地形對黃土高原地區赤霞珠葡萄酒香氣成分的影響

蔣寶，張振文

1(渭南職業技術學院，陜西 渭南， 714026) 2(西北農林科技大學 葡萄酒學院，陜西 楊凌，712100)

地形對黃土高原地區赤霞珠葡萄酒香氣成分的影響

蔣寶1，張振文2

1(渭南職業技術學院，陜西 渭南， 714026) 2(西北農林科技大學 葡萄酒學院，陜西 楊凌，712100)

為進一步提高山地葡萄酒的質量，運用頂空固相微萃取(HS-SPME)結合高效氣相色譜-質譜(GC-MS)技術對黃土高原地區不同地形(即平地和坡地)條件下赤霞珠葡萄酒的香氣物質進行了研究。結果表明：在平地和坡地赤霞珠葡萄酒中分別檢測出43和45種香氣成分；醇類物質在種類和含量上均為主要成分，其次是酯類和脂肪酸類；根據各物質的香氣活性值(odor activity values,OAVs)和各香氣活性物質的香氣貢獻度(relative odor contribution,ROC)，2種地形下的赤霞珠葡萄酒香氣骨架基本一致；平地和坡地葡萄酒的辛酸乙酯、己酸乙酯和乙酸異戊酯的ROC分別占香氣活性物質總量的98.8%和99.2%，它們將賦予葡萄酒不同的果香味。

葡萄酒；香氣；黃土高原地區；頂空固項微萃??；高效氣相色譜-質譜

香氣物質是影響葡萄酒品質最重要的因素之一，它決定著葡萄酒的風味和典型性[1]，而且香氣質量也是消費者購買葡萄酒時重要的參考指標[2]。目前，研究者在葡萄酒中已發現超過1 000種香氣物質，它們的含量由幾百mg/L至幾ng/L不等，所以對葡萄酒中的香氣物質進行定性和定量的分析，是一件十分復雜的工作[3]。此外，研究進一步表明，葡萄酒的香氣特點不僅取決于某一種香氣物質的含量高低，而且還與該物質的感官閾值密切相關[4]。

除葡萄品種外，許多環境因素(如土壤、地形、氣候等)也能不同程度地影響葡萄酒的香氣成分，這種影響作用通常是若干環境因子共同作用的結果。例如，葡萄園海拔能影響葡萄果實成熟和葡萄酒的成分，這種影響作用與當地氣候條件密切相關。FALCAO等[5]對巴西赤霞珠葡萄酒香氣成分的研究表明：高海拔地區的葡萄酒帶有“青椒味”，低海拔地區葡萄酒具有典型的“果香味”和“果醬味”；CORINO和STEFANO[6]對意大利葡萄酒的研究顯示，溫暖的低海拔地區的葡萄酒中單萜烯物質的含量較高；REYNOLDS等[7]研究證明在加拿大的Gewürztraminer地區葡萄園的位置對葡萄酒的風味具有顯著的影響。

黃土高原地區作為當前我國葡萄酒產業發展的新生區，具有日照充足、氣候干燥、晝夜溫差大等氣候特點，但該地區溝壑縱橫，葡萄園多位于不同海拔、不同坡向的山地，這些情況均是影響當地葡萄酒品質的潛在因素。本研究選取該地區主栽品種赤霞珠為研究對象，首先采用HS-SPME法提取香氣物質，并運用GC-MS技術對提取的位于不同地形條件下(即平地和坡地)的葡萄酒香氣物質進行定性、定量的測定和分析，以期為我國黃土高原地區葡萄酒的風味評價提供科學依據和技術指導。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用赤霞珠葡萄果實采自位于晉西黃土高原地區的山西省戎子酒莊。試驗葡萄園栽培管理措施完全相同。果實成熟后采收葡萄，并按照干紅葡萄酒小容器釀造法開展釀酒實驗，每處理20 L，即葡萄被破碎后轉入不銹鋼容器，在破碎葡萄中分別按50 mg/L和30 mg/L加入食品級SO2和果膠酶(Lallzyme Ex)，浸漬24 h后，按照200 mg/L加入酵母(Saccharomycescerevisiaestrain,Lallemand,Danstar Ferment AG,Switzerland)，酒精發酵溫度保持在20～25 ℃，當葡萄醪中殘糖含量低于4 g/L且酒精發酵結束后及時進行皮渣分離，然后將新酒轉入細口玻璃瓶進行澄清，待澄清后將新酒裝瓶打塞，于4 ℃冷柜中貯藏6個月后測定葡萄酒樣品的基本理化指標和香氣成分。

