機械修剪方式下不同葉幕厚度對晉中地區赤霞珠葡萄酒香氣的影響

趙 婷，王 珍，侍朋寶,2，張振文,*

（1.西北農林科技大學葡萄酒學院，陜西 楊凌 712100；2.河北科技師范學院食品科技學院，河北 昌黎 066600）

葉片是葡萄進行光合作用，為樹體生長、果實發育供應營養的重要器官。葉幕管理即調整葉幕的葉片數量、葉面積指數，達到一方面改變架幕的溫濕度，另一方面影響單片葉光能截留率及葉幕光能總截留率，調節葉幕的群體光合速率等目的[1-2]。近年來，國內外關于葡萄葉幕管理的研究日益增加，其中葉幕厚度是葡萄園葉幕機械化管理重要的參數之一，但這方面的相關研究很少。有研究表明不同的葉幕管理能夠影響光照在葉幕內部的分布，改變葉片光合面積和光能利用率，平衡植株營養生長和生殖生長之間的關系[3]，進而影響葡萄植株連年穩產豐產的能力和樹體對冬季的抗性，同時對葡萄的抗病性及果實品質如果形指數、顏色、果汁含糖量、酚類物質及香氣物質等也有顯著影響[4-9]。葡萄葉幕管理是一項勞動密集型作業，但人工勞動作業效率低，效果差，導致葡萄質量參差不齊，急需機械化管理技術解放勞動力，降低生產成本，提高作業效率，從根本上改善葡萄酒釀造原料[10-11]。

葡萄酒是以葡萄漿果發酵而成，葡萄漿果中的各類酚類物質與香氣成分直接影響葡萄酒的質量，葉幕厚度的改變能夠改善葡萄植株的光合、溫濕度，從而影響漿果質量。釀酒葡萄的品質由許多因素決定，包括糖、酸、酚類物質、香氣成分的含量及組成等。其中揮發性香氣成分是葡萄中重要的風味物質，其種類繁多，主要包括酸類、醇類、酯類、萜烯類、醛酮類和酚類等[12]。葡萄酒中的香氣物質除與葡萄品種、釀造工藝及發酵微生物等有關外，還受葡萄生長的環境條件和果實品質等方面的影響[4,13-15]，是形成不同特色和風格葡萄酒的關鍵因素，也是衡量葡萄酒品質的一個主要指標[16]。但目前國內外關于葉幕管理對葡萄酒香氣物質影響的研究較少，因此本實驗研究機械修剪方式下不同葉幕厚度對葡萄酒的主要質量指標的影響，為機械化修剪確定最佳的葉幕厚度，同時為國內相似的葡萄生態產區機械化葉幕管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

赤霞珠2012年定植于山西省襄汾縣堯京酒莊（年平均氣溫11.5 ℃，年降雨量550 mm左右，無霜期185 d），株距1 m，行距3 m，南北行向，斜拉廠子型整形，長勢基本一致，半機械化管理，除葉幕修剪外，土肥水等均采用基地統一管理方式。

乙酸乙酯、葡萄糖、氫氧化鈉、硫酸鈉、硫酸銨、五倍子酸、甲酸、甲醇、乙腈、乙酸 天津市博迪化工有限公司；福林-酚試劑 北京索萊寶科技有限公司；甲基纖維素、（+）-兒茶素、沒食子酸（均為分析純），內標物4-甲基-2-戊醇、標品香茅醇、壬醛、乙醇（均為色譜純） 美國Sigma-Aldrich公司；Lallzyme EX果膠酶（酶活力5 700 U/g） 法國Lallemand公司；Red fruit酵母干粉 意大利Enartis公司。

1.2 儀器與設備

PAL-1數顯手持式折糖儀 日本ATAGO公司；FD5系列真空冷凍干燥機 美國Gold Sim公司；PB-10標準型pH計 德國Sartorius公司；AUW220D電子天平、UV-1800型紫外-可見分光光度計 日本島津公司；KQ-300DE型數控超聲器 昆山市超聲儀器有限公司；CentriVap離心濃縮儀 美國Labconco公司；Synergy-UV超純水系統 德國Merck Millipore公司；5804R型低溫冷凍離心機 德國Eppendorf公司；1100系列LC/MSD Trap-VL液相色譜-離子阱質譜聯用儀、7890AGC system-5975C inert XL EI/CI/MSD氣相色譜-質譜聯用儀（配備PSMS/CAR/DVB萃取頭） 美國Aligent公司。

