煙臺產區‘赤霞珠’轉色后指標的變化研究

崔文娟，趙玉平，田家浩，姜文廣，趙 虎，鄭斯元，李記明*

（1.煙臺大學 生命科學學院，山東 煙臺 264003；2.煙臺張裕集團有限公司 山東省葡萄酒微生物發酵技術重點實驗室，山東 煙臺 264001）

好的葡萄原料是釀造優質葡萄酒的首要條件，品質好的釀酒葡萄應該具有較高的糖度和適宜酸度，同時較高的出汁率和典型的品種香氣也是必要的[1]。糖和酸類物質主要存在于果肉中，影響發酵后葡萄酒酒精度和酸度的平衡，是葡萄酒構架的主要支撐物質[2]。多酚類物質主要存在于葡萄皮和葡萄籽中[3]。多酚類物質在葡萄浸漬發酵時被浸提出來，成為紅葡萄酒的重要品質[4]。

葡萄的采收時間是影響葡萄品質的重要因素。LORRAIN B等[1]認為即使釀酒葡萄的品種再好，其成熟度達不到相應的要求，釀造出的葡萄酒品質也不會好。目前，國內外對葡萄成熟度和最佳采收期的研究較多。ROLLE L等[5]利用不同pH值的溶劑從Nebbiolo葡萄果實中提取酚類物質，測定果實成熟期間花色苷、類黃酮和總酚含量，從而判斷酚成熟度。楊麗等[6]對嘉峪關地區不同成熟度佳美葡萄的理化成分跟蹤研究，確定了該地區佳美葡萄的最佳采收日期。蘇鵬飛等[7]研究了不同采收期的黑比諾葡萄對葡萄酒品質的影響，以指導黑比諾葡萄采收期的確定。

山東煙臺釀酒葡萄產區是我國最知名的釀酒葡萄產區之一。‘赤霞珠’葡萄是煙臺產區主要栽培的葡萄品種之一。‘赤霞珠’葡萄酒果香濃郁，酒體強勁有力，深受人們的喜愛。目前國內還沒有關于煙臺產區‘赤霞珠’葡萄的最佳采收時間的研究。本研究跟蹤了2016年和2017年煙臺產區‘赤霞珠’葡萄從轉色后的理化指標和酚類物質指標的含量變化，并分析了各個指標間的相關性。利用主成分分析（principal component analysis，PCA），以理化指標和酚類物質指標為評價因子，綜合評價不同采收時間‘赤霞珠’葡萄的果實品質，為該地區確定‘赤霞珠’葡萄的最佳采收期和優質葡萄酒的生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試樣品為‘赤霞珠’葡萄：采自張裕公司煙臺產區葡萄園。供試葡萄均定植于2010～2012年，栽培架式為傾斜獨龍桿或單干雙臂，株行距1.85 m×2.35 m，葡萄園采用常規管理。2016年和2017年分別采用“S”型取樣法隨機選定植株。葡萄轉色期進行第一次采樣，具體采樣時間以轉色后周數（weeks after verasion ，WAV）計，分別為0、1、2、3、4、5、6。每次采樣每株葡萄選取1穗果，每個重復采集10穗果，3次重復。樣品放入冷藏箱帶回實驗室。

對二甲氨基肉桂醛：上海卡邁舒生物科技有限公司；沒食子酸、（+）-兒茶素：美國Sigma公司；福林酚試劑：上海鼎瑞化工有限公司；甲醇：四川西隴化工有限公司。所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

pH400酸度計：安萊立思儀器科技（上海）有限公司；722 E型可見分光光度計：上海奧析科學儀器有限公司；HT115ATC阿貝折光儀：蘇州奇樂電子科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 理化指標測定

采用電子天平隨機測量20粒果實的果粒質量、果皮質量、果籽質量，重復3次取平均值。還原糖、可滴定酸、pH值的測定參照參考文獻[8]的方法，可溶性固形物采用阿貝折光儀測定，均重復3次，取平均值。

1.3.2 總酚、黃烷醇、花色苷的提取及測定

稱取3.0 g葡萄皮、2.0 g葡萄籽，將其分別浸入20 mL甲醇中，在25℃條件下提取12 h，溶液輕輕移入干凈容器。殘渣用20 mL體積分數80%的甲醇溶液提取90 min，溶液移入干凈容器，殘渣繼續用20mL體積分數50%的甲醇溶液提取90 min，溶液再次輕輕移入其他容器，最后將所有提取液混合。按照參考文獻[9-11]的方法進行測定。

1.3.3 數據處理

采用Microsoft Office Excel 2010對數據進行計算，并用統計產品與服務解決方案（statistical product and service solution，SPSS）16.0對數據進行差異性顯著分析和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 轉色后‘赤霞珠’理化指標的變化規律

