不同整形方式對(duì)‘梅鹿輒’葡萄酒品質(zhì)及CIELAB色空間特征的影響

黃小晶，牛銳敏，沈甜，許澤華，陳衛(wèi)平

(寧夏農(nóng)林科學(xué)院 種質(zhì)資源研究所，寧夏 銀川,750002)

葡萄酒的色澤是其重要的感官特征之一[1-2]。葡萄果實(shí)中的花色苷是紅葡萄酒中的主要呈色物質(zhì)，經(jīng)破碎、發(fā)酵等釀造工藝進(jìn)入酒中[3]。花色苷的含量、組成等直接影響著葡萄酒的色澤、色度、色調(diào)及顏色的穩(wěn)定性[4-5]，是葡萄酒顏色的物質(zhì)基礎(chǔ)[6]。而將通過計(jì)算得到的a*、b*和L*[7-9]與三維坐標(biāo)軸相對(duì)應(yīng)后構(gòu)建的CIELAB色空間可直觀表征葡萄酒顏色特征[7-8,10-11]?；ㄉ盏暮?、組成等與葡萄酒的顏色密切相關(guān)，并影響葡萄酒的CIELAB顏色參數(shù)[3, 6, 12]。

整形方式通過改變?nèi)~片分布結(jié)構(gòu)及葉幕大小和形狀等，從而調(diào)控果際環(huán)境氣候，進(jìn)而達(dá)到提高葡萄果實(shí)品質(zhì)的目的，是一種簡(jiǎn)便易行的技術(shù)措施[13]。合理的葉幕類型可使花色苷等重要次生代謝物質(zhì)含量達(dá)到最優(yōu)水平[13]。棚架水平葉幕可增加花色苷單體含量[4]；水平龍干整形可顯著提高‘赤霞珠’葡萄果實(shí)[14]及葡萄酒[15]中的單寧、花色苷、總酚等含量。

賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)是中國(guó)葡萄酒新興產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)區(qū)內(nèi)釀酒葡萄整形方式多樣，管理水平差異較大，對(duì)該地區(qū)葡萄及葡萄酒的品質(zhì)造成了一定影響。因此，本研究通過分析3種整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒基本理化指標(biāo)、酚類物質(zhì)含量、CIELAB色空間特征的差異，探討了不同整形方式對(duì)‘梅鹿輒’葡萄酒品質(zhì)、色澤的影響，以期增進(jìn)整形方式對(duì)葡萄酒顏色及品質(zhì)影響的了解，旨在為寧夏賀蘭山東麓地區(qū)葡萄酒品質(zhì)提升提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試葡萄為‘梅鹿輒’葡萄，2008年定植，行距3.0 m，株距1.0 m，南北行向，常規(guī)管理。

沒食子酸、(+)-兒茶素、蘆丁、p-DMACA，美國(guó)Sigma公司；Na2CO3、AlCl3、NaNO2、甲醇、NaOH，天津市奧博化工有限公司；焦亞硫酸鈉,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。所有試劑均為分析純。商業(yè)果膠酶EX、酵母F15、偏重亞硫酸鉀，法國(guó)Lallemand公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UV2600紫外分光光度計(jì)，上海天美科學(xué)儀器有限公司；ME204分析天平，F(xiàn)E-20K pH計(jì)，梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司；1580R高速冷凍臺(tái)式離心機(jī)，基因有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 采樣與葡萄酒釀造

試驗(yàn)于寧夏賀蘭山東麓玉泉營(yíng)南大灘葡萄試驗(yàn)基地進(jìn)行，以2008年定植的‘梅鹿輒’葡萄為試材，設(shè)“廠”字形、“V”形、直立龍干3個(gè)整形處理，選取并標(biāo)記45棵葡萄樹，2017年9月23日，分別在標(biāo)記的葡萄樹陽(yáng)面與陰面隨機(jī)選取2～3穗葡萄，每個(gè)處理采樣20 kg。

