釀酒圓葉葡萄Noble和Carlos漿果揮發(fā)性成分分析

張勁，楊瑩，管敬喜，周詠梅，黃羽，時曉芳，李瑋

（廣西農(nóng)業(yè)科學院葡萄與葡萄酒研究所，廣西南寧530007）

釀酒圓葉葡萄Noble和Carlos漿果揮發(fā)性成分分析

張勁，楊瑩，管敬喜，周詠梅，黃羽，時曉芳，李瑋*

（廣西農(nóng)業(yè)科學院葡萄與葡萄酒研究所，廣西南寧530007）

采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法（SPME-GC-MS）對釀酒圓葉葡萄品種Noble和Carlos漿果中揮發(fā)性成分進行鑒定，共鑒定出49種化合物，其中含有醇類、酯類、醛類、酮類等成分。Noble的揮發(fā)性成分總含量高于Carlos，2個品種中含量最高的成分都是(E)-2-甲基環(huán)戊醇和4-羥基-2-丁酮，二者在揮發(fā)性組分種類和含量上有一定的相似性。

圓葉葡萄；品種；揮發(fā)性組分；檢測

圓葉葡萄（Vitisrotundifolia）為葡萄科葡萄屬圓葉葡萄亞屬，起源于美國東南部，是美國東南部的主栽葡萄品種，栽培歷史超過400年。圓葉葡萄果實具有特殊的芳香風味，除鮮食外還可以加工成各種產(chǎn)品，如果汁、果脯、果醬、葡萄干、葡萄酒、果凍等。圓葉葡萄品種繁多，分鮮食品種、鮮食加工兼用品種及釀酒加工品種等，特征之一是具有獨特的濃郁香氣，使得其加工產(chǎn)品如葡萄酒具有典型性的強烈香氣[1]。

2007年，廣西農(nóng)業(yè)科學院從美國佛羅里達農(nóng)工大學引進兩個加工型圓葉葡萄品種Noble、Carlos，種植于廣西農(nóng)業(yè)科學院葡萄種質(zhì)資源圃，2008年開始掛果，2009年進入豐產(chǎn)期，目前具有較好的栽培表現(xiàn)[2]。作為釀酒加工型品種，揮發(fā)性香氣組分是重要的特征指標。美國東南部圓葉葡萄中自由態(tài)香氣組分[3-5]和鍵合態(tài)香氣組分[6]在國外都有一定程度的研究。目前國內(nèi)對Noble和Carlos 2個品種的揮發(fā)性組分的研究鮮有報道。本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用儀對廣西引種的釀酒圓葉葡萄揮發(fā)性組分和香氣特征進行研究和探討，為評價圓葉葡萄在我區(qū)的引種表現(xiàn)、評價其釀造特性及其葡萄酒后期發(fā)酵和陳釀香氣變化規(guī)律研究提供科學依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

圓葉葡萄Noble和Carlos葡萄：2013年7月31日采摘于南寧明陽工業(yè)園廣西農(nóng)業(yè)科學院葡萄與葡萄酒研究所圓葉資源圃（N22°36′24.63″E108°14′47.51″），葡萄為3年葡萄樹。挑選具有較高成熟度、無機械傷、無病蟲害、香氣濃郁的果實進行實驗。

內(nèi)標物2-辛醇（100μg/mL，純度≥99.5%）：美國Aldrich公司；正構(gòu)烷烴混標（C6～C26，分析純）：美國Supelco公司。

1.2儀器與設備

固相微萃?。╯olid phase micro extraction，SPME）系統(tǒng)包括手柄、75μmCar/PDMS萃取頭：美國Sigma公司；FW100型高速萬能粉碎機：天津泰斯特儀器有限公司；85-2A型恒溫磁力攪拌器、HH-S4型電熱恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；Trace MS2000氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用儀：美國Thermo Finnigan公司；DB-WAX色譜柱：美國Agilent公司。

1.3實驗方法

1.3.1樣品制備

稱取100g葡萄，去籽，用液氮速凍，放入粉碎機，加液氮粉碎成均勻粉末狀，迅速裝入20mL頂空瓶中，至半瓶左右，并對樣品進行準確稱量，擰緊瓶蓋，冷凍備用[7]。

1.3.2頂空-固相微萃取

頂空-固相微萃取（head space solid-phase micro-extractions，HS-SPME）條件：頂空瓶中加入磁力轉(zhuǎn)子，加入5μL的2-辛醇作為內(nèi)標。將老化后的75μm Car/PDMS萃取頭插入樣品瓶頂空部分，于45℃吸附30min，吸附后的萃取頭取出后插入氣相色譜進樣口，于250℃解吸3min，同時啟動儀器采集數(shù)據(jù)[8]。

