山西地區(qū)5個(gè)釀酒白葡萄果實(shí)品質(zhì)及香氣分析

劉 翔，董志剛，李曉梅，譚 敏，賀晉瑜

（1.山西大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，山西 太原 030006；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所/山西省葡萄與葡萄酒工程技術(shù)研究中心，山西 太谷 030800）

釀酒葡萄（Vitis vinifera）為多年生藤蔓植物，在我國(guó)有著悠久的種植歷史，且我國(guó)釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)生態(tài)環(huán)境多元化，不同的產(chǎn)區(qū)可以生產(chǎn)不同風(fēng)格、不同種類的葡萄酒[1]。山西省地處黃土高原東部，夏天炎熱，光照充足，晝夜溫差大，有利于葡萄果實(shí)糖酸、酚類、香氣等品質(zhì)的形成，地質(zhì)為沙壤土，且土層深厚，富含礦物質(zhì)，有利于葡萄果實(shí)礦質(zhì)元素的吸收[2]，為我國(guó)優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄主產(chǎn)區(qū)之一。葡萄酒的品質(zhì)主要是由葡萄果實(shí)的品質(zhì)決定，而葡萄果實(shí)的品質(zhì)又是由葡萄藤種植的地理位置、土壤、氣候等條件決定。釀酒葡萄果實(shí)品質(zhì)主要包括糖酸含量、出汁率、酚類物質(zhì)含量和香氣物質(zhì)種類及含量[3-4]。其中酚類物質(zhì)是葡萄酒中重要的風(fēng)味物質(zhì)之一，且具有生物保健功能，果實(shí)的酚類物質(zhì)含量受生長(zhǎng)條件、氣候、土壤、品種等多種因素影響[4]。王銳[5]對(duì)賀蘭山土壤特征與釀酒葡萄果實(shí)品質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，土壤因素參與了葡萄果實(shí)酚類物質(zhì)的合成，與果實(shí)品質(zhì)顯著相關(guān)，且發(fā)現(xiàn)風(fēng)沙土種植下釀酒葡萄糖分高，葡萄芳香物質(zhì)形成較好。尹海寧等[6]研究表明，赤霞珠葡萄在不同海拔地區(qū)酚類物質(zhì)總量差異顯著。葡萄果實(shí)中香氣物質(zhì)主要包括醛、芳香化合物、萜、酯類等，共同作用下形成葡萄果實(shí)的香氣[7]，其中，葡萄栽培地海拔高度、生長(zhǎng)季平均溫度都極顯著影響葡萄果實(shí)香氣物質(zhì)的積累，且在意大利較高海拔處的葡萄果實(shí)香氣更濃郁[8]。同一地區(qū)不同品種間香氣含量和組分存在顯著差異，選擇優(yōu)質(zhì)的釀酒品種對(duì)提高產(chǎn)區(qū)葡萄酒的品質(zhì)非常重要。霞多麗、雷司令、貴人香是優(yōu)質(zhì)的釀造干白葡萄酒品種，果實(shí)口味豐富，具有特征香氣，是全球較受歡迎的釀酒白葡萄品種[9]。小芒森葡萄是一個(gè)晚熟品種，成熟果實(shí)具有較高的含糖量[9]。威代爾葡萄是白玉霓和賽必爾的雜交后代，抗寒性強(qiáng)[10]。目前關(guān)于釀酒紅葡萄果實(shí)品質(zhì)研究較多，但未見釀酒白葡萄在山西地區(qū)果實(shí)不同部位酚類及果實(shí)香氣的研究。

本研究通過分析比較5個(gè)主栽白色釀酒品種在山西地區(qū)的基本品質(zhì)表現(xiàn)，評(píng)價(jià)果實(shí)不同部位酚類物質(zhì)含量和果實(shí)香氣物質(zhì)種類及含量差異，旨在為指導(dǎo)酒莊種植釀酒葡萄品種提供材料依據(jù)，為探索產(chǎn)區(qū)葡萄酒“風(fēng)土”提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

