直立獨龍蔓不同高度結(jié)果部位對葡萄酒香氣物質(zhì)成分的影響

魏世超，劉世秋，胡 帆，張振文

（1.西北農(nóng)林科技大學 葡萄酒學院，陜西 楊凌 712100；2.酩悅軒尼詩夏桐（寧夏）葡萄園有限公司，寧夏 永寧 750106）

葡萄酒的香氣決定了葡萄酒的風味和典型性，是衡量葡萄酒質(zhì)量的一個重要指標[1]。目前葡萄和葡萄酒中已發(fā)現(xiàn)香氣物質(zhì)1 000多種[2-3]，葡萄酒中的典型香氣物質(zhì)主要來自于葡萄品種，發(fā)酵和陳釀香氣對品種香氣起到補充和修飾的作用[4-5]。而影響葡萄酒香氣的因素主要有品種、環(huán)境、果實成熟度、栽培管理方式、釀造工藝及陳釀條件[6-10]。栽培因素最終通過改變葡萄果實所處的環(huán)境來影響果實的品種香氣，從而影響葡萄酒的香氣。果實所處的環(huán)境可分為大氣候、小氣候和微氣候3個層次。其中微氣候是指果實區(qū)域的局部氣候，即葡萄枝蔓、新梢、果實、葉片、甚至包括葉片氣孔這樣微小環(huán)境內(nèi)的氣候狀況，可通過栽培措施進行調(diào)節(jié)和改善，從而對葡萄果實的香氣產(chǎn)生影響。在品種和自然環(huán)境條件相對一定的條件下，通過改進栽培技術(shù)措施來改變?nèi)~幕微小環(huán)境的氣候，從而對葡萄果實的發(fā)育和果實品質(zhì)產(chǎn)生影響[11-14]。研究人員發(fā)現(xiàn)適當遮陽在一定程度上促進了葡萄漿果中香氣物質(zhì)的積累，過度則會影響果實中的香氣成分[15-16]，波爾多地區(qū)為了使赤霞珠葡萄酒具有優(yōu)雅的“野果”香，會保留較少的新梢和果穗，改善葉幕的受光條件，葉幕郁閉會使葡萄酒具有生青味，從而使品質(zhì)下降[17-18]。在人工遮光的條件下葡萄漿果中萜類等香氣物質(zhì)的含量會顯著降低，而在葉幕自然遮光的條件下，萜類和揮發(fā)性酚類物質(zhì)的成分沒有明顯的變化趨勢[19-21]。

直立獨龍蔓是我國釀酒葡萄基地采用的一種傳統(tǒng)的整形方式，其特點是整株僅保留1個主蔓，不留側(cè)蔓，每隔15～20 cm左右的距離在主蔓上配置一個固定的結(jié)果枝組，一般每株都會保留12～13個結(jié)果母枝，每個結(jié)果枝組可保留1～2個枝條（低位枝），留2～3個芽短梢修剪。這種整形方式的幼樹具有易于埋土防寒、枝蔓管理簡單、適宜密植等優(yōu)點，但隨著葡萄樹齡的增大，植株頂端優(yōu)勢明顯，結(jié)果部位上移，出現(xiàn)脫節(jié)空腔現(xiàn)象，植株有效葉面積減少，過密的中上部枝條，增加了葉幕厚度，通風透光差，病蟲害防治難，主蔓直立粗壯、埋土較難等[22-24]。

本研究針對直立獨龍蔓整形方式，以寧夏永寧縣葡萄園梅鹿輒、赤霞珠、霞多麗為試材，對比釀酒葡萄不同結(jié)果高度下葡萄酒香氣的差異，用主成分分析（principal component analysis，PCA）的方法來檢驗釀酒葡萄不同結(jié)果高度葡萄酒香氣分化的程度，以期對寧夏產(chǎn)區(qū)直立獨龍蔓整形方式做出評判。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗在寧夏回族自治區(qū)銀川市永寧縣玉泉營鎮(zhèn)農(nóng)場（N 37°43'，E 105°45'）的葡萄園進行，年平均日照時間3 000 h，年平均降水量193.4 mm，8～9月葡萄成熟期間降雨量少，水熱系數(shù)K值為0.58～0.83。

供試品種為梅鹿輒（Merlot）、赤霞珠（Cabernet Sauvignon）和霞多麗（Chardonnay），1998年定植，株行距0.6 m×3.0 m，南北行向、直立獨龍蔓、常規(guī)管理。