1.3 方法

1.3.1 葉幕處理及釀酒

葉幕高度統一為2 m（地面以上），葉幕厚度管理方式共設置為3 個處理，分別為葉幕厚度70、85 cm和100 cm，如圖1所示。每個處理設置3 個重復，每個重復50 株，共450 株。利用葉幕修剪機按預設葉幕厚度每7 d修剪一次。

圖1 不同葉幕厚度下的赤霞珠Fig. 1 Cabernet Sauvignon with different canopy thickness treatments

從漿果轉色開始，當果實含糖量低于180 g/L時每隔7 d采樣，當果實含糖量高于180 g/L時每隔3～5 d采樣。采樣后立即帶回實驗室，破碎擠汁測定葡萄汁可溶性固形物和含酸量，并繪制成熟曲線，確定果實采收期。果實成熟后每個處理隨機采集100 kg，進行葡萄酒釀造實驗。果實破碎入罐后立即加入亞硫酸溶液（SO2質量濃度40 mg/L）攪勻，1 h后加入20 mg/L果膠酶，發酵啟動后每天對溫度和相對密度（20 ℃時，相同體積下葡萄酒質量與水的質量比）進行監控，發酵溫度控制在23～25 ℃，24 h后加入用5%糖水、37 ℃活化30 min的活性干酵母200 mg/L進行乙醇發酵，待相對密度降至1.000以下進行皮渣分離，繼續發酵并于殘糖質量濃度低于2 g/L時加入亞硫酸溶液（SO2質量濃度60 mg/L）終止發酵，去除酒泥，20 ℃自然澄清2 個月后取樣測定葡萄酒各品質指標。

1.3.2 葡萄與葡萄酒指標測定

1.3.2.1 葡萄與葡萄酒基本指標的測定

可溶性固形物采用數顯式折糖儀測定；還原糖和殘糖含量采用斐林試劑滴定法測定，結果以葡萄糖質量濃度（g/L）計；總酸和可滴定酸含量采用NaOH滴定法測定，結果以酒石酸質量濃度計（g/L）；pH值采用pH計測量；乙醇體積分數的測定采用密度瓶法；揮發酸的測定采用蒸餾法；干浸出物的測定采用密度瓶法。酚類物質的測定：總酚采用福林肖卡比色法測定，結果以沒食子酸計（mg/g，果皮干粉）[17]；單寧采用甲基纖維素法測定，結果以兒茶素計（mg/g，果皮干粉）[18]；總花色苷采用pH示差法測定，結果以二甲花翠素-3-葡萄糖苷計（mg/g，果皮干粉）[19]。酚類物質的測定在避光條件下操作。

1.3.2.2 葡萄酒香氣物質的提取及測定

香氣物質的提取：取5 m L待測酒樣，加入1 g NaCl、10 μL內標（4-甲基-2-戊醇）和磁轉子，加蓋置于磁力攪拌加熱臺上40 ℃、500 r/min平衡30 min，將萃取頭插入樣品瓶頂部吸附30 min，再插入氣相色譜進樣口測定。

香氣成分采用氣相色譜-質譜聯用儀測定，在農業部葡萄加工重點實驗室完成。萃取頭：PSMS/CAR/DVB萃取頭；初始溫度50 ℃；最高溫度250 ℃，最終溫度220 ℃；質譜接口溫度280 ℃；速率3 ℃/min；全離子、選擇離子質量掃描范圍為29～300 u[20]。香氣圖譜分析使用氣相色譜-質譜聯用分析軟件，通過檢索NIST 05質譜庫，結合保留時間和文獻資料進行定性分析，用已有標樣的標準曲線進行定量分析[21]。

1.4 數據分析

數據采用Excel 2010統計，SPSS 20.0（IBM，Armonk，NY，USA）進行方差分析（analysis of variance，ANOVA），采用Duncan法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 葉幕厚度對赤霞珠葡萄理化指標的影響

