湖南刺葡萄酒主要呈香物質的分析

楊薇熹，蘭義賓，向小鳳，呂志豪，唐 朕，段長青，石 英*

（1.中國農業大學 食品科學與營養工程學院 葡萄與葡萄酒研究中心，北京 100083；2.農業農村部葡萄酒加工重點實驗室，北京 100083；3.中方南方葡萄溝酒莊有限公司，懷化 418005）

刺葡萄（Vitis davidiiFoex）是葡萄科葡萄屬東亞種群的一種野生種質資源，原產于湖南、云南、廣東、江西、浙江等省[1-2]，刺葡萄典型特征在于新梢、葉柄及葉脈上密生刺狀物[3]，耐濕熱且抗病性強[3-6]。據統計，目前湖南省刺葡萄產量約25.5萬L，多用于鮮食，其果實采后加工處于初級階段，極大制約了刺葡萄產業的發展[7]。近年來，刺葡萄產業的重心逐漸由鮮食開始向釀制刺葡萄酒、加工刺葡萄汁和保健品等方向轉移[8]，尤其是刺葡萄酒的開發。刺葡萄果實皮厚籽多，具有較好的釀酒潛力，研究開發刺葡萄酒將極大地提升原料的經濟價值，目前已有一些關于刺葡萄釀酒特性及刺葡萄酒的報道[9-11]。刺葡萄作為中國本土的種質資源，刺葡萄酒風格的挖掘和形成對中國葡萄酒產業的發展具有重要意義。

目前，關于野生刺葡萄種質資源利用的研究主要集中在其抗病性、鮮食品質改良[2]和保健品提取純化[12]等方面，而關于其釀酒特性，尤其是香氣方面的研究鮮有報道。香氣是評判葡萄酒品質的一個重要感官指標[13]，香氣物質的種類和含量對葡萄酒的風格和典型性起決定作用。MENG J F等[9]研究表明，C6類化合物是刺葡萄果實中的主要揮發性成分，此外還可分離出一些其他葡萄屬中未見報道的化合物，如香葉基丙酮、對甲氧基苯酚和丁香酚等；在刺葡萄釀酒品質方面，鮑瑞峰等[10]研究表明，醇類、酯類物質是刺葡萄酒中最主要的揮發性組分[13]，花香、果香、焦糖味是刺葡萄的主要特征香氣[14]。但已報道文獻未對刺葡萄酒揮發性組分進行準確定量，不利于將刺葡萄酒與其他品種葡萄酒的香氣進行比較。本研究選取用湖南省內常見的3個刺葡萄品種釀制干紅葡萄酒（米葡萄、澀葡萄和甜葡萄）為試材，采用氣相色譜-質譜聯用技術（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）進行刺葡萄酒揮發性組分的檢測，并采用內標標準曲線法對檢出組分進行準確定量，結合香氣活性值（odor activity values，OAV）分析的方法，研究刺葡萄酒主要呈香物質和香氣特征，以期為釀造優質刺葡萄酒提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

米葡萄、澀葡萄和甜葡萄干紅刺葡萄酒樣品：湖南懷化市中方縣農業局；NaCl、NaOH、酒石酸、葡萄糖（均為分析純）：北京化學試劑公司；乙醇（色譜純）：百靈威科技有限公司；揮發性化合物標準品、C6～C24正構烷烴：美國Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設備

DVB/CAR/PDMS頂空固相微萃取纖維頭：美國Supelco公司；Agilent 6890 GC氣相色譜與Agilent 5975C MS質譜聯用設備：美國Agilent公司；HP-INNOwax氣相色譜柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）：美國J&W Scientific公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 刺葡萄酒揮發性組分檢測方法

采用頂空固相微萃?。╤eadspace solid-phase microextraction，HS-SPME）與氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）相結合進行揮發性組分分析，檢測方法和儀器參數設定參照文獻[15]。

前處理方法：在20 mL樣品瓶中準確加入1.00 g NaCl、5 mL樣品、10 μL 4-甲基-2-戊醇水溶液（內標，1.038 8 g/L）和轉子，在40 ℃條件下加熱30 min，同時以500 r/min轉速進行攪拌；將已活化的萃取纖維頭插入樣品瓶的頂空，40 ℃條件下加熱30 min。每個樣品兩次重復。

GC-MS條件：氣相色譜與質譜聯用設備載氣為氦氣（He），流速為1 mL/min；進樣口溫度為250 ℃，解吸時間8 min，采用不分流模式進樣；程序升溫設定為初始溫度50 ℃，保持1 min；以3 ℃/min 升至220 ℃，保持5 min。離子源為電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量為70 eV，質量掃描范圍為30～350 m/z。輔助加熱區溫度、離子源溫度和四極桿溫度分別為250 ℃、230 ℃和150 ℃。

