土壤質(zhì)地對‘赤霞珠’葡萄酚類物質(zhì)積累及葡萄酒色澤穩(wěn)定性的影響

程軍，李進，劉晶晶，趙新節(jié)，楊陽，孫玉霞，管雪強，丁燕*

(1. 中糧長城酒業(yè)有限公司，北京 100020；2. 中糧長城葡萄酒（蓬萊）有限公司/山東省釀酒葡萄與葡萄酒技術(shù)創(chuàng)新中心，山東煙臺 265608；3. 齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院），山東濟南 250353；4. 山東省葡萄研究院/山東省葡萄栽培與精深加工工程技術(shù)研究中心/山東省釀酒葡萄與葡萄酒技術(shù)創(chuàng)新中心，山東濟南 250100；5. 龍口現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，山東煙臺 265701）

葡萄生長受諸多因素的影響，如氣候、土壤、栽培管理等對葡萄果實與葡萄酒感官品質(zhì)及風(fēng)格的形成具有至關(guān)重要的作用[1-2]。其中，土壤為葡萄生長提供了必要的水分和營養(yǎng)，是葡萄生長和結(jié)果的重要基礎(chǔ)[3]。土壤類型、結(jié)構(gòu)、土層厚度、溫度、肥力、持水度等理化性質(zhì)均直接影響葡萄的生長發(fā)育和營養(yǎng)吸收[4]，因此，會對葡萄果實的糖度、色澤、風(fēng)味物質(zhì)等產(chǎn)生一定影響[5-10]。

葡萄果實中的酚類物質(zhì)主要存在于葡萄皮和葡萄籽中，在發(fā)酵過程中通過皮渣浸漬作用進入葡萄酒中[11]，其中如花色苷、黃酮醇、兒茶酸等物質(zhì)會對葡萄酒的色澤、口感以及陳釀潛力等產(chǎn)生重要影響[11-12]，而且酚類物質(zhì)在發(fā)酵過程中還與香氣物質(zhì)之間發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，從而對葡萄酒的香氣產(chǎn)生影響。葡萄原料中酚類物質(zhì)的含量、種類等除了會受氣候條件、葡萄品種等影響外，土壤質(zhì)地以及養(yǎng)分等因素對其影響也至關(guān)重要。

土壤條件是僅次于氣候條件對植物養(yǎng)分及果實品質(zhì)起決定性作用的重要自然生態(tài)因子[13-14]。不同的土壤條件會影響葡萄果實及葡萄酒中香氣物質(zhì)及酚類物質(zhì)的含量和種類，從而賦予葡萄酒獨特的風(fēng)味[13-17]。目前關(guān)于氣候因子對葡萄品質(zhì)影響的研究較多，而土壤條件即土壤類型、結(jié)構(gòu)、肥力、水分等與釀酒葡萄品質(zhì)，尤其是與酚類物質(zhì)關(guān)系的深入研究仍然較少。本試驗通過對蓬萊產(chǎn)區(qū)主要的兩個土壤質(zhì)地砂壤土和粘壤土對‘赤霞珠’葡萄酚類物質(zhì)及其葡萄酒顏色穩(wěn)定性的影響進行研究，分析土壤質(zhì)地與釀酒葡萄及葡萄酒品質(zhì)之間的緊密關(guān)系，對于有針對性改善土壤結(jié)構(gòu)，提升釀酒葡萄和葡萄酒品質(zhì)，推動釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在君頂酒莊葡萄園中進行?！嘞贾椤N植于2012年，南北行向，株行距為1.5 m×2.5 m，根據(jù)葡萄品種和地區(qū)相應(yīng)的標(biāo)準栽培規(guī)程進行管理。從2020年8月14日葡萄轉(zhuǎn)色初期開始采樣，每隔2周取樣一次，至果實成熟時結(jié)束，共采集6次樣品。

