溫泉水灌溉對赤霞珠葡萄果實香氣成分的影響

張秀圓，黃麗鵬，肖秋紅，邵小杰*

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，作物生物學(xué)國家重點實驗室，山東泰安 271018）

溫泉水灌溉對赤霞珠葡萄果實香氣成分的影響

張秀圓，黃麗鵬，肖秋紅，邵小杰*

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，作物生物學(xué)國家重點實驗室，山東泰安 271018）

以5年生釀酒葡萄品種赤霞珠為試材，利用溫泉水在轉(zhuǎn)色期到成熟期進行6次灌溉處理，測定處理后的果實百粒重、可溶性固形物、可滴定酸、總酚和香氣成分的變化，探究溫泉水對香氣等品質(zhì)指標(biāo)的影響。試驗結(jié)果顯示，葡萄的百粒重、可溶性固形物分別比對照增加10.4%、13.6%，可滴定酸降低1.2%，總酚增加10.3%；各處理中共檢測出23種香氣成分，其中，2-己烯醛含量最高，己醛次之；赤霞珠葡萄香氣總量以及各香氣成分含量均比對照有所增加，主要香氣成分為正己醇、乙酸乙酯、2-己烯醛、己醛等，分別高于對照42.1%、29.6%、3.2%、13.1%；另外，增加了具有青草香味的 (Z)-3-己烯-1-醇。溫泉水提高了葡萄果實質(zhì)量及糖含量，降低了酸度，增加了香氣的積累，果實品質(zhì)得到改善。

溫泉水；灌溉；赤霞珠；香氣成分

葡萄果實的香氣成分是葡萄與生俱來的屬性之一，也是評價葡萄果實品質(zhì)的重要性狀，是葡萄與葡萄酒的重要感官質(zhì)量指標(biāo)之一[1]。葡萄果實香氣物質(zhì)主要是以異戊二烯、脂肪酸、氨基酸等為前體合成的，分別產(chǎn)生萜烯類、降C13異戊二烯類，直鏈脂肪醇、醛、酸、酯類、支鏈脂肪族類和芳香族類等香氣成分[2]。葡萄果實中香氣物質(zhì)的種類、含量和組成比例受品種、果實成熟度、土壤環(huán)境及肥水條件的影響[3]。

溫泉是由于地殼深處的地下水受地?zé)嶙饔枚纬桑瑴厝缓杷?、溴、銅、鐵、鋅鈣、鎂等有益人體健康的礦質(zhì)元素，有一定的礦化度，對肥胖癥、運動系統(tǒng)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等具有特殊療效[4]，而相關(guān)研究表明，其中的大量元素和微量元素對于植物的生長發(fā)育是不可或缺的，并對果實品質(zhì)有一定的改善作用[5-7]。

赤霞珠（Cabernet Sauvignon）為我國自1892年開始引入的的歐亞種（Vitis vinifera L.）釀酒品種，在全國葡萄主產(chǎn)區(qū)均有分布，是我國栽培面積最大的釀造紅葡萄酒品種，也是山東省的釀酒葡萄主栽品種之一，不同于玫瑰香、澤香等玫瑰香型葡萄，赤霞珠屬于非芳香型葡萄，具有典型的青草香氣特征[8]。本試驗通過對發(fā)育期的赤霞珠葡萄灌溉稀釋的溫泉水，探究溫泉水灌溉對葡萄香氣成分的影響，旨在為葡萄果實香氣品質(zhì)的改善和調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗于2016年8～10月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)南校區(qū)葡萄試驗園和園藝科學(xué)與工程學(xué)院實驗室內(nèi)進行。供試品種為赤霞珠，自根系5年生樹，株行距為1.0 m×2.0 m，籬架露天栽培。

澆灌所用溫泉水采自泰安市徂徠山溫泉城，溫泉水的水質(zhì)指標(biāo)為：①礦質(zhì)離子K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、F-、Sr2+、Li+，其含量分別為8.60 mg/L、142.50～182.50 mg/L、77.70～89.40 mg/L、5.81～9.04 mg/L、87.62～10.33 mg/L、2.70 mg/L、2.5～30.8 mg/L、0.32～0.36 mg/L。②官能團、、SiO2，其含量分別為249.69～269.17 mg/L、232.35～283.99 mg/L、36～38 mg/L。③水性指標(biāo)電導(dǎo)率為354.5～1306.9 us/cm，礦化度為0.23～0.87 g/L、總硬度231.26～247.17 mg/L、pH值7.5～8.2，呈現(xiàn)弱堿性[9]。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計

