翁中的浓度通常是其他地方生产的同一品种白苏维翁的数倍。
在科学家们寻找原因的时候，他们发现了意想不到的复杂故事。 加州大学戴维斯分校的葡萄酒化学家Andrew Waterhouse解释说，新西兰独特的环境创造了一系列适合白苏维翁葡萄生长和加工的巧合。 首先，这些化合物的前体——之一亚麻酸——在新西兰生长的白苏维翁葡萄中更普遍存在。 Waterhouse说：“在凉爽的气候条件下，细胞膜经常含有大量不饱和脂质，从而保持双重脂质结构的完整性。” 第二，新西兰劳动力不足。 也就是说，这里的葡萄通常是机器收获的。 葡萄浆果被塑料打浆刀从藤上打下来，落在移动的传送带上。 这是一个相当粗暴的过程，经常打碎葡萄浆果。 暴露于空气时，脂质前体会迅速( 1分钟左右)氧化六碳的，-不饱和醛而生成。 然后，该分子中碳-碳双键与含硫的亲核物质(通过有机化学反应提供电子)反应，在3位碳的位置插入含硫基团。 Waterhouse表示，这种亲核物质到底是什么还没有确定，但谷胱甘肽和亚硫酸盐——离开葡萄园前，通常很可能会喷洒在收获的葡萄上以防止氧化。 当Waterhouse开始探索新西兰白苏维翁中这种西番莲的味道时，他不知道还需要存在一些氧化反应。 当葡萄被送到酿酒厂时，标准的白葡萄酒酿造过程——被粉碎、倾析(分离液体和固体)，并用酵母发酵。 酵母将醛转化为乙醇(酒精)，含硫基团转化为硫醇，一些乙醇转化为乙酸酯，最终得到3-巯基己醇和3-巯基乙酸酯，葡萄酒具有独特的风味揭示了葡萄酒背后隐藏的科学原理，使新西兰制造商能严密控制生产的白苏维翁的味道。 例如，如果避免手工采集，延长挤压过程中皮肤与果汁接触的时间，也可以选择更合适的酵母菌株。 完成的酒的储藏也变了。 在葡萄酒的熟化过程中，乙酸基会水解，破坏装瓶时葡萄酒中存在的味道分子的完美平衡。 了解这一点后，新西兰酿酒师们开始将葡萄酒贮藏在非常低的温度下，通过降低温度来延缓水解过程。 2 .另一个被广泛研究的独特风味是生长在寒冷气候下的拉力式葡萄酒中所含的黑胡椒的味道。 澳大利亚葡萄酒研究所的葡萄酒化学家Leigh Francis解释说：“直到不久前，我才知道什么样的化学物质在凉爽的气候下制成的提取葡萄酒具有这种黑胡椒的味道。” 由于这种分子在葡萄酒中具有很高的生物活性，使得这项研究变得更加困难。 ——人中有些人可以用16ppt检测出来。 2008年，Francis的同事们利用气相色谱-质谱( GC-MS )技术，与专业嗅觉灵敏的小组合作，识别出该分子为倍半萜类所罗门( rotundone )。 “我们此前有报告称在莎草(别名香附)中发现了该化合物，但没有发现是风味化合物。 “后来的研究表明，沙雷酮普遍存在于黑胡椒和许多其他草药和香料中。 在葡萄中也作为特殊的酒的气味化合物存在。 Francis团队进一步研究，发现随着葡萄的成熟，莎提酮的浓度增加。 因此，在决定何时开始采摘葡萄时，拉子制造商必须开始考虑葡萄酒中黑胡椒的味道有多浓。 科学家还研究了香蒲酮在不同葡萄园之间的含量变化。 众所周知，葡萄园并不一定整齐，有些地方即使在视觉上看起来一样，用同样的材料培育，同样养护，也能生产颜色和风味更深的葡萄酒。 这种风味的变化意味着有些酿酒师会一片一片地收割葡萄园，在相似的时间把成熟的葡萄藤对准。
