湖南刺葡萄酒主要呈香物質(zhì)的分析

楊薇熹，蘭義賓，向小鳳，呂志豪，唐 朕，段長(zhǎng)青，石 英*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院 葡萄與葡萄酒研究中心，北京 100083；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部葡萄酒加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；3.中方南方葡萄溝酒莊有限公司，懷化 418005）

刺葡萄（Vitis davidiiFoex）是葡萄科葡萄屬東亞種群的一種野生種質(zhì)資源，原產(chǎn)于湖南、云南、廣東、江西、浙江等省[1-2]，刺葡萄典型特征在于新梢、葉柄及葉脈上密生刺狀物[3]，耐濕熱且抗病性強(qiáng)[3-6]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前湖南省刺葡萄產(chǎn)量約25.5萬(wàn)L，多用于鮮食，其果實(shí)采后加工處于初級(jí)階段，極大制約了刺葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[7]。近年來，刺葡萄產(chǎn)業(yè)的重心逐漸由鮮食開始向釀制刺葡萄酒、加工刺葡萄汁和保健品等方向轉(zhuǎn)移[8]，尤其是刺葡萄酒的開發(fā)。刺葡萄果實(shí)皮厚籽多，具有較好的釀酒潛力，研究開發(fā)刺葡萄酒將極大地提升原料的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，目前已有一些關(guān)于刺葡萄釀酒特性及刺葡萄酒的報(bào)道[9-11]。刺葡萄作為中國(guó)本土的種質(zhì)資源，刺葡萄酒風(fēng)格的挖掘和形成對(duì)中國(guó)葡萄酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

目前，關(guān)于野生刺葡萄種質(zhì)資源利用的研究主要集中在其抗病性、鮮食品質(zhì)改良[2]和保健品提取純化[12]等方面，而關(guān)于其釀酒特性，尤其是香氣方面的研究鮮有報(bào)道。香氣是評(píng)判葡萄酒品質(zhì)的一個(gè)重要感官指標(biāo)[13]，香氣物質(zhì)的種類和含量對(duì)葡萄酒的風(fēng)格和典型性起決定作用。MENG J F等[9]研究表明，C6類化合物是刺葡萄果實(shí)中的主要揮發(fā)性成分，此外還可分離出一些其他葡萄屬中未見報(bào)道的化合物，如香葉基丙酮、對(duì)甲氧基苯酚和丁香酚等；在刺葡萄釀酒品質(zhì)方面，鮑瑞峰等[10]研究表明，醇類、酯類物質(zhì)是刺葡萄酒中最主要的揮發(fā)性組分[13]，花香、果香、焦糖味是刺葡萄的主要特征香氣[14]。但已報(bào)道文獻(xiàn)未對(duì)刺葡萄酒揮發(fā)性組分進(jìn)行準(zhǔn)確定量，不利于將刺葡萄酒與其他品種葡萄酒的香氣進(jìn)行比較。本研究選取用湖南省內(nèi)常見的3個(gè)刺葡萄品種釀制干紅葡萄酒（米葡萄、澀葡萄和甜葡萄）為試材，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）進(jìn)行刺葡萄酒揮發(fā)性組分的檢測(cè)，并采用內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法對(duì)檢出組分進(jìn)行準(zhǔn)確定量，結(jié)合香氣活性值（odor activity values，OAV）分析的方法，研究刺葡萄酒主要呈香物質(zhì)和香氣特征，以期為釀造優(yōu)質(zhì)刺葡萄酒提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

米葡萄、澀葡萄和甜葡萄干紅刺葡萄酒樣品：湖南懷化市中方縣農(nóng)業(yè)局；NaCl、NaOH、酒石酸、葡萄糖（均為分析純）：北京化學(xué)試劑公司；乙醇（色譜純）：百靈威科技有限公司；揮發(fā)性化合物標(biāo)準(zhǔn)品、C6～C24正構(gòu)烷烴：美國(guó)Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DVB/CAR/PDMS頂空固相微萃取纖維頭：美國(guó)Supelco公司；Agilent 6890 GC氣相色譜與Agilent 5975C MS質(zhì)譜聯(lián)用設(shè)備：美國(guó)Agilent公司；HP-INNOwax氣相色譜柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）：美國(guó)J&W Scientific公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 刺葡萄酒揮發(fā)性組分檢測(cè)方法

