4種釀酒紅葡萄果實的揮發(fā)性香氣成分分析

姜文廣，李記明,，徐 巖,，范文來，于 英

(1.張裕集團公司技術(shù)中心，山東 煙臺 264001；2.江南大學(xué)生物工程學(xué)院釀酒微生物與應(yīng)用酶學(xué)實驗室，教育部工業(yè)生物技術(shù)重點實驗室，江蘇 無錫 214122)

4種釀酒紅葡萄果實的揮發(fā)性香氣成分分析

姜文廣1，李記明1,2，徐 巖1,2，范文來2，于 英1

(1.張裕集團公司技術(shù)中心，山東 煙臺 264001；2.江南大學(xué)生物工程學(xué)院釀酒微生物與應(yīng)用酶學(xué)實驗室，教育部工業(yè)生物技術(shù)重點實驗室，江蘇 無錫 214122)

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)和氣相色譜-聞香(GC-O)技術(shù)檢測蛇龍珠、赤霞珠、品麗珠和梅鹿輒中的揮發(fā)性香氣成分。采用恒溫振蕩浸提葡萄中的成分，通過溶劑輔助蒸餾(SAFE)技術(shù)除去不揮發(fā)性成分，氮吹濃縮，然后進行GC-MS和時間-強度嗅聞方法(Osme)分析。結(jié)果表明：在4種葡萄果實中共檢測出67種揮發(fā)性香氣成分，鑒定出60種，其中己醛、1-己醇、順-3-己烯-1-醇、乙酸、順,反-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁酸、茴香腦、己酸、苯甲醇、β-苯乙醇、β-紫羅蘭酮、2-己烯酸、對甲氧基苯甲醛以及一種未知的草藥揮發(fā)性香氣成分是主要的揮發(fā)性香氣成分；在4種葡萄中揮發(fā)性香氣成分的種類相似，但它們的香氣強度存在一定差異；根據(jù)葡萄酒香氣輪盤將各揮發(fā)性香氣成分主要分為7個香氣類型，即果香味、植物味、化學(xué)味、微生物味、花香味、焦糖味、其他味；在4種釀酒葡萄中化學(xué)味香氣類型的香氣強度值最大，其次是花香味、植物味和果香味。4種釀酒葡萄香氣的不同主要與揮發(fā)性香氣成分的含量差異有關(guān)。

蛇龍珠；赤霞珠；品麗珠；梅鹿輒；氣相色譜-嗅聞；揮發(fā)性香氣成分

揮發(fā)性香氣成分是葡萄中重要的風(fēng)味物質(zhì)，其種類繁多，主要包括酸類、醇類、酯類、萜烯類、醛酮類和酚類等。這些成分的種類、含量、感覺閾值及其之間的相互作用決定著葡萄的風(fēng)味質(zhì)量，也決定著釀造出的葡萄酒的風(fēng)味和典型性。不同葡萄品種之間風(fēng)味成分存在著差異，研究揮發(fā)性香氣成分對提高葡萄品質(zhì)、品質(zhì)育種以及確定其釀造工藝均具有重要意義。蛇龍珠、赤霞珠、品麗珠和梅鹿輒葡萄是我國主要釀酒紅葡萄品種，因其品種香氣獨特、適應(yīng)性較強，在我國許多釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)均有栽培，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紅葡萄酒的主要原料。有關(guān)赤霞珠、品麗珠、梅鹿輒和蛇龍珠葡萄中揮發(fā)性成分在國內(nèi)外有較多的研究[1-5]，但其中對具有香氣活性成分的研究并不多。

氣相色譜-聞香(GC-O)技術(shù)是研究食品中揮發(fā)性香氣成分的一種有效手段，已被應(yīng)用于葡萄中揮發(fā)性香氣成分的研究。Baek等[6]用GC-O技術(shù)檢測Muscadine葡萄汁中揮發(fā)性香氣成分，發(fā)現(xiàn)2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮(焦糖氣味)是最主要的揮發(fā)性香氣成分，它和鄰氨基苯乙酮是Muscadine葡萄中糖果氣味和狐臭氣味的主要來源；Serot等[7]利用GC-O技術(shù)研究并找出了3種French-Romaninan雜交品種中的主要揮發(fā)性香氣成分；Kotseridis等[8]利用GC-O方法研究赤霞珠中的揮發(fā)性香氣成分，發(fā)現(xiàn)3-甲硫基丙醛、順,反-2,6-壬二烯醛和癸醛具有最高的香氣稀釋因子(FD factor)。

