吉林省通化產區北冰紅冰酒香氣成分研究

金宇寧，舒 楠，曹煒玉，肖家美，張寶香，路文鵬

（中國農業科學院 特產研究所，吉林 長春 130112）

冰葡萄酒是利用在-8 ℃以下，在葡萄樹上自然冰凍的葡萄釀造的葡萄酒。冰葡萄酒是一款珍貴的甜型酒，冰酒中總糖的含量在125 g/L以上，被稱為“液體黃金”[1]。我國可以用于釀造冰酒的葡萄品種較少，目前制作冰紅山葡萄酒的北冰紅獲得認可良多，北冰紅品種抗性強，含糖量高，在東北地區廣泛種植[2]。其中，通化釀酒葡萄產區的自然條件優良，葡萄酒產業基礎深厚，從20世紀30～40年代通化已成為全國葡萄酒產業的領軍地區，葡萄種植也為通化地區農民增收做出貢獻[3-4]。

葡萄酒的感官特性包括顏色、澄清度、香氣、口味等，香氣在葡萄酒的風格與特征的體現中起到十分重要的作用。葡萄酒中的香氣物質類別可以分為酯類、醇類、酮類、萜烯類、芳香族類等[5]，香氣受到葡萄原料[6]、釀造工藝以及貯藏工藝的影響[7-9]。葡萄原料對葡萄酒起到了決定性的作用，而相同葡萄品種的品質好壞受到氣候環境、地理位置、土壤類型、人工管理方式等幾方面的影響[10]。葡萄果實具有原產地的地域特征。在宋菲等[11]的研究中，不同產地玫瑰香葡萄藤莖中白藜蘆醇和ε-葡萄素的含量也有所差別。王晶等[12]檢測在新疆的4小產區的赤霞珠葡萄果實，發現有機酸總含量在不同產區有明顯的差異。陶永勝[13]對賀蘭山東麓的霞多麗葡萄與昌黎、彌勒、沙城和瑪納斯4個產地的霞多麗葡萄對比發現酒的果香特征不同。可見產地的不同及“風土”的差異會對葡萄品質產生不同的影響。

“地理標志”就冰酒產品來講意義突出，但目前的研究尚缺乏對通化產區內不同的產地的冰酒品質與特點的對比。本研究采用頂空氣相色譜-離子遷移譜（headspace gas chromatography-ion mobility spectrometry，HS-GC-IMS）分析了通化產區的柳河與集安產地的山葡萄北冰紅冰酒的風味，比較了兩地冰酒的香氣成分與特點，以期為通化產區冰酒風味物質的研究提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 葡萄原料

試驗所用葡萄為2019年冬季在吉林省通化產區集安產地、柳河產地采收的山葡萄北冰紅，隨機人工采摘并冷凍壓汁。采摘園址為柳河縣山葡萄酒產業服務中心、集安市麻線鄉特產所試驗園，集安比柳河產地平均氣溫與降水量更高，無霜期更長，具體氣候信息以及環境信息見表1。

表1 不同北冰紅葡萄產地氣候及環境概況Table 1 General situation of climate and environment of different Beibinghong grape producing areas

1.1.2 化學試劑

硫酸、氯化鈉、碳酸氫鈉、冰乙酸、鹽酸、無水乙醇、氫氧化鈉（均為分析純）：北京化工廠；丹寧酸（分析純）：天津市光復精細化工研究所；無水碳酸鈉（分析純）：天津市恒興化學試劑制造有限公司；鄰苯二甲酸氫鉀、蒽酮（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；葡萄糖（分析純）：廣州金華大化學試劑有限公司；4-甲基-2-戊醇（色譜純）：上海聯碩生物科技有限公司；果膠酶（酶活800 000 U）：鄭州天順食品添加劑有限公司。

1.2 儀器與設備

PAL-06型手持折光儀：日本ATAGO公司；FlavourSpec風味分析儀：德國GAS公司；Cary 60 UV-Vis紫外分光光度計：美國安捷倫科技有限公司；HWS-12電熱恒溫水浴鍋、DHG-9240恒溫干燥箱：上海一恒科學儀器有限公司；WAX色譜柱（30 m×0.53 mm×1 μm）：美國RESTEK公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 采收及冰葡萄酒的制備

在試驗園的氣溫低于-7 ℃時，將山葡萄在樹枝上保持一定時間，結冰后采收，并在-8 ℃冰凍的狀態下進行壓榨，得到高糖的冰葡萄汁，整個壓榨過程要盡快完成。在冰葡萄汁中按0.04 mg/L的質量濃度添加果膠酶澄清，按60 mg/L的質量濃度添加SO2。接入酵母培養液后進行控溫發酵，控制發酵溫度在15～18 ℃，緩慢發酵數周，當酒精度達到10%vol以上時終止發酵，然后經低溫儲藏、過濾除菌、無菌灌裝，制得成品冰葡萄酒。