采用頂空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）相結(jié)合進(jìn)行揮發(fā)性組分分析，檢測(cè)方法和儀器參數(shù)設(shè)定參照文獻(xiàn)[15]。

前處理方法：在20 mL樣品瓶中準(zhǔn)確加入1.00 g NaCl、5 mL樣品、10 μL 4-甲基-2-戊醇水溶液（內(nèi)標(biāo)，1.038 8 g/L）和轉(zhuǎn)子，在40 ℃條件下加熱30 min，同時(shí)以500 r/min轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌；將已活化的萃取纖維頭插入樣品瓶的頂空，40 ℃條件下加熱30 min。每個(gè)樣品兩次重復(fù)。

GC-MS條件：氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用設(shè)備載氣為氦氣（He），流速為1 mL/min；進(jìn)樣口溫度為250 ℃，解吸時(shí)間8 min，采用不分流模式進(jìn)樣；程序升溫設(shè)定為初始溫度50 ℃，保持1 min；以3 ℃/min 升至220 ℃，保持5 min。離子源為電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量為70 eV，質(zhì)量掃描范圍為30～350 m/z。輔助加熱區(qū)溫度、離子源溫度和四極桿溫度分別為250 ℃、230 ℃和150 ℃。

定性定量：揮發(fā)性組分的定性分析采用自動(dòng)質(zhì)譜圖解卷積和鑒定系統(tǒng)（AMDIS）軟件進(jìn)行峰識(shí)別，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)譜信息、美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）2011質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)及相應(yīng)的保留指數(shù)建立刺葡萄酒香氣數(shù)據(jù)庫(kù)（MSL library）。定量分析采用內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法[14]，對(duì)于已有標(biāo)準(zhǔn)品的揮發(fā)性組分利用其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線來進(jìn)行定量，沒有標(biāo)準(zhǔn)品的物質(zhì)利用化學(xué)結(jié)構(gòu)相似、碳原子數(shù)相近、官能團(tuán)相似的香氣標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行半定量。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理

香氣活性值（OAV）計(jì)算：香氣值也稱香氣活性值，是評(píng)價(jià)揮發(fā)性化合物對(duì)體系香氣貢獻(xiàn)大小所普遍采用的一個(gè)指標(biāo)，由化合物質(zhì)量濃度除以其嗅覺閾值得到，其計(jì)算公式如下：

式中：Ci為化合物i在樣品中的質(zhì)量濃度，μg/L；OTi為化合物i在水或模擬溶液中的嗅覺閾值[16]，μg/L。

采用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方差分析采用Duncan法，顯著性水平P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 刺葡萄酒揮發(fā)性物質(zhì)組成

在3個(gè)品種刺葡萄酒中共檢測(cè)到90種揮發(fā)性組分，結(jié)果見表1。由表1可知，在3個(gè)品種刺葡萄酒中都能檢出的物質(zhì)有68種，包括高級(jí)醇類物質(zhì)13種、酯類26種、萜烯類3種、降異戊二烯類6種等。3個(gè)品種刺葡萄酒中各類揮發(fā)性組分構(gòu)成比例相似，都以高級(jí)醇類物質(zhì)為主，占揮發(fā)性物質(zhì)總量69.28%～88.86%。酯類化合物占揮發(fā)性組分總量的10.18%～30.56%，是刺葡萄酒中第二類含量較高的物質(zhì)。其他物質(zhì)所占揮發(fā)性物質(zhì)總量比例較低。

表1 3個(gè)品種刺葡萄酒揮發(fā)性組分含量測(cè)定結(jié)果Table 1 Determination results of volatile components contents in the 3 cultivars of Vitis davidii Foex wines