2015年開展了預(yù)備試驗確定了適宜的灌溉時期、灌溉濃度和灌溉次數(shù)；于2016年7月下旬（轉(zhuǎn)色期）開始至9月（成熟前期），對長勢一致的赤霞珠葡萄進行濃度為50%的溫泉水（溫泉水與清水以1:1的比例進行稀釋）灌溉處理。每次每株澆灌8 L（根據(jù)土壤含水量的20%計算所得），以清水灌溉為對照（CK）。每處理選取1對立柱空間5～6株為小區(qū)進行溝灌，均澆灌6次，常規(guī)管理。于處理結(jié)束后一周后兼顧陰陽面、葉幕層內(nèi)外中間果穗及每穗肩、中、頂部分隨機取果實100粒，重復(fù)3次，樣品采集完后，帶回實驗室測量單果重，液氮冷凍，于-40 ℃冰箱內(nèi)保存。

以1%電子天平測定果粒重，數(shù)顯式折光儀測定果實可溶性固形物，福林（F-C）試劑法測定葡萄總酚含量。

1.2.2 香氣成分萃取方法

在15 mL的樣品瓶中，加入取自-40 ℃冰箱去籽并用液氮冷凍后盡量粉碎的赤霞珠葡萄樣品20 g、加入 l g NaCl（使香氣成分充分被萃?。? μL 0.822 g/L的內(nèi)標(biāo)2-辛醇和磁力轉(zhuǎn)子后，迅速用錫箔紙密封好后置于磁力攪拌加熱臺上，40 ℃，200 r/min，攪拌預(yù)熱10 min，將已活化或熱解析過的萃取頭（DVB/CAR/PDMS）插入樣品瓶的頂空部分，萃取頭距離液面1 cm。在40 ℃，200 r/min攪拌加熱條件下，吸附40 min，樣品瓶中香氣物質(zhì)達到氣-固和氣-液平衡，然后將萃取頭插入氣相色譜進樣口250 ℃，熱解析10 min。

1.2.3 氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）分析

采用HS-SPME-GC-MS（頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用）方法測定葡萄揮發(fā)性物質(zhì)含量，參照Sanchez-Palomo等的方法，結(jié)合自身氣質(zhì)聯(lián)用儀條件，略有改動。

儀器：GC-MS QP2010 Plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司；手動SPME進樣器，固相微萃取裝置，萃取頭：50/30 μm CAR/DVB/PDMS，由美國supelco公司生產(chǎn)。

GC-MS分析條件：使用的色譜柱為Rtx-5 MS（60 m ×0.25 mm×0.25 μm）毛細管柱；載氣為高純氦氣，流速為1.27 mL/min。固相微萃取手動進樣，采用不分流模式。進樣口溫度250 ℃。柱溫升溫程序：初始40 ℃，保持2 min，以5 ℃/min的速度升溫到230 ℃，保持5 min。質(zhì)譜接口溫度250 ℃，離子源溫度230 ℃，電離方式EI，電子能量70 ev，全掃描模式，掃描范圍：30～450 U。

1.2.4 定性定量方法

（1）定性分析：香味組分經(jīng)氣相色譜分離，不同組分形成其各自的色譜峰，用氣相色譜-質(zhì)譜-計算機聯(lián)用儀進行分析鑒定。各組分質(zhì)譜經(jīng)計算機譜庫（NIST/ WILEY）檢索及資料分析，再結(jié)合有關(guān)文獻進行人工譜圖解析，確認香味物質(zhì)的各個化學(xué)成分。

