吉林省通化產(chǎn)區(qū)北冰紅冰酒香氣成分研究

金宇寧，舒 楠，曹煒玉，肖家美，張寶香，路文鵬

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 特產(chǎn)研究所，吉林 長春 130112）

冰葡萄酒是利用在-8 ℃以下，在葡萄樹上自然冰凍的葡萄釀造的葡萄酒。冰葡萄酒是一款珍貴的甜型酒，冰酒中總糖的含量在125 g/L以上，被稱為“液體黃金”[1]。我國可以用于釀造冰酒的葡萄品種較少，目前制作冰紅山葡萄酒的北冰紅獲得認(rèn)可良多，北冰紅品種抗性強(qiáng)，含糖量高，在東北地區(qū)廣泛種植[2]。其中，通化釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)的自然條件優(yōu)良，葡萄酒產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)深厚，從20世紀(jì)30～40年代通化已成為全國葡萄酒產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍地區(qū)，葡萄種植也為通化地區(qū)農(nóng)民增收做出貢獻(xiàn)[3-4]。

葡萄酒的感官特性包括顏色、澄清度、香氣、口味等，香氣在葡萄酒的風(fēng)格與特征的體現(xiàn)中起到十分重要的作用。葡萄酒中的香氣物質(zhì)類別可以分為酯類、醇類、酮類、萜烯類、芳香族類等[5]，香氣受到葡萄原料[6]、釀造工藝以及貯藏工藝的影響[7-9]。葡萄原料對葡萄酒起到了決定性的作用，而相同葡萄品種的品質(zhì)好壞受到氣候環(huán)境、地理位置、土壤類型、人工管理方式等幾方面的影響[10]。葡萄果實(shí)具有原產(chǎn)地的地域特征。在宋菲等[11]的研究中，不同產(chǎn)地玫瑰香葡萄藤莖中白藜蘆醇和ε-葡萄素的含量也有所差別。王晶等[12]檢測在新疆的4小產(chǎn)區(qū)的赤霞珠葡萄果實(shí)，發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸總含量在不同產(chǎn)區(qū)有明顯的差異。陶永勝[13]對賀蘭山東麓的霞多麗葡萄與昌黎、彌勒、沙城和瑪納斯4個產(chǎn)地的霞多麗葡萄對比發(fā)現(xiàn)酒的果香特征不同?？梢姰a(chǎn)地的不同及“風(fēng)土”的差異會對葡萄品質(zhì)產(chǎn)生不同的影響。

“地理標(biāo)志”就冰酒產(chǎn)品來講意義突出，但目前的研究尚缺乏對通化產(chǎn)區(qū)內(nèi)不同的產(chǎn)地的冰酒品質(zhì)與特點(diǎn)的對比。本研究采用頂空氣相色譜-離子遷移譜（headspace gas chromatography-ion mobility spectrometry，HS-GC-IMS）分析了通化產(chǎn)區(qū)的柳河與集安產(chǎn)地的山葡萄北冰紅冰酒的風(fēng)味，比較了兩地冰酒的香氣成分與特點(diǎn)，以期為通化產(chǎn)區(qū)冰酒風(fēng)味物質(zhì)的研究提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 葡萄原料

試驗(yàn)所用葡萄為2019年冬季在吉林省通化產(chǎn)區(qū)集安產(chǎn)地、柳河產(chǎn)地采收的山葡萄北冰紅，隨機(jī)人工采摘并冷凍壓汁。采摘園址為柳河縣山葡萄酒產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心、集安市麻線鄉(xiāng)特產(chǎn)所試驗(yàn)園，集安比柳河產(chǎn)地平均氣溫與降水量更高，無霜期更長，具體氣候信息以及環(huán)境信息見表1。

表1 不同北冰紅葡萄產(chǎn)地氣候及環(huán)境概況Table 1 General situation of climate and environment of different Beibinghong grape producing areas

1.1.2 化學(xué)試劑

硫酸、氯化鈉、碳酸氫鈉、冰乙酸、鹽酸、無水乙醇、氫氧化鈉（均為分析純）：北京化工廠；丹寧酸（分析純）：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；無水碳酸鈉（分析純）：天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司；鄰苯二甲酸氫鉀、蒽酮（均為分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；葡萄糖（分析純）：廣州金華大化學(xué)試劑有限公司；4-甲基-2-戊醇（色譜純）：上海聯(lián)碩生物科技有限公司；果膠酶（酶活800 000 U）：鄭州天順食品添加劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PAL-06型手持折光儀：日本ATAGO公司；FlavourSpec風(fēng)味分析儀：德國GAS公司；Cary 60 UV-Vis紫外分光光度計(jì)：美國安捷倫科技有限公司；HWS-12電熱恒溫水浴鍋、DHG-9240恒溫干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；WAX色譜柱（30 m×0.53 mm×1 μm）：美國RESTEK公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 采收及冰葡萄酒的制備