1.2 試劑與標樣

試驗所用標樣：癸酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸己酯、苯乙醇、乙酸乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、異戊醇、4-甲基-2-戊醇(內標物)等均購自Aldrich(Milwaukee，WI)和Fluka(Buchs，Switzerland)，純度在99%以上。

1.3 方法

1.3.1 基本理化指標

還原糖和殘糖選用斐林試劑滴定法[8]；總酸選用指示劑法[8]；總酚選用福林肖卡法[8]；酒度選用酒精計法[8]；pH值選用pH計法[8]。上述基本理化指標均測定3次。

1.3.2 香氣成分測定

香氣成分的提取采用HS-SPME法，具體操作參照李艷霞[9]的方法；香氣成分的定量、定性測定采用GC-MS法，具體操作參照趙磊等[10]的方法。結果以2次測定的均值表示。

2 結果與分析

2.1 理化指標分析

表1為平地和坡地條件下赤霞珠葡萄果實和相應葡萄酒的基本理化指標。由表1可知，2種地形下葡萄果實的還原糖含量均接近200 g/L，說明果實獲得了較好的成熟度。此外，果實的總酸、pH值和總酚含量并無顯著差異。而且，新酒在4 ℃冷柜中貯藏6個月后其殘糖、總酸、pH值和酒度較為接近，但總酚含量平地約為坡地葡萄酒的1.6倍。

表1 不同地形赤霞珠葡萄果實和相應葡萄酒基本理化指標Table 1 General composition of the grape berries and wines of Cabernet Sauvignon from different terrains

2.2 香氣成分的GC-MS分析

利用質譜全離子掃描圖譜、質譜信息、已有標樣的色譜保留時間、標準譜庫比對結果對葡萄酒樣品中的香氣物質進行定性分析，選擇譜庫匹配度大于50%的鑒定結果；利用標準品制備標準曲線，對葡萄酒樣品中對應的香氣物質進行定量分析，沒有標樣的香氣物質運用化學結構相似、碳原子數相近的原則進行定量，主要的定性定量檢測參數見表2。色譜測定重復2次，結果以2次測定的均值表示。由表3可知，在平地和坡地赤霞珠葡萄酒中分別檢測出43和45種香氣成分，主要包括醇、酯、酸和醛酮類物質，它們是由葡萄果實和酵母菌發酵所產生。

表2 利用GC-MS法測定赤霞珠葡萄酒香氣成分的主要定性定量檢測參數Table 2 Performance parameters of the qualitative and quantitative analysis of aromatic components in Cabernet Sauvignon wines by GC-MS method

續表2

化合物保留時間/min保留指數/(RI)譜庫匹配度/%線性范圍/(μg·L-1)相關系數(R2)4?甲基?1?戊醇(4?Methyl?1?pentanol)19．91309640．08～150．540．99982?庚醇(2?Heptanol)20．01326830．03～65．890．9914己醇(1?Hexanol)21．41344904．87～9504．000．9922(E)?3?己烯?1?醇(E)?3?(Hexen?1?ol)21．91354900．75～1458．240．9980(Z)?3?己烯?1?醇(Z)?3?(Hexen?1?ol)22．81378930．90～1756．160．9970(E)?2?己烯?1?醇(E)?2?(Hexen?1?ol)23．71400553．70～7219．200．99482?辛醇(2?Octanol)24．11446640．07～134．960．99591?庚醇(1?Heptanol)25．81448900．80～1560．160．99442?乙基?1?己醇(2?Ethyl?1?hexanol)27．11483820．43～843．760．99832?壬醇(2?Nonanol)28．41162750．04～70．960．9834(+)?2，3?丁二醇(levo?2，3?Butanediol)28．815429120．04～39149．600．99171?辛醇(1?Octanol)30．01554830．09～171．940．99613?甲硫基?1?丙醇(3?Methylthio?1?propanol)36．31726975．54～10811．680．9923癸醇(1?Decanol)37．81264830．08～147．740．9919苯甲醇(Benzylalcohol)42．21894872．62～5114．880．9975苯乙醇(2?Phenylethanol)43．619289710．37～20255．400．9867十二(烷)醇(1?Dodecanol)44．91981690．07～141．120．9944酯類乙酸乙酯(Ethylacetate)6．68778610．07～19660．321乙酸異戊酯(Isoamylacetate)12．28628611．03～21539．760．9898己酸乙酯(Ethylhexanoate)16．41232967．01～13691．200．9999乙酸己酯(Hexylacetate)18．2999800．70～1371．870．9832乳酸乙酯(Ethyllactate)21．38047811．13～21732．480．9988醋酸庚酯(Heptylacetate)22．31051900．87～1693．440．9885辛酸甲酯(Methyloctanoate)23．01111900．20～390．040．9964辛酸乙酯(Ethyloctanoate)24．81429839．75～19044．300．9963壬酸乙酯(Ethylnonanoate)29．21535900．61～1195．920．9986癸酸乙酯(Ethyldecanoate)33．216379815．74～30733．560．9996琥珀酸二乙酯(Diethylsuccinate)34．71156817．99～15601．600．9987乙酸苯乙酯(Phenethylacetate)40．01830900．62～1219．680．9939十二(烷)酸乙酯(Ethyldodecanoate)40．71848954．22～8238．600．9901酸類乙酸(Aceticacid)26．11435910．42～823．681丙酸(Propanoicacid)29．21503720．78～1529．670．9911異丁酸(Isobutyricacid)30．61607640．83～1629．580．9959己酸(Hexanoicacid)40．91855904．06～7920．000．9891庚酸(Heptanoicacid)44．61990720．97～1891．300．9926辛酸(Octanoicacid)48．12075936．65～12988．800．9987癸酸(Decanoicacid)54．72292983．53～6890．400．9838醛、酮類壬醛(Nonanal)23．31394640．23～450．800．9936安息香醛(Benzaldehyde)29．11534974．58～8949．600．9913香葉基丙酮(Geranylacetone)41．21438700．17～329．600．9928呋喃醛(Furfural)26．61445911．41～2754．160．9904癸醛(Decanal)27．51499620．43～844．270．99713?羥基?2?丁酮(Acetoin)19．21617867．10～13862．401萜烯類香草醇(Citronellol)38．01767930．06～121．600．9968檸檬烯(Limonene)14．81746580．42～815．900．9829