（2）定量分析：采用內(nèi)標(biāo)法進行定量。計算公式如下：各組分含量/(ng/g)=[各組分的峰面積/(內(nèi)標(biāo)的峰面積×樣品量/g)]×內(nèi)標(biāo)濃度/(g/L)×內(nèi)標(biāo)用量/μL×1000。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用質(zhì)譜全離子掃描（Scan）的圖譜，結(jié)合NIST14和WILEY7比對結(jié)果及相關(guān)文獻的參考對香氣物質(zhì)進行定性；采用面積歸一化法定量，取3次重復(fù)平均值作為香氣物質(zhì)的相對含量。應(yīng)用SPSS 19.0和Excel軟件進行統(tǒng)計處理，差異顯著性分析采用DPS數(shù)據(jù)分析軟件（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫泉水灌溉對赤霞珠果實品質(zhì)指標(biāo)的影響

溫泉水澆灌赤霞珠后，除可滴定酸含量變化不顯著，各品質(zhì)指標(biāo)均比對照顯著增加（表1）。其中，果實百粒重比對照增加10.4%，可溶性固形物增加13.6%，總酚含量高出對照10.3%，可滴定酸含量比對照降低了1.2%。試驗結(jié)果說明，溫泉水澆灌對葡萄果實品質(zhì)產(chǎn)生了明顯的促進作用。

2.2 溫泉水灌溉對赤霞珠香氣成分的影響

2.2.1 赤霞珠葡萄的香氣組成和含量

溫泉水灌溉和清水處理的赤霞珠葡萄共檢測到23種香氣成分，共有醇類7種、醛類9種、酮類2種、酯類3種、烴類1種及其他1種，其中醇類、醛類為主要組成部分（表2）。經(jīng)溫泉水灌溉后的赤霞珠檢測到21種香氣，其中醇類7種、醛類7種，酮類2種、酯類3種、烴類1種及其他1種；清水處理的赤霞珠檢測到20種香氣，其中醇類5種、醛類9種、酮類2種、酯類3種及其他1種；二者共有香氣18種，溫泉水灌溉后的赤霞珠比對照增加了3種，分別為(E)- 3-己烯-1-醇、2-（羥甲基）-2-硝基-1, 3-丙二醇和1,8-二甲基萘。另外醇類物質(zhì)主要包括乙醇、(E)-2-己烯醇、正己醇、2-甲基-3-丁烯-2-醇等；醛類包括己醛、2-己烯醛、壬醛等；酮類則以2-辛酮和2,3-二氫-3,5-二羥基-6-甲基-4(H)吡喃-4-酮為主。

表1 溫泉水對赤霞珠果實品質(zhì)的影響

表2 溫泉水灌溉后果實主要香氣組分及其含量

表3 溫泉水對赤霞珠香氣成分含量的影響 （單位：μg/g）

表4 溫泉水對葡萄特征香氣成分的影響 （單位：μg/g）

2.2.2 溫泉水灌溉對赤霞珠香氣種類和香氣總量的影響

溫泉水灌溉赤霞珠果實后的香氣總量和清水灌溉產(chǎn)生顯著差異，比對照增加10.5%（表3）。另外醇類、醛類等主要香氣組分也有顯著增加，其中，醇類比對照提高47.2%，醛類高出對照近5.9%；其他各類物質(zhì)也都比對照有所提高。因此可知：溫泉水對葡萄揮發(fā)性香氣的影響明顯優(yōu)于清水灌溉。

2.2.3 赤霞珠葡萄主要香氣物質(zhì)比較

溫泉水灌溉赤霞珠葡萄，不僅影響了葡萄香氣總含量，而且對各香氣組分也影響顯著（表4）。其中主要醇類、醛類物質(zhì)的含量均比對照有明顯增加，其中主要組分中的正己醇、2-己烯醛、己醛比對照增加較顯著，分別高于對照42.1%、3.2%、13.1%，并且新產(chǎn)生了具有青草香味的(Z)-3-己烯-1-醇。

3 討論

葡萄等果樹的物質(zhì)代謝、生理活動與礦質(zhì)元素緊密相關(guān)，礦質(zhì)營養(yǎng)對葡萄形態(tài)建成、果實品質(zhì)與產(chǎn)量形成起著極其重要的作用[10-12]。