表1 不同葉幕厚度下赤霞珠葡萄理化指標Table 1 Physicochemical parameters of Cabernet Sauvignon with different canopy thickness treatments

由表1可知，100 cm葉幕厚度的處理葡萄的總酸含量和pH值顯著地高于其他兩個處理組，可溶性固形物和還原糖的含量均顯著低于其他兩個處理組，表明較厚葉幕不利于葡萄果實的成熟。酚類物質是釀酒葡萄重要的品質因子，對葡萄酒顏色和穩定性具有重要作用。由表1可以看出，隨著葉幕厚度的增加，果實中單寧的含量逐漸增加，總花色苷含量逐漸下降，表明較薄的葉幕有利于果實還原糖、花色苷的積累。

2.2 葉幕厚度對葡萄酒基本指標的影響

表2 不同葉幕厚度下赤霞珠葡萄酒基本指標Table 2 Physicochemical parameters of Cabernet Sauvignon wine with different canopy thickness treatments

由表2可知，不同葉幕厚度下葡萄酒殘糖質量濃度均低于2 g/L，隨葉幕厚度的增加，殘糖含量增加，且100 cm葉幕厚度處理組的殘糖含量顯著高于其他處理組。各處理葡萄酒可滴定酸含量也以100 cm葉幕厚度的處理最高，但值得注意的是該處理組的pH值并非最低，這可能是因為不同葉幕厚度不僅影響了酸的含量，同時也影響了酸的種類。各處理葡萄酒的干浸出物和乙醇體積分數均隨葉幕厚度的增加而顯著降低，結合殘糖的變化可以看出葉幕越厚越不利于發酵的徹底進行。各處理葡萄酒揮發酸含量均在正常范圍之內。赤霞珠葡萄酒的總酚、總花色苷和單寧含量隨葉幕厚度的增加而顯著降低。

2.3 葉幕厚度對葡萄酒香氣成分的影響

赤霞珠酒樣的香氣成分氣相色譜-質譜檢測結果見表3，香氣描述與氣味閾值參照Zhang Li[22]、Jiang Bao[23]、Peng Chuantao[24]等和李華[25]的研究。共檢測到81 種香氣成分，包括17 種高級醇類、35 種酯類、9 種脂肪酸類、7 種醛酮類、7 種萜烯和降異戊二烯類，以及6 種揮發性苯類衍生物。其中85 cm葉幕厚度的處理中未檢出2-壬醇。2-庚醇、1-庚醇、己酸甲酯、反-3-己烯酸乙酯、乙酸庚酯、3-羥基丁酸乙酯、蕓香酮7 種物質含量極低，無法進行定量分析。

高級醇是赤霞珠葡萄酒中重要的香氣組成成分，不同葉幕厚度處理高級醇的總量占香氣總量的84%以上。其中，70 cm葉幕厚度處理高級醇的總量為518 212.99 μg/L，85 cm葉幕厚度處理高級醇的總量為525 022.77 μg/L，100 cm葉幕厚度處理高級醇的總量為518 926.21 μg/L。85 cm葉幕厚度處理的高級醇含量高于其他兩個處理組。處理間各高級醇組分含量差異較小，含量較高的高級醇有3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、2,3-丁二醇、3-甲硫基丙醇和1-己醇。