1.1.1 試驗(yàn)材料霞多麗（Chardonnay，C）、雷司令（Riesling，R）、貴人香（Italian Riesling，IR）、小芒森(Petit Manseng，PM)、威代爾（Vidal，V）葡萄材料均于2021年采自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所釀酒葡萄品種圃（N37.34°，E112.49°，海拔（846±5）m），土壤質(zhì)地為粉砂壤土，株行距為0.8 m×2.5 m，為傾斜式單龍蔓“廠”字形立架栽培，控制產(chǎn)量為（9 000±750）kg/hm2。該地區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均溫10.6℃，無(wú)霜期160～180 d。

1.1.2 試驗(yàn)試劑試驗(yàn)所用氫氧化鈉、福林酚、碳酸鈉、氯化鋁、乙醇、亞硝酸鈉（均為分析純），4-甲基-2-戊醇、乙醇、單寧酸、兒茶素（均為色譜純）均由國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)。試驗(yàn)所用標(biāo)品辛醇、苯乙醇、壬醛、己醛、辛醛、香葉醛、反式-2-己烯醇、乙酸乙酯、丁酸乙酯、香茅醇、里那醇購(gòu)自于美國(guó)Sigma公司和瑞士Fluka公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 果實(shí)性狀調(diào)查根據(jù)《葡萄種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)5個(gè)釀酒葡萄成熟果實(shí)果形指數(shù)、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、酸堿度、出汁率進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 酚類物質(zhì)含量的測(cè)定在果實(shí)成熟期葡萄剪成帶果蒂的顆粒，用液氮速凍后置于-40℃冰箱，5個(gè)品種采樣完成后，統(tǒng)一測(cè)定酚類。將葡萄果實(shí)果皮、果肉、種子分離，用濾紙將果皮的汁液吸干凈，分別稱2 g果皮、6 g果肉，分別置于100 mL棕色容量瓶中用70%酒精浸提24 h，過濾后濾液為酚類物質(zhì)提取液。采用Folin-Ciocalteu法[11]測(cè)定果皮、果肉中的總酚含量，用單寧酸等價(jià)表示（mg/g）。總類黃酮含量測(cè)定采用氯化鋁比色法[11]，根據(jù)兒茶素標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算果皮、果肉中的總類黃酮含量。

1.2.3 果實(shí)香氣物質(zhì)的測(cè)定參照孫磊等[12]方法，果實(shí)除梗去籽冷凍磨粉后離心，取5 mL汁液于頂空瓶中，加1 g NaCl和10μL辛醇，40℃吸附30 min。試驗(yàn)所用色譜為Agilent 7890 GC，質(zhì)譜為Agilent 5975B MS。載氣為高純氦氣，流速為1 mL/min；固相微萃取手動(dòng)進(jìn)樣，采用不分流模式，插入氣相色譜的進(jìn)樣口，進(jìn)樣口溫度為250℃，熱解析8 min。質(zhì)譜接口溫度為280℃，離子源溫度為230℃，電離方式為EI,電離能為70 eV，質(zhì)量掃描范圍為20～350 u。

根據(jù)GC-MS分離得到的質(zhì)譜全離子掃描圖譜，通過標(biāo)樣進(jìn)行香氣物質(zhì)定性。對(duì)于沒有標(biāo)樣的香氣物質(zhì)，將其與已有文獻(xiàn)相似圖譜進(jìn)行比對(duì)，還可使用計(jì)算機(jī)檢索NIST 11標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)進(jìn)行半定性。

根據(jù)葡萄的揮發(fā)性香氣濃度高低，用目標(biāo)香氣的標(biāo)準(zhǔn)品制備香氣物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)果實(shí)中相應(yīng)香氣物質(zhì)進(jìn)行定量，以及根據(jù)與香氣化合物碳原子數(shù)接近的或者化學(xué)結(jié)構(gòu)接近的標(biāo)樣進(jìn)行半定量。