干紅葡萄酒釀造工藝：3個(gè)處理的‘梅鹿輒’葡萄原料20 kg除梗破碎入罐(20 L玻璃罐)，添加果膠酶30 mg/L，偏重亞硫酸鉀50 mg/L，于10～15 ℃下冷浸漬3 d后，添加質(zhì)量濃度250 mg/L釀酒酵母于20～25 ℃下酒精發(fā)酵，當(dāng)比重降至0.993后分離皮渣，啟動(dòng)蘋果酸乳酸發(fā)酵，溫度控制在(19.0±0.5)℃。蘋果酸乳酸發(fā)酵結(jié)束后分離轉(zhuǎn)罐，4.0 ℃保藏。

1.3.2 葡萄酒常規(guī)理化指標(biāo)的測(cè)定

參照GB/T 15038—2006中方法[16]測(cè)定葡萄酒中還原糖(以葡萄糖計(jì))、總酸(以酒石酸計(jì))、揮發(fā)酸(以乙酸計(jì))、酒精度、pH等指標(biāo)，均重復(fù)測(cè)定3次。

1.3.3 葡萄酒酚類化合物含量的測(cè)定

葡萄酒中總酚含量采用Folin-Ciocalteu法測(cè)定(以沒食子酸計(jì))[17]，總單寧含量采用Folin-Denis法測(cè)定(以單寧酸計(jì))[17]，總花色苷含量采用pH示差法測(cè)定(以二甲基花翠素-3-葡萄糖苷計(jì))[18]，總類黃酮含量參考LIANG等[19]的方法測(cè)定(以蘆丁計(jì))，總黃烷-3-醇含量采用p-DMACA-鹽酸法測(cè)定(以兒茶素計(jì))[17]，均重復(fù)測(cè)定3次。

1.3.4 葡萄酒色度、色調(diào)的測(cè)定

酒樣經(jīng)0.45 μm濾膜過濾，測(cè)定其pH。用相同pH的Na2HPO4-檸檬酸緩沖液稀釋10倍，于1 cm比色皿中，測(cè)定波長(zhǎng)420、520、620 nm處的吸光度值，三者之和的10倍為葡萄酒的色度。420 nm/520 nm為色調(diào)，均重復(fù)測(cè)定3次。

1.3.5 葡萄酒CIELAB顏色參數(shù)的分析

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過IBM SPSS Statistics 23對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用Origin 2017 Pro軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄果實(shí)指標(biāo)的差異分析

由表1可知，整形方式可顯著影響‘梅鹿輒’葡萄果實(shí)的品質(zhì)。

表1 不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄果實(shí)理化指標(biāo)含量Table 1 The physical and chemical indexs of ‘merlot’ grape berries in different trellis system

“廠”字形處理葡萄果實(shí)的還原糖、酚類物質(zhì)含量均顯著高于其他處理，其中“廠”字形處理的總酚、花色苷質(zhì)量濃度分別較直立龍干處理顯著增加了28.38%、16.18%，說明“廠”字形的整形方式可提高葡萄果實(shí)的成熟度[23]。

2.2 不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒理化指標(biāo)的差異分析

由表2可知，不同處理所得葡萄酒的基本理化指標(biāo)均符合國(guó)標(biāo)(GB/T 15037—2006)要求。其中，“廠”字形處理酒樣的酒度高于其他處理，而總酸含量較直立龍干處理低0.46 g/L，說明“廠”字形處理的葉幕結(jié)構(gòu)有利于促進(jìn)果實(shí)還原糖質(zhì)量濃度的增加，同時(shí)保證糖酸的平衡[23]，進(jìn)而增加葡萄酒的酒度，保證酒體的協(xié)調(diào)；色度可表征葡萄酒顏色的深淺，色度值越高表明酒體顏色越深，而色調(diào)可表征葡萄酒中顏色的種類及組合，色調(diào)越大表明酒體顏色整體偏黃色調(diào)[24-25]，“廠”字形處理的色度、色調(diào)均顯著高于其他處理，較直立龍干處理顯著增加了15.94%、15.09%；說明“廠”字形處理的酒體顏色較深。葡萄酒中色度、色調(diào)受酚類物質(zhì)及花色苷存在形式的影響[7, 26]，“廠”字形處理通過增加漿果中的酚類物質(zhì)含量進(jìn)而改變葡萄酒的色度及色調(diào)。