乙酸乙酯、4-甲基-2-戊醇、己醇（色譜純）：美國Sigma-Aldrich公司；無水乙醇：天津市博迪化工有限公司；釀酒酵母EC1118：法國LAFFORT公司。

1.2 儀器與設備

85-2數(shù)顯恒溫磁力攪拌器：杭州儀表電機有限公司；Agilent 6890氣相色譜儀（gas chromatography，GC）、Agilent 5975 質(zhì)譜儀（mass spectrometry，MS）、HP-INNOWAX毛細管色譜柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）：美國安捷倫公司；5804R低溫冷凍離心機：德國Eppendorf公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

每個品種隨機選取植株各10株，3個重復，共30株。根據(jù)果穗距地面的高度，將結(jié)果部位分為三個區(qū)域：上層結(jié)果區(qū)A（距地面高度140～200 cm）、中層結(jié)果區(qū)B（距地面高度80～140 cm）、下層結(jié)果區(qū)C（距地面高度20～80 cm）。

1.3.2 葡萄酒釀造

待葡萄果實成熟后每個處理分別采集果實40 kg，除梗破碎后采用小容器釀造法進行發(fā)酵，酵母采用釀酒酵母EC1118，每個處理加工葡萄酒20 L[25-26]，工藝措施一致，酒精發(fā)酵結(jié)束后加入50 mg/L二氧化硫，于4 ℃冷柜中貯藏，取樣測定葡萄酒香氣物質(zhì)。

1.3.3 葡萄酒香氣物質(zhì)的提取、測定

葡萄酒揮發(fā)性香氣物質(zhì)的提取采用頂空固相微萃?。╤ead-space solid phase microextractions，HS-SPME）技術(shù)：將5mL葡萄酒倒入15mL樣品瓶中，分別加入1.00 gNaCl、10μL內(nèi)標（4-甲基-2-戊醇）和磁力轉(zhuǎn)子后，將樣品瓶放于磁力攪拌加熱臺上，在40 ℃條件下加熱攪拌30 min后，將萃取頭插入樣品瓶的頂空部分，吸附30 min后將萃取頭插入氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）進樣口[27]。

葡萄酒揮發(fā)性香氣物質(zhì)的定性與定量分析：使用GC-MS分析軟件，通過檢索美國國家標準技術(shù)研究所（national insititute of standards and technology，NIST）05（標準質(zhì)譜）譜庫，再結(jié)合保留時間和文獻資料進行定性分析[28-30]，運用面積歸一法定量計算出各化學成分的相對百分含量。

GC-MS分析條件：使用GC-MS儀器分析香氣化合物，HP-INNOWAX色譜柱，載氣為氦氣（He），流速1 mL/min。MS入口溫度：250 ℃；升溫程序：50 ℃保溫1 min，以3 ℃/min升至220 ℃，保持5 min；質(zhì)譜條件：電子電離（electron ionization，EI）源，離子源溫度為250 ℃，電離能為70 eV，質(zhì)譜掃描范圍為30～350 amu。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 22.0數(shù)據(jù)處理軟件對試驗數(shù)據(jù)進行主成分分析，用Excel制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同高度結(jié)果部位葡萄酒香氣成分及相對含量

3個品種不同結(jié)果部位葡萄果實釀造的葡萄酒香氣的定性、定量分析結(jié)果如表1所示。由表1可知，3個品種不同結(jié)果部位葡萄果實釀造的葡萄酒共檢出31種香氣物質(zhì)。

表1 不同結(jié)果部位葡萄酒香氣成分及相對含量Table 1 Aroma components and relative content in wine brewed by grape with different fruit set heights

續(xù)表

不同結(jié)果部位梅鹿輒葡萄酒中主要香氣物質(zhì)包括酯類、酸類、醇類、苯類、酮類。其中上層結(jié)果區(qū)共檢出30種香氣物質(zhì)，酯類17種（占總含量的46.73%）、酸類7種（占總含量的22.97%）、醇類4種（占總含量的16.31%）、苯類1種（占總含量的1.42%）、酮類1種（占總含量的0.58%）；中層結(jié)果區(qū)共檢出31種香氣物質(zhì)，酯類17種（占總含量的41.66%）、酸類7種（占總含量的41.66%）、醇類5種（占總含量的13.39%）、苯類1種（占總含量的0.83%）、酮類1種（占總含量的0.86%）；下層結(jié)果區(qū)共檢出香氣物質(zhì)30種，酯類16種（占總含量的35.62%）、酸類7種（占總含量的25.18%）、醇類5種（占總含量的10.83%）、苯類1種（占總含量的1.62%）、酮類1種（占總含量的0.74%）。