葡萄果實的揮發(fā)性香氣成分因種群、品種、產(chǎn)地、栽培等不同而具有較大的差異，本實驗主要研究采用GC-O和氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)技術(shù)找出張裕卡斯特酒莊葡萄園的蛇龍珠、赤霞珠、品麗珠和梅鹿輒果實中的揮發(fā)性香氣成分，并比較它們間揮發(fā)性香氣成分的差異，為提高4種葡萄品質(zhì)及確定其釀造工藝提供指導(dǎo)性數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

蛇龍珠(Cabernet gernischt，CG)、赤霞珠(Cabernet sauvignon，CS)、品麗珠(Cabernet franc，CF)、梅鹿輒(Merlot，ML)于2002定植于張?？ㄋ固鼐魄f葡萄園，自根系栽培，采用“單干雙臂”式整形修剪。2006年9月26日精心挑選完全成熟，無病蟲害果實5kg，速凍后－26℃貯藏待分析。

1.2 儀器和藥品

6890N氣相色譜儀和5973N/I質(zhì)譜儀(GC-MS)、DBWax柱(30m×0.25mm，0.25μm) 美國安捷倫公司；溶劑輔助蒸餾裝置 美國Sigma公司；嗅覺檢測器 德國Gersterl公司。C5～C30烷烴標(biāo)樣及成分標(biāo)準(zhǔn)品 美國Sigma-Aldrich公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

取1kg冷凍葡萄樣品，室溫放置稍軟后對葡萄除梗處理；在破碎機中破碎(種子完好)，破碎前加入100g NaCl和少許液氮；破碎后轉(zhuǎn)入1L的錐形燒瓶中并加入100mL重蒸乙醚-戊烷溶劑(1:1，V/V)，充N2，封口，在振蕩床上180r/min振蕩2h，分液漏斗分離水相和有機相，重復(fù)兩次，合并有機相，加無水Na2SO4干燥；通過溶劑輔助蒸餾(SAFE)處理樣品；緩慢氮吹濃縮至500μL待GC-O和GC-MS分析。

1.3.2 GC-O分析

采用時間-強度嗅聞方法(Osme)，由兩個經(jīng)過6月訓(xùn)練的人員聞香，一男一女，記錄每個揮發(fā)性香氣成分的出現(xiàn)時間、強度和香氣描述，強度采用7刻度法記錄：0為沒聞到，1為香氣微弱，2為香氣明顯，3為香氣很強；介于前述幾者之間用0.5、1.5、2.5表示。

色譜條件：進樣口溫度250℃；程序升溫：初溫50℃，保持3min，以6℃/min升至150℃，以8℃/min升至230℃保持15min；載氣He；進樣量1μL；不分流進樣。

1.3.3 GC-MS分析

色譜條件：進樣口溫度250℃，程序升溫：初溫50℃，保持3min，以6℃/min升至150℃，以8℃/min升至230℃保持15min；載氣He；進樣量1μL；不分流進樣。

MS條件：EI電離源，電子能量70eV，離子源溫度230℃，掃描范圍33.00～350.00u。

1.3.4 定性分析

保留指數(shù)(RI)根據(jù)文獻[9]計算。各個組分經(jīng)NIST 05a譜庫檢索、標(biāo)準(zhǔn)品的RI值及參考文獻的RI值對比、香氣特征三者結(jié)合進行定性分析。

2 結(jié)果與分析

圖1 蛇龍珠葡萄果實中揮發(fā)性香氣成分GC-MS離子流圖和GC-O聞香記錄圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram and GC-O log histogram of volatile aroma components in Cabernet Gernischt

