光照度對赤霞珠葡萄酒香氣成分的影響

倪志婧 王薇 馬文平

摘要：以賀蘭山東麓赤霞珠葡萄為試驗材料，在葡萄轉色期到成熟期用不同遮光率的遮陽網進行遮光處理，采用氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）對不同光照條件的赤霞珠葡萄酒中的揮發性物質進行定性鑒定和定量分析，運用主成分分析法（PCA）分析葡萄酒的關鍵香氣物質，探討不同光照條件對葡萄酒香氣成分的影響。結果表明，在自然光照、40%遮光、50%遮光、60%遮光處理下的葡萄酒樣品中，分別鑒定出52、56、55、55個香氣成分，葡萄酒中的香氣成分主要為醇類、酯類、酸類、烴類。從組分上看，赤霞珠干紅葡萄酒的香氣成分中醇類物質含量最高，其次是酯類。對檢測出的68個香氣成分進行PCA分析，確定3個主成分的累計貢獻率達到100%，從中篩選出12個不同的特征性香氣成分，主要是醇類、酯類，說明光照對葡萄酒發酵香氣的影響較大。光照度對赤霞珠葡萄香氣成分組成及含量均有影響，適度遮光可以促進酯類、萜烯類香氣物質的釋放，并在一定程度上減少不和諧酸類的積累，進而影響葡萄酒的感官質量。

關鍵詞：赤霞珠;遮光處理;香氣成分;氣相色譜-質譜法

赤霞珠原產于法國波爾多，是寧夏賀蘭山東麓葡萄酒產區的主栽品種之一，因其色澤深厚、單寧含量高而經常被用來釀造高端陳釀型葡萄酒。葡萄酒是由許多物質構成的復雜混合物，物質混合在一起的作用非常復雜，使混合物的特性與單個物質不完全相同。葡萄酒中香氣物質成分的相互作用形成了復雜的風味特征，而葡萄酒的香氣是決定葡萄酒感官品質和典型性風味的重要組成部分[1]。葡萄酒中的香氣主要由3個部分組成，包括品種香、發酵香和陳釀香[2]。在不同釀造階段，葡萄酒所呈現的3類香氣根據其化學性質的差異而有所不同，具體組分有酯類、醇類、酸類、醛類、酮類、萜烯類等[3-4]。葡萄品種、生態條件、栽培管理方式和釀造工藝都能不同程度地影響葡萄酒品質和感官質量。

光作為光合作用的能量，對植物生長和形態形成具有重要作用，葡萄屬于喜光植物，對光反應敏感，有研究發現，光照對葡萄果實糖和酸的轉化、花色苷和酚類物質的積累及香氣物質的呈現都有影響[5-7]。寧夏賀蘭山東麓葡萄產區因日照充足、晝夜溫差大、生長季節積溫合適等氣候條件與獨特的土壤結構條件，十分有利于葡萄糖分的積累與色素、風味物質的形成，因此目前已被國內葡萄專家公認為是中國釀酒葡萄的最佳生態區之一。為了解光照對葡萄酒香氣成分形成的影響，以賀蘭山東麓的赤霞珠為試驗材料，用不同遮光率的遮陽網進行遮光處理，改變果實轉色期至成熟期葡萄果實的光照條件，并以自然光栽培作為對照。在果實成熟后自然發酵釀制原酒，用氣相色譜-質譜法（GC-MS）檢測樣品成分，分析成分的變化，判斷成分變化對赤霞珠葡萄酒品質的影響，以期通過改變栽培管理方式，減輕或避免釀酒葡萄果實的品質缺陷，從而為得到更優質醇香的葡萄酒提供一些數據參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及儀器