不同結(jié)果部位赤霞珠葡萄酒中主要香氣物質(zhì)包括酯類、酸類、醇類、苯類、酮類。其中上層結(jié)果區(qū)共檢出31種香氣物質(zhì)，酯類17種（占總含量的28.1%）、酸類7種（占總含量的26.99%）、醇類5種（占總含量的28.68%）、苯類1種（占總含量的2.21%）、酮類1種（占總含量的1.03%）；中層結(jié)果區(qū)共檢出30種香氣物質(zhì)，酯類16種（占總含量的26.29%）、酸類7種（占總含量的30.78%）、醇類5種（占總含量的22.9%）、苯類1種（占總含量的3.6%）、酮類1種（占總含量的1.24%）；下層結(jié)果區(qū)共檢出香氣物質(zhì)30種，酯類16種（占總含量的20.11%）、酸類7種（占總含量的21.39%）、醇類5種（占總含量的17.52%）、苯類1種（占總含量的2.75%）、酮類1種（占總含量的0.95%）。

不同結(jié)果部位霞多麗葡萄酒中主要香氣物質(zhì)包括酯類、酸類、醇類、苯類、酮類。其中上層結(jié)果區(qū)共檢出29種香氣物質(zhì)，檢出酯類15種（占總含量的26.47%）、酸類7種（占總含量的36.22%）、醇類5種（占總含量的23.07%）、苯類1種（占總含量的2.46%）、酮類1種（占總含量的0.97%）；中層結(jié)果區(qū)共檢出27種香氣物質(zhì)，酯類14種（占總含量的20.75%）、酸類6種（占總含量的39.59%）、醇類5種（占總含量的19.77%）、苯類1種（占總含量的3.39%）、酮類1種（占總含量的1%）；下層結(jié)果區(qū)共檢出香氣物質(zhì)25種，酯類12種（占總含量的17.23%）、酸類6種（占總含量的36.78%）、醇類5種（占總含量的15.26%）、苯類1種（占總含量的0.99%）、酮類1種（占總含量的0.74%）。

由圖1可知，梅鹿輒葡萄酒中主要香氣類物質(zhì)含量表現(xiàn)為酯類＞酸類＞醇類＞苯類＞酮類，赤霞珠葡萄酒香氣類物質(zhì)中，酸類物質(zhì)含量最高，其次為酯類和醇類物質(zhì)，霞多麗葡萄酒中主要香氣類物質(zhì)含量表現(xiàn)為酸類＞酯類＞醇類。梅鹿輒、赤霞珠、霞多麗葡萄酒香氣物質(zhì)中酯類、醇類物質(zhì)含量均表現(xiàn)為上層結(jié)果區(qū)＞中層結(jié)果區(qū)＞下層結(jié)果區(qū)，梅鹿輒、霞多麗葡萄酒香氣物質(zhì)中酸類物質(zhì)含量表現(xiàn)為中層結(jié)果區(qū)＞上層結(jié)果區(qū)＞下層結(jié)果區(qū)，而赤霞珠葡萄酒香氣物質(zhì)中酸類物質(zhì)含量表現(xiàn)為中層結(jié)果區(qū)＞下層結(jié)果區(qū)＞上層結(jié)果區(qū)。

圖1 梅鹿輒、赤霞珠、霞多麗不同結(jié)果部位葡萄酒香氣種類相對含量Fig.1 Types and relative contents of aroma components in wine brewed by Cabernet Sauvignon,Merlot and Chardonnay with different fruit set heights

2.2 不同高度結(jié)果部位葡萄酒香氣主成分分析

運用SPSS軟件分別對梅鹿輒、赤霞珠、霞多麗不同結(jié)果高度葡萄酒中檢出的香氣成分相對含量進行主成分分析，并以第1、2主成分做散點圖，結(jié)果見圖2。由圖2可知，不同結(jié)果高度的葡萄酒分布較分散，說明不同結(jié)果高度葡萄果實釀造的葡萄酒中的香氣具有差異性。