2.2.1 醇類

葡萄酒中的醇類物質主要由氨基酸、碳水化合物和脂類物質分解產生。由表3可知，平地和坡地葡萄酒中的醇類物質總量分別為282.8和256.3 mg/L，分別占香氣物質總量的55.6%和64.7%。2個葡萄酒樣品中的醇類物質主要包括異戊醇、異丁醇、苯乙醇和2-辛醇，它們各自的含量均超過14 mg/L。在本實驗中，異戊醇是含量最高的醇類物質，它占2個葡萄酒醇類物質的比例超過72%以上。此外，在平地和坡地葡萄酒中分別檢測出17和21種醇類香氣物質，其中，(E)-2-己烯-1-醇、2-辛醇、2-壬醇、癸醇和十二烷醇僅在坡地酒中檢測出，丙醇僅在平地酒中檢測出。

2.2.2 酯類

乙酸酯類物質是乙酰輔酶A和高級醇反應的產物，脂肪酸乙酯類物質是在酵母發酵期間由醇的分解所產生的。它們在葡萄酒中的含量主要取決于酵母菌株、發酵溫度、通氧量及糖含量[11]。由表3可知，2種地形下葡萄酒中酯類物質的組成和含量存在不同程度的差異；平地和坡地葡萄酒中的酯類物質總量分別占香氣物質總量的36.2%和26.3%。2種地形的葡萄酒中香氣含量較高的酯類物質包括乙酸乙酯、乙酸異戊酯、乳酸乙酯和醋酸庚酯，此外，壬酸乙酯和乙酸苯乙酯僅在平地葡萄酒中測出。

2.2.3 酸類

葡萄酒中脂肪酸的產生主要取決于果實成分和發酵條件[12]。在本研究中，乙酸是含量最高的脂肪酸，在平地和坡地葡萄酒中乙酸分別占總脂肪酸含量的61%和59%，乙酸通常是由葡萄酒的酒精發酵和蘋果酸-乳酸發酵所產生的。有研究表明，當葡萄酒中乙酸含量較低時，它有助于提升葡萄酒的風味，相反，當其含量過高時，則使葡萄酒帶有明顯的酸味，在一定程度上降低了葡萄酒的風味質量[13]。丙酸和庚酸僅在坡地葡萄酒中被檢出，而異丁酸、己酸、辛酸和癸酸在2種地形的酒中均被檢出。研究表明，當葡萄酒中的C6-C10脂肪酸含量在4～10 mg/L，將賦予葡萄酒愉快的風味，當其含量超過20 mg/L，則會降低葡萄酒的風味質量[14]。在本研究中，2種地形下的赤霞珠葡萄酒中的C6-C10脂肪酸含量低于10 mg/L，所以它們將有助于提升葡萄酒的風味質量。