Francis团队一直与一些酒厂合作，绘制不同葡萄园所设葡萄籽中菝葜酮的浓度分布图，以便更好地了解这种所谓的批量处理任务的过程。 研究人员发现，毗邻的澳大利亚维多利亚州落基兰山( Mount Langi Ghiran )葡萄园中香芹酮含量非常高，在6公顷地区浓度高达50倍。 研究小组发现，沙雷酮含量的变化与光照水平密切相关。 在阴凉多的葡萄中，这种胡椒化合物的含量会变高。 3 .落基兰山的葡萄种植师Damien Sheehan解释说，在与Francis合作之前，他将这6公顷葡萄分两三批采摘。 “我们从一行的一端走到另一端，重复那个。 整个过程相当粗糙。 现在分13个批次收获葡萄，每个批次都在发酵。 ’这样的话，葡萄酒的质量就会变高。 他的团队现在摘的葡萄中含有最适合购买者口味的萨比龙。 一些酿酒厂开始改变葡萄冠层管理策略，以控制萨提酮的浓度水平。 凉爽气候下的拉子葡萄酒和白苏维翁可能含有1~2种主要风味化合物，这种情况并不常见。 通常，化合物的组合会根据葡萄酒的品种带来独特的风味。 Francis的团队目前正在寻找霞多丽( Chardonnay )和其他白葡萄酒杏味和桃子味的来源。 初步的气相色谱分析和人类嗅觉识别都怀疑哪些共同气味化合物是这种所谓的核果(指桃、杏、樱桃等内果皮木质化成核的果实)特性——相反，是混合物。 2018年，Francis的团队报告说，通过感觉恢复研究，确认了单萜烯和内酯的混合物产生了这种核果风味。 Francis一想到确认了这些化合物是什么，就会把推测的物质添加到中性介质中，看看能否再现同样的味道。 到目前为止，葡萄酒研究中还没有广泛采取这种感觉恢复步骤。 从葡萄酒中分辨风味化合物混合物的另一种方法是从人造葡萄酒基质中“提取”单种分子，并观察味道的变化。 该方法从已知的芳香化合物混合物中除去各个成分，调查对混合物的影响。 了解所有这些芳香成分之间的相互作用，以及它们在混合物中如何相互影响，成为葡萄酒研究，甚至更广泛的感官科学的主要领域。 4 .目前大多数酿酒师采用科技来改进他们的葡萄酒——，但许多酿酒师仍然倾向于用非常传统的方法来表达他们的产品，将科技隐藏在传统的背后。 大多数酿酒厂都会在内部进行简单的化学分析，例如检测糖和酸的含量。 大型酿酒厂通常都有工具进行更深入的化学分析。 其他必要的测试有专门的协议实验室。 但目前还没有能快速检测低浓度芳香分子及其前体的方法。 Sacks正在开发这样的方法。 他设想这种方法可以在大型商业酿酒厂使用，有助于确定应该一起发酵哪些葡萄。 在大型酿酒厂的收获季节，每15到30分钟，从不同葡萄园运来的葡萄会被放入酿酒槽中数以吨计。 酿酒师应该做的最重要的决定之一是弄清楚这些葡萄中哪一个会和其他葡萄一起发酵。 目前，其他行业低挥发性测定的金标准为气相色谱-质谱法，每个样品的测定一般需要30-60分钟。 Sacks想把一次分析时间缩短到30-60秒。 他选择的工具是环境离子化质谱法( AIMS )，该方法将机器外部的样品离子化，并将样品吸入机器内部进行分析。 可以闻到整个葡萄和几毫升葡萄汁或葡萄酒中的分子。
但是，由于味道分子往往含量很低，所以经常被葡萄酒中更大的化学成分带来的噪音所淹没。 这里列举的一些葡萄酒化学家认为，把对化学研究的爱和喜欢的酒联系起来的工作是梦想。 Waterhouse说。 “这份工作让我可以享受葡萄酒了。 因为当我品尝不同的葡萄酒时，我能在不同的层面理解自己品尝到的味道。 如果周围有其他化学家，从化学成分的角度探讨葡萄酒的味道。 但是，如果不和化学家在一起，我不想表现得不礼貌，所以我不会那样做。 「
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