表1 在DB-wax柱上采用Osme方法檢測到的4種紅葡萄果實中的揮發(fā)性香氣成分Table 1 Identification of aroma components in four kinds of red grapes by Osme method on DB-wax column

本研究采用GC-MS和Osme結(jié)合的方法將4種釀酒葡萄的萃取樣品(萃取方法見1.3.1節(jié))，不經(jīng)稀釋，直接進行分析，每樣品由兩名經(jīng)過訓(xùn)練的嗅聞人員分別嗅聞3～5次。在同一保留時間下相同氣味描述出現(xiàn)3次以上判定為香氣活性成分，其香氣強度值為各次嗅聞記錄的該成分香氣強度的平均值。圖1為蛇龍珠葡萄果實中揮發(fā)性香氣成分的GC-MS總離子流圖和GC-O聞香記錄圖，GC-O聞香記錄圖記錄了揮發(fā)性香氣成分的出峰時間及香氣強度，4種葡萄果實中揮發(fā)性香氣成分的檢測結(jié)果請祥見表1。

采用Osme方法在4種葡萄中共檢測出67種具有香氣活性的成分，鑒定出60種(表1)。在4種葡萄果實中香氣活性成分種類基本相似，但香氣強度存在一定的差異。香氣強度較強的成分有20種左右(香氣強度＞2)，香氣強度一般的成分約30(1＜香氣強度＜2)，香氣強度較弱的成分近20(0＜香氣強度＜1)。在4種葡萄果實中有60種香氣活性成分是共有的，沒有發(fā)現(xiàn)某單一或某幾個特征揮發(fā)性香氣成分，很難簡單根據(jù)這些數(shù)據(jù)來全面描述各葡萄香氣特征。為了全面了解葡萄的整體香氣，首先將各香氣活性成分的香氣描述結(jié)果根據(jù)葡萄酒香氣輪盤劃分為7個香氣類型：果香味、植物味、化學(xué)味、微生物味、花香味、焦糖味、其他味[13]；然后將各香氣類型中所包含的揮發(fā)性香氣成分的強度值之和作為該類型的香氣強度值。在4種釀酒葡萄中7個香氣類型的具體香氣強度值如圖2所示。

圖2 4種葡萄各香氣類型的香氣強度Fig.2 Aroma intensities in four kinds of grapes

從圖2可看出，4種葡萄果實香氣類型的總體趨勢相似，化學(xué)味是香氣強度值最大的香氣類型；其次果香味、花香味、植物味次之；然后是微生物味、焦糖味和其他味。但在不同葡萄品種中各類型香氣強度是存在一些差異的，在蛇龍珠中香氣強度值由大到小依次為：化學(xué)味＞花香味＞果香味＞植物味＞其他味＞微生物味＞焦糖味；赤霞珠和品麗珠中為：化學(xué)味＞花香味＞植物味＞果香味＞其他味＞微生物味＞焦糖味；而梅鹿輒與其他品種相差最大依次為：化學(xué)味＞植物味＞花香味＞果香味＞微生物味＞其他味＞焦糖味。在4種葡萄中化學(xué)味和果香味香氣類型所包括的成分種類最多，均有12～13種；其次為花香味、植物味和微生物味，揮發(fā)性香氣成分種類均在8～10種范圍內(nèi)；焦糖味和其他味最少，揮發(fā)性香氣成分均為6種。

在4種葡萄果實中化學(xué)味是香氣強度值最大的香氣類型，主要因為屬于該類型香氣種類較多，包括乙醇味、醋酸味、橡膠味、苯酚味和藥味等。在4種葡萄果實中與之相對應(yīng)的香氣活性成分種類最多，主要有2-甲基丙醇、1-丁醇、乙酸、己酸、2-己烯酸、萘、苯酚、4-甲基苯酚以及兩種具有草藥氣味的未知成分等。在4種葡萄果實中，化學(xué)味香氣強度相差不大，在22.51～24.90之間，赤霞珠中強度值最大，而梅鹿輒中最小。

