光照度對(duì)赤霞珠葡萄酒香氣成分的影響

倪志婧 王薇 馬文平

摘要：以賀蘭山東麓赤霞珠葡萄為試驗(yàn)材料，在葡萄轉(zhuǎn)色期到成熟期用不同遮光率的遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行遮光處理，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）對(duì)不同光照條件的赤霞珠葡萄酒中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定性鑒定和定量分析，運(yùn)用主成分分析法（PCA）分析葡萄酒的關(guān)鍵香氣物質(zhì)，探討不同光照條件對(duì)葡萄酒香氣成分的影響。結(jié)果表明，在自然光照、40%遮光、50%遮光、60%遮光處理下的葡萄酒樣品中，分別鑒定出52、56、55、55個(gè)香氣成分，葡萄酒中的香氣成分主要為醇類(lèi)、酯類(lèi)、酸類(lèi)、烴類(lèi)。從組分上看，赤霞珠干紅葡萄酒的香氣成分中醇類(lèi)物質(zhì)含量最高，其次是酯類(lèi)。對(duì)檢測(cè)出的68個(gè)香氣成分進(jìn)行PCA分析，確定3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到100%，從中篩選出12個(gè)不同的特征性香氣成分，主要是醇類(lèi)、酯類(lèi)，說(shuō)明光照對(duì)葡萄酒發(fā)酵香氣的影響較大。光照度對(duì)赤霞珠葡萄香氣成分組成及含量均有影響，適度遮光可以促進(jìn)酯類(lèi)、萜烯類(lèi)香氣物質(zhì)的釋放，并在一定程度上減少不和諧酸類(lèi)的積累，進(jìn)而影響葡萄酒的感官質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：赤霞珠;遮光處理;香氣成分;氣相色譜-質(zhì)譜法

赤霞珠原產(chǎn)于法國(guó)波爾多，是寧夏賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)區(qū)的主栽品種之一，因其色澤深厚、單寧含量高而經(jīng)常被用來(lái)釀造高端陳釀型葡萄酒。葡萄酒是由許多物質(zhì)構(gòu)成的復(fù)雜混合物，物質(zhì)混合在一起的作用非常復(fù)雜，使混合物的特性與單個(gè)物質(zhì)不完全相同。葡萄酒中香氣物質(zhì)成分的相互作用形成了復(fù)雜的風(fēng)味特征，而葡萄酒的香氣是決定葡萄酒感官品質(zhì)和典型性風(fēng)味的重要組成部分[1]。葡萄酒中的香氣主要由3個(gè)部分組成，包括品種香、發(fā)酵香和陳釀香[2]。在不同釀造階段，葡萄酒所呈現(xiàn)的3類(lèi)香氣根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)的差異而有所不同，具體組分有酯類(lèi)、醇類(lèi)、酸類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、萜烯類(lèi)等[3-4]。葡萄品種、生態(tài)條件、栽培管理方式和釀造工藝都能不同程度地影響葡萄酒品質(zhì)和感官質(zhì)量。

光作為光合作用的能量，對(duì)植物生長(zhǎng)和形態(tài)形成具有重要作用，葡萄屬于喜光植物，對(duì)光反應(yīng)敏感，有研究發(fā)現(xiàn)，光照對(duì)葡萄果實(shí)糖和酸的轉(zhuǎn)化、花色苷和酚類(lèi)物質(zhì)的積累及香氣物質(zhì)的呈現(xiàn)都有影響[5-7]。寧夏賀蘭山東麓葡萄產(chǎn)區(qū)因日照充足、晝夜溫差大、生長(zhǎng)季節(jié)積溫合適等氣候條件與獨(dú)特的土壤結(jié)構(gòu)條件，十分有利于葡萄糖分的積累與色素、風(fēng)味物質(zhì)的形成，因此目前已被國(guó)內(nèi)葡萄專家公認(rèn)為是中國(guó)釀酒葡萄的最佳生態(tài)區(qū)之一。為了解光照對(duì)葡萄酒香氣成分形成的影響，以賀蘭山東麓的赤霞珠為試驗(yàn)材料，用不同遮光率的遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行遮光處理，改變果實(shí)轉(zhuǎn)色期至成熟期葡萄果實(shí)的光照條件，并以自然光栽培作為對(duì)照。在果實(shí)成熟后自然發(fā)酵釀制原酒，用氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）檢測(cè)樣品成分，分析成分的變化，判斷成分變化對(duì)赤霞珠葡萄酒品質(zhì)的影響，以期通過(guò)改變?cè)耘喙芾矸绞剑瑴p輕或避免釀酒葡萄果實(shí)的品質(zhì)缺陷，從而為得到更優(yōu)質(zhì)醇香的葡萄酒提供一些數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及儀器

