在大家的心目中，化学是葡萄酒工艺师在葡萄酒的酿造及其质量控制中的主要工具。这是因为，化学分析使我们对葡萄酒成分的了解越来越深入，目前已鉴定出一千多种物质:通过气象色谱可以分析出多种芳香物质；通过碳14可以鉴定出葡萄酒的年份；通过核磁共振检验可以检验出是否加糖发酵；等等。但是，事实上，当我们谈到葡萄酒时，首先要谈到的是生物化学。这一点无论对于科学家、工程师还是对于普通消费者来说，都是非常重要的。
1 萄酒的特性
根据国际葡萄与葡萄酒组织的规定(OIV，1996)，葡萄酒只能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为另一生物产品——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。酵母菌存在于成熟葡萄浆果的果皮上，它可以将葡萄浆果中的糖转化为酒精和其它构成葡萄酒的气味和味道的物质。
所以，葡萄酒的关键词就是葡萄和酵母菌。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化学转化的结果。葡萄酒的这一生物学特征使它具有突出特性：多样性、变化性、复杂性、不稳定性和自然特性。
多样性
葡萄酒与一些标准产品不同，每一个葡萄酒产区都有其风格独特的葡萄酒。葡萄酒的风格决定于葡萄品种、气候和土壤条件。由于众多的葡萄品种，各种气候、土壤等生态条件，各具特色的酿造方法和不同的陈酿方式，使所生产出的葡萄酒之间存在着很大的差异，产生了多种类型的葡萄酒。每一类葡萄酒都具有其特有的颜色、香气和口感。葡萄酒的多样性，对于消费者来说，是一种福气，我们应该尽量保持葡萄酒的这一特性。
变化性
对外界环境因素的敏感性是生物的一种特性。作为多年生植物，一旦在某一特定地点定植，葡萄就必然要受当地每年的外界条件的影响。这些外界因素包括每年的气候条件（降水量、日照、葡萄生长季节的活动积温）和每年的栽培条件（修剪、施肥等）。这些外界因素决定了每年葡萄浆果的成分，从而决定了每年葡萄酒的质量。这就是葡萄酒的“年份”概念。葡萄酒工艺师可以对原料的自然和（或）人为缺陷进行改良，但各葡萄酒产区仍然存在着优质年份和一般年份。
复杂性
目前，在葡萄酒中已鉴定出1000多种物质，其中有350多种已被定量鉴定（Navarre,1998）。葡萄酒成分的复杂性，给消费者带来了双重的利益：葡萄酒的成分之多，使制假者无法制造出真正的葡萄酒；同时，葡萄酒的复杂性还是其营养和保健价值的证据，它说明葡萄酒并不是一种简单的酒精水溶液。
不稳定性
在葡萄酒的一千多种成分中，包括氧化物、还原物、氧化—还原催化剂（金属或酶）、胶体、有机酸及其盐、酶及其活动底物、微生物的营养成分等。所有这些成分就成为葡萄酒的化学、物理化学和微生物学不稳定性的因素。所以,葡萄酒是一种随时间而不停变化的产品，这些变化包括葡萄酒的颜色、澄清度、香气、口感等。葡萄酒的这一不稳定性就构成了葡萄酒的“生命曲线”。不同的葡萄酒都有自己特有的生命曲线，有的葡萄酒可保持其优良的质量达数十年，也有些葡萄酒需在其酿造后的六个月内消费掉。葡萄酒工艺师的技艺就在于掌握并控制葡萄酒的这一变化，使其向好的方向发展，同时尽量将葡萄酒稳定在其质量曲线的高水平上。但是，在有的情况下，葡萄酒也会生病：它会浑浊、沉淀、失色、失光，甚至变成醋。如果将一瓶葡萄酒开启后，放置在室温下，让它与空气长期接触，它就会很自然地长出酒花或者变成醋，或者会再发酵（如果葡萄酒中含有糖）。此外，对于陈酿多年的葡萄酒，如果出现沉淀（包括色素、丹宁和酒石），也是很正常的。总之，必须让消费者知道，葡萄酒是很脆弱的，它最基本的贮存条件是平放、避光、温度变化小（在10-15℃之间）。