2.2.4 萜烯類

大量的研究表明，葡萄酒中的萜烯類物質作為一種重要的香氣物質，它主要源于品種[15]，所以該類物質可以作為鑒定葡萄品種和葡萄品質的重要依據[16]。在本研究中，坡地和平地葡萄酒中僅有2種萜烯類物質被檢出，即香草醇和檸檬烯。它們的含量占各自酒樣香氣物質總量的比例不到0.1%。此外，檸檬烯僅在坡地葡萄酒中被檢出，所以該類物質或許可作為區分不同地形赤霞珠葡萄酒質量的指標之一。

2.2.5 醛酮類

在2種地形的葡萄酒中共檢測出6種醛酮類物質，除癸醛僅在平地酒中出現外，其他5種物質均存在于2種地形的酒樣中。3-羥基-2-丁酮是該類物質中含量最高的，其含量分別占平地和坡地葡萄酒中醛酮類物質總量的73%和86%。

表3 不同地形赤霞珠葡萄酒香氣成分GC-MS分析Table 3 GC-MS analytical results of aromatic components in Cabernet Sauvignon wines from different terrains

續表3

化合物分子式閾值/(μg·L-1)含量/(μg·L-1)坡地平地香味描述2?壬醇(2?Nonanol)C9H20O586．3ND濃濃的果香味(+)?2，3?丁二醇(levo?2，3?Butanediol)C4H10O2120000405．4390．8具奶油味1?辛醇(1?Octanol)C8H18O12044．239．0具新鮮柑桔和玫瑰味3?甲硫基?1?丙醇(3?Methylthio?1?propanol)C4H10OS5001990．22459．8具橡膠味癸醇(1?Decanol)C10H22O40010．7ND具柑橘味，脂肪味苯甲醇(Benzylalcohol)C7H8O200000150．4150．0具苦杏仁味苯乙醇(2?Phenylethanol)C8H10O1400014504．824300．8具玫瑰花香，花粉味十二(烷)醇(1?Dodecanol)C12H26O1000897．0ND低濃度時為花香味，高濃度時為不愉快氣味醇類總量/(μg·L-1)256309．2282774．5比例/%64．755．6酯類乙酸乙酯(Ethylacetate)C4H8O2750052205．7121932．4具果香味，甜味乙酸異戊酯(Isoamylacetate)C7H14O23014733．819730．3奶酪味己酸乙酯(Ethylhexanoate)C8H16O254107．23851．4具果香味，茴香味乙酸己酯(Hexylacetate)C8H16O2670142．4127．2令人愉快的果香味，梨味乳酸乙酯(Ethyllactate)C5H10O315463611724．219670．2具乳酸味，懸鉤子味醋酸庚酯(Heptylacetate)C9H18O2— 14143．910590．5具扁桃味，梨味辛酸甲酯(Methyloctanoate)C9H18O2— 8．58．9具濃濃的柑橘味辛酸乙酯(Ethyloctanoate)C10H20O225107．95154．0具菠蘿味，花香味壬酸乙酯(Ethylnonanoate)C11H22O21300ND1137．8果香、玫瑰花香味癸酸乙酯(Ethyldecanoate)C12H24O22001451．21373．7具果香，脂肪香琥珀酸二乙酯(Diethylsuccinate)C8H14O4500000182．9226．7具淡淡的果香味乙酸苯乙酯(Phenethylacetate)C10H12O2250ND 41．2令人愉快的花香味十二(烷)酸乙酯(EthyldodecanoatC14H28O2— 222．7156．4具花香和果香味酯類總量/(μg·L-1)104030．4184000．7比例/%26．336．2酸類乙酸(Aceticacid)C2H4O220000018901．216057．1具脂肪味丙酸(Propanoicacid)C3H6O28100213．3ND不愉快的酸味異丁酸(Isobutyricacid)C4H8O22000002916．44975．8具脂肪味己酸(Hexanoicacid)C6H12O230001709．81033．5具奶油味庚酸(Heptanoicacid)C7H14O23000微量ND具脂肪味辛酸(Octanoicacid)C8H16O25005205．92692．4具奶酪味，脂肪酸味癸酸(Decanoicacid)C10H20O2150002877．71430．1令人不愉快的脂肪味酸類總量/(μg·L-1)31824．326188．9比例/%8．05．2醛、酮類壬醛(Nonanal)C9H18O— 49．056．5淡淡的刺激味安息香醛(Benzaldehyde)C7H6O2000348．6121．0具扁桃味香葉基丙酮(Geranylacetone)C13H22O— 29．828．9具花香味呋喃醛(Furfural)C5H4O214100125．9142．1刺激性氣味癸醛(Decanal)C10H20O1000ND3684．7—3?羥基?2?丁酮(Acetoin)C4H8O21500003378．510995．5具花香味醛、酮類總量/(μg·L-1)3931．815028．7比例/%1．03．0萜烯類香草醇(Citronellol)C10H20O10014．413．6具淡淡的檸檬味檸檬烯(Limonene)C10H16200—156．9花香味、柑橘味萜烯類總量/(μg·L-1)14．4170．5比例/%<0．1<0．1總量/(mg·L-1)396．1508．2

