賀蘭山東麓‘赤霞珠’干紅葡萄酒陳釀香氣特征

張 眾，李 輝，張 靜，薛 潔，張軍翔,4,*

（1.寧夏大學農(nóng)學院，寧夏 銀川 750021；2.賀蘭晴雪酒莊，寧夏 銀川 750000；3.中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京 100015；4.寧夏大學葡萄酒學院，寧夏 銀川 750021）

香氣是評價葡萄酒品質(zhì)的重要指標，葡萄酒香氣主要包括品種香氣、發(fā)酵香氣和陳釀香氣[1-2]。葡萄酒香氣是多種因素共同作用的結果，包括葡萄品種、氣候土壤、栽培模式、發(fā)酵工藝、陳釀環(huán)境等[3-4]。陳釀過程復雜，對于陳釀型葡萄酒來說，陳釀香氣對整體香氣的貢獻較大。在陳釀過程中葡萄酒香氣成分會發(fā)生縮合、聚合、水解、酯化、氧化、還原等反應，其中來自葡萄漿果的非揮發(fā)性糖苷前體物質(zhì)的酸性水解、揮發(fā)性化合物種類和含量的變化以及進入葡萄酒中的橡木成分是影響葡萄酒陳釀香氣的關鍵因素[2,5-9]。葡萄酒中的橡木成分主要包括糠醛、威士忌內(nèi)脂、愈創(chuàng)木酚、丁香酚和香草醛等物質(zhì)，它們賦予葡萄酒煙熏味、木質(zhì)味、烘烤味等風味，同時也可以與葡萄酒原有的香氣成分發(fā)生反應，從而影響葡萄酒的陳釀香氣[10]。

橡木桶陳釀后葡萄酒需要進行瓶儲，通過一定時期的瓶儲，葡萄酒可以達到其最佳香氣品質(zhì)[5,8]。這是由于瓶儲過程的微氧環(huán)境會對葡萄酒中的揮發(fā)性成分產(chǎn)生較大影響[8,11]。一方面，氧在Fe2+等金屬離子的催化下與葡萄酒中的酚類物質(zhì)反應促進醌和H2O2的生成，醌和H2O2能和含巰基的香氣化合物發(fā)生反應；另一方面，H2O2和Fe2+通過芬頓反應生成羥自由基，能夠氧化葡萄酒中一系列香氣成分及其前體物質(zhì)[5]。各種香氣成分的變化會導致葡萄酒香氣品質(zhì)發(fā)生變化[12]。陶永勝等[13]通過對昌黎產(chǎn)區(qū)14 個年份的瓶儲‘赤霞珠’干紅葡萄酒進行感官分析，發(fā)現(xiàn)隨著陳釀年份的推移，葡萄酒的香氣品質(zhì)先上升后下降，葡萄酒陳釀過程中香氣的變化，也影響著葡萄酒的陳釀特性和潛力。近年，有關陳釀過程葡萄酒香氣的研究在國內(nèi)外都得到了重視，但由于獲取多個連續(xù)年份的同款葡萄酒樣品存在一定的困難，相關研究受到了一定的限制[5,8,11,13-16]。

寧夏賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)區(qū)是我國乃至世界新興的優(yōu)質(zhì)葡萄酒產(chǎn)區(qū)，能夠生產(chǎn)出高品質(zhì)的陳釀型干紅葡萄酒，‘赤霞珠’是產(chǎn)區(qū)內(nèi)主要栽培品種，但目前對其陳釀特性的研究較少。為了研究產(chǎn)區(qū)內(nèi)‘赤霞珠’干紅葡萄酒不同瓶儲年份的香氣成分和感官特征，本實驗選取寧夏賀蘭山東麓賀蘭晴雪酒莊10 個不同年份的‘赤霞珠’干紅葡萄酒作為酒樣，利用頂空固相微萃取（head space-solid phase microextraction，HS-SPME）和氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GCMS）法對酒樣的香氣成分進行定性定量分析，并對各年份酒樣的香氣特征進行感官評價，同時采用聚類分析和相關矩陣分析的方法比較‘赤霞珠’干紅葡萄酒香氣成分與年份和香氣特征之間的關系，從而明確賀蘭山東麓‘赤霞珠’干紅葡萄酒香氣的陳釀特征，為葡萄酒陳釀特性的研究提供參考，并為賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)葡萄酒的宣傳提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酒樣：10 個年份的‘赤霞珠’干紅葡萄酒由寧夏賀蘭晴雪酒莊提供，分別為2005年份、2006年份、2008—2015年份（2007年份葡萄酒的品質(zhì)達不到酒莊要求，故沒有該年份的陳釀酒樣）。用于釀酒的葡萄原料均采自同一葡萄園的同一地塊，其中葡萄品種、栽培技術、管理模式、采收期、釀造工藝等前后保持一致。