花果香物質(zhì)主成分分析（principal component analysis，PCA）用于比較不同香氣物質(zhì)對(duì)葡萄品種的貢獻(xiàn)度和相關(guān)性。氣味活度值（odour activityvalue，OAV）是指某種揮發(fā)性香氣物質(zhì)在香氣體系中的濃度與其嗅覺閾值的比值，是用來(lái)衡量揮發(fā)性物質(zhì)在香氣體系中的貢獻(xiàn)度和判定有效香氣成分的技術(shù)手段。香氣成分之間存在著累加、協(xié)同等作用，將各香氣物質(zhì)按其氣味特征進(jìn)行分組，將每一氣味特征類似的氣味歸為一組，通過計(jì)算該組的OAV總和來(lái)闡述香氣體系中不同呈香成分。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與繪圖，利用Origin 2019進(jìn)行顯著性分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 釀酒白葡萄果實(shí)基本品質(zhì)分析

5個(gè)釀酒白葡萄成熟果實(shí)基本品質(zhì)如表1所示。從表1可以看出，5個(gè)釀酒白葡萄在單粒質(zhì)量、糖酸含量、pH等指標(biāo)上存在明顯差異，其中，威代爾葡萄單粒質(zhì)量最大，為1.83 g，比霞多麗高27.97%（P<0.05）、比雷司令高69.44%（P<0.05）；5個(gè)釀酒品種果形指數(shù)介于0.89～1.02，且霞多麗與雷司令果形指數(shù)間差異不顯著；5個(gè)釀酒葡萄可溶性固形物含量均在18.00%以上，其中，小芒森葡萄可溶性固形物含量最高，為23.62%，顯著高于其他4個(gè)品種，且霞多麗可溶性固形物含量顯著高于貴人香、雷司令、威代爾；霞多麗和小芒森的可滴定酸含量顯著高于其他3個(gè)品種，威代爾可滴定酸含量最低；雷司令葡萄pH值最低，顯著低于其他4個(gè)品種；威代爾葡萄出汁率最高，分別比貴人香、小芒森高2.37%、11.19%（P<0.05）。

表1 5個(gè)釀酒葡萄果實(shí)基本品質(zhì)Tab.1 Basic fruit quality of five wine grapes

2.2 釀酒白葡萄果實(shí)酚類物質(zhì)比較

2.2.1 釀酒白葡萄果皮和果肉中總酚含量比較5個(gè)釀酒白葡萄果皮和果肉中總酚含量如圖1所示，其中，小芒森果皮中總酚含量最高，為17.29 mg/g，比霞多麗葡萄果皮中總酚含量高66.41%（P<0.05），比貴人香葡萄高132.08%（P<0.05），比雷司令葡萄高193.55%（P<0.05），與威代爾葡萄間差異不顯著。小芒森和威代爾葡萄果肉中總酚含量差異不顯著，分別為10.46、12.20 mg/g，均顯著高于其他3個(gè)釀酒品種。霞多麗和雷司令葡萄果肉中總酚含量差異不顯著，都顯著高于貴人香葡萄。

圖1 不同釀酒葡萄果皮和果肉中總酚含量比較Fig.1 Comparison of total phenol contents in skin and flesh of different wine grapes

2.2.2 釀酒白葡萄果皮和果肉中總類黃酮含量比較由圖2可知，威代爾葡萄果皮中總類黃酮含量最高，為5.22 mg/g，顯著高于其他4個(gè)釀酒品種；霞多麗葡萄果皮中總類黃酮含量為3.62 mg/g，分別比貴人香高10.23%（P>0.05），比小芒森高24.39%（P<0.05），比雷司令高135.06%（P<0.05）。小芒森葡萄果肉中總類黃酮含量最高，為0.41 mg/g，顯著高于其他4個(gè)釀酒品種。霞多麗、雷司令、貴人香、威代爾果肉中總類黃酮含量為0.09～0.24 mg/g，且差異不顯著。