1.3.2 檢測方法

采用手持折光儀檢測可溶性固形物含量；采用蒽酮-硫酸比色法檢測總糖含量；參照國標GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》方法檢測酒精度和干浸出物含量；參照國標GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[14]中的指示劑法檢測樣品中總酸含量；采用pH示差法檢測總花色苷含量；采用Folin-Denis試劑法檢測單寧含量。

采用頂空氣相色譜-離子遷移譜法檢測香氣物質，并使用FlavourSpec風味分析儀分析，在20 mL頂空瓶中加入1 mL的樣品，以20 mg/L的4-甲基-2-戊醇為內標檢測。氣相-離子遷移譜單元的分析時間為30 min，WAX色譜柱（30 m×0.53 mm×1 μm），色譜柱的溫度為60 ℃，進樣體積為100 μL，孵育時間為10 min，孵育溫度為60 ℃，孵化轉速500 r/min。香氣物質含量計算公式如下：

式中：Ci為香氣物質含量，μg/L；Cis為內標的質量濃度，μg/L；Ai/Ais為任一香氣物質信號峰與內標信號峰的體積比。

1.3.3 感官評價

感官測評小組由30名經過葡萄酒品評培訓的人員組成，參照國家標準GB 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》以及經過文獻查閱[15-17]制定了評分標準細則，從顏色、澄清度、香氣、滋味、典型性幾方面分別評分。

1.3.4 數據處理

實驗采用Excel 2010軟件進行實驗數據的統計與處理，采用SPSS 23.0軟件進行T檢驗分析數據，以SAS 9.2軟件做主成分分析（principal component analysis，PCA）。試驗的操作均為3次重復。

2 結果與分析

2.1 北冰紅葡萄果實理化指標對比

將冬季冰凍的葡萄果實壓汁成汁后檢測冰葡萄果汁的理化指標，結果見表2。由表2可知，柳河產地北冰紅冰葡萄果汁中的可溶性固形物含量、總糖含量、滴定酸含量、單寧含量以及總花色苷的含量皆顯著高于集安產地（P＜0.05）。柳河產地的可溶性固形物含量為40.87°Bx，集安產地可溶性固形物含量為39.17°Bx。柳河產地的總酸含量高達15.94 g/L，比集安產地高5.10 g/L，總酸含量過高可能對葡萄酒的口感產生負面影響。柳河產地的總花色苷含量為371.27 mg/L，顯著高于集安產地葡萄的總花色苷含量219.63mg/L（P＜0.05）。

表2 不同產地北冰紅冰葡萄果汁理化指標Table 2 Physicochemical indexes of Beibinghong grape ice juice from different producing areas

2.2 北冰紅冰酒基本理化指標

在冰酒發酵完成后，對其基本理化指標進行檢測，結果見表3。由表3可知，兩個產地冰葡萄酒理化指標均符合國標GB/T 25504—2010《冰葡萄酒》中的規定。柳河與集安冰酒酒精度在10.5%vol～11.0%vol，集安產地冰酒的滴定酸含量為11.83 g/L，顯著低于柳河產地（12.93 g/L）（P＜0.05）；干浸出物含量差異顯著（P＜0.05），柳河冰酒的干浸出物含量高達83.73 g/L；柳河、集安產地冰酒可溶性固形物含量分別為29.17°Bx、24.63°Bx；兩者殘糖含量沒有顯著性差異（P＞0.05）；柳河冰酒的單寧含量為2.23 g/L，顯著高于集安產地（P＜0.05）；柳河冰酒的總花色苷含量為195.93 mg/L，顯著高于集安產地（P＜0.05）。

表3 不同產地北冰紅冰酒理化指標Table 3 Physicochemical indexes of Beibinghong ice wine from different producing areas

2.3 北冰紅冰酒香氣成分分析

2.3.1 香氣物質種類與含量分析

兩個產地的北冰紅冰酒樣品香氣成分分析結果見表4，香氣物質種類及含量見圖1。由表4可知，北冰紅冰酒樣品中均共鑒定出46種香氣物質，包括酸類物質有3種，酯類物質有19種，醇類物質有9種，酮類物質6種，醛類物質9種，且物質的種類相同。兩個產地冰酒的香氣物質總量分別為：柳河45 795.93 μg/L，集安45 331.85 μg/L，柳河冰酒的香氣物質總含量略高于集安冰酒。

圖1 不同產地北冰紅冰酒香氣物質類別的比較Fig.1 Comparison of types of aroma substances in Beibinghong ice wine from different producing areas

由表4可知，醇類物質的總含量明顯高于其他類別，柳河、集安兩地各占比48%和50%，且集安產地醇類物質的總含量（22 508.03 μg/L）高于柳河產地（22 157.79 μg/L）；試驗檢測出多種高級醇，主要體現為刺激性氣味、水果香。研究表明，某些高級醇可以抑制其他揮發性物質的氣味，例如降低酒中水果氣味、香草特征的強度[20]。在醇類物質中3-甲基-1-丁醇（柳河11 190.06 μg/L、集安11 128.15 μg/L）和2-甲基-1-丙醇（柳河5 675.22 μg/L、集安5 950.72 μg/L）含量較高。