無水乙醇（色譜純） 國藥集團化學試劑有限公司；標準品：乙酸異戊酯、乙酸己酯、庚酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、丁二酸二乙酯、十一烷酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸苯乙酯、丁酸里哪酯、癸酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己醇、壬醇、異丁醇、苯甲醇、苯乙醇、糠醛、苯甲醛、里哪醇、香茅醇、香葉醇、橙花叔醇、辛酸、癸酸、4-甲基-4-巰基-2-戊酮、丁香酚、愈創(chuàng)木酚 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

Clarus 600型GC-MS儀（配有電子電離源）、Elite-Wax ETR色譜柱（30 m×0.25 mm，0.05 μm） 美國Perkin Elmer公司；SPME自動進樣器、50/30 μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）萃取頭 美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 釀造工藝

葡萄采收后進行除梗、破碎，然后泵入不銹鋼發(fā)酵罐中冷浸漬3～5 d；乙醇發(fā)酵溫度保持在25～30 ℃之間，乙醇發(fā)酵結束后皮渣分離，進行蘋果酸-乳酸發(fā)酵，蘋果酸-乳酸發(fā)酵結束后分離轉罐并添加60 mg/L的SO2；將葡萄酒置于法國中度烘烤橡木桶中陳釀12 個月后，分離至不銹鋼儲酒罐中澄清、穩(wěn)定，過濾后裝瓶。葡萄酒裝瓶后置于同一酒窖，在相同環(huán)境中進行瓶內(nèi)陳釀（溫度12～18 ℃，相對濕度60%～80%，酒窖早晚各通一次風）。取樣和測樣時間為2017年9月，每個年份酒樣各取3 瓶，其中1 瓶用于理化指標測定和香氣成分分析，另外2 瓶用于感官分析。

1.3.2 理化指標測定

乙醇體積分數(shù)、可滴定酸、pH值、干浸出物的測定參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》，總酚、單寧、總花色苷的測定參照文獻[17]方法。

1.3.3 HS-SPME法提取香氣

稱取3 g NaCl于20 mL頂空瓶中，然后再加入5 mL稀釋4 倍后的酒樣，并添加20 μL的癸酸甲酯（280 mg/L，用色譜乙醇稀釋）作為內(nèi)標物，密封頂空瓶，45 ℃保溫15 min后，45 ℃萃取40 min，然后GC進樣，解吸溫度230 ℃，解吸時間5 min。

1.3.4 GC-MS條件

參照文獻[16]的分析條件和方法，對香氣成分進行測定。GC條件：進樣口溫度230 ℃；載氣高純氦氣（純度≥99.999%）；流速1 mL/min，不分流進樣，0.5 min前不分流，1 min后10∶1分流；程序升溫：起始柱溫40 ℃，恒溫3 min，隨后以3 ℃/min升溫到230 ℃，并保持8 min。

M S條件：離子源溫度2 3 0 ℃；傳輸線溫度230 ℃；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍m/z29～300。

1.3.5 定性與定量分析

根據(jù)標樣的色譜保留時間和質(zhì)譜結果，對比NIST 05標準譜庫，對香氣物質(zhì)進行定性分析；以癸酸甲酯為內(nèi)標，通過內(nèi)標-標準曲線法進行定量，若香氣物質(zhì)沒有相應的標樣，則利用化學結構相似、碳原子數(shù)接近的原則進行定量[8]。