葡萄品種產自赤霞珠-寧夏賀蘭山東麓葡萄產區。試驗時間為2018年6—10月，試驗地點為寧夏園藝所釀酒葡萄基地。遮陽網選取40%、50%、60%的遮光率，以露地自然光為對照。手動固相微萃取（SPME）進樣器，產自美國Supelco公司;100 μm PDMS萃取頭，產自美國Supelco公司;TRACE DSQ GC-MS聯用儀，產自美國Finnigan公司;DB-WAX（60 m×0.25 mm×0.25 μm）彈性石英毛細管柱。

1.2 試驗方法

1.2.1 田間試驗及采樣方法 在葡萄果實轉色期到成熟期，采用不同遮光率（40%、50%、60%）的遮陽網進行遮光處理，以自然光照露地栽培作為對照處理，每個處理設置3次重復。每個重復隨機選取長勢一致的葡萄果樹12株，在每株葡萄植株的上、中、下部各采3個果穗，采摘的果穗用于釀制單品種干紅葡萄酒。

1.2.2 樣品處理（固相微萃取法） 量取8 mL酒樣置于15 mL頂空瓶內，加入2 g氯化鈉，密封后放入30 ℃水浴中，平衡時間為10 min;將固相微萃取器插在頂空瓶上，萃取時間為40 min，吸附飽和后插入氣相色譜儀進樣口，在250 ℃條件下解析5 min[8-9]。

1.2.3 樣品測定（GC-MS法） 氣相色譜條件：程序升溫40 ℃，保持2.5 min，按6 ℃/min升至 230 ℃，保持7min;進樣口溫度為250 ℃;傳輸線溫度為230 ℃;載氣為He;流速為1.0 mL/min;不分流進樣。電離方式為電子電離（EI），70 eV;離子源溫度為200 ℃，質量掃描范圍為35～400 amu;發射電流為100 μA，檢測電壓為1.4 kV[8-9]。

1.2.4 樣品成分的鑒定 依據色譜保留時間、質譜檢查信息，利用隨機Xcalibur工作站NIST2008標準譜庫、Wiley庫，同時參考相關文獻檢索各組分的質譜數據，對樣品中的物質進行定性分析，按照峰面積歸一化法計算各組分含量。

2 結果與分析

2.1 光照度對香氣物質成分的影響

如表1所示，從各遮光處理的發酵葡萄酒中共檢測香氣成分68種，其中自然光照、40%遮光、50%遮光、60%遮光處理分別檢出52、56、55、55種成分，以40%遮光處理的香氣物質種類最多，其次為50%、60%遮光處理，自然光照條件下的香氣物質含量最少，僅有52種，說明適當的遮光處理能夠增加葡萄酒香氣成分的復雜性。不同遮光處理的葡萄酒香氣物質種類、含量不同，其中有45種香氣成分在各處理中同時存在，但是含量有差異。

與遮光處理相比，CK中多出的物質有2，6，10，14-四甲基十六烷，缺少的物質有2-壬醇。隨著光照度的減少，含量上升的物質有正己醇、棕櫚酸乙酯;隨著光照度的減少，含量下降的物質有丁酸乙酯、3-甲基丁醇、3-甲基戊醇。與CK相比，在40%遮光處理下，己酸乙酯、2，4，5-三甲基-1，3-二氧戊環、2-羥基丙酸乙酯、正己醇、3，7-二甲基-1，6-辛二烯-1-醇、1-辛醇、2，3-丁二醇、水楊酸甲酯、己酸、苯甲醇、3-（1-甲基-2-吡咯烷基）吡啶、反-橙花叔醇、9-棕櫚油酸乙酯、金合歡醇、油酸乙酯含量明顯升高。在50%遮光處理下，乙酸甲酯、乙縮醛二乙醇、1-（1-乙氧乙氧基）戊烷、辛酸、癸酸、9-棕櫚油酸乙酯、金合歡醇、丁二酸氫乙酯、月桂酸、油酸乙酯鄰苯二甲酸二異丁酯乙酸含量明顯升高。在60%遮光處理下，丙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、正己醇、辛酸甲酯、辛酸乙酯、苯甲醛、2-壬醇、辛酸丙酯、癸酸甲酯、癸酸乙酯、辛酸-3-甲基丁酯、4-癸烯酸乙酯、癸醇、月硅酸乙酯、癸酸-3-甲基丁酯、琥珀酸二乙酯、棕櫚酸乙酯含量明顯升高。3-甲基丁醇、3-甲基戊醇、1-庚醇、2，3-丁二醇含量隨著光照度的降低而減少。

