葡萄酒是破碎或未破碎的新鲜葡萄果实或葡萄汁经完全或部分酒精发酵后获得的饮料。生产葡萄酒,就是将葡萄这一生物产品转化成另一生物产品—葡萄酒。引起这一转化的主要媒介是一种叫酵母菌的微生物。因而葡萄酒是一种生物产品,它是从葡萄的成熟,到酵母菌及细菌的转化和葡萄酒在瓶内成熟的一系列有序而复杂的生物学转化的结果。本课题确定了苹果酸、柠檬酸、丙酮酸、乳酸、琥珀酸、α-酮戊二酸、酵母干重、还原糖、酒精度的测定方法,酵母干重、还原糖和酒精度是通过比色法进行测定,其相对偏差低于1%,并发现葡萄汁中其他成分对测定的干扰可忽略,通过浓度梯度测得其吸光值,绘制其标准曲线,得到回归方程。使用高效液相色谱法测定葡萄酒发酵过程中的苹果酸、柠檬酸、丙酮酸等有机酸的含量,经检测,Unitary C18柱(4.6mm×250mm,5μm);流动相:KH2PO4(0.02mol/L,PH:2.4);检测波长:210 nm;柱温:30℃;流速:0.8 ml/min的检测条件下,葡萄汁的有机酸得良好的分离,苹果酸、柠檬酸、丙酮酸、乳酸、琥珀酸、α-酮戊二酸标准曲线的相关系数达0.99以上,通过回归方程计算在葡萄酒发酵过程中各个含量的变化。分别在温度为20℃糖度为19%、温度为20℃糖度为30%、温度为30℃糖度为19%、温度为30℃糖度为30%的发酵条件下对葡萄汁进行发酵,检测结果通过Logistic方程和Luedeking-Piret方程对实验数据进行酵母细胞动力学方程模型、产物生成动力学方程模型、中间代谢物动力学方程模型和底物消耗动力学方程模型的构建,通过origin8.6软件对苹果酸、柠檬酸、乳酸、丙酮酸、琥珀酸、α-酮戊二酸、还原糖,酵母生长量、酒精度进行非线性拟合,经拟合后数据的相关系数均在0.90以上,可得出动力学方程的计算值与实验数据能较好的吻合。通过对比不同发酵条件下葡萄汁中各个参数的变化和不同,分析酵母生长速率与还原糖、酒精度、苹果酸、柠檬酸、乳酸和丙酮酸等有机酸的关系,经分析,葡萄酒发酵过程初期能量来源主要依靠糖酵解途径来提供能量,而发酵后期发现还需要其他途径来获得能量,还出现有机酸的变化。对origin8.6非线性拟合得出的动力学方程进行微分计算,计算出各个参数每24h的代谢通量,建立葡萄酒酿造过程中的代谢网络,列出代谢网络的主要代谢节点,并构建节点的代谢方程,以已知代谢通量为参数计算得出未知的代谢通量,最终求得葡萄酒发酵过程中各个参数在每24h的百分比关系。随着时间每24h的测定各个代谢通量会呈显变化趋势,发现葡萄酒发酵过程中存在一些代谢方向发生变化,呈可逆反应;发酵温度和发酵液糖度的变化对酵母的生长、有机酸的浓度和代谢网络中的反应速率有重大的影响。