1.3.6 感官分析

感官品評小組由產(chǎn)區(qū)內(nèi)10 名具有多年葡萄酒品嘗經(jīng)驗的專家組成，年齡在28～46 歲之間，5 名男性，5 名女性。進行感官分析之前，小組成員進行為期一個月的葡萄酒標準香氣物質(zhì)（Le Nez du Vin，88香）的聞香培訓。感官分析在寧夏葡萄與葡萄酒研究院標準品酒室中進行，采取盲品的方式，將10 個年份酒樣以隨機順序進行品嘗。要求品嘗員從Davis香氣輪盤和88香標準香氣物質(zhì)中選取合適的詞匯進行香氣特征描述，并參照國際葡萄與葡萄酒組織制定的百分制評價體系的評分標準對葡萄酒香氣品質(zhì)進行打分，香氣評分依據(jù)見表1。

表1 香氣感官分析評分Table 1 Wine aroma scoring

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office 2016和OriginPro 8軟件進行基本數(shù)據(jù)處理和圖表制作；采用R（3.4.1）統(tǒng)計分析軟件pheatmap包進行香氣成分聚類熱圖分析；采用R軟件對感官數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，Duncan進行多重比較，以檢驗不同年份葡萄酒香氣品質(zhì)是否存在顯著差異；采用R軟件ggcorrplot包繪制香氣成分與香氣得分的相關矩陣可視化圖譜，并做出顯著性分析。數(shù)據(jù)以 ±s表示。

2 結果與分析

2.1 香氣成分定性與定量分析

圖1 10 個年份‘赤霞珠’干紅葡萄酒香氣成分相對含量Fig. 1 Percentages of various classes of aroma components in‘Cabernet Sauvignon' dry red wines from 10 vintages

經(jīng)檢測，10 個年份酒樣乙醇體積分數(shù)范圍在12.5%～15.2%之間，可滴定酸質(zhì)量濃度為5.0～7.4 g/L，pH值范圍為3.4～3.7，干浸出物質(zhì)量濃度為29.8～37.6 g/L，總酚質(zhì)量濃度為1.97～2.97 g/L，單寧質(zhì)量濃度為1.65～2.86 g/L，總花色苷質(zhì)量濃度為15.2～197.8 mg/L，各酒樣理化指標屬于正常范圍。在此前提下，通過HS-SPME-GC-MS技術對10 個不同年份‘赤霞珠’干紅葡萄酒的香氣成分進行定性定量分析。表2列出了香氣成分的含量、閾值以及香氣特征。共定性并定量出32 種香氣成分，根據(jù)其結構和特性可以分為酯類、醇類、萜烯類、酚類、酸類、醛類和巰基化合物共7 類物質(zhì)。從表2可以看出，酯類物質(zhì)種類最多，共15 種；其次是醇類和萜烯類，各5 種；酸類、醛類、酚類各2 種，巰基化合物1 種。各年份葡萄酒香氣成分中酯類物質(zhì)含量均最高，其次是醇類和酸類物質(zhì)，醛類、萜烯類、酚類、巰基化合物在各年份酒樣中含量均較低，與之前報道一致[15-16,18-19]。不同年份葡萄酒香氣成分的含量存在較大差異，2011、2012、2014和2015等時間較短年份葡萄酒的香氣成分總含量普遍低于2005、2006、2008、2009和2010等陳釀時間較長的葡萄酒，其中2009年份葡萄酒香氣成分總含量最高，約為0.9 g/L，與前人的研究一致[20]。2013年份葡萄酒香氣成分總含量偏高，這可能是由于該年份氣候較為特殊所致。

表2 不同年份葡萄酒主要香氣成分GC-MS分析結果及感官特征Table 2 Concentrations of main aroma components and sensory characteristics of wines from different vintages