葡萄的各指標在成熟過程中處在不斷變化的狀態，成熟度不同，各指標也存在差異。葡萄的糖酸比即技術成熟度是目前判斷葡萄成熟度最常用的方法之一。一般認為糖酸比≥20時，才能釀造出優質的葡萄酒[12]。2016年和2017年煙臺產區‘赤霞珠’轉色后各理化指標及糖酸比的變化情況見表1、表2。

表1 2016年‘赤霞珠’葡萄果實轉色后理化指標的變化Table 1 Changes of physicochemical indexes of Cabernet Sauvignon grapes in 2016

表2 2017年‘赤霞珠’葡萄果實轉色后理化指標的變化Table 2 Changes of physicochemical indexes of Cabernet Sauvignon grapes in 2017

由表1、表2可見，‘赤霞珠’果實轉色后的果粒、果籽、果皮質量變化不大，但果粒、果籽質量整體有上升的趨勢；還原糖含量、可溶性固形物含量、糖酸比呈不斷上升的趨勢，在5WAV后趨于穩定。2016年葡萄在1WAV時糖酸比就達到技術成熟度（21.20±3.30），2017年葡萄在4WAV時達到技術成熟度（22.95±1.47）且糖酸比整體低于2016年。采樣日期越推后，有機酸被降解得越多，總酸含量呈不斷下降趨勢。

3 WAV前下降較迅速，后趨于穩定。保持在5～6 g/L。與總

酸含量變化趨勢相反，葡萄的pH不斷升高，后期趨于穩定。

2.2 轉色后‘赤霞珠’酚類物質指標的變化規律

葡萄中的酚類物質有總酚、花色苷、黃烷醇等，是葡萄伴隨次生代謝的過程中產生的一類重要化合物[13]。酚類物質對葡萄的品質、葡萄酒的顏色、口感等有重要影響，不僅決定著葡萄酒澀味和苦味的優劣與強弱，而且影響著葡萄酒的色澤、貯藏壽命及生物化學穩定性，是葡萄酒的“骨架成分”[14-15]。

圖1 不同采收期‘赤霞珠’葡萄總酚（A，C）及黃烷醇（B，D）含量變化Fig.1 Changes of total phenols(A,C)and flavanols(B,D)contents in Cabernet Sauvignon grapes at different harvest periods

由圖1A可見，隨著采收期的推移，果皮總酚含量呈先上升后下降的趨勢，且相互間均存在顯著性差異（P＜0.05）。2016年在4 WAV達到最高值（16.37±0.48）mg/g，之后開始下降，最后一次采收（6WAV）時含量為（15.50±1.05）mg/g。相比2016年，2017年的果皮總酚含量整體偏低，從（6.00±1.41）mg/g（0 WAV）上升至（12.96±1.21）mg/g（4 WAV），之后開始下降。

由圖1B可見，果皮黃烷醇含量的變化趨勢與總酚含量的變化趨勢一致，均呈先升高后下降的趨勢。且2017年的含量整體低于2016年。在2 WAV前果皮黃烷醇含量上升迅速，之后速度較為緩慢。兩年均在4 WAV達到最高含量，2016年為（2.18±0.17）mg/g，2017年為（2.15±0.17）mg/g。

由圖1C可見，葡萄籽總酚含量呈先下降后上升的趨勢，且存在顯著性差異（P＜0.05）。在1 WAV之前下降較為緩慢（2016年時稍有上升），1～4WAV時下降迅速，后開始緩慢上升。2016年葡萄籽總酚含量為（55.27±2.80）～（35.20±2.75）mg/g，2017年葡萄籽總酚含量為（52.13±2.60）～（33.60±3.48）mg/g。

由圖1D可見，與果籽的總酚含量變化趨勢相同，果籽黃烷醇含量均呈先下降后升高的趨勢，在葡萄的成熟過程中存在顯著性差異（P＜0.05）。2016年和2017年葡萄子黃烷醇最高含量為（18.56±0.10）mg/g和（20.16±1.09）mg/g，均在4 WAV下降至最低，之后開始上升。

圖2 不同采收期‘赤霞珠’葡萄花色苷含量變化Fig.2 Changes of anthocyanin contents in Cabernet Sauvignon grapes at different harvest periods

由圖2可見，花色苷含量呈不斷上升的趨勢，在葡萄的成熟過程中均存在顯著性差異（P＜0.05）。2016年葡萄轉色后花色苷的含量在（2.78±0.97）～（6.28±0.86）mg/g；2017年葡萄轉色后花色苷的含量在（1.30±0.46）～（4.38±0.40）mg/g。2017年‘赤霞珠’葡萄花色苷的含量顯著低于2016年。