葡萄品種產(chǎn)自赤霞珠-寧夏賀蘭山東麓葡萄產(chǎn)區(qū)。試驗(yàn)時(shí)間為2018年6—10月，試驗(yàn)地點(diǎn)為寧夏園藝所釀酒葡萄基地。遮陽(yáng)網(wǎng)選取40%、50%、60%的遮光率，以露地自然光為對(duì)照。手動(dòng)固相微萃?。⊿PME）進(jìn)樣器，產(chǎn)自美國(guó)Supelco公司;100 μm PDMS萃取頭，產(chǎn)自美國(guó)Supelco公司;TRACE DSQ GC-MS聯(lián)用儀，產(chǎn)自美國(guó)Finnigan公司;DB-WAX（60 m×0.25 mm×0.25 μm）彈性石英毛細(xì)管柱。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 田間試驗(yàn)及采樣方法 在葡萄果實(shí)轉(zhuǎn)色期到成熟期，采用不同遮光率（40%、50%、60%）的遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行遮光處理，以自然光照露地栽培作為對(duì)照處理，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)。每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的葡萄果樹(shù)12株，在每株葡萄植株的上、中、下部各采3個(gè)果穗，采摘的果穗用于釀制單品種干紅葡萄酒。

1.2.2 樣品處理（固相微萃取法） 量取8 mL酒樣置于15 mL頂空瓶?jī)?nèi)，加入2 g氯化鈉，密封后放入30 ℃水浴中，平衡時(shí)間為10 min;將固相微萃取器插在頂空瓶上，萃取時(shí)間為40 min，吸附飽和后插入氣相色譜儀進(jìn)樣口，在250 ℃條件下解析5 min[8-9]。

1.2.3 樣品測(cè)定（GC-MS法） 氣相色譜條件：程序升溫40 ℃，保持2.5 min，按6 ℃/min升至 230 ℃，保持7min;進(jìn)樣口溫度為250 ℃;傳輸線溫度為230 ℃;載氣為He;流速為1.0 mL/min;不分流進(jìn)樣。電離方式為電子電離（EI），70 eV;離子源溫度為200 ℃，質(zhì)量掃描范圍為35～400 amu;發(fā)射電流為100 μA，檢測(cè)電壓為1.4 kV[8-9]。

1.2.4 樣品成分的鑒定 依據(jù)色譜保留時(shí)間、質(zhì)譜檢查信息，利用隨機(jī)Xcalibur工作站NIST2008標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)、Wiley庫(kù)，同時(shí)參考相關(guān)文獻(xiàn)檢索各組分的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，對(duì)樣品中的物質(zhì)進(jìn)行定性分析，按照峰面積歸一化法計(jì)算各組分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照度對(duì)香氣物質(zhì)成分的影響