圖2 不同結(jié)果部位梅鹿輒葡萄酒香氣成分第1、2主成分得分散點圖Fig.2 Scatter plot of the first and second principal components scores of aroma components in wine brewed by Merlot with different fruit set heights

梅鹿輒第1主成分貢獻率為63.360%，主要反映了醇類（3-甲基丁醇、正十六烷醇）、酯類（乙酸乙酯、甲基丁酸-3-甲基丁酯、3-甲基丁基乙酸酯、己酸乙酯、乙酸己酯、葵酸乙酯、丁二酸二乙酯、3，7-二甲基-6-辛烯乙酸酯、3-羥基月桂酸乙酯、棕櫚酸異丙酯、鄰苯二甲酸，雙（2-甲基丙基）酯、棕櫚酸1-甲基丁基酯）、酸類（己酸、辛酸、壬酸、十四烷酸、棕櫚酸）、突厥酮的變異信息；第二主成分貢獻率為36.640%，主要反映了醇類（正戊醇、正己醇、苯乙醇）、酯類（辛酸乙酯、1,6-辛二烯-3-醇苯甲酸酯、肉桂酸乙酯、棕櫚酸乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯）、酸類（癸酸、十五烷酸）、2,3-二氫苯并呋喃的變異信息。影響上層結(jié)果區(qū)葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的正方向和第2主成分的負方向，上層結(jié)果區(qū)葡萄酒中的3-甲基丁醇、甲基丁酸-3-甲基丁酯、3-甲基丁基乙酸酯、乙酸己酯、葵酸乙酯、丁二酸二乙酯、鄰苯二甲酸，雙（2-甲基丙基）酯、十四烷酸、棕櫚酸含量更高；影響中層結(jié)果區(qū)葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的負方向和第2主成分的正方向，中層結(jié)果區(qū)葡萄酒中的辛酸乙酯、3,7-二甲基-6-辛烯乙酸酯、3-羥基月桂酸乙酯、肉桂酸乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、棕櫚酸1-甲基丁基酯、己酸、辛酸、壬酸、突厥酮含量更高；影響下層結(jié)果區(qū)葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的負方向和第2主成分的負方向，下層結(jié)果區(qū)葡萄酒中的癸酸含量更高。

赤霞珠第1主成分貢獻率為63.333%，主要反映了醇類（正戊醇、正十六烷醇）、酯類（乙酸乙酯、甲基丁酸-3-甲基丁酯、3-甲基丁基乙酸酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、1,6-辛二烯-3-醇苯甲酸酯、葵酸乙酯、丁二酸二乙酯、3,7-二甲基-6-辛烯乙酸酯、3-羥基月桂酸乙酯、肉桂酸乙酯、鄰苯二甲酸，雙（2-甲基丙基）酯）、酸類（辛酸、癸酸、棕櫚酸）的變異信息；第二主成分貢獻率為36.667%，主要反映了醇類（3-甲基丁醇、正己醇、苯乙醇）、酸類（己酸、壬酸、十四烷酸）、2,3-二氫苯并呋喃、突厥酮的變異信息。影響上層結(jié)果區(qū)葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的正方向和第2主成分的負方向，上層結(jié)果區(qū)葡萄酒中的正戊醇、正十六烷醇、大部分酯類（乙酸乙酯、甲基丁酸-3-甲基丁酯、3-甲基丁基乙酸酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、1,6-辛二烯-3-醇苯甲酸酯、葵酸乙酯、丁二酸二乙酯、3,7-二甲基-6-辛烯乙酸酯、3-羥基月桂酸乙酯、肉桂酸乙酯、鄰苯二甲酸，雙（2-甲基丙基）酯）、己酸、癸酸含量更高，其中肉桂酸乙酯只存在于上層結(jié)果區(qū)的葡萄酒中；影響中層結(jié)果區(qū)葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的負方向和第2主成分的正方向，中層結(jié)果區(qū)葡萄酒中的3-甲基丁醇、正己醇、棕櫚酸異丙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、棕櫚酸1-甲基丁基酯、己酸、壬酸、十四烷酸、十五烷酸、2,3-二氫苯并呋喃、突厥酮含量更高；影響下層結(jié)果區(qū)葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的負方向和第2主成分的負方向，而此空間象限中無香氣成分分布，說明下層結(jié)果區(qū)葡萄酒中的香氣各成分相對含量最低。

