‘霞多麗’葡萄果粒大小對果實品質的影響

樂小鳳，唐永紅，鞠延侖，趙亞蒙，梁 攀，趙 婷，惠竹梅,2，張振文,2,*

（1.西北農林科技大學葡萄酒學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術研究中心，陜西 楊凌 712100）

良好的葡萄果實品質是釀造優質葡萄酒的基礎，果實發育的不同步性會導致果粒大小的差異，其同時也受生態、栽培管理等因素的影響[1]，果粒大小差異在‘霞多麗’等釀酒葡萄品種中表現較明顯，其可能通過兩個方面影響紅葡萄酒品質[2-5]：一是小粒漿果相對于大粒漿果的表面積/體積較大[2]，而與紅葡萄酒品質緊密相關的物質主要存在于果皮中[6-7]，故其所釀葡萄酒品質好；二是大粒漿果果肉多，對果皮中溶質的稀釋作用更強，易造成葡萄酒品質下降[5]。果粒的化學組成不僅與其大小密切相關[8-11]，環境條件對其也有影響，光照條件差的小粒漿果所釀葡萄酒的品質不一定優于光照條件好的大粒漿果，有時導致果粒大小變化的環境條件比果粒大小本身對葡萄與葡萄酒質量的影響更重要[3]。果粒大小可以用體積或質量表示，且與體積或質量呈極顯著正相關[12]。Barbagallo等[13]將‘西拉’葡萄按質量分為小于1.50、1.51～2.00、2.01～2.50 g和大于2.50 g 4 個級別，結果表明葡萄的總酚含量隨著果粒質量的增加而降低，質量較小的葡萄可以釀造更好的葡萄酒。Melo等[14]將采自同一葡萄園的‘西拉’葡萄按粒徑分為3 個等級：分別為小果粒（小于13 mm）、中果粒（13～14 mm）、大果粒（大于14 mm），結果表明小果粒更適合釀造優質葡萄酒。Romero等[15]研究發現采自不同葡萄園的‘Mourvedre’葡萄小果粒中花色苷和單寧含量較高。Roby等[3]研究表明以中果粒（0.76～1.50 g）‘赤霞珠’釀造的葡萄酒品質較好。Roby等[8]還對比了不同灌溉處理的果實，發現灌溉良好的果實果皮質量/果粒質量較恒定，且與果實粒徑沒有必然聯系，表明雖然果皮總花色苷含量和種子單寧含量與粒徑呈正相關，但是這些物質受灌溉處理的影響要比粒徑本身帶來的影響更大。Walker等[16]通過對比不同粒徑葡萄釀造的葡萄酒品質，發現果實粒徑對葡萄酒品質無影響。Holt等[17]發現果實粒徑與葡萄酒品質之間關系復雜，其他研究者也得出了類似的結論[18]。因此，環境和粒徑均對葡萄果實品質產生影響。本實驗以釀酒葡萄品種‘霞多麗’為試材，研究不同產區果粒大小分布及果實品質，以期為優質葡萄酒釀造的粒選工藝提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗地概況、材料與試劑

實驗地分別位于山東煙臺（SDYT）、寧夏玉泉營（NXYQ）、云南香格里拉（YNSL）、新疆五家渠（XJWJ），‘霞多麗’植株均定植5 年以上，常規管理。各實驗地氣候特點（數據從實驗地小氣象站獲得）如表1所示。

表1 各實驗地氣候特點Table1 Climate characteristics of four grape-producing areas

氫氧化鈉、甲基纖維素、硫酸銨、鎢酸鈉、鉬酸鈉、硫酸鋰（分析純） 上海陸忠化學試劑廠；甲醇、鹽酸、乙腈、甲醇（色譜純） 美國ACS公司；單體酚標準品（色譜純） 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

5804R低溫冷凍離心機 德國Eppendorf公司；高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）儀、UV-1700紫外-可見分光光度計 美國Agilent公司；超聲波振蕩器 昆山禾創超聲儀器有限公司；CentriVap 78100-40離心濃縮系統 美國LABCONCO公司；FA2004型電子天平 上海精科實業有限公司。

