不同品種葡萄酒香氣特征及成分分析

趙昊，王雪薇，宋晶晶，王偉雄，武運*，薛潔*

（1. 新疆農業大學食品科學與藥學學院，新疆烏魯木齊 830052；2. 中國食品發酵工業研究院，北京 100015）

隨著我國葡萄酒市場的日益擴大，葡萄酒已進入千家萬戶的餐桌。在評定葡萄酒的諸多指標中，葡萄酒的香氣成分尤其能突出其差異性[1]。在香氣來源方面，可以將葡萄酒香氣為品種香、發酵香、陳釀香，其中品種香是葡萄酒差異特征的主要來源[2]。

目前，國內外在葡萄酒香氣方面的研究主要采用氣相色譜-質譜聯用技術（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）或者氣相色譜-質譜技術結合嗅聞儀（Olfactometry）[3]。氣相色譜-質譜聯用技術在食品領域多用于白酒及葡萄酒風味的研究，并取得初步成效[4]。氣相色譜根據保留時間來區分待測物質的不同組分，質譜作為檢測器，具有分辨能力強、靈敏度高、檢測時間短等優勢；嗅聞儀是一種對氣味物質進行在線嗅聞并記錄描述結果的儀器。氣相色譜-質譜聯用與嗅聞儀聯用技術也用于香料、香醋、白酒、蘋果、奶酪等的特征香氣成分的分析[5]。氣相色譜-嗅聞儀-質譜（GCOlfactometry-MS，GC-O-MS）聯用對葡萄酒香氣成分的研究國內外也已有廣泛應用。

山葡萄品種‘左山一’具有較強的抗寒特性，藤蔓冬天無需埋土，適應環境能力極強[6-7]，其葡萄果香味豐富、清新，在風味物質尤其是酯類物質上更具特色[8]。試驗選擇東北地區種植的山葡萄品種‘左山一’和歐洲品種‘赤霞珠’‘西拉’及‘美樂’為原料，運用釀酒酵母菌S2進行釀酒試驗，并通過GC-MS及GC-O-MS進行定性、定量、嗅聞分析[9-10]，探究‘左山一’山葡萄酒的香氣特征，并分析不同種葡萄酒間的香氣物質差異。

1 材料與方法

1.1 材料

葡萄品種‘左山一’‘赤霞珠’‘西拉’‘美樂’，均采于黑龍江雙鴨山清谷酒莊，采摘時間為2019年9月中旬。

采樣方法：均勻、隨機選取地塊的東、南、西、北、中5點取樣，每點取健康葡萄10.0 kg，放置于無菌的密封袋中，冷藏，即可運回實驗室。

1.2 試劑

癸酸甲酯（內標）、乙酸乙酯、異丁醇、乙酸異戊酯、乙酸戊酯、辛醇、4-羥基丁酸乙酰酯、十一酸乙酯、丁二酸乙基-3-甲基丁酯、戊酸乙酯等香氣標準品（C8～C40正構烷烴標品），美國 Sigma公司。

1.3 儀器與設備

CL-180電磁爐，廣州市科能電器有限公司；GC-MS聯用儀，東莞市德潤儀器有限公司；嗅聞儀，瑞士Brechbuhler公司；DB-WAX色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），安捷倫公司；電子恒溫水浴鍋，北京恒瑞興達儀器有限公司；萃取瓶，北京亞歐德鵬有限公司；萃取頭，美國Supelco公司。

1.4 試驗方法

以武運實驗室篩選的酵母S2為供試菌株，將‘左山一’‘赤霞珠’‘西拉’及‘美樂’葡萄汁連同皮渣進行釀酒試驗。并運用GC-MS和GC-O-MS對葡萄酒的香氣物質進行定性和定量分析。

1.4.1 釀造工藝流程

葡萄原料→清洗、篩選、去梗→破碎→低溫浸漬（8 ℃，5 d）→葡萄汁、皮渣→接種S2→24 ℃發酵→過濾離心→4 ℃貯存→風味物質檢測。

關鍵點：葡萄原料需完全成熟、且外表無機械損傷及病蟲害；響應面優化酵母菌S2接種量為1×1010cfu/mL；在24 ℃下控溫發酵，每24 h檢測比重和糖度，當比重＜0.993、還原糖＜4 g/L時，即判定為酒精發酵終點。

1.4.2 GC-MS方法

準確移取5 mL發酵完成的酒樣于萃取瓶，密封狀態下35 ℃水浴15 min，插入萃取針吸附40 min，然后氣相色譜進樣，250 ℃解析5 min。

GC條件：初始溫度30 ℃，2 min；以4 ℃/min升至230 ℃，7 min。進樣口溫度為250 ℃，載氣為He，流速為1.2 mL/min，不分流。

MS條件：電子轟擊（electron impact，EI）離子源，電子能量70 eV，傳輸線溫度230 ℃，離子源溫度為230℃，質量掃描范圍55～500 m/z。