在4種葡萄中共檢測出10種屬于花香味香氣類型的香氣活性成分，其中主要是芳香族化合物(如苯甲醛、苯甲醇和β-苯乙醇等)、萜烯化合物(如4-萜品醇等)，這些芳香物質(zhì)來源于莽草酸生物合成途徑(shikimic acid biosynthetic pathway)的支鏈化合物，包括芳香族氨基酸、苯甲酸、肉桂酸、木質(zhì)素、二羥甲基戊酸的衍生物，以及單萜、胡蘿卜素降解的異戊二烯等[14]。在蛇龍珠、赤霞珠和品麗珠中花香味的香氣強度僅次于化學(xué)味香氣類型，相比之下，梅鹿輒中花香味香氣強度值較低(18.67)，在化學(xué)味和植物味之后，低于赤霞珠2.76。在赤霞珠葡萄中苯甲醇和β-紫羅蘭酮的花香氣味最強，品麗珠中苯乙醛和β-苯乙醇最強，蛇龍珠中為β-苯乙醇，梅鹿輒中為β-紫羅蘭酮。此外，苯甲醇和β-苯乙醇在4種葡萄果實中都具有很高的離子峰，是4種葡萄果實中含量較高的香氣活性成分。

植物味香氣類型在4種葡萄中差別較大，在梅鹿輒葡萄中香氣強度值最大(21.09)，在蛇龍珠最小(17.25)。在4種葡萄中植物味香氣類型主要包括青草味、樹葉味、青椒味和黃瓜味。青草和樹葉氣味主要來自C6化合物，如己醛、己烯醛和己烯醇等，主要來自不飽和酯肪酸的酶解反應(yīng)[15]。C6化合物離子峰面積占總色譜峰面積的50%以上，是4種葡萄中主要的揮發(fā)性成分。2-甲氧基-3-異丁基吡嗪具有青椒氣味，其閾值極低0.5ng/L[16]，因其4種葡萄中的含量很低，通過GC-MS未能檢測出來，但其含量高于閾值，采用GC-O和與標(biāo)準(zhǔn)品RI對比方法鑒定出來。另外，兩種香氣很強似黃瓜味的成分為順,反-2,6-壬二烯醛和2-羥基苯甲酸甲酯，尤其是順,反-2,6-壬二烯醛在4種葡萄中的香氣強度均大于2.50，是重要的揮發(fā)性香氣成分。Kotseridis曾采用AEDA方法檢測赤霞珠葡萄汁中的揮發(fā)性香氣成分，發(fā)現(xiàn)順,反-2,6-壬二烯醛是稀釋因子(FD factor)最高的揮發(fā)性香氣成分[8]。

果香味也是4種釀酒葡萄中重要的香氣類型，在蛇龍珠中果香味香氣強度值最大。果香味主要來自酯類成分，在葡萄中主要來自酸和醇的酯化反應(yīng)[17]。在4種釀酒葡萄中共檢測出了7種酯類物質(zhì)，其中乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯和辛酸乙酯是果香味較強酯類成分。此外，果香味還包括2種醇類、2種醛類和2種萜烯類成分，例如1-辛醛、1-己醇和里哪醇等均具有較強的水果氣味，它們也對果香味香氣類型具有重要的貢獻。

根據(jù)葡萄酒香氣輪盤，4種釀酒葡萄中微生物味主要是汗臭味、酪臭味等。丙酸、2-甲基丙酸、丁酸、3-甲基丁酸等酸類成分具有酸臭(汗臭)氣味，是葡萄中微生物味主要來源。葡萄中這些酸類物質(zhì)主要是漿果轉(zhuǎn)色前由植株綠色部分的呼吸作用產(chǎn)生的[17]。在梅鹿輒葡萄中微生物味香氣強度明顯高于其他3個葡萄品種。

焦糖味香氣類型的香氣強度值在4種葡萄中非常接近(10.21～10.83)。該類型的揮發(fā)性香氣成分包括乙偶姻、β-大馬酮、4-甲氧基苯甲醛、香草酸甲酯、乙酰香草酮和一種未知成分，其中4-甲氧基苯甲醛、香草酸甲酯、乙酰香草酮和一種未知成分對4種葡萄中焦糖味香氣類型貢獻較大。