如表1所示，從各遮光處理的發(fā)酵葡萄酒中共檢測(cè)香氣成分68種，其中自然光照、40%遮光、50%遮光、60%遮光處理分別檢出52、56、55、55種成分，以40%遮光處理的香氣物質(zhì)種類(lèi)最多，其次為50%、60%遮光處理，自然光照條件下的香氣物質(zhì)含量最少，僅有52種，說(shuō)明適當(dāng)?shù)恼诠馓幚砟軌蛟黾悠咸丫葡銡獬煞值膹?fù)雜性。不同遮光處理的葡萄酒香氣物質(zhì)種類(lèi)、含量不同，其中有45種香氣成分在各處理中同時(shí)存在，但是含量有差異。

與遮光處理相比，CK中多出的物質(zhì)有2，6，10，14-四甲基十六烷，缺少的物質(zhì)有2-壬醇。隨著光照度的減少，含量上升的物質(zhì)有正己醇、棕櫚酸乙酯;隨著光照度的減少，含量下降的物質(zhì)有丁酸乙酯、3-甲基丁醇、3-甲基戊醇。與CK相比，在40%遮光處理下，己酸乙酯、2，4，5-三甲基-1，3-二氧戊環(huán)、2-羥基丙酸乙酯、正己醇、3，7-二甲基-1，6-辛二烯-1-醇、1-辛醇、2，3-丁二醇、水楊酸甲酯、己酸、苯甲醇、3-（1-甲基-2-吡咯烷基）吡啶、反-橙花叔醇、9-棕櫚油酸乙酯、金合歡醇、油酸乙酯含量明顯升高。在50%遮光處理下，乙酸甲酯、乙縮醛二乙醇、1-（1-乙氧乙氧基）戊烷、辛酸、癸酸、9-棕櫚油酸乙酯、金合歡醇、丁二酸氫乙酯、月桂酸、油酸乙酯鄰苯二甲酸二異丁酯乙酸含量明顯升高。在60%遮光處理下，丙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、正己醇、辛酸甲酯、辛酸乙酯、苯甲醛、2-壬醇、辛酸丙酯、癸酸甲酯、癸酸乙酯、辛酸-3-甲基丁酯、4-癸烯酸乙酯、癸醇、月硅酸乙酯、癸酸-3-甲基丁酯、琥珀酸二乙酯、棕櫚酸乙酯含量明顯升高。3-甲基丁醇、3-甲基戊醇、1-庚醇、2，3-丁二醇含量隨著光照度的降低而減少。

2.2 光照度對(duì)香氣物質(zhì)構(gòu)成的影響分析

通過(guò)定性得出，在本研究不同光照度下葡萄酒香氣的主要成分為酯類(lèi)、醇類(lèi)、酸類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、萜烯類(lèi)化合物。由表2可以看出，醇類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)及含量最多，其次為酯類(lèi)。其中40%遮光處理的葡萄酒酯類(lèi)化合物種類(lèi)最多（19種），40%、60%遮光處理醇類(lèi)化合物最多，達(dá)到29種;60%遮光處理的酯類(lèi)含量最高，達(dá)到43.70%;50%遮光處理的醇類(lèi)物質(zhì)含量最高，達(dá)到51.57%。其中乙醇在60%遮光處理含量最少，醇類(lèi)含量與光照度總體呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明光照有利于醇類(lèi)化合物的積累。苯甲醛在各處理中均存在，其中60%遮光處理的含量最高。不同處理中共同存在的酸類(lèi)物質(zhì)有己酸、辛酸和癸酸。乙酸對(duì)葡萄酒的風(fēng)味產(chǎn)生負(fù)面影響，其含量是衡量葡萄酒發(fā)酵與管理水平好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)之一[10]。從40%、60%遮光處理的葡萄酒中未檢出乙酸。辛酸、癸酸在葡萄酒中會(huì)帶來(lái)不愉快的脂肪味，在40%遮光處理下，這2種酸含量均較低。萜烯類(lèi)化合物是葡萄酒中重要的香氣成分[11]，各處理中主要檢出的萜烯類(lèi)化合物為反-橙花叔醇和金合歡醇，這2種物質(zhì)具有典型的薔薇花香和果香， 在40%遮光處理下的檢出量均最高，橙花叔醇為0.07，金合歡醇為0.05。在60%遮光處理下，赤霞珠果實(shí)中香氣酯類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)的相對(duì)含量分別為43.70%、3894%、0.05%，與對(duì)照相比，酯類(lèi)的相對(duì)含量增加了35.9%，醇類(lèi)的相對(duì)含量降低了22.5%，醛類(lèi)的相對(duì)含量增加了66.7%。