通過NIST（The National Institute of Standards and Technology，NIST）譜庫2.0檢索和保留指數共同進行揮發性香氣成分的定性分析。以癸酸甲酯為內標，選擇SIM模式對峰面積進行掃描，確定內標峰面積，根據各化合物峰面積確定具體含量。

1.4.3 GC-O-MS方法

SPME提取揮發性成分，移取10 mL葡萄酒至30 mL萃取瓶。密封情況下55 ℃水浴10 min，萃取針吸附香氣30 min，進樣口解析5 min。

GC條件：不分流進樣，起始溫度為40 ℃，以2 ℃/min升溫至215 ℃，保持3 min。進樣口溫度為250 ℃，載氣He，流量為1.2 mL/min。

MS條件：EI離子源，電子能量為70 eV；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；質譜質量掃描的范圍為55～500 m/z。嗅聞口接口溫度200 ℃。

峰后強度法分析試驗，選擇3位經過專業培訓的嗅聞人員。嗅聞人員分別記錄香氣物質的保留時間及氣味特性。嗅聞強度采用：1：極弱；2：弱；3：中等；4：強；5：極強等級評價法[11]。

2 結果與分析

2.1 葡萄酒GC-MS結果分析

2.1.1 定性分析

通過NIST數據庫對比和物質保留指數分析發現，共鑒定出39種葡萄發酵酒的風味物質，主要包括了酯類、醇類、酸類、酚類4大類物質。結果如表1所示。

基于鑒定出的39種主體風味，本試驗中4個單品種酒的主體風味化合物種類略有差異。4個酒樣中酯類物質共計19種，酯類物質是葡萄酒香氣的主要貢獻者，可賦予葡萄酒果香和花香氣味，增加葡萄酒香氣的復雜性和典型性[12]；4個酒樣中醇類物質共計15種，這些醇類物質是酵母代謝的次級產物，也是葡萄酒中主要香氣物質之一，能夠賦予葡萄酒更為復雜的香氣[13]；4個酒樣中酸類物質共計4種，酸類物質主要來源于酵母菌，即葡萄酒中發酵香；酚類物質1種，數量較低，是由于葡萄酒中酚類物質所呈現的峰比較小。

2.1.2 定量分析

GC-MS定性分析是確定葡萄酒整體的主體香味物質，但不能代表葡萄酒中香氣成分的具體含量，為此試驗對葡萄酒中香氣物質進行定量分析，檢測出31中香氣成分，結果見表2。

根據結果顯示：4個酒樣中香氣物質質量濃度基本保持一致，個別香氣物質之間質量濃度略有差異。橙花叔醇在葡萄酒中起到協調、定香的作用[14]，使葡萄酒風味較為平緩，其在‘左山一’酒樣中含量最低，在‘赤霞珠’酒樣中的含量最高。 乳酸乙酯、異丁醇、苯乙醇在‘左山一’酒樣中的含量高于其它3個品種，其余酯類物質基本保持一致。4個酒樣中，‘左山一’的整體風味物質更為豐富且含量較高。‘赤霞珠’中的苯甲醇、乙酸苯乙酯含量更高，而‘西拉’中的愈創木酚含量較高，該物質在葡萄酒中呈烤碳風味[15]，使其呈現出木桶陳釀的風味[16]，故‘西拉’葡萄酒更適于橡木桶陳釀。

表1 4種葡萄酒的主體香氣成分鑒定結果Table 1 Identification of main aroma components in wine

2.1.3 各葡萄酒樣的GC-O-MS分析

采用峰后強度法對4個葡萄酒樣的香氣成分進行分析，結果如表3～6所示。‘左山一’‘赤霞珠’‘西拉’及‘美樂’酒樣中分別發現15種、14種、13種、14種香氣活性物質，這些物質主要涉及酯類、醇類、醛類、酸類、烯烴類。4個酒樣的活性物質各有不同，是各類物質的綜合效果，主要集中在酯類物質，以乙酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯為最高。

4個酒樣中主要呈香物質以果香味為主，包括：菠蘿香、香蕉香、橙子香、椰子香、梨香等果香，這些香氣混合在一起賦予葡萄酒令人愉悅的香氣；果香氣味也分為清新的果香如橙子香、桃子香，以及濃郁的果香如菠蘿香。花香為玫瑰香和茉莉香氣。此外，通過GC-O-MS分析還嗅聞出一些薄荷香。因此，整體嗅聞呈香較為清爽。