圖2 不同釀酒葡萄果皮和果肉中總類黃酮含量Fig.2 Total flavonoids contents in skin and flesh of different wine grapes

2.3 釀酒白葡萄果實(shí)香氣物質(zhì)比較

2.3.1 釀酒白葡萄果實(shí)中香氣種類及含量從表2可以看出，在5個(gè)釀酒葡萄中共檢測(cè)出97種香氣物質(zhì)，其中，霞多麗葡萄中檢測(cè)出香氣種類最多，為88種，酯類物質(zhì)在5個(gè)釀酒葡萄中檢測(cè)到種類數(shù)最多，烯烴類香氣物質(zhì)大多具有怡人的果香、花香，其對(duì)葡萄酒的香氣有著很大的貢獻(xiàn)，在5個(gè)釀酒葡萄中檢測(cè)到香氣種類僅次于酯類香氣物質(zhì)。

表2 不同釀酒葡萄果實(shí)中香氣種類數(shù)Tab.2 Number of aroma types in different wine grape fruits 種

從圖3可以看出，香氣含量中醇類物質(zhì)含量占比較高，其中，雷司令和威代爾葡萄中醇類香氣物質(zhì)含量分別占總香氣的69.21%、66.58%。貴人香和威代爾葡萄中酯類香氣物質(zhì)含量顯著高于其他3個(gè)葡萄品種，醛酮類香氣物質(zhì)在雷司令和貴人香葡萄中含量較高，顯著高于其他3個(gè)品種。小芒森葡萄果實(shí)中烯烴類香氣物質(zhì)含量最高，比霞多麗葡萄高50.02%（P<0.05），比雷司令葡萄高15.65%（P>0.05），比貴人香葡萄高7.83%（P>0.05），比威代爾葡萄高91.77%（P<0.05）；雷司令葡萄酸類香氣物質(zhì)含量最高，為664.96μg/L。5個(gè)釀酒葡萄其他香氣物質(zhì)含量均低于60μg/L，且差異不顯著。

圖3 不同釀酒葡萄果實(shí)中香氣種類含量Fig.3 Contents of aroma types in different wine grape fruits

2.3.2 釀酒白葡萄果實(shí)中呈水果香物質(zhì)主成分分析不同釀酒葡萄果實(shí)中呈水果香成分主成分分析結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同釀酒葡萄果實(shí)中呈水果香成分主成分分析Fig.4 Principal component analysis of fruit aroma com?ponents in different wine grape fruits

對(duì)5個(gè)釀酒白葡萄果實(shí)中34種呈水果香的成分[12-15]進(jìn)行PCA分析（圖4），從數(shù)據(jù)中提取了2個(gè)主成分，主成分1（PC1）和主成分（PC2）分別解釋了70.97%和16.43%的信息，前2個(gè)主成分累計(jì)占比87.40%，能夠反映水果香香氣的絕大部分信息。在主成分1中小芒森、雷司令、霞麗多載荷值較高，且在PC1中，C8（癸酸乙酯）、C18（苯乙醛）、C26（反式-2-己烯醇）載荷值均在1.50以上，可作為5個(gè)品種間差異化特征香氣；在主成分2中，品種貴人香載荷值最高，果香成分C18（苯乙醛）、C26（反式-2-己烯醇）在PC2中載荷值較高。由前2個(gè)主成分分析，苯乙醛、反式-2-己烯醇可作為山西地區(qū)釀酒白葡萄水果香特征化香氣物質(zhì)，且水果香含量分值為小芒森>雷司令>霞多麗>威代爾>貴人香。