2.3 不同遮光處理下葡萄酒香氣成分的主成分分析

根據(jù)香氣定量分析結(jié)果，對(duì)68個(gè)香氣成分進(jìn)主成分分析，得到3個(gè)主成分。由表3可知，前3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為100.00%，其中主成分1（PC1）、主成分 2（PC2）、主成分 3（PC3）分別解釋了 44.82%、31.37%、23.81%的變量信息。選擇前3個(gè)主成分中荷載較高的幾種香氣成分，提取其中12個(gè)香氣成分，如圖1所示，分別為乙酸己酯、辛酸乙酯、丙酸乙酯、辛酸甲酯、2，4，5-三甲基-1，3-二氧戊環(huán)、丁二酸二乙酯、植酮、1-辛醇、鄰苯二甲酸二異丁酯、2，3-丁二醇[S-（R*，R*）]-、十二烷醇、癸酸。這12種香氣物質(zhì)在不同遮光處理的葡萄酒中含量差異較大，主要包括6種酯類(lèi)、3種醇類(lèi)、1種酸類(lèi)。

3 討論與結(jié)論

隨著人們對(duì)葡萄酒消費(fèi)水平的提升以及消費(fèi)觀念的升級(jí)變化，我國(guó)葡萄酒生產(chǎn)能力和葡萄酒進(jìn)出口格局也發(fā)生了變化，目前已經(jīng)形成了九大葡萄酒特色產(chǎn)區(qū)，其中寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)在產(chǎn)業(yè)環(huán)境、產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)力層面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，并在綜合產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力方面的表現(xiàn)較均衡[12]。寧夏賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)區(qū)作為中國(guó)最大的釀酒葡萄原料基地，發(fā)展?jié)摿艽螅?但在葡萄種植、葡萄酒釀造加工、葡萄酒成品

的營(yíng)銷(xiāo)推廣等方面也存在著制約因素。因此，在寧夏葡萄及葡萄酒產(chǎn)業(yè)面臨復(fù)雜、激烈競(jìng)爭(zhēng)力的背景下，從葡萄品質(zhì)提升到葡萄酒品質(zhì)和風(fēng)格的形成等方面的科技創(chuàng)新對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要意義。

