不同品種葡萄酒香氣特征及成分分析

趙昊，王雪薇，宋晶晶，王偉雄，武運(yùn)*，薛潔*

（1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2. 中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京 100015）

隨著我國(guó)葡萄酒市場(chǎng)的日益擴(kuò)大，葡萄酒已進(jìn)入千家萬(wàn)戶的餐桌。在評(píng)定葡萄酒的諸多指標(biāo)中，葡萄酒的香氣成分尤其能突出其差異性[1]。在香氣來(lái)源方面，可以將葡萄酒香氣為品種香、發(fā)酵香、陳釀香，其中品種香是葡萄酒差異特征的主要來(lái)源[2]。

目前，國(guó)內(nèi)外在葡萄酒香氣方面的研究主要采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）或者氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)結(jié)合嗅聞儀（Olfactometry）[3]。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在食品領(lǐng)域多用于白酒及葡萄酒風(fēng)味的研究，并取得初步成效[4]。氣相色譜根據(jù)保留時(shí)間來(lái)區(qū)分待測(cè)物質(zhì)的不同組分，質(zhì)譜作為檢測(cè)器，具有分辨能力強(qiáng)、靈敏度高、檢測(cè)時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)；嗅聞儀是一種對(duì)氣味物質(zhì)進(jìn)行在線嗅聞并記錄描述結(jié)果的儀器。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用與嗅聞儀聯(lián)用技術(shù)也用于香料、香醋、白酒、蘋(píng)果、奶酪等的特征香氣成分的分析[5]。氣相色譜-嗅聞儀-質(zhì)譜（GCOlfactometry-MS，GC-O-MS）聯(lián)用對(duì)葡萄酒香氣成分的研究國(guó)內(nèi)外也已有廣泛應(yīng)用。

山葡萄品種‘左山一’具有較強(qiáng)的抗寒特性，藤蔓冬天無(wú)需埋土，適應(yīng)環(huán)境能力極強(qiáng)[6-7]，其葡萄果香味豐富、清新，在風(fēng)味物質(zhì)尤其是酯類(lèi)物質(zhì)上更具特色[8]。試驗(yàn)選擇東北地區(qū)種植的山葡萄品種‘左山一’和歐洲品種‘赤霞珠’‘西拉’及‘美樂(lè)’為原料，運(yùn)用釀酒酵母菌S2進(jìn)行釀酒試驗(yàn)，并通過(guò)GC-MS及GC-O-MS進(jìn)行定性、定量、嗅聞分析[9-10]，探究‘左山一’山葡萄酒的香氣特征，并分析不同種葡萄酒間的香氣物質(zhì)差異。

1 材料與方法

1.1 材料

葡萄品種‘左山一’‘赤霞珠’‘西拉’‘美樂(lè)’，均采于黑龍江雙鴨山清谷酒莊，采摘時(shí)間為2019年9月中旬。

采樣方法：均勻、隨機(jī)選取地塊的東、南、西、北、中5點(diǎn)取樣，每點(diǎn)取健康葡萄10.0 kg，放置于無(wú)菌的密封袋中，冷藏，即可運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。

1.2 試劑

癸酸甲酯（內(nèi)標(biāo)）、乙酸乙酯、異丁醇、乙酸異戊酯、乙酸戊酯、辛醇、4-羥基丁酸乙酰酯、十一酸乙酯、丁二酸乙基-3-甲基丁酯、戊酸乙酯等香氣標(biāo)準(zhǔn)品（C8～C40正構(gòu)烷烴標(biāo)品），美國(guó) Sigma公司。

1.3 儀器與設(shè)備

CL-180電磁爐，廣州市科能電器有限公司；GC-MS聯(lián)用儀，東莞市德潤(rùn)儀器有限公司；嗅聞儀，瑞士Brechbuhler公司；DB-WAX色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），安捷倫公司；電子恒溫水浴鍋，北京恒瑞興達(dá)儀器有限公司；萃取瓶，北京亞歐德鵬有限公司；萃取頭，美國(guó)Supelco公司。

1.4 試驗(yàn)方法

以武運(yùn)實(shí)驗(yàn)室篩選的酵母S2為供試菌株，將‘左山一’‘赤霞珠’‘西拉’及‘美樂(lè)’葡萄汁連同皮渣進(jìn)行釀酒試驗(yàn)。并運(yùn)用GC-MS和GC-O-MS對(duì)葡萄酒的香氣物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析。