1.3 方法

1.3.1 采樣及果實粒徑分級

2015年9月，當各實驗地‘霞多麗’果實成熟時（還原糖質量濃度大于180 g/L），隨機采集5 kg樣品，用干冰保存帶回實驗室，在貼近果蒂處用剪刀逐粒剪下，－40 ℃下保存。果粒用圓孔分樣篩（14、12 mm）分為大于14 mm（大果粒，L）、12～14 mm（中果粒，M）、小于12 mm（小果粒，S）3 個等級[19]；每次隨機選取800 粒，統計各粒徑范圍果粒所占比例，進行3 次生物學重復。

1.3.2 果實基本指標的測定

參考文獻[19]的方法，每個產區樣品隨機選取100 粒葡萄稱質量，冷凍狀態下剝皮、取籽，統計其果皮鮮質量、種子鮮質量、百粒種子數、單果粒種子數、單粒種子干質量，并計算各粒徑范圍果皮鮮質量/果實鮮質量、種子鮮質量/果實鮮質量；將100 粒葡萄揉碎過濾取汁，分別用手持式糖度計測定可溶性固形物質量分數，采用酸堿滴定法測定可滴定酸質量濃度，采用斐林試劑熱滴定法測定還原糖質量濃度。另取200 粒葡萄用于果皮中總酚、單寧含量的測定，總酚含量采用福林-酚法測定，結果以沒食子酸質量計[20]；單寧含量采用甲基纖維素沉淀法，結果以兒茶素質量計[21]。其余樣品置于－40 ℃冰箱保存，用于單體酚含量的測定。

1.3.3 果皮單體酚含量的測定

每個產區樣品隨機選取100 粒葡萄，在冷凍狀態下剝皮，將果皮經液氮速凍后打粉，置于冷凍干燥機中24 h得到干粉，備用。取1.0 g待測樣品干粉、5 mL蒸餾水和45 mL乙酸乙酯于三角瓶中，于25 ℃、150 r/min搖床中避光提取30 min，收集上清液于250 mL圓底燒瓶中，加入45 mL乙酸乙酯提取3 次，合并4 次上清液，并將上清液用旋轉蒸發儀30 ℃蒸干，殘渣用色譜純甲醇溶解并定容至2 mL，－40 ℃下保存待測，進樣前用0.45 μm濾膜過濾[22]。HPLC分析條件參照成宇峰[23]的方法。

1.4 數據統計與分析

采用Excel軟件處理數據，利用SPSS 19.0軟件對數據進行單因素方差分析、多重比較（Duncan新復極差法）以及主成分分析，以P＜0.05表示差異顯著，用Origin軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同產區‘霞多麗’果實粒徑的分布

圖1 不同產區‘霞多麗’果實粒徑分布Fig.1 Berry size distribution of ‘Chardonnay’ grapes from different regions

由圖1可知，‘霞多麗’果實在不同產區的粒徑分布差異較大。云南香格里拉產區中果粒所占比例顯著高于小果粒和大果粒，小果粒所占比例顯著高于大果粒；寧夏玉泉營產區小果粒所占比例（50.63%）最高，中果粒次之（46.72%），大果粒僅占2.65%；新疆五家渠產區中果粒與小果粒所占比例間無顯著差異，均顯著高于大果粒；山東煙臺產區果實粒徑分布所占比例表現為中果粒＞小果粒＞大果粒，均差異顯著。 ‘霞多麗’在4 個產區中粒徑分布均偏向中、小果粒，除山東煙臺產區外，其他3 個產區的大果粒所占比例均低于10%。

2.2 不同產區‘霞多麗’果粒大小對其物理特性的影響

表2 不同產區‘霞多麗’果粒大小對其物理特性的影響Table2 Physical characteristics of ‘Chadonnay’ grapes of different sizes from different regions