香氣成分的差異性變化賦予了葡萄酒獨(dú)特的風(fēng)味風(fēng)格，因此與葡萄酒品質(zhì)質(zhì)量密切相關(guān)，目前人們已經(jīng)用色譜技術(shù)從葡萄酒中分析鑒定出千余種揮發(fā)性化合物。光照度對(duì)于寧夏賀蘭山東麓葡萄酒的香氣物質(zhì)成分組成及含量均有明顯影響，在遮光處理的赤霞珠干紅葡萄酒中共檢出68種香氣成分，共有的香氣成分為45種。在各處理酒樣中，主要檢出的物質(zhì)為酯類(lèi)、醇類(lèi)、酸類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、萜烯類(lèi)化合物。醇類(lèi)物質(zhì)是葡萄酒發(fā)酵過(guò)程中的主要產(chǎn)物，也是影響葡萄酒香氣的重要物質(zhì)，主要來(lái)源于酵母發(fā)酵和氨基酸轉(zhuǎn)化[13]。在40%遮光處理下，葡萄酒中醇類(lèi)物質(zhì)的復(fù)雜性和含量均有一定程度的增加，變化比較明顯的是60%遮光處理，醇類(lèi)物質(zhì)含量下降了22.50%，其中乙醇是糖代謝產(chǎn)生的發(fā)酵產(chǎn)物，3-甲基丁醇具有威士忌的白蘭地香氣，2，3-丁二醇作為一種高級(jí)醇，使葡萄酒具有奶油香和花香，苯乙醇有助于葡萄酒花香和焦糖香的形成。上述幾個(gè)對(duì)葡萄酒香氣有積極貢獻(xiàn)的醇類(lèi)物質(zhì)在60%遮光處理下均表現(xiàn)為明顯降低，說(shuō)明光照不足會(huì)通過(guò)影響糖代謝、氨基酸代謝影響醇類(lèi)物質(zhì)的產(chǎn)生。酯類(lèi)是葡萄酒中僅次于醇類(lèi)的第二大類(lèi)揮發(fā)性物質(zhì)，它們也是酵母酒精發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的次生代謝物，對(duì)葡萄酒的果香有重要的貢獻(xiàn)[14]。40%遮光處理酯類(lèi)物質(zhì)的種類(lèi)最多，60%遮光處理的酯類(lèi)含量最高，說(shuō)明適度減少光照度促進(jìn)了葡萄酒酯類(lèi)成分的復(fù)雜性。值得關(guān)注的是，隨著光照度的減少，丁酸乙酯（菠蘿、香蕉、蘋(píng)果香）逐漸減少;乙酸乙酯（水果香）、己酸乙酯（蘋(píng)果香）在40%遮光處理中含量最高。葡萄酒中酮類(lèi)、醛類(lèi)屬于羰基化合物，主要由酵母發(fā)酵代謝過(guò)程產(chǎn)生，從酒樣中檢測(cè)到的苯甲醛、植酮2種物質(zhì)在不同處理中的含量不同，其中苯甲醛在60%遮光處理下的含量突然升高，因其有一種苦杏仁香氣，有時(shí)被認(rèn)為是葡萄酒香氣的一個(gè)潛在缺陷，光照不足會(huì)造成苯甲醛含量的升高。葡萄酒中的酸類(lèi)物質(zhì)主要源于葡萄果實(shí)和微生物發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的酸，尤其是酵母、醋酸菌、乳酸菌在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生酸，形成的發(fā)酵香構(gòu)成了葡萄酒風(fēng)味的骨架[15]。在不同處理的酒樣中共檢出了5種酸類(lèi)物質(zhì)，其中50%遮光處理的酸類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)和含量均高于其他處理，尤其是乙酸、辛酸和癸酸含量，分別比對(duì)照高78.6%、29.0%和781%，乙酸會(huì)使葡萄酒產(chǎn)生類(lèi)似于醋酸的氣味，辛酸、癸酸產(chǎn)生令人不愉快的脂肪味，這些都對(duì)葡萄酒香氣有不利的影響。40%、60%遮光處理的葡萄酒中均為未檢出乙酸。其中丁酸、3-甲基-丁酸和己酸被認(rèn)為是對(duì)整體香氣質(zhì)量貢獻(xiàn)較大的物質(zhì)[15-16]，己酸在40%遮光處理下的含量最高。萜烯類(lèi)化合物作為典型的品種香，賦予葡萄和葡萄酒花香和果香，大多具有令人愉悅的氣味，在本研究酒樣中，主要檢出了橙花叔醇（甜花香）和金合歡醇（薔薇花香），在40%遮光處理下，這2種香氣物質(zhì)的含量均高于其他處理。

根據(jù)香氣的定性和定量分析結(jié)果，對(duì)68個(gè)香氣物質(zhì)進(jìn)行主成分分析，得到對(duì)酒樣香氣成分含量影響較大的12個(gè)香氣物質(zhì)，主要包括6種酯類(lèi)、3種醇類(lèi)，說(shuō)明光照對(duì)葡萄酒影響比較大的是發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的二類(lèi)發(fā)酵香氣。

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