如圖1所示，各年份酒樣的酯類物質(zhì)比例均占到香氣成分總含量的65%以上，醇類物質(zhì)占13.30%～33.24%，酸類物質(zhì)占0.43%～3.63%，其他4 類香氣成分所占比例均低于0.28%。不同年份葡萄酒中各類香氣成分含量存在差異，2009、2010年份葡萄酒中，酯類物質(zhì)相對含量較高，醇類物質(zhì)相對含量較低。酯類物質(zhì)具有果香味，主要產(chǎn)生于發(fā)酵期間或陳釀期間，陳釀期間因酸性水解和氧化作用可能會轉化為其他物質(zhì)[2-3,25]；醇類物質(zhì)來源于葡萄漿果或產(chǎn)生于乙醇發(fā)酵期間[26]，高級醇在質(zhì)量濃度低于300 mg/L時能夠增加葡萄酒香氣的復雜度[2]。年份越久的葡萄酒中，酸類物質(zhì)相對含量越高，其中脂肪酸在乙醇發(fā)酵期間由酵母菌代謝氨基酸和糖類物質(zhì)產(chǎn)生，在陳釀期間由酯類物質(zhì)水解產(chǎn)生，高濃度的脂肪酸具有不良風味如脂肪味[25-26]。年份越新的葡萄酒中醛類物質(zhì)相對含量越高，這是由于新酒中含有較多的橡木成分如糠醛?？啡┦窍鹉就爸谱鬟^程中多糖熱降解的產(chǎn)物[25]，具有焦糖味、木質(zhì)味和烤面包味等氣味特征[1]。與醛類相反，酚類物質(zhì)（主要是愈創(chuàng)木酚和丁香酚等橡木成分）在老酒中的相對含量高于在新酒中的相對含量，具體原因有待探究。愈創(chuàng)木酚和丁香酚是橡木桶制作過程中木質(zhì)素熱降解的產(chǎn)物[10]，愈創(chuàng)木酚具有煙熏味、灰塵味和藥物味的特征，丁香酚具有丁香花的香氣[16,26]。不同年份葡萄酒中萜烯類物質(zhì)和巰基化合物的相對含量差別較小（圖1未顯示），它們對葡萄酒香氣的貢獻也較大，如單萜類化合物具有果香和玫瑰花香的特征，陳釀環(huán)境能夠促使多種萜烯類化合物水解，使葡萄酒香氣更加豐富、濃郁、協(xié)調(diào)[9,25-26]。

2.2 陳釀葡萄酒的香氣特征

2.2.1 不同年份酒樣的主要香氣成分

圖2 10 個年份‘赤霞珠’干紅葡萄酒中香氣成分熱圖聚類分析Fig. 2 Cluster heat map analysis of aroma components of‘Cabernet Sauvignon' dry red wines from 10 vintages

利用R軟件進行聚類熱圖分析，探究不同陳釀年份葡萄酒的主要香氣成分，見圖2。32 種香氣成分聚為3 類：第1類香氣成分含量在2005、2006、2008年份酒中含量較高，包括丁酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯等15 種物質(zhì)；第2類香氣成分在2008—2010年份酒中含量較高，包括丁酸里哪酯、癸酸乙酯、壬醇等13 種物質(zhì)；第3類香氣成分含量在不同年份酒樣中差異較大，包括乙酸異戊酯、糠醛、4-甲基-4-巰基-2-戊酮等4 種物質(zhì)，其中，乙酸異戊酯具有果香味，即使在陳釀10 a以上的葡萄酒中也能明顯地被感知[27]，4-甲基-4-巰基-2-戊酮屬于巰基化合物，在葡萄酒中含量較低，但閾值同樣較低，所以比較容易被感知[4,28-29]。根據(jù)圖2可知，愈創(chuàng)木酚、丁香酚和糠醛在不同年份酒樣中含量差別較大，它們由橡木桶進入到葡萄酒中，在瓶儲較長年份的葡萄酒中也依然存在。

結合圖1、2和表2可以看出，2013—2015年份葡萄酒中含量較高的成分主要具有花香、果香和植物味；隨著年份的推移，大多數(shù)香氣成分含量較高，葡萄酒的香氣也會更加濃郁、復雜；但是在2005、2006年份和2008年份的葡萄酒中，異丁醇、辛酸和癸酸等高級醇和脂肪酸類物質(zhì)含量較高，可能會影響葡萄酒的香氣品質(zhì)[15,22,25]。