‘左山一’葡萄酒嗅聞的氣味主要是酯類，其次是醇類和酸類，此外還有泥土味，在色譜圖中未出峰，表明該峰的色譜響應效果較差，感官閾值極低。且‘左山一’酒樣的嗅聞氣息略青澀，比如：嗅聞到的未成熟果實氣味反式-2-辛烯-1-醇，整體呈香氣味較清新，以花香及清新果香為主。現階段我國葡萄酒飲用人群呈現年輕化現象，對于葡萄酒的選擇更趨于呈香清新的新鮮型葡萄酒，‘左山一’葡萄酒整體嗅聞強度可滿足此需求。

‘赤霞珠’酒樣的香氣嗅聞以熟透漿果香、花香為主，嗅聞強度較大，且果味更為清新，所具有的青草味呈香物質水楊酸甲酯非常突出。‘赤霞珠’葡萄酒作為受眾最廣、銷售量最大的品種葡萄酒，多為濃郁型，其香氣以黑色水果香氣為主，更適宜于陳釀。

‘美樂’作為唯一可以與‘赤霞珠’媲美的葡萄酒，二者的香氣特征較為相似，但風味物質更為濃烈，多呈現熟透的、強烈的果香味。且‘美樂’嗅聞呈香物質中，還存在呈干辣味的異丁醇。‘美樂’與‘赤霞珠’一樣，含有異丁酸乙酯和乙酸異丁酯，兩種物質均嗅聞出較為強烈或熟透的果香。陳年的‘美樂’葡萄酒常常帶有香料氣息，是該品種酒的顯著特征。

表2 葡萄酒香氣物質組分含量Table 2 Contents of aroma components in wine/(μg/L)

‘西拉’葡萄酒酒體豐滿，口感厚重，整體嗅聞香氣濃郁，與‘赤霞珠’‘美樂’一樣，有較強的陳年能力。除了有較為強烈的水果香味外，‘西拉’葡萄酒還具有較甜蜜的花香味，這種嗅聞描述是‘左山一’‘赤霞珠’和‘美樂’中不常見的嗅聞呈香。‘西拉’葡萄酒中還存在呈肥皂味的壬醛和雜醇油氣味的1-戊醇，由于‘西拉’葡萄酒口感具有辛辣氣息，通常與其他葡萄品種混釀。

表3 ‘左山一’葡萄酒中的香氣活性物質Table 3 Aroma active substances in 'Zuoshanyi' wine

表4 ‘赤霞珠’葡萄酒中的香氣活性物質Table 4 Aroma active substances in 'Cabernet Sauvignon' wine

表5 ‘美樂’葡萄酒中的香氣活性物質Table 5 Aroma active substances in 'Merlot' wine

表6 ‘西拉’葡萄酒中的香氣活性物質Table 6 Aroma active substances in 'Syrah' wine

3 討論與結論

溫可睿等[17]提出，葡萄酒香氣之間的差異主要在于其品種香與發酵香；王家梅等[18]也指出，不同品種葡萄酒的香氣物質具有明顯差異。謝春梅等[19]對寧夏青銅峽產區‘美樂’‘赤霞珠’和‘西拉’葡萄酒揮發性香氣成分進行分析，結果表明，三者在主要成分上具有一致性，聚類分析其香氣物質含量具有較大差異。本試驗選用產自黑龍江地區的山葡萄品種‘左山一’和歐洲品種‘赤霞珠’‘西拉’及‘美樂’葡萄為原料釀造的葡萄酒，采用氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）及氣相色譜-嗅聞-質譜（GC-O-MS）對葡萄酒香氣種類、含量及嗅聞進行測定分析，結果顯示：4個品種葡萄酒共計39種主體風味物質，其中以酯類、醇類、酸類、酚類4大類為主，香氣物質之間質量濃度略有差異，‘左山一’葡萄酒中乳酸乙酯、異丁醇、苯乙醇含量高于其余3品種葡萄酒；‘左山一’葡萄酒果味最為豐富，‘赤霞珠’葡萄酒中香氣物質嗅聞強度較高，‘美樂’葡萄酒中具有異丁醇等呈干辣味的香氣物質[20]，‘西拉’葡萄酒中除了含有熟透的果香味外，甜蜜花香也是主要特征[21]。

分析得知，‘赤霞珠’‘美樂’和‘西拉’品種葡萄酒間風味物質無較大差異，均適合于陳釀[22-23]。而‘左山一’山葡萄酒，較其他品種葡萄酒而言，其果味更加豐富、清新，既可適合作為新酒直接飲用，又可以同其3個品種葡萄酒一起進行混釀或單獨陳釀，適合規模化生產。