在試驗(yàn)園的氣溫低于-7 ℃時，將山葡萄在樹枝上保持一定時間，結(jié)冰后采收，并在-8 ℃冰凍的狀態(tài)下進(jìn)行壓榨，得到高糖的冰葡萄汁，整個壓榨過程要盡快完成。在冰葡萄汁中按0.04 mg/L的質(zhì)量濃度添加果膠酶澄清，按60 mg/L的質(zhì)量濃度添加SO2。接入酵母培養(yǎng)液后進(jìn)行控溫發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度在15～18 ℃，緩慢發(fā)酵數(shù)周，當(dāng)酒精度達(dá)到10%vol以上時終止發(fā)酵，然后經(jīng)低溫儲藏、過濾除菌、無菌灌裝，制得成品冰葡萄酒。

1.3.2 檢測方法

采用手持折光儀檢測可溶性固形物含量；采用蒽酮-硫酸比色法檢測總糖含量；參照國標(biāo)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》方法檢測酒精度和干浸出物含量；參照國標(biāo)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[14]中的指示劑法檢測樣品中總酸含量；采用pH示差法檢測總花色苷含量；采用Folin-Denis試劑法檢測單寧含量。

采用頂空氣相色譜-離子遷移譜法檢測香氣物質(zhì)，并使用FlavourSpec風(fēng)味分析儀分析，在20 mL頂空瓶中加入1 mL的樣品，以20 mg/L的4-甲基-2-戊醇為內(nèi)標(biāo)檢測。氣相-離子遷移譜單元的分析時間為30 min，WAX色譜柱（30 m×0.53 mm×1 μm），色譜柱的溫度為60 ℃，進(jìn)樣體積為100 μL，孵育時間為10 min，孵育溫度為60 ℃，孵化轉(zhuǎn)速500 r/min。香氣物質(zhì)含量計(jì)算公式如下：

式中：Ci為香氣物質(zhì)含量，μg/L；Cis為內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量濃度，μg/L；Ai/Ais為任一香氣物質(zhì)信號峰與內(nèi)標(biāo)信號峰的體積比。

1.3.3 感官評價

感官測評小組由30名經(jīng)過葡萄酒品評培訓(xùn)的人員組成，參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》以及經(jīng)過文獻(xiàn)查閱[15-17]制定了評分標(biāo)準(zhǔn)細(xì)則，從顏色、澄清度、香氣、滋味、典型性幾方面分別評分。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)采用Excel 2010軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與處理，采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行T檢驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，以SAS 9.2軟件做主成分分析（principal component analysis，PCA）。試驗(yàn)的操作均為3次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 北冰紅葡萄果實(shí)理化指標(biāo)對比

將冬季冰凍的葡萄果實(shí)壓汁成汁后檢測冰葡萄果汁的理化指標(biāo)，結(jié)果見表2。由表2可知，柳河產(chǎn)地北冰紅冰葡萄果汁中的可溶性固形物含量、總糖含量、滴定酸含量、單寧含量以及總花色苷的含量皆顯著高于集安產(chǎn)地（P＜0.05）。柳河產(chǎn)地的可溶性固形物含量為40.87°Bx，集安產(chǎn)地可溶性固形物含量為39.17°Bx。柳河產(chǎn)地的總酸含量高達(dá)15.94 g/L，比集安產(chǎn)地高5.10 g/L，總酸含量過高可能對葡萄酒的口感產(chǎn)生負(fù)面影響。柳河產(chǎn)地的總花色苷含量為371.27 mg/L，顯著高于集安產(chǎn)地葡萄的總花色苷含量219.63mg/L（P＜0.05）。

表2 不同產(chǎn)地北冰紅冰葡萄果汁理化指標(biāo)Table 2 Physicochemical indexes of Beibinghong grape ice juice from different producing areas

2.2 北冰紅冰酒基本理化指標(biāo)