2.2.2 葡萄酒香氣的感官評價

表3 葡萄酒香氣的感官評價Table 3 Sensory evaluation of wine aroma

對10 個年份‘赤霞珠’干紅葡萄酒的香氣進行感官評價，結果見表3。結果表明，2009—2015年份葡萄酒香氣純正度優(yōu)于較早年份（2005、2006、2008年份）葡萄酒，并顯著（P＜0.05）優(yōu)于2008年份葡萄酒；2009、2010年份（陳釀7、8 a）葡萄酒香氣濃郁度、優(yōu)雅度以及總得分均優(yōu)于其他年份葡萄酒；不同年份葡萄酒香氣協(xié)調(diào)性差異不顯著（P＞0.05）。結合圖2可知，2009、2010年份葡萄酒的香氣成分中，2-甲基丁酸乙酯、乙酸異戊酯、乳酸乙酯、癸酸乙酯、丁二酸二乙酯、乙酸苯乙酯、丁酸里哪酯等酯類物質(zhì)含量較高，高級醇（異丁醇）和脂肪酸（辛酸和癸酸）等具有不良風味的物質(zhì)含量較低。從2015年份到2005年份，葡萄酒的香氣特征由黑色水果味、植物味和烘烤味（橡木桶產(chǎn)生），向紅色水果味、香料味、動物味、樹脂味和泥土類氣味轉變。綜上所述，陳釀7、8 a（2009、2010年份）的‘赤霞珠’干紅葡萄酒的香氣品質(zhì)最高，主要具有黑色水果味、樹脂味和香料味等特征。

2.3 香氣成分與香氣質(zhì)量的相關分析

圖3 ‘赤霞珠’干紅葡萄酒香氣成分與香氣質(zhì)量的相關矩陣Fig. 3 Correlation matrix of aroma components and aroma quality of‘Cabernet Sauvignon' dry red wine

利用R軟件進行相關矩陣可視化以及顯著性分析，以探究香氣成分與香氣質(zhì)量的之間的關系，結果見圖3。如圖3所示，與葡萄酒香氣濃郁度顯著（P＜0.05）正相關的香氣成分有乙酸乙酯、苯甲醛、丁酸里哪酯和乳酸乙酯，這些成分主要具有果香味、焦化味和堅果味的香氣特征[1,18,23-24]。與香氣優(yōu)雅度和香氣總分顯著（P＜0.05）正相關的香氣成分是乙酸乙酯，較低質(zhì)量濃度的乙酸乙酯具有果香味，當其質(zhì)量濃度超過200 mg/L時可能對葡萄酒香氣質(zhì)量產(chǎn)生不良影響[30]。庚酸乙酯對葡萄酒香氣優(yōu)雅度和香氣總分具有顯著（P＜0.05）的負面影響，異丁醇、苯乙醇、庚酸乙酯、己醇、癸酸和丁香酚與香氣純正度顯著（P＜0.05）負相關，這些物質(zhì)尤其是高級醇（異丁醇、苯乙醇、己醇）和脂肪酸（癸酸）含量降低將有利于改善葡萄酒的香氣品質(zhì)[2,18,25-26]。各種香氣成分對葡萄酒香氣協(xié)調(diào)性均無顯著影響（P＞0.05），這是由于香氣協(xié)調(diào)性是各類香氣相互平衡的結果，而不只受個別香氣成分的影響。此外，香氣濃郁度和優(yōu)雅度對香氣總分貢獻程度顯著（P＜0.05），是重要的香氣感官評價標準。

3 結 論

寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)10 個年份的瓶儲‘赤霞珠’干紅葡萄酒中共定性鑒定出32 種香氣成分，包括3 種揮發(fā)性橡木成分。各年份酒樣的香氣成分中，酯類物質(zhì)含量最高，其次是醇類和酸類物質(zhì)。熱圖聚類分析將32 種香氣成分歸為3 類：以酯類、醇類、萜烯類、酚類以及脂肪酸類物質(zhì)為主的第1類香氣成分在2005、2006、2008年份葡萄酒中含量較高；以酯類、醇類以及醛類物質(zhì)為主的第2類香氣成分在2008—2010年份酒中含量較高；第3類香氣成分含量在不同年份葡萄酒中差異較大。感官分析結果表明，陳釀7、8 a（2009、2010年份）的葡萄酒香氣質(zhì)量最佳；從2015年份到2005年份，葡萄酒香氣由黑色水果味、植物味和烘烤味，向紅色水果味、香料味、動物味、樹脂味和泥土類氣味轉變。相關矩陣可視化圖譜顯示，對賀蘭山東麓‘赤霞珠’干紅葡萄酒香氣質(zhì)量有顯著（P＜0.05）貢獻作用的成分分別為乙酸乙酯、苯甲醛、丁酸里哪酯和乳酸乙酯，有顯著（P＜0.05）負面影響的成分分別為異丁醇、苯乙醇、庚酸乙酯、己醇、癸酸和丁香酚。