由表2可知，不同產區的‘霞多麗’葡萄果皮鮮質量/果實鮮質量存在差異，除新疆五家渠產區表現為大果粒高于中果粒外，其他產區均表現為隨果實粒徑的減小而增大。‘霞多麗’葡萄種子鮮質量/果實鮮質量在云南香格里拉和山東煙臺產區表現為隨粒徑的減小而減小，且3 個粒徑范圍間差異顯著；在新疆五家渠產區表現為中果粒＞大果粒＞小果粒；在寧夏玉泉營產區則表現為中果粒＞小果粒＞大果粒，且差異顯著。‘霞多麗’在4 個產區的單果粒種子數和單粒種子質量均表現為隨果實粒徑的增大而增加。

2.3 不同產區‘霞多麗’果粒大小對其基本品質指標的影響

云南香格里拉產區‘霞多麗’果實還原糖質量濃度及可溶性固形物質量分數均隨果粒粒徑的減小而增加；山東煙臺與寧夏玉泉營產區的‘霞多麗’果實還原糖質量濃度及可溶性固形物質量分數則表現為中果粒高于大果粒和小果粒；新疆五家渠產區‘霞多麗’小果粒的還原糖質量濃度較高，中果粒的可溶性固形物質量分數較高。在4 個產區中，‘霞多麗’果實可滴定酸質量濃度總體表現為大果粒較高，云南香格里拉與山東煙臺產區表現為中果粒質量濃度最低；新疆五家渠與寧夏玉泉營產區表現為小果粒質量濃度最低，且3 個粒徑間差異顯著（表3）。

表3 不同產區‘霞多麗’果粒大小對其基本品質指標的影響Table3 Quality characteristics of ‘Chadonnay’ grapes of different sizes from different regions

2.4 不同產區‘霞多麗’果粒大小對其酚類物質含量的影響

圖2 不同產區‘霞多麗’果粒大小對其總酚含量（A）、單寧含量（B）的影響Fig.2 Contents of total phenolics (A) and tannin (B) in ‘Chadonnay’grapes of different sizes from different regions

由圖2可知，‘霞多麗’果實總酚含量除了新疆五家渠表現為大果粒＞小果粒＞中果粒外，其他3 個產區均表現為小果粒含量最高，中果粒含量最低。‘霞多麗’不同粒徑間單寧含量均差異顯著，山東煙臺產區表現為小果粒＞中果粒＞大果粒；寧夏玉泉營與云南香格里拉產區表現為小果粒＞大果粒＞中果粒；新疆五家渠產區表現為大果粒＞小果粒＞中果粒。

從表4可以看出，寧夏玉泉營的‘霞多麗’大、中、小果粒中分別檢測出17、16、10 種單體酚，小果粒中雖檢測出種類最少，但其總量（50 157.67 μg/kg）接近于大果粒（25 377.02 μg/kg）、中果粒（25 226.80 μg/kg）的兩倍。大果粒的原兒茶酸含量高于中果粒，而小果粒中未檢測出；中果粒的黃烷醇類總量（822.07 μg/kg）顯著高于大果粒（596.88 μg/kg）和小果粒（405.49 μg/kg）；原花色素B1和棓兒茶素含量在中果粒中最高，兒茶素含量在小果粒中最高，原花色素C1含量在大果粒中最高。大部分黃酮醇類單體酚在小果粒中含量較高，且小果粒中的黃酮醇類物質總量（49 752.18 μg/kg）顯著高于大果粒（24 777.03 μg/kg）和中果粒（24 402.30 μg/kg）。

表4 不同產區‘霞多麗’果粒大小的單體酚含量Table4 Contents of monophenols in ‘Chadonnay’ grapes of different sizes from different regions μg/kg

云南香格里拉的‘霞多麗’大、中、小果粒中分別檢測出13、13、12 種單體酚，中果粒的總量（8 343.16 μg/kg）顯著高于大果粒（7 906.14 μg/kg）和小果粒（7 845.60 μg/kg）。大果粒中檢測到原兒茶酸和水楊酸，中果粒中檢測到較少的原兒茶酸，小果粒中未檢測出；小果粒所含的黃烷醇類單體酚含量均高于大、中果粒，黃烷醇總量（248.03 μg/kg）也顯著高于大果粒（155.43 μg/kg）和中果粒（71.55 μg/kg）；除槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸酐在小果粒中含量較高外，多數黃酮醇類物質在中果粒中含量較高，中果粒的黃酮醇類總量（8 270.73 μg/kg）顯著高于大果粒（7 749.35 μg/kg）和小果粒（7 597.57 μg/kg）。