采樣方法及預(yù)處理：分別在砂壤土和粘壤土的兩個葡萄園中（土壤機械組成及養(yǎng)分情況見表1）挑選樹齡、長勢和生長條件相同的植株，采用“Z”字型方法，隨機采摘葡萄果粒，將果皮、果肉及種子分離，液氮冷凍，于超低溫冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 土壤機械組成及有效養(yǎng)分含量情況Table 1 Soil mechanical composition and effective nutrient content in two soil plots with different textures

1.2 主要試劑和設(shè)備

沒食子酸、蘆丁標(biāo)準品、錦葵苷標(biāo)準品，上海源葉生物科技有限公司；丙酮、甲酸、甲醇（色譜純），美國Sigma-Aldrich公司；碳酸鈉、硝酸鋁、亞硝酸鈉、福林酚試劑、氫氧化鈉，國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

PHS-25型pH計，上海儀電科學(xué)儀器有限公司；BX-1數(shù)顯糖度計，京都電子KEM公司；UV-1800分光光度計，日本島津公司；RE-2000B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；Avanti JXN-26高速冷凍離心機，美國Beckman Coulter公司。

1.3 測定方法

1.3.1 葡萄果實中多酚類物質(zhì)的提取

酚類物質(zhì)提取參照文獻Kennedy等[18]的方法；葡萄花色苷和黃酮類物質(zhì)提取參照Downey等[19]的方法。

1.3.2 酚類物質(zhì)等指標(biāo)的測定

葡萄果實中總酚含量采用福林-肖卡法[20]測定；類黃酮物質(zhì)含量參照文獻Ordonez等[21]的方法；葡萄及葡萄酒中花色苷參考文獻Giusti和Wrolstad等[22]的方法；葡萄酒顏色特征采用CIE L*a*b*色空間法[23]測定；聚合指數(shù)PPI參照文獻R-Gagon P[24]等的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

采用SPSS 22.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析（ANOVA）比較組間差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤質(zhì)地對葡萄果實中總酚的影響

從圖1中還可以看出，在葡萄轉(zhuǎn)色期開始時，砂壤土葡萄皮中的總酚含量為2.78 g·kg-1，隨著果實成熟，果皮中總酚含量不斷升高，轉(zhuǎn)色后8周，砂壤土葡萄皮總酚含量達到最高值3.48 g·kg-1，顯著高于粘壤土，隨即開始下降，葡萄成熟時達到3.45 g·kg-1，較轉(zhuǎn)色開始時增加了23.02%；轉(zhuǎn)色初期，粘壤土果皮中的總酚含量為2.73 g·kg-1，與砂壤土無明顯差異，隨后始終呈上升趨勢，于轉(zhuǎn)色后10周左右葡萄成熟時達到最高3.47 g·kg-1，較轉(zhuǎn)色初期增加了28.10%，成熟后兩種土壤條件下葡萄皮中總酚無明顯差異。兩種土壤條件下葡萄籽中總酚含量隨著果實生長發(fā)育呈現(xiàn)出先增高后下降的趨勢。在轉(zhuǎn)色初期，砂壤土和粘壤土的葡萄籽總酚含量分別為6.35 g·kg-1和5.79 g·kg-1，砂壤土顯著高于粘壤土，轉(zhuǎn)色后8周左右達到最高，分別為9.78 g·kg-1和9.39 g·kg-1；隨即均開始下降，于葡萄成熟時最終含量達到9.57 g·kg-1和9.20 g·kg-1，砂壤土顯著高于粘壤土4.02%。總體來看，砂壤土條件下的葡萄果實酚類成熟度要好于粘壤土。

圖1 不同土壤質(zhì)地‘赤霞珠’果皮和種籽中總酚的變化Figure 1 Change of total phenols in 'Cabernet Sauvignon' grape skin and seed under different soil textures