溫泉水灌溉處理后的赤霞珠葡萄果實重量比對照增加10.4%，可溶性固形物、總酚含量分別增加13.6%、10.3%，可滴定酸含量比對照降低1.2%。在檢測到的23種香氣中，二者共有香氣為18種，溫泉水灌溉的赤霞珠共檢測到21種香氣，比對照增加了3種，分別為(E)- 3-己烯-1-醇、2-(羥甲基)-2-硝基-1,3-丙二醇和1,8-二甲基萘，香氣總量由清水灌溉的10.39 μg/g升高到11.60 μg/g，比對照增加11.7%。試驗結(jié)果表明灌溉溫泉水促進了葡萄對礦質(zhì)元素的吸收，明顯提高了葡萄的香氣等品質(zhì)指標(biāo)，葡萄香氣物質(zhì)的組成除受品種影響外，還因礦質(zhì)營養(yǎng)、生長環(huán)境和栽培管理方式的差異而不同[13]。李寶江等[14]對蘋果果實內(nèi)Ca、K、P、Mg、Zn和Mn等元素與蘋果風(fēng)味品質(zhì)的關(guān)系進行研究，結(jié)果表明Ca、K與果實風(fēng)味呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。本試驗用水采自山東省泰安市徂徠鎮(zhèn)的溫泉水資源，其溫泉水中富含大量的礦質(zhì)離子，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Li+等含量較大幅度超過了正常灌溉水，其中Ca2+含量達到77.70～89.40 mg/L、Mg2+含量達到5.81～9.04 mg/L，而且其pH值和礦化度等指標(biāo)均在正常灌溉水范圍內(nèi)，由此可見，灌溉溫泉水對果實品質(zhì)有顯著的提升效果。

我們還觀察到，本試驗從赤霞珠葡萄果實中共檢測到香氣成分23種，并將其歸類為醇類、醛類、酮類、酯類和烴類，以醛類和醇類為主，其中醛類物質(zhì)所占比例最高，達到香氣總量的78.7%，其次是醇類。醛類含量最高的是2-己烯醛，為5.51 μg/g，其次是己醛、5-羥甲基糠醛，三者分別比對照增加3.2%、13.1%、6.25%；醇類含量最高的是正己醇，為0.27 μg/g，高出對照42.1%。除此之外，溫泉水處理后的果實香氣成分中比對照還增加了一種青草味的C6醇，即(Z)-3-己烯-1-醇，礦質(zhì)元素主要影響葡萄果實中具有生青味的C6類香氣物質(zhì)的積累，并且可以促進赤霞珠等葡萄果實主要香氣物質(zhì)中的C6醇向C6醛的轉(zhuǎn)化[15]，上述結(jié)果表明溫泉水中豐富的礦質(zhì)元素滿足了葡萄生長所需的營養(yǎng)條件，促進了葡萄香氣等營養(yǎng)物質(zhì)的合成尤其是C6醛和C6醇的合成，提高了果實品質(zhì)。

4 結(jié)論

灌溉富含礦質(zhì)元素的溫泉水增加了赤霞珠葡萄的果重、可溶性固形物含量和多酚含量，顯著提高了葡萄果實的香氣含量，增加了香氣種類，主要香氣成分2-己烯醛、己醛、乙酸乙酯、正己醇分別比對照增加3.2%、13.1%、29.6%、42.1%，顯著改善了赤霞珠葡萄的果實品質(zhì)特別是香氣品質(zhì)。

[1] 張明霞, 吳玉文, 段長青. 葡萄與葡萄酒香氣物質(zhì)研究進展[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008(7): 2098-2104.

[2] SCHWAB W, DAVIDOVICH-RIKANATI R, LEWINSOHN E. Biosynthesis of plant-derived flavor compounds[J]. The Plant Journal, 2008, 54(4): 712-732.

[3] OLIVEIRA J M, FARIA M, Sá F, et al. C6-alcohols as varietal markers for assessment of wine origin[J]. Analytica Chimica Acta, 2006, 563(1): 300-309.

[4] 彭淑瓊. 恩平市溫泉水部分重金屬元素的檢測[J]. 旅行醫(yī)學(xué)科學(xué), 2006(4): 28-30.

[5] BAXTER I. Ionomics: Studying the social network of mineral nutrients[J]. Current Opinion in Plant Biology, 2009, 12(3): 381-386.

[6] H?NSCH R, MENDEL R R. Physiological functions of mineral micronutrients (Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Mo, B, Cl)[J]. Current Opinion in Plant Biology, 2009, 12(3): 259-266.