1.3.3氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）分析

GC條件：色譜柱為DB-Wax（30m×0.25mm×0.25μm）；初始溫度40℃保持4min，以6.0℃/min升至80℃，再以10.0℃/min升至230℃，保持6min；進樣溫度250℃，載氣為He，流速0.8mL/min，不分流。

MS條件：電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量為70eV，離子源溫度200℃，掃描范圍30～500u。

1.3.4揮發(fā)性組分的定性定量

保留指數(shù)（retention index，RI）鑒定：使用的C6～C26正構(gòu)烷烴混標，以同樣的進樣條件進行GC-MS分析，利用其保留時間按照線性方程計算各揮發(fā)性組分的保留指數(shù)[9]，RI=100n+100[tR（x）-tR（n）]/[tR（n+1）-tR（n）]，tR（x）為被測組分的保留時間（min），tR（n）和tR（n+1）分別為具有n和n+1個碳原子的正構(gòu)烷烴的保留時間（min）。

質(zhì)譜定性：分析結(jié)果與美國國家標準技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）標準信息庫以及Wiely數(shù)據(jù)庫進行比對定性。測定的保留指數(shù)與文獻進行比對，結(jié)合保留指數(shù)和質(zhì)譜庫的比對結(jié)果對揮發(fā)性組分進行定性鑒定。定量：利用內(nèi)標物的出峰面積與檢測組分的峰面積對比，計算揮發(fā)性組分在樣品中的含量。

2　結(jié)果與分析

2.1 Noble和Carlos揮發(fā)性組分分析結(jié)果

應用GC-MS分析Noble和Carlos葡萄揮發(fā)性組分，得到的總離子色譜圖分別見圖1和圖2，經(jīng)過GC-MS分析、RI比對和內(nèi)標法定量，得到其揮發(fā)性組分種類和含量，結(jié)果列于表1中。

由圖1、圖2及表1可知，2個品種的圓葉葡萄揮發(fā)性組分分布結(jié)構(gòu)有一定的相似性。定性定量結(jié)果表明，2種葡萄共鑒定出揮發(fā)性組分49種，其中Noble含有37種，Carlos含有36種，兩者共有24種相同組分。從揮發(fā)組分總含量方面來看，Noble揮發(fā)組分總含量為4629.8μg/kg，高于Carlos（揮發(fā)組分總含量3757.5μg/kg）。

Noble中單組分含量較高的6種成分，從高到低依次為：（E）-2-甲基環(huán)戊醇、4-羥基-2-丁酮、（E）-2-己烯醛、乙酸異丙酯、正己醇、（E）-2-己烯醇；Carlos中單組分含量最高的6種成分，從高到低依次為：（E）-2-甲基環(huán)戊醇、4-羥基-2-丁酮、2-環(huán)己烯-1-醇、乙酸丁酯、正己醇、乙酸丙酯?？梢妰烧呔哂邢嗤淖罡吆繐]發(fā)組分為（E）-2-甲基環(huán)戊醇和4-羥基-2-丁酮，分別具有青香、草味、木瓜香和甜香、烤香，對此2個品種整體香氣有較為重要的貢獻。

圖1　Noble揮發(fā)性組分GC-MS總離子色譜圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile components of Noble grape

圖2　Carlos揮發(fā)性組分GC-MS總離子色譜圖Fig.2 GC-MS total ion chromatogram of volatile components of Carlos grape

應用SPSS 15.0對兩者的揮發(fā)性組分含量進行相關(guān)性分析（未檢測的物質(zhì)含量以0計），結(jié)果表明兩組揮發(fā)性組分含量Pearson相關(guān)系數(shù)r為0.797，具有一定的正相關(guān)性，說明Noble和Carlos同屬圓葉葡萄亞屬，在揮發(fā)組分方面有較強的一致性，可能表現(xiàn)出一定相似度的香氣特征。將揮發(fā)組分分類，結(jié)果見圖3。由圖3可知，醇類化合是2種葡萄中含量最高的揮發(fā)組分，而兩者在酯類、酮類和醛類化合物的含量上有差異，導致其香型的差異性。