圖3 不同結(jié)果部位赤霞珠葡萄酒香氣成分第1、2主成分得分散點圖Fig.3 Scatter plot of the first and second principal components scores of aroma components in wine brewed by Cabernet Sauvignon with different fruit set heights

霞多麗第1主成分貢獻率為59.736%，主要反映了醇類（3-甲基丁醇）、酯類（乙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、葵酸乙酯、丁二酸二乙酯、3,7-二甲基-6-辛烯乙酸酯、3-羥基月桂酸乙酯、肉桂酸乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯）、酸類（辛酸、癸酸、十四烷酸）的變異信息；第二主成分貢獻率為40.264%，主要反映了醇類（正己醇、正十六烷醇）、酯類（甲基丁酸-3-甲基丁酯、3-甲基丁基乙酸酯、1,6-辛二烯-3-醇苯甲酸酯）酸類（十五烷酸、棕櫚酸）、2,3-二氫苯并呋喃、突厥酮的變異信息。影響上層結(jié)果區(qū)葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的正方向和第2主成分的負方向，上層結(jié)果區(qū)葡萄酒中的正戊醇、3-甲基丁醇、苯乙醇、大部分酯類（乙酸乙酯、甲基丁酸-3-甲基丁酯、己酸乙酯、乙酸己酯、葵酸乙酯、丁二酸二乙酯、3,7-二甲基-6-辛烯乙酸酯、3-羥基月桂酸乙酯、肉桂酸乙酯、棕櫚酸異丙酯、鄰苯二甲酸，雙（2-甲基丙基）酯、鄰苯二甲酸二丁酯）、辛酸、癸酸含量更高，其中肉桂酸乙酯和辛酸只存在于上層結(jié)果區(qū)葡萄酒中；影響中層結(jié)果區(qū)葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的負方向和第2主成分的正方向，中層結(jié)果區(qū)葡萄酒中的3-甲基丁基乙酸酯、己酸、十四烷酸、十五烷酸、棕櫚酸含量更高；影響下層結(jié)果區(qū)葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的負方向和第2主成分的負方向，下層結(jié)果區(qū)葡萄酒中的壬酸含量更高。

圖4 不同結(jié)果部位霞多麗葡萄酒香氣成分第1、2主成分得分散點圖Fig.4 Scatter plot of the first and second principal components scores of aroma components in wine brewed by Chardonnay with different fruit set heights

3 結(jié)論

本試驗通過對寧夏永寧縣直立獨龍蔓整形方式下三種不同結(jié)果高度梅鹿輒、赤霞珠和霞多麗葡萄酒揮發(fā)性香氣成分的分析發(fā)現(xiàn)，其葡萄酒中香氣物質(zhì)總量均表現(xiàn)為上層結(jié)果區(qū)＞中層結(jié)果區(qū)＞下層結(jié)果區(qū)，除梅鹿輒葡萄酒中主要香氣類物質(zhì)酯類物質(zhì)在香氣成分含量中所占比例最高外，赤霞珠與霞多麗葡萄酒香氣類物質(zhì)中酸類物質(zhì)含量最高。三個品種葡萄酒香氣物質(zhì)中酯類、醇類物質(zhì)含量占比均表現(xiàn)為上層結(jié)果區(qū)＞中層結(jié)果區(qū)＞下層結(jié)果區(qū)，梅鹿輒、赤霞珠、霞多麗葡萄酒香氣物質(zhì)中酸類物質(zhì)含量占比均為中層結(jié)果區(qū)最高。主成分分析發(fā)現(xiàn)，梅鹿輒上層結(jié)果部位葡萄酒特征性香氣成分為乙酸己酯，中層為辛酸乙酯、肉桂酸乙酯和鄰苯二甲酸二丁酯，主要表現(xiàn)為水果香味；赤霞珠上層結(jié)果部位葡萄酒中表現(xiàn)為正戊醇和肉桂酸乙酯，中層為正己醇和鄰苯二甲酸二丁酯，正丁醇賦予葡萄酒青草味；霞多麗上層結(jié)果部位葡萄酒中表現(xiàn)為丁二酸二乙酯、3,7-二甲基-6-辛烯乙酸酯和3-羥基月桂酸乙酯，中層表現(xiàn)為3-甲基丁基乙酸酯。研究結(jié)果表明直立獨龍蔓整形方式下不同高度結(jié)果部位葡萄酒香氣成分及含量差異很大，建議采用結(jié)果部位高度一致的整形方式。