在冰酒發(fā)酵完成后，對其基本理化指標(biāo)進(jìn)行檢測，結(jié)果見表3。由表3可知，兩個產(chǎn)地冰葡萄酒理化指標(biāo)均符合國標(biāo)GB/T 25504—2010《冰葡萄酒》中的規(guī)定。柳河與集安冰酒酒精度在10.5%vol～11.0%vol，集安產(chǎn)地冰酒的滴定酸含量為11.83 g/L，顯著低于柳河產(chǎn)地（12.93 g/L）（P＜0.05）；干浸出物含量差異顯著（P＜0.05），柳河冰酒的干浸出物含量高達(dá)83.73 g/L；柳河、集安產(chǎn)地冰酒可溶性固形物含量分別為29.17°Bx、24.63°Bx；兩者殘?zhí)呛繘]有顯著性差異（P＞0.05）；柳河冰酒的單寧含量為2.23 g/L，顯著高于集安產(chǎn)地（P＜0.05）；柳河冰酒的總花色苷含量為195.93 mg/L，顯著高于集安產(chǎn)地（P＜0.05）。

表3 不同產(chǎn)地北冰紅冰酒理化指標(biāo)Table 3 Physicochemical indexes of Beibinghong ice wine from different producing areas

2.3 北冰紅冰酒香氣成分分析

2.3.1 香氣物質(zhì)種類與含量分析

兩個產(chǎn)地的北冰紅冰酒樣品香氣成分分析結(jié)果見表4，香氣物質(zhì)種類及含量見圖1。由表4可知，北冰紅冰酒樣品中均共鑒定出46種香氣物質(zhì)，包括酸類物質(zhì)有3種，酯類物質(zhì)有19種，醇類物質(zhì)有9種，酮類物質(zhì)6種，醛類物質(zhì)9種，且物質(zhì)的種類相同。兩個產(chǎn)地冰酒的香氣物質(zhì)總量分別為：柳河45 795.93 μg/L，集安45 331.85 μg/L，柳河冰酒的香氣物質(zhì)總含量略高于集安冰酒。

圖1 不同產(chǎn)地北冰紅冰酒香氣物質(zhì)類別的比較Fig.1 Comparison of types of aroma substances in Beibinghong ice wine from different producing areas

由表4可知，醇類物質(zhì)的總含量明顯高于其他類別，柳河、集安兩地各占比48%和50%，且集安產(chǎn)地醇類物質(zhì)的總含量（22 508.03 μg/L）高于柳河產(chǎn)地（22 157.79 μg/L）；試驗(yàn)檢測出多種高級醇，主要體現(xiàn)為刺激性氣味、水果香。研究表明，某些高級醇可以抑制其他揮發(fā)性物質(zhì)的氣味，例如降低酒中水果氣味、香草特征的強(qiáng)度[20]。在醇類物質(zhì)中3-甲基-1-丁醇（柳河11 190.06 μg/L、集安11 128.15 μg/L）和2-甲基-1-丙醇（柳河5 675.22 μg/L、集安5 950.72 μg/L）含量較高。

表4 不同產(chǎn)地北冰紅冰酒香氣成分含量Table 4 Contents of aroma components in Beibinghong ice wine from different producing areas

續(xù)表

由圖1可知，酯類物質(zhì)在被測酒樣中占比34%～36%，主要使葡萄酒具有水果風(fēng)味的特征[21-23]。集安產(chǎn)地的酯類物質(zhì)含量為15 432.28 μg/L，而柳河產(chǎn)地較高為16 380.28 μg/L；酯類中含量最多的為甜果的乙酸乙酯（柳河8 184.18 μg/L、集安7 923.50 μg/L），其次為乙酸異戊酯（柳河3 331.03 μg/L、集安2 842.69 μg/L）、甲酸乙酯（柳河2 014.17 μg/L、集安1 618.68 μg/L）。

由圖1可知，不同產(chǎn)地北冰紅冰酒中酸類物質(zhì)總含量較為接近；醛類、酮類、醛類物質(zhì)的總含量較少，在1 400～2 000 μg/L。酸類中乙酸的含量較多，體現(xiàn)為醋味；酮類物質(zhì)的含量最多為環(huán)己酮（柳河49.76 μg/L、集安41.43 μg/L），被描述為泥土氣息、薄荷味、刺激味。其余酮類物質(zhì)的含量在41.43～179.97 μg/L之間，集安產(chǎn)地丙酮含量更高，可能產(chǎn)生負(fù)面的影響[24]；醛類物質(zhì)含量較多的有乙醛和丙醛，其含量是2-甲基丁醛的10倍左右（表4）。