表4 不同產地北冰紅冰酒香氣成分含量Table 4 Contents of aroma components in Beibinghong ice wine from different producing areas

續表

由圖1可知，酯類物質在被測酒樣中占比34%～36%，主要使葡萄酒具有水果風味的特征[21-23]。集安產地的酯類物質含量為15 432.28 μg/L，而柳河產地較高為16 380.28 μg/L；酯類中含量最多的為甜果的乙酸乙酯（柳河8 184.18 μg/L、集安7 923.50 μg/L），其次為乙酸異戊酯（柳河3 331.03 μg/L、集安2 842.69 μg/L）、甲酸乙酯（柳河2 014.17 μg/L、集安1 618.68 μg/L）。

由圖1可知，不同產地北冰紅冰酒中酸類物質總含量較為接近；醛類、酮類、醛類物質的總含量較少，在1 400～2 000 μg/L。酸類中乙酸的含量較多，體現為醋味；酮類物質的含量最多為環己酮（柳河49.76 μg/L、集安41.43 μg/L），被描述為泥土氣息、薄荷味、刺激味。其余酮類物質的含量在41.43～179.97 μg/L之間，集安產地丙酮含量更高，可能產生負面的影響[24]；醛類物質含量較多的有乙醛和丙醛，其含量是2-甲基丁醛的10倍左右（表4）。

2.3.2 關鍵香氣物質分析

以濃度與閾值的比值表示葡萄酒香氣成分氣味活度值（odor active value，OAV）[25]，感官閾值計算參照文獻[10]，經過篩選有11種化合物的OAV＞1，結果見表5。由表5可知，OAV在1～2之間的有乙酸乙酯、3-甲基-1-丁醇、異丙醇、乙醛；OAV在10～60之間的有辛酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯-M、3-甲基丁酸乙酯-D、丁酸乙酯、己酸乙酯；OAV在60～100之間的有乙酸異戊酯和2-甲基丁酸乙酯。

表5 氣味活度值＞1的關鍵揮發性化合物Table 5 Key volatile compounds with odor activity value＞1

將11種OAV＞1的物質（關鍵香氣成分）進行PCA，結果見表6。由表6可知，其中PC1可以解釋61.44%的方差，前兩個主成分可以共同解釋82.96%的方差。對香氣影響較大的物質，對PC1方差貢獻率較大的有乙酸異戊酯、乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、異丙醇，這4種物質含量均為柳河產地更高；負貢獻率較大的有丁酸乙酯、己酸乙酯，這2種物質含量均為集安產地更高；對PC2方差貢獻率較大的化合物有3-甲基丁酸乙酯-D，其在柳河產地的含量更高。

表6 香氣主成分系數載荷矩陣Table 6 Loading matrix of principal component coefficient of aroma

對11種關鍵香氣成分物質的相關性分析結果見表7。由表7可知，己酸乙酯和丁酸乙酯、丁酸乙酯和乙酸乙酯、丁酸乙酯和異丙醇、乙酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯、乙酸乙酯和異丙醇、2-甲基丁酸乙酯和乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯和異丙醇相關性極顯著（P＜0.01）；乙酸異戊酯和丁酸乙酯、乙酸異戊酯和乙酸乙酯、乙酸異戊酯和2-甲基丁酸乙酯、乙酸異戊酯和異丙醇、乙酸異戊酯和乙醛、丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯相關性顯著（P＜0.05）。

表7 關鍵香氣成分相關性分析結果Table 7 Correlation analysis results of key aroma components

柳河與集安產地的冰酒氣溫、降水與土壤均存在差異，使葡萄果實的糖分積累、酸度、顏色、香氣物質的含量等有所差異，進而影響著釀酒的風味與口感。柳河產區的香氣物質總含量及OAV＞1的關鍵香氣成分物質總含量均高于集安產地。

2.4 不同產地冰酒的感官評分

兩產地的感官測評結果相差較小，結果見表8，集安產地的總感官評分略高于柳河產地（87.13分），柳河產地的香氣總得分為27.03分，高于集安產地（26.57分）。柳河產地冰酒的顏色較好，集安產地冰酒的澄清度與口感較好。

表8 兩種不同產地冰酒的感官評價結果Table 8 Results of sensory evaluation of two ice wine with different producing areas

3 結論

本研究檢測了通化產區柳河與集安兩個產地的冰酒基本理化指標，并采用GC-IMS分析了揮發性香氣成分的含量。發現柳河產地的冰酒干浸出物含量、殘糖含量以及單寧和花色苷的含量皆高于集安產地，但柳河產地的酸含量高，口感不如集安產地。兩個產地的冰酒共鑒定出的46種香氣化合物中，醇類與酯類含量較高，且柳河產地的香氣總含量更高，OAV＞1的關鍵香氣物質中對香氣影響較大的為酯類，包括乙酸異戊酯、乙酸乙酯等。柳河產地冰酒的顏色與香氣的感官評價好于集安產地，集安產地冰酒的口感與澄清度好于柳河產地，兩地均適宜釀造發酵冰酒，且具有較大的潛力。