新疆五家渠的‘霞多麗’大、中、小果粒中分別檢測到11、13、12 種單體酚，中果粒中檢測到的單體酚種類最多，且總量（7 061.94 μg/kg）最高，略高于小果粒（6 994.45 μg/kg），顯著高于大果粒（4 287.23 μg/kg）。中果粒和小果粒中均檢測到原兒茶酸，且中果粒的含量略高，大果粒中未檢出；小果粒中黃烷醇物質總量（154.42 μg/kg）略高于大果粒（149.90 μg/kg），顯著高于中果粒（110.90 μg/kg）；原花色素和棓兒茶素在大果粒中含量最高，小果粒中兒茶素含量顯著高于大、中果粒。中果粒黃酮醇類物質總量（6 949.85 μg/kg）顯著高于大果粒（4 137.33 μg/kg）和小果粒（6 839.36 μg/kg）；槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸酐、槲皮素-葡萄糖苷、丁香亭-3-O-葡萄糖苷和鼠李糖素-3-O-葡萄糖苷在小果粒中含量最高，其他被檢出的黃酮醇類物質均在中果粒中含量最高。

山東煙臺的‘霞多麗’大、中、小果粒中分別檢測到17、16、16 種單體酚，中果粒的單體酚總量（15 055.43 μg/kg）顯著高于大果粒（14 594.90 μg/kg）和小果粒（14 294.22 μg/kg）。小果粒中原兒茶酸和水楊酸含量均高于大、中果粒；大果粒中未檢出表棓兒茶素，但其他黃烷醇類物質含量均高于中、小果粒。中果粒中黃酮醇類物質總量（72.91 μg/kg）顯著高于大果粒（61.95 μg/kg）和小果粒（56.83 μg/kg）。

2.5 不同產區‘霞多麗’果粒大小對果實品質綜合評價分析

運用SPSS 19.0軟件對不同產區及粒徑‘霞多麗’的還原糖質量濃度、總酚含量、總酸質量濃度、單寧含量以及部分單體酚含量進行主成分分析，將19 個品質指標轉化為3 個獨立的主成分，累計貢獻率為84.992%。第1主成分貢獻率為51.417%，主要反映了pH值、總酚含量、單寧含量和大多數黃酮醇類單體酚（槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸酐、槲皮素-3-O-半乳糖苷、槲皮素-3-O-鼠李糖苷、槲皮素-葡萄糖苷、鼠李糖素-3-O-葡萄糖苷、槲皮素-3-O-鼠李糖苷、山柰酚-3-O-半乳糖苷、山柰酚-3-O-葡萄苷）含量的變異信息；第2主成分貢獻率為20.212%，主要反映了還原糖質量濃度、可溶性固形物質量分數以及黃烷醇類單體酚（原花色素B1、棓兒茶素、兒茶素）含量的變異信息；第3主成分貢獻率為13.363%，主要反映了二氫山柰酚含量的變異信息。

表5 主成分載荷Table5 Principal component loading matrix

載荷值反映了主成分與變量之間的相關系數，從表5可知，第1主成分與槲皮素-3-O-鼠李糖苷、槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸酐、槲皮素-3-O-半乳糖苷等黃酮醇類單體酚含量呈高度正相關，與總酸質量濃度、pH值呈負相關；對第1主成分貢獻最大的是槲皮素-3-O-鼠李糖苷和槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸酐含量，載荷值分別是0.983和0.966；對第1主成分貢獻最小的是棓兒茶素含量，載荷為0.137。第2主成分與原花色素B1、棓兒茶素、兒茶素含量呈高度正相關，與還原糖質量濃度、可溶性固形物質量分數呈負相關；對第2主成分貢獻最大的是原花色素B1含量，載荷值為0.853，槲皮素-3-O-鼠李糖苷含量對第2主成分貢獻最小，載荷值為－0.001。二氫山柰酚含量對第3主成分貢獻較大，載荷值為0.668。