2.2 土壤質(zhì)地對葡萄果皮和種籽中類黃酮的影響

從圖2可以看出，砂壤土在轉(zhuǎn)色初期到轉(zhuǎn)色后8周之間果皮中類黃酮含量不斷積累，轉(zhuǎn)色后8周左右達到最高值，為206.46 mg·kg-1，此后開始有所下降，最終含量為155.29 mg·kg-1，比轉(zhuǎn)色初期增加了48.34%。粘壤土果皮中的類黃酮含量在轉(zhuǎn)色初期至轉(zhuǎn)色后6周之間不斷累積，達到最高值161.52 mg·kg-1，果實成熟即轉(zhuǎn)色后10周左右降至136.86 mg·kg-1，比轉(zhuǎn)色初期增加了35.20%。在整個葡萄果實發(fā)育和成熟過程中，粘壤土葡萄果皮中的類黃酮含量始終顯著低于砂壤土。

從圖2可以看出，葡萄籽中黃類酮物質(zhì)含量在轉(zhuǎn)色初期至轉(zhuǎn)色后8周之間呈上升趨勢，然后開始逐漸下降。轉(zhuǎn)色初期，砂壤土和粘壤土葡萄籽中類黃酮含量分別為92.14 mg·kg-1和93.71 mg·kg-1，無顯著差異；隨著果實發(fā)育成熟，種籽中類黃酮含量不斷累積，轉(zhuǎn)色后8周左右達到最高值，分別為151.75 mg·kg-1和160.74 mg·kg-1；至葡萄成熟時兩種土壤條件下葡萄種籽中類黃酮含量分別降至139.85 mg·kg-1和140.02 mg·kg-1，無顯著差異，但比轉(zhuǎn)色初期分別增加了51.78%和49.42%。

圖2 不同土壤質(zhì)地‘赤霞珠’果皮和種籽中類黃酮物質(zhì)的變化Figure 2 Change of total flavonoids in 'Cabernet Sauvignon' grape skin and seed under different soil textures

如圖2所示，兩種土壤質(zhì)地的‘赤霞珠’果皮和種籽中的類黃酮物質(zhì)含量在轉(zhuǎn)色后6～8周含量達到峰值，而且砂壤土果皮中類黃酮含量始終顯著高于粘壤土，而成熟時種籽中類黃酮含量與粘壤土無明顯差異，但砂壤土產(chǎn)葡萄中類黃酮的增長率顯著高于粘壤土。

2.3 土壤質(zhì)地對‘赤霞珠’果皮中花色苷的影響

由圖3可以看出，在果實發(fā)育成熟過程中，兩種土壤質(zhì)地的‘赤霞珠’果實中花色苷含量均呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。隨著果實成熟變軟，花色苷開始不斷積累。轉(zhuǎn)色初期砂壤土和粘壤土葡萄果皮中的花色苷含量分別為3.75 g·kg-1和3.71 g·kg-1，二者無明顯差異。隨著葡萄果實發(fā)育成熟，果皮中花色苷含量開始迅速累積，最終于葡萄成熟時，即轉(zhuǎn)色后10周左右達到最大值，分別為7.11 g·kg-1和6.96 g·kg-1，砂壤土葡萄果皮中的花色苷含量增加了89.60%，而粘壤土較最初增加87.60%。

圖3 不同土壤質(zhì)地‘赤霞珠’果皮中花色苷的變化Figure 3 Change of total anthocyanins in 'Cabernet Sauvignon' grape skin under different soil textures

2.4 土壤質(zhì)地對葡萄酒花色苷及色澤穩(wěn)定性的影響

花色苷是葡萄酒中主要的呈色物質(zhì)，其含量及存在形式直接影響葡萄酒色度、色調(diào)及穩(wěn)定性[25]。從表2中可見，砂壤土所產(chǎn)葡萄酒中花色苷顯著高于粘壤土，而隨著陳釀時間的延長，兩種土質(zhì)產(chǎn)葡萄酒花色苷含量均呈現(xiàn)顯著下降趨勢，陳釀一年后砂壤土葡萄酒花色苷下降至257.56 mg·L-1，降幅達36.7%；粘壤土產(chǎn)葡萄酒花色苷降至249.45 mg·L-1，降幅相對低一些，為34.7%。