定性定量：揮發性組分的定性分析采用自動質譜圖解卷積和鑒定系統（AMDIS）軟件進行峰識別，結合標準品質譜信息、美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）2011質譜數據庫及相應的保留指數建立刺葡萄酒香氣數據庫（MSL library）。定量分析采用內標標準曲線法[14]，對于已有標準品的揮發性組分利用其相應的標準曲線來進行定量，沒有標準品的物質利用化學結構相似、碳原子數相近、官能團相似的香氣標準品的標準曲線進行半定量。

1.3.2 數據處理

香氣活性值（OAV）計算：香氣值也稱香氣活性值，是評價揮發性化合物對體系香氣貢獻大小所普遍采用的一個指標，由化合物質量濃度除以其嗅覺閾值得到，其計算公式如下：

式中：Ci為化合物i在樣品中的質量濃度，μg/L；OTi為化合物i在水或模擬溶液中的嗅覺閾值[16]，μg/L。

采用SPSS 20.0進行統計分析，方差分析采用Duncan法，顯著性水平P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 刺葡萄酒揮發性物質組成

在3個品種刺葡萄酒中共檢測到90種揮發性組分，結果見表1。由表1可知，在3個品種刺葡萄酒中都能檢出的物質有68種，包括高級醇類物質13種、酯類26種、萜烯類3種、降異戊二烯類6種等。3個品種刺葡萄酒中各類揮發性組分構成比例相似，都以高級醇類物質為主，占揮發性物質總量69.28%～88.86%。酯類化合物占揮發性組分總量的10.18%～30.56%，是刺葡萄酒中第二類含量較高的物質。其他物質所占揮發性物質總量比例較低。

表1 3個品種刺葡萄酒揮發性組分含量測定結果Table 1 Determination results of volatile components contents in the 3 cultivars of Vitis davidii Foex wines

續表

續表

2.2 刺葡萄酒呈香物質分析

化合物在體系中OAV＞1能被人感知[17-18]。3個品種刺葡萄酒中檢測到OAV＞1的物質共有21種（見表2），包含高級醇類3種、酯類12種、醛酮類2種、揮發性酚類2種、含硫化合物1種以及降異戊二烯類1種。其中β-大馬士酮、乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯、異戊醇、3-甲硫基丙醇等物質對刺葡萄酒呈香貢獻較大（OAV＞10）。

表2 3個品種刺葡萄酒中揮發性物質的香氣活性值、閾值和香氣描述Table 2 OAV,threshold value and odor description of the 3 cultivars of Vitis davidii Foex wines

2.2.1 高級醇類物質

高級醇類物質是酵母酒精發酵的副產物，這類物質常具有較為強烈的刺激性氣味，根據其含量的不同影響葡萄酒的整體香氣[25]。在刺葡萄酒中共檢測到高級醇類物質16種，含量范圍為658.0 mg/L（米葡萄）～904.2 mg/L（甜葡萄），是含量最高的揮發性組分（表1）。該結果與文獻報道采用液-液萃取法提取得到的實驗結果一致[10]。其中有3種高級醇類物質香氣活性值（OAV）＞1，分別為異戊醇（16.90～19.44）、異丁醇（2.20～6.09）和β-苯乙醇（2.98～4.54）（表2）。異戊醇、異丁醇帶有酒精味、指甲油味等化學溶劑氣味，β-苯乙醇帶有玫瑰、蜂蜜香氣。同種檢測方法下，赤霞珠干紅葡萄酒揮發性組分中高級醇類占60.9%[26]，異戊醇含量突出占43.4%～55.0%，β-苯乙醇占8.2%～13.5%[27]；美樂干紅葡萄酒中高級醇類物質占70%[17]，與刺葡萄酒高級醇類物質構成比例較為相似。

2.2.2 酯類物質

葡萄酒中的酯類物質主要分為脂肪酸乙酯類、高級醇乙酸酯類和其它酯類，酯類物質含量常超過感官閾值，賦予葡萄酒果香、甜香等風味[28]。檢測到刺葡萄酒中酯類化合物34種，其中支鏈脂肪酸乙酯和2-羥基-4-甲基戊酸乙酯，分別貢獻葡萄酒的紅色漿果香和黑色漿果香[29-30]。高級醇乙酸酯類物質主要包括乙酸異戊酯、乙酸己酯和乙酸苯乙酯。這些物質常賦予葡萄酒香蕉、梨和花香等香氣。此外，含量較高的酯類物質有乙酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸甲酯、辛酸異戊酯等（表1）。