注：ND表示未檢測出該物質。

2.3 香氣活性值 (OAVs)

在2種地形的赤霞珠葡萄酒中分別檢測出43和45種香氣物質，但并不是所有的香氣物質都能對葡萄酒的整體香氣質量產生影響。GUTH[17]認為，葡萄酒中僅有香氣活性值(OAVs)大于1的物質才能對葡萄酒的整體香氣質量產生影響。其中，葡萄酒的香氣活性值(OAVs)是每種香氣物質的含量與該種物質的感官閾值的商。

表4列出了2種地形的酒樣中OAVs大于1的10種香氣活性物質，它們分別是辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸乙酯、辛酸、癸酸乙酯、異戊醇、3-甲硫基-1-丙醇、癸醛和苯乙醇。為了進一步分析每一個OAVs對葡萄酒香氣質量的影響程度，OHLOFF[18]又提出了相對香氣貢獻度(ROC)，通過對每一種香氣物質ROC值得分析，發現辛酸乙酯、己酸乙酯和乙酸異戊酯的OAVs分布占平地和坡地葡萄酒OAVs總量的98.8% 和99.2%，它們是2種地形的赤霞珠葡萄酒的主要香氣活性物質，它們主要賦予葡萄酒果香味和花香味。此外，與平地葡萄酒相比，坡地葡萄酒中辛酸乙酯和己酸乙酯的ROC較高，乙酸異戊酯的ROC較低。

表4 不同地形赤霞珠葡萄酒香氣成分的活性值(OAVs)與貢獻度(ROC)比較Table 4 Comparison of odor activity values (OAVs) and relative odor contribution (ROC) for the aroma compounds in Cabernet Sauvignon wines from the different terrains

注：相對香氣貢獻度是每一種香氣活性物質的OAV值占該酒樣總OAVs的比率。

3 結論

在黃土高原地區的平地和坡地赤霞珠葡萄酒中分別檢測出43和45種香氣成分，且主要以醇類、酯類和酸類為主。香氣成分的OAVs分析表明，2種地形的赤霞珠酒中共有10種香氣成分具有活性，即辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸乙酯、辛酸、癸酸乙酯、異戊醇、3-甲硫基-1-丙醇、癸醛和苯乙醇。其中辛酸乙酯、己酸乙酯和乙酸異戊酯的ROC最高，它們賦予赤霞珠酒共有的果香和花香特征。為進一步確定2種地形條件下赤霞珠葡萄酒的感官特征，葡萄酒的感官分析工作將于后期開展。

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EffectofterrainsonthevolatilesofCabernetSauvignonwinesgrowninLoessPlateauregionofChina

JIANG Bao1,ZHANG Zhen-wen2

1(Weinan Vocational & Technical College,Weinan 714026，China) 2( Enology of College,Northwest A&F University,Yangling 712100，China)

Volatile compounds of young Cabernet Sauvignon wines from the flat and slope lands in Loess Plateau region (China) were firstly investigated in this research.Among the volatile compounds analyzed by HS-SPME with GC-MS,a total of 43 and 45 volatile compounds in the flat and slope lands wines were identified and quantified,respectively.In the detected volatiles,higher alcohols formed the most abundant group in the aromatic components of the 2 wines,followed by esters and fatty acids.According to their odor active values (OAVs) and relative odor contribution (ROC),the aromatic profiles for the 2 wines were similar,showing only quantitative but not qualitative differences.Ethyl octanoate,ethyl hexanoate and isoamyl acetate were found to jointly contribute to 98.8% and 99.2% of the global aroma of the flat and slope wines,respectively.These odorants were associated with "fruity" and "ripe fruit" odor descriptors.

wines; volatiles; terrains; Loess Plateau region; HS-SPME; GC-MS

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.015255

博士，副教授(E-mail:treebaojiang@163.com)。

陜西省科技發展研究計劃項目(2015KJXX-98)；國家葡萄產業技術體系(CARS-30-zp-09)；渭南市科技發展計劃項目(2015KYJ-4-3)

2017-07-19，改回日期：2017-08-30