聚合指數(shù)（polymerised pigments index，PPI）表示結(jié)合態(tài)花色苷在紅葡萄酒色素中所占的比例[24]。表2顯示，兩種土質(zhì)所產(chǎn)新鮮葡萄酒聚合指數(shù)無顯著差異，但隨著陳釀時間的延長，游離態(tài)花色苷逐漸向結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化，因此聚合指數(shù)均呈現(xiàn)顯著增加趨勢，而且陳釀一年后兩者聚合指數(shù)出現(xiàn)顯著差異，砂壤土產(chǎn)葡萄酒聚合指數(shù)顯著高于粘壤土產(chǎn)葡萄酒，更有利于顏色的穩(wěn)定和提高?？傮w來看，砂壤土有利于花色苷與酚類物質(zhì)的聚合，所產(chǎn)葡萄酒的色澤相比粘壤土產(chǎn)葡萄酒要更趨于穩(wěn)定。

表2 不同土壤條件下葡萄酒花色苷及聚合指數(shù)的變化Table 2 Evolution of anthocyanins content and polymerised pigments index in wines from different soil textures

3 討論與結(jié)論

土壤類型和土質(zhì)不同，其物理特性以及礦質(zhì)元素含量和比例也會大不相同。本試驗在君頂酒莊選擇的粘壤土地塊土質(zhì)粘度較高，粘粒占17.84%，而砂粒所占比例顯著低于砂壤土，因此質(zhì)地較硬，通氣、透水性比砂壤土地塊差，相比之下不利于根系發(fā)育和養(yǎng)分吸收，而且該砂壤土地塊中速效鉀含量（143.1 mg·kg-1）顯著高于粘壤土地塊。韓真等[26]研究發(fā)現(xiàn)，不同類型土壤的固鉀能力不同；張靜文等[27]研究發(fā)現(xiàn)，砂壤土中較高的鉀離子濃度顯著提高了果實中類黃酮等酚類物質(zhì)的含量。本試驗中砂壤土地塊所產(chǎn)‘赤霞珠’果實中的總酚、類黃酮等含量均顯著高于粘壤土可能與此有關(guān)，這與前人研究結(jié)果[28-29]相符。

蔣寶等[30]發(fā)現(xiàn)，土壤中的有機質(zhì)含量和葡萄果實中花色苷的含量呈顯著正相關(guān)。本試驗中，選擇的砂壤土地塊中有機質(zhì)含量1.77%，顯著高于粘壤土，因此有利于葡萄果皮中花色苷的累積，成熟時果皮顏色也就越深，相應(yīng)的葡萄酒中的花色苷含量也顯著高于粘壤土產(chǎn)葡萄酒，而隨著陳釀時間的延長，聚合指數(shù)均呈現(xiàn)顯著上升趨勢，而且砂壤土產(chǎn)葡萄酒聚合指數(shù)顯著高于粘壤土產(chǎn)葡萄酒，這與前人的研究結(jié)果相符[25]。因此，與粘壤土相比較，砂壤土對葡萄果皮花色苷的累積及葡萄酒顏色的穩(wěn)定和提高更有益。

本研究選擇蓬萊產(chǎn)區(qū)的砂壤土，土質(zhì)疏松、透氣性好，更有利于葡萄果實酚類物質(zhì)的積累和色澤穩(wěn)定性的保持，果實中的總酚、類黃酮及花色苷含量均顯著高于粘壤土，所釀葡萄酒中的花色苷含量也顯著高于粘壤土，且陳釀一年后，聚合指數(shù)也顯著高于粘壤土葡萄酒，在儲藏過程中的顏色變化相比粘壤土來說更小，色澤更為穩(wěn)定。