酯類是赤霞珠葡萄酒中種類最多的香氣物質，由高級醇和脂肪酸在酶的催化作用下形成，使葡萄酒具有豐富的果香及花香。赤霞珠酒樣中共檢出35 種酯類，約占香氣總量的10%，其中85 cm葉幕厚度處理的酯類總量低于70 cm和100 cm葉幕厚度處理。各組分在含量上出現不同程度的差異，乙酸乙酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯是主要的酯類物質。乙酸乙酯是酯類中含量最高的物質，85 cm葉幕厚度處理的乙酸乙酯質量濃度為45 109.95 μg/L，高于其他兩個處理組。乳酸乙酯具有明顯的乳香味及樹莓香氣，而85 cm葉幕厚度處理乳酸乙酯質量濃度僅為4 063.62 μg/L，約為其他兩個處理組乳酸乙酯含量的30%～40%。γ-丁內酯除帶有果香、甜味外，能賦予葡萄酒烤面包、焦糖氣息，100 cm葉幕厚度處理中γ-丁內酯的含量顯著高于70 cm和85 cm葉幕厚度處理組。丁二酸二乙酯和3-甲丁基琥珀酸乙酯含量相對較高，85 cm葉幕厚度處理的丁二酸二乙酯和3-甲丁基琥珀酸乙酯含量均顯著地低于其他兩個處理組。乙酸異戊酯、己酸乙酯和乙酸苯乙酯質量濃度均在100 μg/L以上，其余的酯類物質質量濃度均低于100 μg/L。

脂肪酸通常具有脂肪、奶酪氣息，3 種處理組中共檢測到9 種脂肪酸，總量分別為20.12 mg/L（70 cm）、22.50 mg/L（85 cm）、20.81 mg/L（100 cm）。主要的脂肪酸有異戊酸、異丁酸、乙酸和己酸。85 cm葉幕厚度處理中異戊酸、異丁酸、己酸的含量均高于其他處理，而乙酸的含量低于其他處理。此外，辛酸、丁酸和n-癸酸質量濃度均高于100 μg/L。

醛酮類物質在酒樣中的含量相對較少，只檢測到7 種。醛酮類物質總量分別為3 008.43 μg/L（70 cm）、3 194.88 μg/L（85 cm）、2 919.98 μg/L（100 cm）。苯乙醛是含量最高的醛類物質，占總量的73%以上，能使葡萄酒帶有玫瑰花香、蜂蜜香。乙偶姻具有黃油、脂肪味，70 cm葉幕厚度處理乙偶姻的含量顯著高于其他處理，其中85 cm葉幕厚度處理組質量濃度最低，不足200 μg/L。苯甲醛質量濃度均高于250 μg/L，85 cm葉幕厚度處理組苯甲醛含量顯著高于其他兩個處理組。其余的醛酮類組分質量濃度均低于50 μg/L。

萜烯類及降戊二烯類物質是赤霞珠葡萄酒中含量最低的揮發性香氣物質，主要來源于葡萄品種，是重要的品種特征香氣，能賦予葡萄酒青香、木香、柑橘果香。在赤霞珠酒樣中檢測出7 種物質，分別為里那醇、橙花醇、γ-香葉醇、橙花叔醇、3,7-二甲基-3,6-辛二烯酸甲酯、香茅醇和β-大馬士酮。含量較高的萜烯類及降戊二烯類物質有橙花叔醇、香茅醇和里那醇，100 cm葉幕厚度處理組橙花叔醇和里那醇的含量均高于其他兩個處理組。β-大馬士酮是一種重要的萜烯類香氣，85 cm葉幕厚度處理組的β-大馬士酮含量高于70 cm和100 cm葉幕厚度處理組。

揮發性苯類衍生物是赤霞珠葡萄酒中種類最少的香氣物質，只檢出6 種物質。其中，2,4-叔丁基苯酚質量濃度在650 μg/L左右，其余各揮發性苯類衍生物質量濃度均低于100 μg/L，且各處理間差異較小。

綜合來看，70 cm葉幕厚度處理可以提高酒中酯類物質的含量，但不利于萜烯類和降戊二烯類物質的積累；85 cm葉幕厚度處理可以提高酒中高級醇、脂肪酸、醛酮類和揮發性苯類衍生物的含量，但對酯類物質有較大的影響，且含量均低于其他兩個處理組；100 cm葉幕厚度處理可以提高酯類、萜烯類和降戊二烯類物質的含量，但不利于其他類香氣物質的積累。

表3 不同葉幕厚度下赤霞珠葡萄酒揮發性香氣物質的種類及含量Table 3 Analysis of volatile aroma compounds of Cabernet Sauvignon wine with different canopy thickness treatments