分別以第1、2主成分值為橫、縱坐標作散點圖（圖3）。4 個產區的‘霞多麗’分布比較分散，說明4 個產區的‘霞多麗’品質具有差異性，而每個產區的不同粒徑間分布距離較近。影響寧夏產區‘霞多麗’葡萄的指標主要集中在第1主成分的正方向，影響較大的因素為總酚質量濃度、單寧含量以及絕大多數黃酮醇類單體酚含量。影響山東煙臺產區‘霞多麗’葡萄的指標主要集中在第2主成分的正方向，影響較大的是黃烷醇類單體酚含量。影響云南香格里拉產區‘霞多麗’葡萄的指標都分布在第2主成分的負方向，受還原糖質量濃度和可溶性固形物質量分數的影響。影響新疆五家渠產區‘霞多麗’葡萄的指標都分布在第1主成分的負方向，主要受總酸質量濃度和pH值的影響。

為更準確地分析‘霞多麗’葡萄的綜合品質，參照唐永紅[19]、李俊芳[24]、Ghosh[25]等的方法，用提取的3 個主成分因子與其方差貢獻率構建各產區果實品質的預測模型，Q是主成分1（Prin1）、主成分2（Prin2）和主成分3（Prin3）的線性函數，Q＝0.514 17 Prin1+0.202 12 Prin2+0.133 63 Prin3，利用該數學模型對各產區各粒徑葡萄品質進行綜合評價，計算各粒徑葡萄綜合得分[19]。由表6可看出，‘霞多麗’葡萄綜合得分從高到低排序依次為NXYQ-S、NXYQ-M、NXYQ-L、SDYT-L、SDYT-S、SDYT-M、YNSL-S、YNSL-M、YNSL-L、XJWJ-S、XJWJ-M和XJWJ-L。寧夏玉泉營產區的小果粒‘霞多麗’葡萄綜合得分最高，為8.961，較大程度上超過了其他產區不同粒徑‘霞多麗’葡萄的綜合得分；新疆五家渠的大果粒‘霞多麗’葡萄綜合得分最低，為－6.022。‘霞多麗’葡萄在寧夏產區綜合得分均偏高，可能因為其葡萄果實具有較高總酚含量和單寧含量，并且其還原糖質量濃度、可溶性固形物質量分數以及大多數單體酚物質含量均較高。山東煙臺產區的‘霞多麗’葡萄表現為大果粒得分較高（2.092），小果粒（1.296）、中果粒（0.956）得分較低。其他3 個產區的‘霞多麗’葡萄綜合得分都表現為小果粒＞中果粒＞大果粒。新疆五家渠和云南香格里拉產區的各粒徑‘霞多麗’葡萄的綜合得分均為負數，表示其綜合品質低于平均水平，可能是因為其葡萄果實總酸質量濃度較高，而總酚含量、單寧含量、還原糖質量濃度、可溶性固形物質量分數以及大多數單體酚含量均較低。

表6 各產區各粒徑等級‘霞多麗’葡萄果實品質綜合評價Table6 Overall quality evaluation of ‘Chardonnay’ grapes of different size from different regions