[7] SINGH U M, SAREEN P, SENGAR R S, et al. Plant ionomics: a newer approach to study mineral transport and its regulation[J]. Acta Physiologiae Plantarum, 2013, 35(9): 2641-2653.

[8] GOMEZ. E, MARTINEZ. A , LAENCINAZ. J. Localization of free and bound aromatic compounds among skin, juice and pulp fractions of some grape varieties[J]. Vitis, 1994, 33(1): 1-4.

[9] 王楊, 張秀圓, 黃麗鵬, 等. 溫泉水灌溉對葡萄品質(zhì)和土壤理化性質(zhì)的影響[J]. 落葉果樹, 2016(2): 20-22.

[10] 聶松青, 田淑芬. 葡萄礦質(zhì)營養(yǎng)概況及微生物肥的應(yīng)用[J]. 中外葡萄與葡萄酒, 2015(5): 46-51.

[11] 路超, 薛曉敏, 王翠玲, 等. 山東省蘋果園果實品質(zhì)指標(biāo)、葉片營養(yǎng)與土壤營養(yǎng)元素的相關(guān)性分析[J].中國農(nóng)學(xué)通報, 2011, 27(25): 168-172.

[12] 覃杰鳳. 果樹礦質(zhì)營養(yǎng)的研究進展[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報, 2011, 17(7): 94-96.

[13] 周建梅, 曹耀鵬, 賈名波, 等. 山東不同產(chǎn)區(qū)巨峰葡萄香氣物質(zhì)分析[J]. 中外葡萄與葡萄酒, 2013(2): 16-20.

[14] 李寶江, 林桂榮, 劉風(fēng)君. 礦質(zhì)元素含量與蘋果風(fēng)味品質(zhì)及耐貯性的關(guān)系[J]. 果樹科學(xué), 1995, 12(3): 141-l45.

[15] 劉迪, 張也, 楊玉梅, 等. 葉面噴施微量元素和稀土元素混合液對釀酒葡萄果實中礦質(zhì)元素及主要香氣物質(zhì)的影響[J]. 果樹學(xué)報, 2015(4): 620-632.

Effects of thermal spring water irrigation on aroma quality of Cabernet Sauvignon grapes

ZHANG Xiuyuan, HUANG Lipeng, XIAO Qiuhong, SHAO Xiaojie*
（College of Horticultural Science and Engineering, Shandong Agricultural University, State Key Laboratory of Crop Biology, Tai'an, Shandong 271018, China）

The 5 years old of Cabernet Sauvignon was irrigated by using the local rich thermal spring water resources for 6 times during the period of varison to maturity. The changes of 100 berries weight, soluble solids, titratable acid, total phenol and aroma components were investigated, to explore the effect of thermal spring water on the aroma quality of Cabernet Sauvignon grape. The results showed that the 100 berries weight and soluble solids content of grape fruit increased 10.4%、13.6%, the titratable acid decreased by 1.2%, and the total phenol content increased by 10.3% compared with the control; 23 kinds of aroma components were detected in all treatments, among which, 2-Hexenal was the highest, Hexanal was second, the total amount and components of aroma of Cabernet Sauvignon were increased than the control after the treatment of thermal spring water. The main aroma components were1-Hexanol, Ethyl acetate, 2-Hexenal and Hexanaldehyde, significantly higher than that of the control, respectively increased 42.1%, 3.2%, 13.1%. In addition, (Z)-3-Hexen-1-ol, were added. The fruit quality of grape was increased, the acidity was decreased, the accumulation of aroma was increased, the fruit quality was increased signifi cantly after thermal spring water, so this research was worthy to be popularized in production.

thermal spring water; irrigation; Cabernet Sauvignon; aroma component

S663.1

A

10.13414/j.cnki.zwpp.2017.03.008

2017-04-10

國家現(xiàn)代葡萄產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)專項（CARS-30），山東省自然科學(xué)基金項目（ZR2012CM023）

張秀圓（1990-），女，山東濟寧人，在讀研究生，研究方向為葡萄栽培生理。E-mail: 1456850648@qq.com

*通訊作者：邵小杰，E-mail: shaoxj65@163.com