續表3

續表3

2.4 葡萄酒香氣物質的香氣值

葡萄酒中香氣值可以用于評價香氣物質對酒的整體香氣貢獻，一般認為香氣值大于1的對整體香氣有貢獻，而且香氣值越大，其對整體香氣的貢獻也越大[20,26-27]。香氣值可用香氣物質的含量與香氣物質閾值的比值表示，香氣值=香氣物質的含量/香氣物質的閾值。根據表3可知，81 種香氣物質中只有15 種物質的香氣值大于1，表4展示了15 種香氣物質的香氣值，包括3 種高級醇、7 種酯類、2 種脂肪酸、1 種醛酮類、1 種萜烯類和1 種揮發性苯類衍生物。根據香氣值發現，苯乙醛、β-大馬士酮、己酸乙酯、乙酸異戊酯、3-甲硫基丙醇和3-甲基-1-丁醇是赤霞珠葡萄酒中主要的香氣物質，這些香氣物質的氣味描述主要為花香、果香和奶酪味。其中85 cm葉幕厚度處理中苯乙醛、β-大馬士酮、乙酸異戊酯、己酸乙酯、3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、乙酸乙酯、2,4-二叔丁基苯酚的香氣值均高于其他處理組。

表4 不同葉幕厚度下赤霞珠葡萄酒香氣物質的香氣值Table 4 OAVs of volatile aroma compounds of Cabernet Sauvignon wine with different canopy thickness treatments

3 討論與結論

有研究表明，葉幕光熱微氣候與葡萄生理作用、產量以及品質之間均有一定的關系[28-30]，適宜的葉幕處理大小、密度等形成不同的葉幕微氣候，對葡萄含糖量、含酸量產生不同影響[31-32]。通過改變葉幕結構、新梢與副梢的比例可以有效地調節葉幕的葉齡結構，使營養生長和生殖生長達到最佳平衡，既有利于樹體成熟又能很好地促進有機物在果實中的積累，提高釀酒葡萄果實品質，并間接影響葡萄酒質量。生長期控制葉幕厚度能在一定程度上提高葡萄葉片和冠層的光合特性[33]，劉笑宏等[34]對直立葉幕和水平葉幕對‘摩爾多瓦’葡萄的研究發現，水平葉幕可以增加果穗微域環境的濕度，果實的還原糖、總酸、總酚及果皮花色苷含量均有相應地增加。本研究中，隨著葉幕厚度的增加，葡萄酒中總酚的含量逐漸下降，葉幕厚度為70 cm時，酒樣中單寧和總花色苷含量均顯著高于其他2 個處理組，與其他研究結果一致[33]。葡萄酒中的香氣物質是形成不同特色和風格葡萄酒的關鍵因素，不同葉幕厚度條件下，果實發育及成熟過程中揮發性芳香物質的組成和含量均存在差異[35]，本研究中，85 cm葉幕厚度處理可以提高酒中高級醇、脂肪酸、醛酮類和揮發性苯類衍生物的含量，并可以提高一些重要香氣成分的含量，其中苯乙醛、β-大馬士酮、乙酸異戊酯、己酸乙酯、3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、乙酸乙酯、2,4-二叔丁基苯酚的香氣值均高于其他處理組。

綜上所述，葡萄酒的干浸出物和乙醇體積分數均隨葉幕厚度的增加而顯著降低，結合殘糖的變化可以看出葉幕越厚越不利于發酵的徹底進行。赤霞珠葡萄酒的總酚、總花色苷和單寧含量隨葉幕厚度的增加而顯著降低，70 cm的葉幕厚度能夠增加赤霞珠葡萄酒中總酚、單寧和總花色苷的含量。對葡萄酒香氣物質而言，70 cm的葉幕厚度不利于香氣物質的積累；85 cm的葉幕厚度能夠增加高級醇、脂肪酸、萜烯類和降戊二烯類、揮發性苯類衍生物的含量，其中具有花香、果香與奶酪味的3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯、β-大馬士酮、苯乙醛、苯乙醇的香氣值均高于其他處理組；100 cm葉幕厚度處理可以提高酯類、萜烯類和降戊二烯類物質的含量，但不利于其他類香氣物質的積累。總體而言，機械修剪方式下85 cm葉幕厚度有利于赤霞珠葡萄酒中香氣物質的積累。