表2 不同處理干紅葡萄酒的常規(guī)理化指標(biāo)Table 2 Routine physical and chemical indexes of dry red wine treated differently

2.3 不同整形方式對(duì)‘梅鹿輒’葡萄酒酚類物質(zhì)的影響

酚類物質(zhì)影響著葡萄酒的色澤、苦味、收斂性等感官品質(zhì)[27]，葡萄酒在發(fā)酵過程中，葡萄漿果中的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移至葡萄醪中，進(jìn)而決定了葡萄酒的品質(zhì)[3, 28]。整形方式通過提高果實(shí)的總酚、類黃酮、花色苷等物質(zhì)質(zhì)量濃度，進(jìn)而提高葡萄酒的質(zhì)量(圖1)?！皬S”字形處理可顯著提升‘梅鹿輒’葡萄酒中單寧、花色苷、總酚、總類黃酮及總黃烷-3-醇的質(zhì)量濃度。其中，“廠”字形處理葡萄酒中的總類黃酮、總黃烷-3-醇質(zhì)量濃度及總花色苷質(zhì)量濃度較直立龍干處理顯著增加了44.07%、51.92%、44.29%。

圖1 不同處理干紅葡萄酒中酚類物質(zhì)含量Fig.1 Content of phenolic substances in dry red wine under different treatments

2.4 不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒酒樣可見吸收光譜特征的差異分析

3個(gè)處理的酒樣在400～780 nm的可見光吸收光譜如圖2所示。3個(gè)處理酒樣的吸光度在400～520 nm先降低后增大，520 nm左右達(dá)到最大，在520～700 nm吸光度顯著下降，當(dāng)波長(zhǎng)接近700 nm時(shí)，吸光度逐漸趨于0。各處理的吸收光譜曲線趨勢(shì)一致，說明各處理的花色苷等呈色成分的組成比例相近[9]；酒中有色物質(zhì)對(duì)光的吸收主要集中在600 nm前，且各處理的吸收光譜差異較大，說明處理間的花色苷等呈色物質(zhì)含量的差異顯著。各吸收光譜在520 nm附近有明顯出峰，反映出酒樣中的二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷比例較高[9]，其中，“廠”字形處理在520 nm處的吸光度顯著高于其他處理，較直立龍干處理顯著增高8.94%。

圖2 酒樣在可見光區(qū)的吸收光譜圖Fig.2 Visible absorption spectra of wine samples

2.5 不同整形方式對(duì)‘梅鹿輒’葡萄酒CIELAB參數(shù)的影響

3個(gè)處理酒樣的CIELAB顏色參數(shù)如表3所示，整形方式對(duì)‘梅鹿輒’葡萄酒CIELAB參數(shù)有顯著影響。供試酒樣整體明度L*較低，酒體光澤度一般，可能是游離花色苷與單寧結(jié)合所形成的復(fù)合物更加穩(wěn)定，使得葡萄酒亮度降低，顏色加深[29]；3個(gè)處理的紅色色調(diào)a*>50.0，而黃色色調(diào)b*<20.0，說明酒體顏色中紅色色調(diào)占比較大，“廠”字形處理酒樣的a*、b*均顯著低于其他處理。

表3 酒樣CIELAB參數(shù)Table 3 CIELAB parameters of wine samples

2.6 不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒指標(biāo)相關(guān)性分析

表4 不同處理干紅葡萄酒指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients of dry red wine indexes with different treatments

2.7 主成分分析

利用不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒的17個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，第1主成分(principal component 1，PC1)、第2主成分(PC2)累積方差貢獻(xiàn)率為98.41%，能夠很好地反映原數(shù)據(jù)的變異信息。由不同指標(biāo)的載荷圖(圖3-A)可知，花色苷、總酚等酚類物質(zhì)位于PC1正向端，L*、a*等CIELAB相關(guān)指標(biāo)位于PC1的負(fù)向端，總酸及酒度位于PC2的正向端，而pH與之相反。