2.2酯類組分分析

酯類組分是釀酒葡萄中重要的香氣成分，賦予果實果香、花香、甜香等令人愉快的香氣，且在葡萄酒發(fā)酵和陳釀過程中會出現(xiàn)更多的酯類物質(zhì)，形成葡萄酒中清新愉快的香氣[14-15]。2種圓葉葡萄中共鑒定出12種酯類組分，其中Noble含8種，Carlos含10種，兩者共有酯類6種成分：乙酸異丙酯、乙酸丙酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯、2-丁烯酸乙酯、乙酸己酯。Noble總酯含量為659.2μg/kg，略高于Carlos總酯含量597.4μg/kg。由表1可知，Noble中含量較高的酯類為乙酸異丙酯、乙酸丁酯，帶有甜蘋果香和杏仁、青草味；Carlos中含量較高的為乙酸丁酯、乙酸丙酯，后者主要表現(xiàn)為果香、梨香。2-丁烯酸乙酯又叫巴豆酸乙酯，在2種葡萄中均有一定含量，表現(xiàn)出強烈酸焦香和水果香氣，有朗姆酒香和醚香，可能對圓葉葡萄濃烈、略有刺激的整體香氣有一定貢獻作用。

表1　圓葉葡萄Noble和Carlos漿果揮發(fā)性組分GC-MS分析結(jié)果Table 1 GC-MS analysis results of volatiles in Noble and Carlos

續(xù)表

圖3　Noble和Carlos葡萄中不同類別揮發(fā)性組分的含量分布Fig.3 Distribution of different category volatiles in Noble and Carlos

2.3醇類組分分析

從圖3可見，醇類化合物是2種圓葉葡萄中含量最為豐富的揮發(fā)性組分，Noble中醇類總含量有1 805.4μg/kg，Carlos中有醇類總含量2 017.4μg/kg。2種葡萄中共鑒定出16種醇類化合物，主要為C6醇，其他還有低級醇和雜環(huán)醇等。Noble中含有13種，Carlos種含有11種，兩者共同含有醇類8種。Noble中含量較高的醇類化合物有（E）-2-甲基環(huán)戊醇、正己醇、（E）-2-己烯醇，Carlos中含量較高的醇類化合物有（E）-2-甲基環(huán)戊醇、2-環(huán)己烯-1-醇、正己醇、（E）-2-己烯醇，均為C6醇，主要提供青香和樹葉氣味，主要來自于不飽和脂肪酸酶解過程，屬于脂肪酸衍生物[16]。2個品種中含量最高的醇類均為（E）-2-甲基環(huán)戊醇，據(jù)報道，（E）-2-甲基環(huán)戊醇是木瓜中主要香氣成分[17]，主要表現(xiàn)青香、草味、木瓜香等香氣特征[12]。

2.4醛類組分分析

Noble和Carlos共鑒定出9種醛類揮發(fā)性組分，占全部揮發(fā)性組分中相對較小的比例，Noble中醛類總含量為966.5μg/kg，Carlos中醛類總含量為231.4μg/kg。Noble中含8種醛類組分，Carlos中含有7種醛類組分，2種共同含有6種醛類。Noble中含量最高醛類組分是（E）-2-己烯醛，而Carlos中醛類的含量均不太高，兩者中均已C6醛為主，如（Z）-3-己烯醛、（E）-2-己烯醛、（E，E）-2，4-己二烯醛、（E，Z）-2，4-己二烯醛等。這些組分雖含量不高，但具有較低的氣味閾值，往往表現(xiàn)出突出的香氣特征，如（E）-2-己烯醛在Noble中含量為742.0μg/kg，閾值為17μg/kg[10]；（Z）-3-己烯醛在Noble和Carlos中含量分別為16.1、7.9μg/kg，仍遠遠超過氣閾值（0.25μg/kg[10]）。C6醛同樣以青香韻為主，往往帶有一些脂肪香氣，有油膩味。醛類物質(zhì)在這兩種葡萄中具有一定的含量，且閾值較低，是一類重要的香氣組分。