自然特性
只需将葡萄浆果压破，存在于果皮上的酵母菌就会迅速繁殖，从每毫升葡萄汁中的几千个细胞增加到几百万个，并同时将葡萄转化成葡萄酒。正是因为如此，葡萄酒才成为已知的最古老的发酵饮料。也正因为如此，在人类起源的远古时期就有了葡萄酒。在埃及的古墓中所发现的大量珍贵文物(特别是浮雕)清楚地描绘了当时古埃及人栽培、采收葡萄和酿造葡萄酒的情景。最著名的是PhtahHotep墓址，据今已有6000年的历史。西方学者认为，这是葡萄业的开始(Vine ,1981)。但是，在漫长的历史过程中，葡萄酒的发酵、澄清、稳定等过程多是自然进行的；葡萄酒只能算是“自然葡萄酒”，它自己会浑浊、失色，甚至变成醋，当时的浪费是相当惊人的。所以，人们一直在寻求稳定葡萄酒的方法。但是，一直到1866年，巴斯德了发现了酒精发酵的实质，发明了巴氏消毒法，并开始对葡萄向葡萄酒的转化过程进行控制，从而才诞生了科学的葡萄酒工艺学。也正是由于巴斯德的工作，才诞生了现代微生物学。因此，葡萄酒虽然是自然赐予人类的礼物，但同时也是人类工作的结晶。
2 葡萄酒的质量
葡萄酒的质量很显然是我们追求的目标。但是，什么是葡萄酒的质量呢？一个优质的葡萄酒，一个好酒，应是喝起来让人舒适的葡萄酒。葡萄酒的质量，应是其令消费它的人满意的特性的总体。因此，葡萄酒的质量是一个很主观的概念，它决定于每一个消费者的感觉能力、心理因素、饮食习惯、文化修养和环境条件等。这说明葡萄酒的质量无论在时间上还是在空间上都是多维的和变化的。我们现在喝的葡萄酒不是我们前辈所喝的葡萄酒；北方的人与南方人具有不同的口味。所以，葡萄酒的质量只有通过消费者才能表现出来，而且受消费者的口味和喜好的影响。
摆在葡萄酒工艺师面前的问题是，如何使自己的产品适应各种消费者的口味。这就需要确定葡萄酒质量的各种构成因素，并通过对原料和酿造工艺的选择来达到这一目标。
那么，葡萄酒质量的构成因素有那些呢？无论其风格如何，所有喝起来舒适的葡萄酒都有一个共同的特征，即它们表现出平衡，一种在颜色、香气、口感之间的和谐。平衡，是葡萄酒质量的第一要素：所有消费者都不会喜欢某一种感觉（酸、苦、涩）过头，他们喜欢葡萄酒不涩口，丰满，后味良好。所以，平衡是消费者对所有葡萄酒的最低质量要求。葡萄酒质量的第二个要素是风格，即一种葡萄酒区别于其它葡萄酒所独有的个性。这一层次是那些追求个性的消费者所要求的，也是最佳的质量。因此，真正的优质名酒首先必须平衡，而且应具有其独特而优雅的风格。
实际上，葡萄酒的平衡决定于葡萄酒中多种能刺激我们的视觉、嗅觉和味觉的物质之间的平衡和某种比例关系。所有葡萄和葡萄酒的构成成分都直接或间接的影响葡萄酒的质量，但其重要性却各不相同。我们可以简单地将这些成分分为一般成分和特有成分两大类。
一般成分包括糖、含氮物质、盐（特别是钾盐）、发酵产物等，它们虽然影响葡萄酒的质量，但并不是葡萄的特有成分（酒石酸除外），它们存在于所有的发酵饮料产品中。这些成分，与酚类物质一起，构成了葡萄酒的最低质量，即平衡。很多作为发酵微生物的营养物质和生长素的物质、发酵底物、酶等也参与构成葡萄酒的味道和颜色。
葡萄特有的构成成分，由于它们的性质和相互之间的平衡，可使葡萄酒具有其风格和个性。这些物质主要是酚类物质（花色素和丹宁）及芳香物质（包括游离态和结合态）。这两类物质是葡萄酒个性的基本构成成分。