2.3.3 釀酒白葡萄果實(shí)中呈花香物質(zhì)主成分分析5個(gè)釀酒白葡萄果實(shí)中呈花香的27種成分[12-15]主成分分析（圖5），主成分1占比86.73%，主成分2占比11.38%，累計(jì)解釋了98.11%葡萄果實(shí)中呈花香的香氣信息。其中，小芒森、霞多麗、貴人香在PC1中載荷值較高，雷司令在PC2中載荷值較高，威代爾花香成分與雷司令在PC2中差異明顯。C37（己醇）、C38（2-苯乙醇）、C60（丁酸）物質(zhì)在PC1載荷值較高，且C38在PC2中載荷值為2.83，為花香特征差異物質(zhì)。

圖5 不同釀酒葡萄果實(shí)中呈花香成分主成分分析Fig.5 Principal component analysis of flower components in different wine grape fruits

2.3.4 釀酒白葡萄不同香型OAVs比較從圖6可以看出，5個(gè)釀酒葡萄間水果香OAVs值差異顯著，其中，小芒森葡萄水果香OAVs值最高，霞多麗葡萄中水果香OAVs值比雷司令高27.20%（P<0.05），比貴人香高12.16%（P<0.05），比威代爾高33.33%（P<0.05）。雷司令和貴人香葡萄中花香OAVs總值較高，顯著高于其他3個(gè)葡萄品種。在雷司令葡萄中檢測(cè)到植物香OAVs值最高，為73.55，其他4個(gè)葡萄品種植物香OAVs值介于61.24～63.96。脂肪香OAVs值在5個(gè)釀酒葡萄中降低，均低于2，且5個(gè)品種間差異不顯著。

圖6 不同釀酒葡萄果實(shí)不同香氣類別OAVs值Fig.6 OAVS values of different aroma types of different wine grape fruits

3 結(jié)論與討論

釀酒葡萄果實(shí)品質(zhì)是決定釀酒葡萄酒品質(zhì)的關(guān)鍵因素，不同品種在相同生態(tài)環(huán)境相同栽培條件下，其果實(shí)品質(zhì)存在顯著差異[16]，選擇適合當(dāng)?shù)卦耘嗟尼劸破贩N對(duì)提升地方葡萄酒品質(zhì)至關(guān)重要。釀酒葡萄果實(shí)中的糖分不僅決定著甜度與風(fēng)味，而且對(duì)果實(shí)的其他品質(zhì)也起到重要的作用，更與葡萄酒的質(zhì)量息息相關(guān)[17]。一般要求釀造葡萄酒的果實(shí)含糖量應(yīng)在17.00%[18]。本研究中5個(gè)釀酒葡萄可溶性糖含量均在18.00%以上，達(dá)到生產(chǎn)葡萄酒要求。鐘海霞等[19]對(duì)新疆10個(gè)釀酒葡萄的可溶性糖含量研究表明，威代爾葡萄可溶性糖含量最低，這與本研究中威代爾葡萄可溶性固形物含量最低的結(jié)論一致，這可能與其品種特性有關(guān)。商浥等[9]對(duì)陜西合陽(yáng)地區(qū)5個(gè)釀酒白葡萄果皮品質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，小芒森葡萄含糖量最高，這與本研究中在山西產(chǎn)區(qū)小芒森葡萄含糖量較高結(jié)論一致。

酚類物質(zhì)影響葡萄酒的收斂性、苦味、澄清度和穩(wěn)定性，生態(tài)環(huán)境條件能夠明顯影響葡萄果實(shí)中酚類物質(zhì)的含量。唐永紅[20]對(duì)5個(gè)釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)3個(gè)葡萄品種品質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，白色釀酒品種霞多麗在新疆五家渠產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)果粒較大，且酚類物質(zhì)含量高。對(duì)賀蘭山東麓釀酒葡萄果實(shí)中酚類物質(zhì)比較發(fā)現(xiàn)，在白色歐亞種中，小芒森葡萄果實(shí)中酚類物質(zhì)含量較高[21]。這與本研究中小芒森葡萄果皮果肉中酚類和類黃酮物質(zhì)含量較高結(jié)論一致。