續(xù)表

續(xù)表

2.2 刺葡萄酒呈香物質(zhì)分析

化合物在體系中OAV＞1能被人感知[17-18]。3個(gè)品種刺葡萄酒中檢測(cè)到OAV＞1的物質(zhì)共有21種（見表2），包含高級(jí)醇類3種、酯類12種、醛酮類2種、揮發(fā)性酚類2種、含硫化合物1種以及降異戊二烯類1種。其中β-大馬士酮、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯、異戊醇、3-甲硫基丙醇等物質(zhì)對(duì)刺葡萄酒呈香貢獻(xiàn)較大（OAV＞10）。

表2 3個(gè)品種刺葡萄酒中揮發(fā)性物質(zhì)的香氣活性值、閾值和香氣描述Table 2 OAV,threshold value and odor description of the 3 cultivars of Vitis davidii Foex wines

2.2.1 高級(jí)醇類物質(zhì)

高級(jí)醇類物質(zhì)是酵母酒精發(fā)酵的副產(chǎn)物，這類物質(zhì)常具有較為強(qiáng)烈的刺激性氣味，根據(jù)其含量的不同影響葡萄酒的整體香氣[25]。在刺葡萄酒中共檢測(cè)到高級(jí)醇類物質(zhì)16種，含量范圍為658.0 mg/L（米葡萄）～904.2 mg/L（甜葡萄），是含量最高的揮發(fā)性組分（表1）。該結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道采用液-液萃取法提取得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致[10]。其中有3種高級(jí)醇類物質(zhì)香氣活性值（OAV）＞1，分別為異戊醇（16.90～19.44）、異丁醇（2.20～6.09）和β-苯乙醇（2.98～4.54）（表2）。異戊醇、異丁醇帶有酒精味、指甲油味等化學(xué)溶劑氣味，β-苯乙醇帶有玫瑰、蜂蜜香氣。同種檢測(cè)方法下，赤霞珠干紅葡萄酒揮發(fā)性組分中高級(jí)醇類占60.9%[26]，異戊醇含量突出占43.4%～55.0%，β-苯乙醇占8.2%～13.5%[27]；美樂干紅葡萄酒中高級(jí)醇類物質(zhì)占70%[17]，與刺葡萄酒高級(jí)醇類物質(zhì)構(gòu)成比例較為相似。

2.2.2 酯類物質(zhì)

葡萄酒中的酯類物質(zhì)主要分為脂肪酸乙酯類、高級(jí)醇乙酸酯類和其它酯類，酯類物質(zhì)含量常超過感官閾值，賦予葡萄酒果香、甜香等風(fēng)味[28]。檢測(cè)到刺葡萄酒中酯類化合物34種，其中支鏈脂肪酸乙酯和2-羥基-4-甲基戊酸乙酯，分別貢獻(xiàn)葡萄酒的紅色漿果香和黑色漿果香[29-30]。高級(jí)醇乙酸酯類物質(zhì)主要包括乙酸異戊酯、乙酸己酯和乙酸苯乙酯。這些物質(zhì)常賦予葡萄酒香蕉、梨和花香等香氣。此外，含量較高的酯類物質(zhì)有乙酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸甲酯、辛酸異戊酯等（表1）。

在酯類物質(zhì)組成方面，刺葡萄酒與赤霞珠干紅[26]、美樂干紅[17]有較大差異。刺葡萄酒揮發(fā)性組分中含有一些香氣活性值（OAV）較大的酯類物質(zhì)，如乙酸乙酯（16.24～30.18）呈現(xiàn)熱帶水果、香料、熟透的蘋果等香氣；乳酸乙酯（5.64～19.54）帶有花香、奶酪味、覆盆子香氣；己酸乙酯（7.10～15.81）帶有香蕉、青蘋果香；辛酸甲酯（3.22～5.16）呈現(xiàn)菠蘿味；乙酸異戊酯（1.87～4.92）呈現(xiàn)典型的香蕉香氣等。這些物質(zhì)賦予刺葡萄酒香蕉、菠蘿、草莓等水果香氣以及甜香和花香。

2.2.3 其他物質(zhì)