香气是给予消费者满足感不可缺少的因素。由于构成葡萄酒香气的物质种类极多，使香气在葡萄酒中具有特殊的重要性。
香气使葡萄酒具有个性，使每个葡萄酒都具有其区别于其它葡萄酒的独特的风格。它决定于葡萄品种、产地，有时也决定于酿造技术（如二氧化碳浸渍发酵）。除风格以外，葡萄酒的香气构成还具有多变性、优雅性和来源的复杂性三个重要特性。
一种香气具有数个构成物，由它们形成一系列围绕一中心特征气味的多个谐波，这些谐波就决定了葡萄酒的多变性。香气多变性的概念具有重要的实践意义，它可指导葡萄酒工艺师在葡萄酒的酿造（特别是白葡萄酒和桃红葡萄酒）过程中，更好地开发潜在的品种香气和发酵香气，特别是保证这两者之间的良好平衡。
香气的优雅性当然也非常重要，一种香气不能是一种一般的、普通的气味，更不能是一种异味。气味可分为好闻的气味和难闻的气味。如果说消费者较难定义香气的质量，但他们对香气的缺陷却非常敏感。例如，由于对原料机械处理不当而带来的生青味，由氧化而形成的破败味甚至马德拉味，由还原而形成的硫味甚至臭鸡旦味等还原味，由于卫生状况不良而形成的霉味，等等。
最后，香气的来源非常复杂：一部分香气以游离态或（和）结合态的形式存在于葡萄浆果中，但同时，在葡萄酒酿造的各个阶段，包括原料的采收、破碎、压榨（发酵前香气），发酵（发酵香气）和葡萄酒的陈酿和贮藏（发酵后香气），还会产生一些新的香气。在这些过程中，任何一个错误，都会立即降低葡萄酒的质量。
多酚物质，包括丹宁和色素，是构成葡萄酒个性的另一类重要成分。它们主要参与形成葡萄酒的味道、骨架、结构、和颜色。
虽然颜色不一定与葡萄酒的口感质量存在着相关性，但它对品尝员判断葡萄酒的质量有很大的影响：如果他喜欢某一葡萄酒的颜色，其对该葡萄酒的总体评价就好。红葡萄酒和桃红葡萄酒的颜色可从瓦红到宝石红到紫红，这决定于黄色素（黄酮）和红色素（花色素苷及其复合物）之间的平衡。而这一平衡又决定于葡萄品种、原料的成熟度、卫生状况以及葡萄酒的酿造技术和取汁工艺。
但是，多酚物质也会间接地影响葡萄酒的香气，它们可加强或掩盖某些香气。丹宁可降低葡萄酒的果香，所以红葡萄酒的多酚物质含量越低，口感越柔和，其果香就越浓郁、越舒适。根据酿造工艺不同，红葡萄酒可果香浓郁，也可丹宁感强。同样，白葡萄酒的多酚物质含量越低，其香气就越好。
构成葡萄酒干浸出物的非挥发性物质（香气的支撑体）与香气（挥发性物质）之间的互作也具有重要的实践意义：
对于品种香气浓郁、典型的葡萄品种，就需要利用能加强其支撑体以平衡其过浓的香气的酿造和贮藏技术。例如，当用赤霞珠酿酒（Cabernet Sauvignon）时，就需通过加强浸渍和在橡木桶中贮藏来加强其丹宁支撑，在橡木桶中的贮藏还会形成香草醛气味和木桶味而使葡萄酒的香气更为馥郁。同样，对麝香味浓的玫瑰香（Muscats）系列品种，应通过提高葡萄酒的酒度和糖度来平衡其过浓的品种香气，所以应用之酿造含糖的葡萄酒或利口酒。
那么，如何利用好质量的构成因素，无论它是一般成分（糖、酒精、酸）还是特有成分（色素、丹宁、芳香物质）？如何掌握它们之间的平衡以获得葡萄酒质量所需要的外观-口感-香气之间的感官平衡？这就是葡萄酒工艺师在从葡萄原料到消费者的酒杯这一葡萄酒酿造生物技术链中的目标。
3 葡萄酒的生物技术链
葡萄酒所要走的路程相当漫长，而且到处是陷阱。它的起点是葡萄原料，即从优良品种的选择到良好的成熟度。
优良的品种是一切的基础，“葡萄酒的一切首先存在于葡萄品种当中”。