同一產(chǎn)地釀酒葡萄品種不同，香氣組成的種類、含量及比例均存在明顯差異，秦歡等[22]以重慶3個(gè)白葡萄品種成熟果實(shí)為研究材料，運(yùn)用GCMS技術(shù)測(cè)定3個(gè)釀酒白葡萄中存在醇類、醛類、酮類、酯類、烯烴、烷烴及少量其他香氣化合物。鄭立陽(yáng)[23]以新疆8個(gè)地區(qū)3個(gè)白色釀酒品種為試材，結(jié)果表明，果實(shí)香氣成分中醇類香氣物質(zhì)含量最高。這與本研究中5個(gè)釀酒白葡萄果實(shí)中醇類物質(zhì)香氣含量最高結(jié)論一致，其中，雷司令和威代爾葡萄中醇類香氣物質(zhì)含量分別占總香氣的69.21%、66.58%。JU等[24]通過測(cè)定刺葡萄香氣中的酯類香氣，為刺葡萄風(fēng)味類型的分類提供依據(jù)。本研究中山西地區(qū)釀酒白葡萄果實(shí)花果香突出，其中，小芒森果實(shí)水果香較高，雷司令和貴人香果實(shí)花香濃郁。在美樂和赤霞珠中共檢測(cè)到74種香氣化合物，并根據(jù)香氣描述對(duì)香氣化合物進(jìn)行分類，包括水果香、花香、植物香等[25]。張?jiān)品宓萚26]對(duì)威代爾葡萄果實(shí)香氣物質(zhì)定性分析，發(fā)現(xiàn)87種香氣物質(zhì)，且香氣雷達(dá)圖顯示威代爾葡萄果實(shí)特征香氣為青草香。本試驗(yàn)中5個(gè)釀酒葡萄共檢測(cè)出97種香氣物質(zhì)，其中在霞多麗葡萄中檢測(cè)出香氣種類最多（88種），且威代爾葡萄植物香OAVs值較高。李彥彪等[27]研究河西走廊張掖產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄果實(shí)香氣，通過主成分分析得出，葡萄香氣風(fēng)味依次為貴人香>蛇龍珠>賽美容>威代爾>美樂，且發(fā)現(xiàn)2-己烯醛可能是釀酒葡萄果實(shí)特征香氣的重要成分之一。本研究中，小芒森和霞多麗果實(shí)表現(xiàn)較優(yōu)的果香和花香，且主成分分析表明，苯乙醛香氣為花香和果香的主要特征香氣。VILANOVA等[28]對(duì)西班牙主栽品種香氣測(cè)定表明，瓊瑤漿OAVs值最高；丁燕等[29]對(duì)蓬萊葡萄產(chǎn)區(qū)的3個(gè)主栽白葡萄品種的香氣物質(zhì)測(cè)定分析表明，小芒森葡萄香氣最為豐富和復(fù)雜。小芒森在山西地區(qū)四類香氣的OAVs值均最高，且主成分分析小芒森水果香物質(zhì)最豐富。

山西產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄霞多麗果實(shí)糖酸適中，且酚類物質(zhì)含量豐富，香氣物質(zhì)種類多且主要呈花果香；小芒森葡萄果實(shí)中總酚含量較高，水果香突出；威代爾葡萄可溶性固形物含量較低，但果實(shí)出汁率高，果實(shí)中總酚和總類黃酮含量高，香氣適中；苯乙醛香氣物質(zhì)可作為山西產(chǎn)區(qū)花香和果香的主要特征成分。研究結(jié)果可為產(chǎn)區(qū)選擇適宜當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)釀酒品種提供依據(jù)，為探索產(chǎn)區(qū)葡萄酒“風(fēng)土”提供理論依據(jù)，對(duì)提升當(dāng)?shù)仄咸丫破焚|(zhì)和影響力具有重要生產(chǎn)意義。