A-荷載圖；B-得分圖圖3 不同處理酒樣品質(zhì)指標(biāo)主成分分析分析圖Fig.3 PCA result of quality index of wine indexes with different treatments注：色度；y7-色調(diào)；y8-單寧；y9-總酚；y10-花色苷；y11-總黃酮；y12-總黃烷-3-醇；y13-總酸；y14-揮發(fā)酸；y15-還原糖；y16-酒度；y17-pH；x1-“廠”字形處理；x2-“V”形處理；x3-直立龍干形處理

圖3-B表示經(jīng)過降維后的不同處理在二維上的分布圖，橫、縱坐標(biāo)表示不同處理酒樣在主成分1和主成分2上的分布情況。第1主成分表明不同處理的酚類物質(zhì)及顏色參數(shù)差異，“廠”字形處理位于第1象限，表明酚類物質(zhì)含量較高，但CIELAB的相關(guān)指標(biāo)得分較低，直立龍干形處理與之相反，而“V”形處理位于第3象限，其酚類物質(zhì)及顏色參數(shù)處于中等水平；第2主成分顯示了不同處理在酒度、pH、總酸的分布情況，“V”形處理的pH較高，但總酸較低，直立龍干形處理及“廠”字形處理?yè)碛休^高的酒度及總酸含量。“廠”字形處理酚類物質(zhì)含量較高，直立龍干形處理CIELAB的相關(guān)指標(biāo)較高，而“V”形處理酒樣品質(zhì)處于中等水平。

主成分F1和F2從不同方面反映了不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒的品質(zhì)，用F1和F2的方差貢獻(xiàn)率做權(quán)重?cái)?shù)，對(duì)F1和F2進(jìn)行加權(quán)，然后加和得到每個(gè)處理的總成分Q的得分函數(shù)，以對(duì)不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒的品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。按照不同處理酒樣綜合得分值的大小，得出不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒的品質(zhì)的排名情況(表5)。綜合得分越高，排名越靠前，葡萄酒品質(zhì)就越好，通過對(duì)酒樣基本理化指標(biāo)、多酚指標(biāo)及顏色指標(biāo)的研究，得出“廠”字形處理下，‘梅鹿輒’葡萄酒品質(zhì)最佳。

表5 ‘梅鹿輒’葡萄酒品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)Table 5 Comprehensive level of Merlot wine quality

3 結(jié)論

整形方式主要改變葡萄植株葉幕微環(huán)境，對(duì)葡萄果實(shí)的品質(zhì)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響葡萄酒品質(zhì)。“廠”字形的整形方式可提高葡萄果實(shí)的成熟度，增加葡萄酒中的花色苷、總酚等酚類物質(zhì)含量(質(zhì)量濃度)；直立龍干形的整形方式由于負(fù)載較高，葡萄果實(shí)成熟度不均一，其葡萄酒總酸含量較高，酒中酚類物質(zhì)含量顯著低于其他整形方式的酒樣；“V”形整形方式的酒樣的品質(zhì)較為中等。而酒中酚類物質(zhì)含量與CIELAB相關(guān)顏色指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)，直立龍干形的整形方式可增加酒體的明度L*、紅色色調(diào)a*及黃色色調(diào)b*，酒體明亮鮮艷，“廠”字形整形方式酒樣得分最高，其酒體顏色更深，呈紫紅或?qū)毷t，外觀品質(zhì)較好。

綜上，“廠”字形的整形方式可顯著提高葡萄酒中花色苷、總酚等酚類物質(zhì)含量(質(zhì)量濃度)，并顯著改善酒體色澤，對(duì)葡萄酒的顏色品質(zhì)有積極的穩(wěn)定作用，且葡萄酒酒體平衡，整體質(zhì)量較高，因此“廠”字形的整形方式更有利于得到顏色品質(zhì)佳的‘梅鹿輒’葡萄酒。本研究結(jié)果對(duì)指導(dǎo)賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)葡萄栽培及釀酒生產(chǎn)具有重要意義。