2.5酮類組分分析

2種葡萄中共檢測出3種酮類物質(zhì)，其中4-羥基-2-丁酮為共有的組分，且在兩者中含量均較高，分別為976.3μg/kg、807.3μg/kg，是這2種葡萄中的關(guān)鍵香氣組分之一，4-羥基-2-丁酮具有甜香、烤香、霉香、甘草及咖啡氣息，存在于甘草的揮發(fā)性組分和卷煙燃燒的煙霧中，賦予Noble和Carlos圓葉葡萄一些不同于其他葡萄品種的特殊香氣。據(jù)報道，典型歐亞葡萄汁中未鑒定出酮類物質(zhì)[18]。另外，在Carlos葡萄中鑒定出丙酮和3-羥基-2-丁酮，含量較低，分別為36.1μg/kg、5.3μg/kg，遠低于各自的閾值（丙酮50mg/kg，3-羥基-2-丁酮150mg/kg[10]）而未表現(xiàn)出香氣特征。

2.6其他組分分析

2種葡萄中鑒定的其他類組分有酸、烷、烯、呋喃類化合物，這些組分中部分不具有香味，部分具有令人不愉快的氣息，但由于其含量均較低，而閾值范圍高，故不表現(xiàn)出典型的香氣特征。

3　結(jié)論

圓葉葡萄Noble和Carlos中共鑒定出49種揮發(fā)性組分，其中Noble含有37種，Carlos含有36種，兩者共有24種相同組分。在揮發(fā)組分總含量上，Noble（4 629.8μg/kg）高于Carlos（3 757.5μg/kg）。

2種圓葉葡萄揮發(fā)性組分類型主要有醇類、酯類、醛類、酮類和其他化合物，Noble中單組分含量較高的6種成分，從高到低依次為：（E）-2-甲基環(huán)戊醇、4-羥基-2-丁酮、（E）-2-己烯醛、乙酸異丙酯、正己醇、（E）-2-己烯醇；Carlos中單組分含量最高的6種成分，從高到低依次為：（E）-2-甲基環(huán)戊醇、4-羥基-2-丁酮、2-環(huán)己烯-1-醇、乙酸丁酯、正己醇、乙酸丙酯。2個品種在揮發(fā)性組分分布和含量上具有一定的相似度。

Noble和Carlos中揮發(fā)性成分中含有大量的C6的醇類和醛類化合物以及一些低級酯類，具有強烈的青香、花香、水果香等香韻特征，給人清新愉快的嗅覺感受，而這些物質(zhì)容易在發(fā)酵和陳釀過程中經(jīng)氧化等反應消失和變化，因而，2種圓葉葡萄適宜釀造新鮮消費型干紅和干白葡萄酒，香氣宜人清新。另外，酮類等其他化合物賦予2種圓葉葡萄一些烤香、甘草、咖啡及脂肪類的香氣，形成圓葉葡萄較為濃烈的典型性香氣，具有釀造典型性葡萄酒的特性。

進一步研究其中的特征香氣組分和整體香氣特征，需要借助其他研究分析手段，如氣味活性分析法和氣相色譜-嗅聞儀（gaschromatography-olfactometry，GC-O）等。研究圓葉葡萄的揮發(fā)性組分在葡萄酒釀造過程中的變化規(guī)律，需要對發(fā)酵香氣和陳釀香氣（即一類和二類香氣）進一步探索。

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Volatile component analysis ofVitis rotundifoliaNoble and Carlos

ZHANG Jin,YANG Ying,GUAN Jingxi,ZHOU Yongmei,HUANG Yu,SHI Xiaofang,LI Wei*
(Grape and Wine Research Institute,Guangxi Academy of Agriculture Science,Nanning 530007,China)

Volatile components in Noble and CarlosVitis rotundifoliawere detected by solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry(SPME-GC-MS).Forty-nine volatiles were identified including alcohol,ester,aldehyde,ketone and other ingredients.Total volatile content in Noble was higher than that in Carlos.The highest content components in both cultivars were(E)-2-methyl-cyclopentanol and 4-hydroxy-2-butanone, and the two volatile component had certain similarities in variety and content.

Vitis rotundifolia;varieties;volatile components;detection

TS261.2

A

0254-5071（2014）04-0134-05

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.04.032

2014-03-04

廣西農(nóng)業(yè)科學院科技發(fā)展基金項目（桂農(nóng)科2013JQ11）；廣西自然科學基金青年基金項目（2013GXNSFBA019074）；廣西農(nóng)科院基本科研業(yè)務專項資助項目（桂農(nóng)科2012YM19）

張勁（1986-），男，研究實習員，碩士，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工。

*通訊作者：李瑋（1984-），男，助理研究員，博士，研究方向為發(fā)酵工程。