1.4.1 釀造工藝流程

葡萄原料→清洗、篩選、去?！扑椤蜏亟n（8 ℃，5 d）→葡萄汁、皮渣→接種S2→24 ℃發(fā)酵→過(guò)濾離心→4 ℃貯存→風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)。

關(guān)鍵點(diǎn)：葡萄原料需完全成熟、且外表無(wú)機(jī)械損傷及病蟲(chóng)害；響應(yīng)面優(yōu)化酵母菌S2接種量為1×1010cfu/mL；在24 ℃下控溫發(fā)酵，每24 h檢測(cè)比重和糖度，當(dāng)比重＜0.993、還原糖＜4 g/L時(shí)，即判定為酒精發(fā)酵終點(diǎn)。

1.4.2 GC-MS方法

準(zhǔn)確移取5 mL發(fā)酵完成的酒樣于萃取瓶，密封狀態(tài)下35 ℃水浴15 min，插入萃取針吸附40 min，然后氣相色譜進(jìn)樣，250 ℃解析5 min。

GC條件：初始溫度30 ℃，2 min；以4 ℃/min升至230 ℃，7 min。進(jìn)樣口溫度為250 ℃，載氣為He，流速為1.2 mL/min，不分流。

MS條件：電子轟擊（electron impact，EI）離子源，電子能量70 eV，傳輸線溫度230 ℃，離子源溫度為230℃，質(zhì)量掃描范圍55～500 m/z。

通過(guò)NIST（The National Institute of Standards and Technology，NIST）譜庫(kù)2.0檢索和保留指數(shù)共同進(jìn)行揮發(fā)性香氣成分的定性分析。以癸酸甲酯為內(nèi)標(biāo)，選擇SIM模式對(duì)峰面積進(jìn)行掃描，確定內(nèi)標(biāo)峰面積，根據(jù)各化合物峰面積確定具體含量。

1.4.3 GC-O-MS方法

SPME提取揮發(fā)性成分，移取10 mL葡萄酒至30 mL萃取瓶。密封情況下55 ℃水浴10 min，萃取針吸附香氣30 min，進(jìn)樣口解析5 min。

GC條件：不分流進(jìn)樣，起始溫度為40 ℃，以2 ℃/min升溫至215 ℃，保持3 min。進(jìn)樣口溫度為250 ℃，載氣He，流量為1.2 mL/min。

MS條件：EI離子源，電子能量為70 eV；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；質(zhì)譜質(zhì)量掃描的范圍為55～500 m/z。嗅聞口接口溫度200 ℃。

峰后強(qiáng)度法分析試驗(yàn)，選擇3位經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的嗅聞人員。嗅聞人員分別記錄香氣物質(zhì)的保留時(shí)間及氣味特性。嗅聞強(qiáng)度采用：1：極弱；2：弱；3：中等；4：強(qiáng)；5：極強(qiáng)等級(jí)評(píng)價(jià)法[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄酒GC-MS結(jié)果分析

2.1.1 定性分析

通過(guò)NIST數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比和物質(zhì)保留指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，共鑒定出39種葡萄發(fā)酵酒的風(fēng)味物質(zhì)，主要包括了酯類(lèi)、醇類(lèi)、酸類(lèi)、酚類(lèi)4大類(lèi)物質(zhì)。結(jié)果如表1所示。

基于鑒定出的39種主體風(fēng)味，本試驗(yàn)中4個(gè)單品種酒的主體風(fēng)味化合物種類(lèi)略有差異。4個(gè)酒樣中酯類(lèi)物質(zhì)共計(jì)19種，酯類(lèi)物質(zhì)是葡萄酒香氣的主要貢獻(xiàn)者，可賦予葡萄酒果香和花香氣味，增加葡萄酒香氣的復(fù)雜性和典型性[12]；4個(gè)酒樣中醇類(lèi)物質(zhì)共計(jì)15種，這些醇類(lèi)物質(zhì)是酵母代謝的次級(jí)產(chǎn)物，也是葡萄酒中主要香氣物質(zhì)之一，能夠賦予葡萄酒更為復(fù)雜的香氣[13]；4個(gè)酒樣中酸類(lèi)物質(zhì)共計(jì)4種，酸類(lèi)物質(zhì)主要來(lái)源于酵母菌，即葡萄酒中發(fā)酵香；酚類(lèi)物質(zhì)1種，數(shù)量較低，是由于葡萄酒中酚類(lèi)物質(zhì)所呈現(xiàn)的峰比較小。