在酯類物質組成方面，刺葡萄酒與赤霞珠干紅[26]、美樂干紅[17]有較大差異。刺葡萄酒揮發性組分中含有一些香氣活性值（OAV）較大的酯類物質，如乙酸乙酯（16.24～30.18）呈現熱帶水果、香料、熟透的蘋果等香氣；乳酸乙酯（5.64～19.54）帶有花香、奶酪味、覆盆子香氣；己酸乙酯（7.10～15.81）帶有香蕉、青蘋果香；辛酸甲酯（3.22～5.16）呈現菠蘿味；乙酸異戊酯（1.87～4.92）呈現典型的香蕉香氣等。這些物質賦予刺葡萄酒香蕉、菠蘿、草莓等水果香氣以及甜香和花香。

2.2.3 其他物質

刺葡萄酒中檢測到8種降異戊二烯類物質，降異戊二烯類物質由類胡蘿卜素降解產生，常賦予葡萄酒花香和果香[31]；在葡萄果實中，這類物質主要以糖苷結合態形式存在，在釀造過程中可在酸性條件或是糖苷酶作用下水解釋放[31]。Vitispirane帶有香樟樹氣味，TDN帶有煤油味[32]。β-大馬士酮在刺葡萄酒中OAV為71.82～108.47（表2），該物質呈現花果類香氣，常被描述為烤蘋果香、花香、蜜香、木質香[19]等。

C6類物質主要貢獻葡萄酒“生青味”、“青草味”，刺葡萄酒中檢測到4種C6類物質。C6類化合物是刺葡萄果實中的主要揮發性成分[9]，但是該類物質在刺葡萄酒中的含量并不突出。刺葡萄酒中C6類物質相對含量最高為0.07%（表1），低于赤霞珠干紅葡萄酒（2.7%）[26]。

揮發性酚類物質在葡萄酒中的含量通常高于自身的感官閾值，從而極易影響和修飾葡萄酒的風味。在刺葡萄酒中檢測到4種揮發酚類物質，其中丁香酚和愈創木酚OAV＞1，丁香酚帶有肉桂、丁香、香料香氣；愈創木酚帶有煙熏和焙烤風味。該結果與MENG J F等[9]的研究結果相符。

此外，3-甲硫基丙醇具有較大香氣值，在甜葡萄中香氣值為12.11（表2），帶有熟土豆、熟蔬菜等植物類香氣。

2.3 刺葡萄酒香氣輪廓分析

將具有相同香氣類型的物質分為8組，分別為果香、花香、植物味、甜香、焦糖味、香料香、化學味和脂肪味，依據各類香氣的OAV總和繪制香氣輪廓圖，結果見圖1。

圖1 3個品種刺葡萄酒香氣輪廓圖Fig.1 Aroma profile of the 3 cultivars of Vitis davidii Foex wines

由圖1可知，3個品種刺葡萄酒的香氣輪廓具有較高的相似性，都主要呈現出果香、甜香和花香。結合表2分析可知，β-大馬士酮具有最高香氣值，貢獻了刺葡萄酒大部分的果香、甜香和花香風味。3個品種刺葡萄酒中，由于β-大馬士酮含量差異造成了甜葡萄酒在果香、甜香和花香這3種類型香氣豐度最低。此外，米葡萄酒中一些乙酯類物質含量顯著較高，如乙酸乙酯、乳酸乙酯、庚酸乙酯等（見表1），由于這些酯類物質都能貢獻果香，使得米葡萄酒呈現果香最為突出。

3 結論

3個品種（‘米葡萄’、‘甜葡萄’、‘澀葡萄’）湖南刺葡萄酒樣中共檢測到90種揮發性物質，其中高級醇類占揮發性物質總量的69.28%～88.86%，是湖南刺葡萄酒的主要揮發性組分。OAV分析結果表明，β-大馬士酮（71.82～108.47）、乙酸乙酯（16.24～30.18）、乳酸乙酯（5.64～19.54）、己酸乙酯（7.10～15.81）、異戊醇（16.90～19.44）和3-甲硫基丙醇（6.74～12.11）在湖南刺葡萄酒中OAV＞10，是湖南刺葡萄酒的主要呈香物質。香氣輪廓分析表明，湖南刺葡萄酒的香氣輪廓具有較高相似性，主要呈現果香、花香和甜香。其中甜葡萄酒果香、甜香和花香較弱，米葡萄酒中果香較突出。