2.3 基本理化指標和酚類物質指標的相關性

為了研究煙臺產區‘赤霞珠’葡萄成熟過程中理化指標和酚類物質指標之間的關系，以兩年實驗結果數據的平均值，對葡萄的基本理化指標和酚類物質指標做相關性分析，結果見表3。由表3可見，葡萄的糖酸比與可溶性固形物含量、還原糖含量呈極顯著正相關（P＜0.01），與總酸含量呈顯著負相關（P＜0.05），與葡萄的果粒質量、果籽質量、果皮質量呈現正相關（P＜0.05），但相關性不顯著（P＞0.05）。與葡萄皮中的多酚含量呈顯著正相關（P＜0.05），即隨著葡萄的成熟，葡萄皮中的總酚、黃烷醇、花色苷含量有所增加；與葡萄籽中的多酚含量呈顯著負相關（P＜0.05），即隨著葡萄的成熟，葡萄籽中的總酚和黃烷醇含量不斷下降。葡萄皮中的總酚含量和黃烷醇含量呈顯著正相關（P＜0.05）。葡萄籽中的總酚含量與葡萄籽中的黃烷醇含量存在正相關，且相關性也達到了顯著水平（P＜0.05）。

表3 ‘赤霞珠’葡萄基本理化指標和酚類物質指標的相關性Table 3 Correlation between basic physicochemical and phenols indexes of Cabernet Sauvignon grapes

由以上分析結果可知，葡萄的理化指標和酚類物質指標之間存在著一定的相關性甚至顯著相關，說明不同指標之間存在著信息的重疊。由于檢測所用的指標會增加生產成本，降低工作效率，因此，可通過主成分分析的方法，找到各個指標的相關性同時結合葡萄酒質量綜合分析，選擇其中對葡萄酒質量影響最大的指標，用于葡萄成熟度的監控[3]。

2.4 ‘赤霞珠’葡萄的主成分分析及品質評價

用SPSS軟件分別對不同成熟度的‘赤霞珠’葡萄的各指標進行主成分分析，計算出特征值、方差貢獻率和累計方差貢獻率，結果如表4所示。

表4 ‘赤霞珠’葡萄主成分方差分析Table 4 Variance analysis of the principal components of Cabernet Sauvignon grapes

根據累計貢獻率＞85%的原則，提取出了2個主成分y1和y2，其累計貢獻率達到90.302%，能夠全面反映不同成熟度赤霞珠葡萄果實的品質，葡萄果實多指標主成分分析結果見圖3。

圖3 ‘赤霞珠’葡萄果實各指標的主成分分析Fig.3 Principle component analysis of indexes of Cabernet Sauvignon grapes

由圖3可見，主成分1中有較大載荷值的包括可溶性固形物、還原糖、糖酸比、pH及花色苷、果皮黃烷醇、果皮總酚。因此主成分y1從糖酸比和葡萄皮中的多酚反應葡萄果實的品質。葡萄的總酸、果籽黃烷醇和果籽總酚均在橫軸的負半軸，對主成分y1呈負面貢獻。對主成分y2貢獻最大的指標是果籽質量。與5 WAV和6 WAV關聯性較大的指標還原糖、糖酸比、可溶性固形物、花色苷、果粒質量、果籽質量，這些指標能夠很好地表征5 WAV和6 WAV的葡萄品質。

通過SPSS分析，提取出兩個主成分y1和y2，分別從不同方面反映不同成熟度赤霞珠葡萄果實的品質，但是單獨使用某一個主成分難以對不同成熟度葡萄果實的品質進行綜合評價。因此，將主成分按照貢獻率比例計算，綜合得分為Y=y1×λ1/（λ1+λ2）+y2×λ2/（λ1+λ2）（其中Y為綜合得分，y為提取的主成分，λ為特征根），以綜合得分對葡萄品質進行綜合評價。綜合得分越高，葡萄品質越好，從而確定最佳成熟度，結果見表5。

表5 不同采收期'赤霞珠'葡萄綜合品質評價Table 5 Comprehensive quality evaluation of Cabernet Sauvignon grapes at different harvest period

由表5可知，葡萄果實的綜合品質得分越來越高。由此可見，對于山東煙臺產區的赤霞珠葡萄來說，其最佳采收時間在轉色后5周左右。

3 結論

葡萄的含糖量決定了所釀葡萄酒的潛在酒精度，總酸是影響葡萄口感的重要指標，適量的酸對葡萄和葡萄酒的品質及生物穩定性具有重要作用。本研究結果表明，隨著葡萄成熟度的增加，其還原糖含量，可溶性固形物含量和糖酸比均逐漸上升，總酸含量下降。