2.1.2 定量分析

GC-MS定性分析是確定葡萄酒整體的主體香味物質(zhì)，但不能代表葡萄酒中香氣成分的具體含量，為此試驗(yàn)對(duì)葡萄酒中香氣物質(zhì)進(jìn)行定量分析，檢測(cè)出31中香氣成分，結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)結(jié)果顯示：4個(gè)酒樣中香氣物質(zhì)質(zhì)量濃度基本保持一致，個(gè)別香氣物質(zhì)之間質(zhì)量濃度略有差異。橙花叔醇在葡萄酒中起到協(xié)調(diào)、定香的作用[14]，使葡萄酒風(fēng)味較為平緩，其在‘左山一’酒樣中含量最低，在‘赤霞珠’酒樣中的含量最高。 乳酸乙酯、異丁醇、苯乙醇在‘左山一’酒樣中的含量高于其它3個(gè)品種，其余酯類(lèi)物質(zhì)基本保持一致。4個(gè)酒樣中，‘左山一’的整體風(fēng)味物質(zhì)更為豐富且含量較高?！嘞贾椤械谋郊状?、乙酸苯乙酯含量更高，而‘西拉’中的愈創(chuàng)木酚含量較高，該物質(zhì)在葡萄酒中呈烤碳風(fēng)味[15]，使其呈現(xiàn)出木桶陳釀的風(fēng)味[16]，故‘西拉’葡萄酒更適于橡木桶陳釀。

表1 4種葡萄酒的主體香氣成分鑒定結(jié)果Table 1 Identification of main aroma components in wine

2.1.3 各葡萄酒樣的GC-O-MS分析

采用峰后強(qiáng)度法對(duì)4個(gè)葡萄酒樣的香氣成分進(jìn)行分析，結(jié)果如表3～6所示。‘左山一’‘赤霞珠’‘西拉’及‘美樂(lè)’酒樣中分別發(fā)現(xiàn)15種、14種、13種、14種香氣活性物質(zhì)，這些物質(zhì)主要涉及酯類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)、烯烴類(lèi)。4個(gè)酒樣的活性物質(zhì)各有不同，是各類(lèi)物質(zhì)的綜合效果，主要集中在酯類(lèi)物質(zhì)，以乙酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯為最高。

4個(gè)酒樣中主要呈香物質(zhì)以果香味為主，包括：菠蘿香、香蕉香、橙子香、椰子香、梨香等果香，這些香氣混合在一起賦予葡萄酒令人愉悅的香氣；果香氣味也分為清新的果香如橙子香、桃子香，以及濃郁的果香如菠蘿香?；ㄏ銥槊倒逑愫蛙岳蛳銡?。此外，通過(guò)GC-O-MS分析還嗅聞出一些薄荷香。因此，整體嗅聞呈香較為清爽。

‘左山一’葡萄酒嗅聞的氣味主要是酯類(lèi)，其次是醇類(lèi)和酸類(lèi)，此外還有泥土味，在色譜圖中未出峰，表明該峰的色譜響應(yīng)效果較差，感官閾值極低。且‘左山一’酒樣的嗅聞氣息略青澀，比如：嗅聞到的未成熟果實(shí)氣味反式-2-辛烯-1-醇，整體呈香氣味較清新，以花香及清新果香為主?，F(xiàn)階段我國(guó)葡萄酒飲用人群呈現(xiàn)年輕化現(xiàn)象，對(duì)于葡萄酒的選擇更趨于呈香清新的新鮮型葡萄酒，‘左山一’葡萄酒整體嗅聞強(qiáng)度可滿足此需求。

‘赤霞珠’酒樣的香氣嗅聞以熟透漿果香、花香為主，嗅聞強(qiáng)度較大，且果味更為清新，所具有的青草味呈香物質(zhì)水楊酸甲酯非常突出?！嘞贾椤咸丫谱鳛槭鼙娮顝V、銷(xiāo)售量最大的品種葡萄酒，多為濃郁型，其香氣以黑色水果香氣為主，更適宜于陳釀。