2.2 光照度對香氣物質構成的影響分析

通過定性得出，在本研究不同光照度下葡萄酒香氣的主要成分為酯類、醇類、酸類、醛類、酮類、萜烯類化合物。由表2可以看出，醇類物質種類及含量最多，其次為酯類。其中40%遮光處理的葡萄酒酯類化合物種類最多（19種），40%、60%遮光處理醇類化合物最多，達到29種;60%遮光處理的酯類含量最高，達到43.70%;50%遮光處理的醇類物質含量最高，達到51.57%。其中乙醇在60%遮光處理含量最少，醇類含量與光照度總體呈負相關，說明光照有利于醇類化合物的積累。苯甲醛在各處理中均存在，其中60%遮光處理的含量最高。不同處理中共同存在的酸類物質有己酸、辛酸和癸酸。乙酸對葡萄酒的風味產生負面影響，其含量是衡量葡萄酒發酵與管理水平好壞的重要標準之一[10]。從40%、60%遮光處理的葡萄酒中未檢出乙酸。辛酸、癸酸在葡萄酒中會帶來不愉快的脂肪味，在40%遮光處理下，這2種酸含量均較低。萜烯類化合物是葡萄酒中重要的香氣成分[11]，各處理中主要檢出的萜烯類化合物為反-橙花叔醇和金合歡醇，這2種物質具有典型的薔薇花香和果香， 在40%遮光處理下的檢出量均最高，橙花叔醇為0.07，金合歡醇為0.05。在60%遮光處理下，赤霞珠果實中香氣酯類、醇類、醛類的相對含量分別為43.70%、3894%、0.05%，與對照相比，酯類的相對含量增加了35.9%，醇類的相對含量降低了22.5%，醛類的相對含量增加了66.7%。

2.3 不同遮光處理下葡萄酒香氣成分的主成分分析

根據香氣定量分析結果，對68個香氣成分進主成分分析，得到3個主成分。由表3可知，前3個主成分的累計貢獻率為100.00%，其中主成分1（PC1）、主成分 2（PC2）、主成分 3（PC3）分別解釋了 44.82%、31.37%、23.81%的變量信息。選擇前3個主成分中荷載較高的幾種香氣成分，提取其中12個香氣成分，如圖1所示，分別為乙酸己酯、辛酸乙酯、丙酸乙酯、辛酸甲酯、2，4，5-三甲基-1，3-二氧戊環、丁二酸二乙酯、植酮、1-辛醇、鄰苯二甲酸二異丁酯、2，3-丁二醇[S-（R*，R*）]-、十二烷醇、癸酸。這12種香氣物質在不同遮光處理的葡萄酒中含量差異較大，主要包括6種酯類、3種醇類、1種酸類。

3 討論與結論

隨著人們對葡萄酒消費水平的提升以及消費觀念的升級變化，我國葡萄酒生產能力和葡萄酒進出口格局也發生了變化，目前已經形成了九大葡萄酒特色產區，其中寧夏賀蘭山東麓產區在產業環境、產業生產力層面占據優勢，并在綜合產業競爭力方面的表現較均衡[12]。寧夏賀蘭山東麓葡萄酒產區作為中國最大的釀酒葡萄原料基地，發展潛力很大， 但在葡萄種植、葡萄酒釀造加工、葡萄酒成品

的營銷推廣等方面也存在著制約因素。因此，在寧夏葡萄及葡萄酒產業面臨復雜、激烈競爭力的背景下，從葡萄品質提升到葡萄酒品質和風格的形成等方面的科技創新對產業發展有重要意義。