3 討 論

釀酒葡萄果粒大小受環境因素以及栽培管理方法（如灌溉、修剪、葉幕管理、行向等）的影響[26-28]，其果粒大小的不同會通過改變果皮鮮質量/果實鮮質量和釀酒中從皮中浸漬出的功能性成分的含量來影響葡萄酒的品質[3,16,29]。本實驗中‘霞多麗’果實在4 個產區的單粒種子質量和單果粒種子數均表現為隨果實粒徑的增大而增加，與前人研究結果一致[30-31]。不同產區的霞多麗葡萄果皮鮮質量/果實鮮質量存在差異，除新疆五家渠產區表現為大果粒高于中果粒外，其他產區的‘霞多麗’葡萄果皮鮮質量/果實鮮質量都表現為隨果實粒徑的增大而減小，Walker等[16]的研究也表明小果粒的葡萄果皮鮮質量/果實鮮質量較大。‘霞多麗’果實的還原糖質量濃度在云南香格里拉和新疆五家渠產區表現為小果粒中最高，山東煙臺與寧夏玉泉營產區的果實還原糖質量濃度則表現為中果粒高于大果粒和小果粒。成熟果實中的糖主要存在于果肉中而非果皮[7,32]。文獻中關于果粒大小與還原糖質量濃度之間的關系結果不一致，Roby等[3]的研究表明還原糖含量隨果粒粒徑增大而增加，也有研究認為還原糖含量隨果粒粒徑增大而降低[1]。Wheeler等[33]對不同果粒大小的葡萄還原糖含量進行了回歸分析，結果發現還原糖含量會受葡萄園地域因素的影響，可以解釋本實驗還原糖質量濃度隨粒徑變化不一致的現象。Barbagallo等[13]研究表明果實總酸含量與果粒大小之間沒有明顯的相關性，但大果粒中可滴定酸含量較高，且果實糖酸比隨果粒粒徑的增加而降低，這與本實驗大多數小果粒還原糖質量濃度高而可滴定酸質量濃度低的結果一致。

釀酒葡萄果實中酚類物質受外界環境因素、栽培管理措施的影響，主要存在于果皮和種子中[29,34]。總酚和單寧是葡萄中重要的酚類物質，對果實色澤、風味以及葡萄酒的色澤、澄清度、口感和營養價值等有重要作用[35]。‘霞多麗’果實總酚和單寧含量在大部分產區均表現為小果粒最高，這與前人的研究結果一致[13-14]；在4 個產區中，寧夏玉泉營和山東煙臺產區‘霞多麗’果實總酚含量較高，而云南香格里拉和新疆五家渠產區偏低，蔣寶等[36]研究表明，寧夏玉泉營地區的‘赤霞珠’和‘美樂’果實中酚類物質相對其他產區較高，可能與該產區果實成熟期氣溫較高有關[37]。Holt等[17]研究也發現，‘赤霞珠’果實中酚類物質含量不僅與果實粒徑相關，也受溫度、降水和土壤濕度等影響。

單體酚是葡萄中重要的生物活性物質，主要包括羥基苯甲酸、羥基肉桂酸、黃烷醇、黃酮醇和芪類化合物等。單體酚大多存在于葡萄種子和果皮中，其含量受葡萄品種、氣候、土壤、栽培管理和釀酒工藝等的影響[38-39]。黃酮醇可以保護葡萄免受紫外線的傷害并清除自由基；黃烷醇可以極大地影響葡萄酒的風味和口感，也可以通過與花色素結合形成復雜化合物的形式起到穩定花色苷的作用[34]。寧夏玉泉營產區‘霞多麗’小果粒單體酚總量最高，而在其他產區均為中果粒最高。大部分產區‘霞多麗’中果粒黃酮醇類總量較高，但寧夏玉泉營產區則為小果粒含量較高。寧夏玉泉營產區中果粒黃烷醇類總量較高，山東煙臺產區為大果粒含量較高，而云南香格里拉和新疆五家渠產區則為小果粒含量較高。總的來說，‘霞多麗’中、小果粒單體酚含量較高，種類較豐富，這與Gil等[40]的研究結果一致。

同一粒徑的‘霞多麗’葡萄在不同產區的果實品質有差異，與不同產區的氣候環境以及栽培管理方式有關。利用主成分分析來綜合分析各品質指標，可以看出‘霞多麗’果實在寧夏玉泉營和山東煙臺產區綜合品質的得分較高，在云南香格里拉和新疆五家渠產區綜合品質的得分較低。不同產區、不同粒徑‘霞多麗’果實的綜合品質得分也有差異，山東煙臺產區綜合品質得分最高的為粒徑大于14 mm的果粒，其次是粒徑小于12 mm的果粒；在其他3 個產區均為粒徑小于12 mm的果粒綜合品質得分最高，其次為粒徑12～14 mm的果粒。依據本研究結果，在‘霞多麗’葡萄酒釀造過程中采用粒選工藝可以提升葡萄酒的品質。