刺葡萄酒中檢測(cè)到8種降異戊二烯類物質(zhì)，降異戊二烯類物質(zhì)由類胡蘿卜素降解產(chǎn)生，常賦予葡萄酒花香和果香[31]；在葡萄果實(shí)中，這類物質(zhì)主要以糖苷結(jié)合態(tài)形式存在，在釀造過程中可在酸性條件或是糖苷酶作用下水解釋放[31]。Vitispirane帶有香樟樹氣味，TDN帶有煤油味[32]。β-大馬士酮在刺葡萄酒中OAV為71.82～108.47（表2），該物質(zhì)呈現(xiàn)花果類香氣，常被描述為烤蘋果香、花香、蜜香、木質(zhì)香[19]等。

C6類物質(zhì)主要貢獻(xiàn)葡萄酒“生青味”、“青草味”，刺葡萄酒中檢測(cè)到4種C6類物質(zhì)。C6類化合物是刺葡萄果實(shí)中的主要揮發(fā)性成分[9]，但是該類物質(zhì)在刺葡萄酒中的含量并不突出。刺葡萄酒中C6類物質(zhì)相對(duì)含量最高為0.07%（表1），低于赤霞珠干紅葡萄酒（2.7%）[26]。

揮發(fā)性酚類物質(zhì)在葡萄酒中的含量通常高于自身的感官閾值，從而極易影響和修飾葡萄酒的風(fēng)味。在刺葡萄酒中檢測(cè)到4種揮發(fā)酚類物質(zhì)，其中丁香酚和愈創(chuàng)木酚OAV＞1，丁香酚帶有肉桂、丁香、香料香氣；愈創(chuàng)木酚帶有煙熏和焙烤風(fēng)味。該結(jié)果與MENG J F等[9]的研究結(jié)果相符。

此外，3-甲硫基丙醇具有較大香氣值，在甜葡萄中香氣值為12.11（表2），帶有熟土豆、熟蔬菜等植物類香氣。

2.3 刺葡萄酒香氣輪廓分析

將具有相同香氣類型的物質(zhì)分為8組，分別為果香、花香、植物味、甜香、焦糖味、香料香、化學(xué)味和脂肪味，依據(jù)各類香氣的OAV總和繪制香氣輪廓圖，結(jié)果見圖1。

圖1 3個(gè)品種刺葡萄酒香氣輪廓圖Fig.1 Aroma profile of the 3 cultivars of Vitis davidii Foex wines

由圖1可知，3個(gè)品種刺葡萄酒的香氣輪廓具有較高的相似性，都主要呈現(xiàn)出果香、甜香和花香。結(jié)合表2分析可知，β-大馬士酮具有最高香氣值，貢獻(xiàn)了刺葡萄酒大部分的果香、甜香和花香風(fēng)味。3個(gè)品種刺葡萄酒中，由于β-大馬士酮含量差異造成了甜葡萄酒在果香、甜香和花香這3種類型香氣豐度最低。此外，米葡萄酒中一些乙酯類物質(zhì)含量顯著較高，如乙酸乙酯、乳酸乙酯、庚酸乙酯等（見表1），由于這些酯類物質(zhì)都能貢獻(xiàn)果香，使得米葡萄酒呈現(xiàn)果香最為突出。

3 結(jié)論

3個(gè)品種（‘米葡萄’、‘甜葡萄’、‘澀葡萄’）湖南刺葡萄酒樣中共檢測(cè)到90種揮發(fā)性物質(zhì)，其中高級(jí)醇類占揮發(fā)性物質(zhì)總量的69.28%～88.86%，是湖南刺葡萄酒的主要揮發(fā)性組分。OAV分析結(jié)果表明，β-大馬士酮（71.82～108.47）、乙酸乙酯（16.24～30.18）、乳酸乙酯（5.64～19.54）、己酸乙酯（7.10～15.81）、異戊醇（16.90～19.44）和3-甲硫基丙醇（6.74～12.11）在湖南刺葡萄酒中OAV＞10，是湖南刺葡萄酒的主要呈香物質(zhì)。香氣輪廓分析表明，湖南刺葡萄酒的香氣輪廓具有較高相似性，主要呈現(xiàn)果香、花香和甜香。其中甜葡萄酒果香、甜香和花香較弱，米葡萄酒中果香較突出。