香氣成分的差異性變化賦予了葡萄酒獨特的風味風格，因此與葡萄酒品質質量密切相關，目前人們已經用色譜技術從葡萄酒中分析鑒定出千余種揮發性化合物。光照度對于寧夏賀蘭山東麓葡萄酒的香氣物質成分組成及含量均有明顯影響，在遮光處理的赤霞珠干紅葡萄酒中共檢出68種香氣成分，共有的香氣成分為45種。在各處理酒樣中，主要檢出的物質為酯類、醇類、酸類、醛類、酮類、萜烯類化合物。醇類物質是葡萄酒發酵過程中的主要產物，也是影響葡萄酒香氣的重要物質，主要來源于酵母發酵和氨基酸轉化[13]。在40%遮光處理下，葡萄酒中醇類物質的復雜性和含量均有一定程度的增加，變化比較明顯的是60%遮光處理，醇類物質含量下降了22.50%，其中乙醇是糖代謝產生的發酵產物，3-甲基丁醇具有威士忌的白蘭地香氣，2，3-丁二醇作為一種高級醇，使葡萄酒具有奶油香和花香，苯乙醇有助于葡萄酒花香和焦糖香的形成。上述幾個對葡萄酒香氣有積極貢獻的醇類物質在60%遮光處理下均表現為明顯降低，說明光照不足會通過影響糖代謝、氨基酸代謝影響醇類物質的產生。酯類是葡萄酒中僅次于醇類的第二大類揮發性物質，它們也是酵母酒精發酵過程中產生的次生代謝物，對葡萄酒的果香有重要的貢獻[14]。40%遮光處理酯類物質的種類最多，60%遮光處理的酯類含量最高，說明適度減少光照度促進了葡萄酒酯類成分的復雜性。值得關注的是，隨著光照度的減少，丁酸乙酯（菠蘿、香蕉、蘋果香）逐漸減少;乙酸乙酯（水果香）、己酸乙酯（蘋果香）在40%遮光處理中含量最高。葡萄酒中酮類、醛類屬于羰基化合物，主要由酵母發酵代謝過程產生，從酒樣中檢測到的苯甲醛、植酮2種物質在不同處理中的含量不同，其中苯甲醛在60%遮光處理下的含量突然升高，因其有一種苦杏仁香氣，有時被認為是葡萄酒香氣的一個潛在缺陷，光照不足會造成苯甲醛含量的升高。葡萄酒中的酸類物質主要源于葡萄果實和微生物發酵過程產生的酸，尤其是酵母、醋酸菌、乳酸菌在發酵過程中產生酸，形成的發酵香構成了葡萄酒風味的骨架[15]。在不同處理的酒樣中共檢出了5種酸類物質，其中50%遮光處理的酸類物質種類和含量均高于其他處理，尤其是乙酸、辛酸和癸酸含量，分別比對照高78.6%、29.0%和781%，乙酸會使葡萄酒產生類似于醋酸的氣味，辛酸、癸酸產生令人不愉快的脂肪味，這些都對葡萄酒香氣有不利的影響。40%、60%遮光處理的葡萄酒中均為未檢出乙酸。其中丁酸、3-甲基-丁酸和己酸被認為是對整體香氣質量貢獻較大的物質[15-16]，己酸在40%遮光處理下的含量最高。萜烯類化合物作為典型的品種香，賦予葡萄和葡萄酒花香和果香，大多具有令人愉悅的氣味，在本研究酒樣中，主要檢出了橙花叔醇（甜花香）和金合歡醇（薔薇花香），在40%遮光處理下，這2種香氣物質的含量均高于其他處理。

根據香氣的定性和定量分析結果，對68個香氣物質進行主成分分析，得到對酒樣香氣成分含量影響較大的12個香氣物質，主要包括6種酯類、3種醇類，說明光照對葡萄酒影響比較大的是發酵過程中產生的二類發酵香氣。

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