本研究結果表明，煙臺產區‘赤霞珠’葡萄從轉色后，葡萄皮中的總酚和黃烷醇含量呈先升高后下降的趨勢，花色苷呈不斷升高的趨勢，但與第一次采收（0 WAV）相比，最后一次采收時（6 WAV）含量均顯著增加（P＜0.05）。

赤霞珠葡萄理化指標和多酚指標的相關性分析表明，葡萄的糖酸比與可溶性固形物含量、還原糖含量、pH值呈極顯著正相關（P＜0.01），總酸含量呈顯著負相關（P＜0.05），與葡萄的粒質量、籽質量、皮質量呈正相關。與葡萄皮中的多酚含量呈顯著正相關（P＜0.05），與葡萄籽中的多酚含量呈顯著負相關（P＜0.05），即隨著葡萄的成熟，葡萄皮中多酚含量有所增加，葡萄籽中多酚含量有所下降。葡萄皮中的總酚含量與黃烷醇含呈顯著正相關（P＜0.05）。葡萄籽中的總酚含量與葡萄籽中的黃烷醇含量存在顯著正相關（P＜0.05）。

綜合2016年和2017年兩年的實驗數據，通過主成分分析，提取出主成分2，累計方差貢獻率達到90.438%，能夠全面反映不同成熟度‘赤霞珠’葡萄的果實品質。通過兩個主成分對不同成熟度的‘赤霞珠’葡萄品質進行綜合評價，結果表明煙臺產區‘赤霞珠’葡萄的最佳采收期在轉色后5周前后。雖然此結果是綜合了兩年的研究，但是由于溫度、降水等氣候條件差異性，尚不能確定以后年份中煙臺產區‘赤霞珠’葡萄在該日期采收是否最好，這仍然需要進一步的研究。但本研究充分了解了與葡萄酒質量關系密切的葡萄理化指標和多酚指標在葡萄成熟過程中的變化規律，進而可以更好地監控葡萄的成熟度，合理地確定最佳采收期。

[1]LORRAIN B,KY I,PECHAMAT L,et al.Evolution of analysis of polyhenols from grapes,wines,and extracts[J].Molecules,2013,18(1):1076-1100.

[2]鄭瑜琬，任章成，杜展成，等.干熱地區葡萄成熟度對霞多麗葡萄酒中酚類物質及抗氧化活性的影響[J].中國食品學報，2013，13（11）：90-96.

[3]ROCKENBACH I I,GONZAGA L V,RIZELIO V M,et al.Phenolic compounds and antioxidant activity of seed and skin extracts of red grape(Vitis viniferaandVitis labrusca)pomace from Brazilian winemaking[J].Food Res Int,2011,44(4):897-901.

[4]SOMERS T C.The polymeric nature of wine pigments[J].Phytochemistry,1971,10(9):2175-2186.

[5]ROLLE L,SEGADE S R,TORCHIO F,et al.Influence of grape density andharvestdateon changesin phenolic composition,phenol extractability indices,and instrumental texture properties during ripening[J].J Agr Food Chem,2011,59(16):8796-8805.

[6]楊 麗，袁春龍，馬 婧，等.嘉峪關地區不同成熟度‘佳美’葡萄理化成分的研究[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2016，44（11）：133-140.

[7]蘇鵬飛，袁春龍，楊 麗，等.不同采收期對黑比諾葡萄及葡萄酒品質的影響[J].現代食品科技，2016，（5）：234-240.

[8]王 華.葡萄酒分析檢驗[M].北京：中國農業出版社，2004：11-15.

[9]張 娟，王曉宇，田呈瑞，等.基于酚類物質的釀酒紅葡萄品種特性分析[J].中國農業科學，2015，48（7）：1370-1382.

[10]LI Y G,TANNER G,LARKIN P.The DMACA-HCl protocol and the threshold proanthocyanidin content for bloat safety in forage legumes[J].J Sci Food Agr,1996,70(1):89-101.

[11]STOJANOVIC J,SILVA J L.Influence of osmotic concentration,continuous high frequency ultrasound and dehydration on antioxidants,colour and chemical properties of rabbiteye blueberries[J].Food Chem,2007,101(3):898-906.

[12]李 華.葡萄酒工藝學[M].北京：科學出版社，2013：37-42.

[13]CVAN L,FRIANT P,CHONE X,et al.Influence of climate，soil，and cultivar on terroir[J].American Journal of Enology&Viticulture,2004,553(3):207-217.

[14]劉一健，孫劍鋒，王 頡.葡萄酒酚類物質的研究進展[J].中國釀造，2009，28（8）：5-9.

[15]IVANOVA V,STEFOVA M,VOJNOSKI B,et al.Identification of polyphenolic compounds in red and white grape varieties grown in R.Macedonia and changes of their content during ripening[J].Food Res Int,2011,44(9):2851-2860.