其他味香氣類型在品麗珠和梅鹿輒中香氣強度值較大。根據(jù)葡萄酒香氣輪盤，本研究中其他味香氣類型主要指堅果味(2種未知成分)、香料味(α-萜品醇和茴香腦)、泥土味(1-辛烯-3-酮)和木材味(香草醛)4個香氣類型。這些成分對4種釀酒葡萄的香氣具有較大的貢獻，如α-萜品醇和茴香腦具有似茴香般氣味，香氣強度值分別為2.13～2.83和1.88～3.00范圍內(nèi)。

3 結(jié) 論

采用液液萃取和溶劑輔助蒸餾技術(shù)(SAFE)提取葡萄中的揮發(fā)性香氣成分，通過GC-MS和GC-O技術(shù)鑒定出67種具有香氣活性成分，較好的了解了4種葡萄果實中香氣特點并找出了主要的揮發(fā)性香氣成分，基本達(dá)到該研究的主要目的。蛇龍珠中香氣強度大于2.80的成分有1-己醇、乙酸、3-甲基丁酸、β-紫羅蘭酮以及一種草藥香氣的未知成分；在赤霞珠葡萄中為己醛、1-己醇、反-3-己烯-1-醇、乙酸、己酸、苯甲醇、β-紫羅蘭酮以及一種草藥香氣的未知成分；品麗珠中有乙酸、順,反-2,6-壬二烯醛、苯乙醛、α-萜品醇、茴香腦、己酸、β-苯乙醇、對甲氧基苯甲醛、香草醛以及一種草藥香氣的未知成分；而在梅鹿輒中有1-己醇、反-3-己烯-1-醇、乙酸、苯甲醛、3-甲基丁酸、β-苯乙醇和2-己烯酸。

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Analysis of Aroma Components in Four Red Grape Varieties

JIANG Wen-guang1，LI Ji-ming1,2，XU Yan1,2，F(xiàn)AN Wen-lai2，YU Ying1
(1. Center of Science and Technology, Changyu Group Co. Ltd., Yantai 264001, China；2. Key Laboratory of Industrial Biotechnology, Ministry of Education, Laboratory of Brewing Microbiology and Applied Enzymology, School of Biotechnology,Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

The aroma components in Cabernet Gernischt, Cabernet Sauvignon, Cabernet Franc and Merlot were identified by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and gas chromatography-olfactometry (GC-O). The aroma components in grapes were extracted by vibrating extraction at constant temperature, and the non-volatile components were removed by solvent-assisted flavor evaporation (SAFE). The volatile components were condensed by N2 and analyzed by GC-MS and GCO methods. A total of 67 aroma compounds were detected and 60 aroma compounds were identified in four kinds of grapes. The major aroma compounds were hexanal, 1-hexanol, (Z)-3-hexen-1-ol, acetic acid, (E,Z)-2,6-nonadienal, 3-methylbutanoic acid,anethole, hexanoic acid, benzyl alcohol,β-phenylethyl alcohol,β-ionone, 2-hexenoic acid, 4-methoxy benzaldehyde, and an unknown herb-like compound. Although similar aroma components were observed in four kinds of grapes, the aroma intensities of these aroma components were different. These aroma components were classified into seven categories including fruit aroma, plant flavor, chemical flavor, microbiological flavor, floral flavor, caramel flavor and other flavors according to wine aroma wheel. Among 4 kinds of grapes,the chemical flavor exhibited the highest aroma intensity, which was followed by floral flavor, plant flavor and fruit flavor. The aroma characters of four winemaking grapes were closely correlated with the contents of volatile aroma compounds.

Cabernet gernischt；Cabernet sauvignon；Cabernet franc；Merlot；gas chromatography-olfactometry；aroma component

TS207.3

A

1002-6630(2011)06-0225-05

2010-04-19

姜文廣(1981—)，男，碩士研究生，研究方向為葡萄酒釀造工藝。E-mail：cyjiangwg@gmail.com

*通信作者：李記明(1966—)，男，研究員，研究方向為葡萄酒工藝和葡萄栽培。E-mail：zyljm@163.com