‘美樂(lè)’作為唯一可以與‘赤霞珠’媲美的葡萄酒，二者的香氣特征較為相似，但風(fēng)味物質(zhì)更為濃烈，多呈現(xiàn)熟透的、強(qiáng)烈的果香味。且‘美樂(lè)’嗅聞呈香物質(zhì)中，還存在呈干辣味的異丁醇。‘美樂(lè)’與‘赤霞珠’一樣，含有異丁酸乙酯和乙酸異丁酯，兩種物質(zhì)均嗅聞出較為強(qiáng)烈或熟透的果香。陳年的‘美樂(lè)’葡萄酒常常帶有香料氣息，是該品種酒的顯著特征。

表2 葡萄酒香氣物質(zhì)組分含量Table 2 Contents of aroma components in wine/(μg/L)

‘西拉’葡萄酒酒體豐滿，口感厚重，整體嗅聞香氣濃郁，與‘赤霞珠’‘美樂(lè)’一樣，有較強(qiáng)的陳年能力。除了有較為強(qiáng)烈的水果香味外，‘西拉’葡萄酒還具有較甜蜜的花香味，這種嗅聞描述是‘左山一’‘赤霞珠’和‘美樂(lè)’中不常見(jiàn)的嗅聞呈香?！骼咸丫浦羞€存在呈肥皂味的壬醛和雜醇油氣味的1-戊醇，由于‘西拉’葡萄酒口感具有辛辣氣息，通常與其他葡萄品種混釀。

表3 ‘左山一’葡萄酒中的香氣活性物質(zhì)Table 3 Aroma active substances in 'Zuoshanyi' wine

表4 ‘赤霞珠’葡萄酒中的香氣活性物質(zhì)Table 4 Aroma active substances in 'Cabernet Sauvignon' wine

表5 ‘美樂(lè)’葡萄酒中的香氣活性物質(zhì)Table 5 Aroma active substances in 'Merlot' wine

表6 ‘西拉’葡萄酒中的香氣活性物質(zhì)Table 6 Aroma active substances in 'Syrah' wine

3 討論與結(jié)論

溫可睿等[17]提出，葡萄酒香氣之間的差異主要在于其品種香與發(fā)酵香；王家梅等[18]也指出，不同品種葡萄酒的香氣物質(zhì)具有明顯差異。謝春梅等[19]對(duì)寧夏青銅峽產(chǎn)區(qū)‘美樂(lè)’‘赤霞珠’和‘西拉’葡萄酒揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行分析，結(jié)果表明，三者在主要成分上具有一致性，聚類(lèi)分析其香氣物質(zhì)含量具有較大差異。本試驗(yàn)選用產(chǎn)自黑龍江地區(qū)的山葡萄品種‘左山一’和歐洲品種‘赤霞珠’‘西拉’及‘美樂(lè)’葡萄為原料釀造的葡萄酒，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）及氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜（GC-O-MS）對(duì)葡萄酒香氣種類(lèi)、含量及嗅聞進(jìn)行測(cè)定分析，結(jié)果顯示：4個(gè)品種葡萄酒共計(jì)39種主體風(fēng)味物質(zhì)，其中以酯類(lèi)、醇類(lèi)、酸類(lèi)、酚類(lèi)4大類(lèi)為主，香氣物質(zhì)之間質(zhì)量濃度略有差異，‘左山一’葡萄酒中乳酸乙酯、異丁醇、苯乙醇含量高于其余3品種葡萄酒；‘左山一’葡萄酒果味最為豐富，‘赤霞珠’葡萄酒中香氣物質(zhì)嗅聞強(qiáng)度較高，‘美樂(lè)’葡萄酒中具有異丁醇等呈干辣味的香氣物質(zhì)[20]，‘西拉’葡萄酒中除了含有熟透的果香味外，甜蜜花香也是主要特征[21]。

分析得知，‘赤霞珠’‘美樂(lè)’和‘西拉’品種葡萄酒間風(fēng)味物質(zhì)無(wú)較大差異，均適合于陳釀[22-23]。而‘左山一’山葡萄酒，較其他品種葡萄酒而言，其果味更加豐富、清新，既可適合作為新酒直接飲用，又可以同其3個(gè)品種葡萄酒一起進(jìn)行混釀或單獨(dú)陳釀，適合規(guī)模化生產(chǎn)。