2.3.2 關(guān)鍵香氣物質(zhì)分析

以濃度與閾值的比值表示葡萄酒香氣成分氣味活度值（odor active value，OAV）[25]，感官閾值計(jì)算參照文獻(xiàn)[10]，經(jīng)過篩選有11種化合物的OAV＞1，結(jié)果見表5。由表5可知，OAV在1～2之間的有乙酸乙酯、3-甲基-1-丁醇、異丙醇、乙醛；OAV在10～60之間的有辛酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯-M、3-甲基丁酸乙酯-D、丁酸乙酯、己酸乙酯；OAV在60～100之間的有乙酸異戊酯和2-甲基丁酸乙酯。

表5 氣味活度值＞1的關(guān)鍵揮發(fā)性化合物Table 5 Key volatile compounds with odor activity value＞1

將11種OAV＞1的物質(zhì)（關(guān)鍵香氣成分）進(jìn)行PCA，結(jié)果見表6。由表6可知，其中PC1可以解釋61.44%的方差，前兩個主成分可以共同解釋82.96%的方差。對香氣影響較大的物質(zhì)，對PC1方差貢獻(xiàn)率較大的有乙酸異戊酯、乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、異丙醇，這4種物質(zhì)含量均為柳河產(chǎn)地更高；負(fù)貢獻(xiàn)率較大的有丁酸乙酯、己酸乙酯，這2種物質(zhì)含量均為集安產(chǎn)地更高；對PC2方差貢獻(xiàn)率較大的化合物有3-甲基丁酸乙酯-D，其在柳河產(chǎn)地的含量更高。

表6 香氣主成分系數(shù)載荷矩陣Table 6 Loading matrix of principal component coefficient of aroma

對11種關(guān)鍵香氣成分物質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果見表7。由表7可知，己酸乙酯和丁酸乙酯、丁酸乙酯和乙酸乙酯、丁酸乙酯和異丙醇、乙酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯、乙酸乙酯和異丙醇、2-甲基丁酸乙酯和乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯和異丙醇相關(guān)性極顯著（P＜0.01）；乙酸異戊酯和丁酸乙酯、乙酸異戊酯和乙酸乙酯、乙酸異戊酯和2-甲基丁酸乙酯、乙酸異戊酯和異丙醇、乙酸異戊酯和乙醛、丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯相關(guān)性顯著（P＜0.05）。

表7 關(guān)鍵香氣成分相關(guān)性分析結(jié)果Table 7 Correlation analysis results of key aroma components

柳河與集安產(chǎn)地的冰酒氣溫、降水與土壤均存在差異，使葡萄果實(shí)的糖分積累、酸度、顏色、香氣物質(zhì)的含量等有所差異，進(jìn)而影響著釀酒的風(fēng)味與口感。柳河產(chǎn)區(qū)的香氣物質(zhì)總含量及OAV＞1的關(guān)鍵香氣成分物質(zhì)總含量均高于集安產(chǎn)地。

2.4 不同產(chǎn)地冰酒的感官評分

兩產(chǎn)地的感官測評結(jié)果相差較小，結(jié)果見表8，集安產(chǎn)地的總感官評分略高于柳河產(chǎn)地（87.13分），柳河產(chǎn)地的香氣總得分為27.03分，高于集安產(chǎn)地（26.57分）。柳河產(chǎn)地冰酒的顏色較好，集安產(chǎn)地冰酒的澄清度與口感較好。

表8 兩種不同產(chǎn)地冰酒的感官評價結(jié)果Table 8 Results of sensory evaluation of two ice wine with different producing areas

3 結(jié)論

本研究檢測了通化產(chǎn)區(qū)柳河與集安兩個產(chǎn)地的冰酒基本理化指標(biāo)，并采用GC-IMS分析了揮發(fā)性香氣成分的含量。發(fā)現(xiàn)柳河產(chǎn)地的冰酒干浸出物含量、殘?zhí)呛恳约皢螌幒突ㄉ盏暮拷愿哂诩伯a(chǎn)地，但柳河產(chǎn)地的酸含量高，口感不如集安產(chǎn)地。兩個產(chǎn)地的冰酒共鑒定出的46種香氣化合物中，醇類與酯類含量較高，且柳河產(chǎn)地的香氣總含量更高，OAV＞1的關(guān)鍵香氣物質(zhì)中對香氣影響較大的為酯類，包括乙酸異戊酯、乙酸乙酯等。柳河產(chǎn)地冰酒的顏色與香氣的感官評價好于集安產(chǎn)地，集安產(chǎn)地冰酒的口感與澄清度好于柳河產(chǎn)地，兩地均適宜釀造發(fā)酵冰酒，且具有較大的潛力。