直立獨龍蔓不同高度結果部位對葡萄酒香氣物質成分的影響

魏世超，劉世秋，胡 帆，張振文

（1.西北農林科技大學 葡萄酒學院，陜西 楊凌 712100；2.酩悅軒尼詩夏桐（寧夏）葡萄園有限公司，寧夏 永寧 750106）

葡萄酒的香氣決定了葡萄酒的風味和典型性，是衡量葡萄酒質量的一個重要指標[1]。目前葡萄和葡萄酒中已發現香氣物質1 000多種[2-3]，葡萄酒中的典型香氣物質主要來自于葡萄品種，發酵和陳釀香氣對品種香氣起到補充和修飾的作用[4-5]。而影響葡萄酒香氣的因素主要有品種、環境、果實成熟度、栽培管理方式、釀造工藝及陳釀條件[6-10]。栽培因素最終通過改變葡萄果實所處的環境來影響果實的品種香氣，從而影響葡萄酒的香氣。果實所處的環境可分為大氣候、小氣候和微氣候3個層次。其中微氣候是指果實區域的局部氣候，即葡萄枝蔓、新梢、果實、葉片、甚至包括葉片氣孔這樣微小環境內的氣候狀況，可通過栽培措施進行調節和改善，從而對葡萄果實的香氣產生影響。在品種和自然環境條件相對一定的條件下，通過改進栽培技術措施來改變葉幕微小環境的氣候，從而對葡萄果實的發育和果實品質產生影響[11-14]。研究人員發現適當遮陽在一定程度上促進了葡萄漿果中香氣物質的積累，過度則會影響果實中的香氣成分[15-16]，波爾多地區為了使赤霞珠葡萄酒具有優雅的“野果”香，會保留較少的新梢和果穗，改善葉幕的受光條件，葉幕郁閉會使葡萄酒具有生青味，從而使品質下降[17-18]。在人工遮光的條件下葡萄漿果中萜類等香氣物質的含量會顯著降低，而在葉幕自然遮光的條件下，萜類和揮發性酚類物質的成分沒有明顯的變化趨勢[19-21]。

直立獨龍蔓是我國釀酒葡萄基地采用的一種傳統的整形方式，其特點是整株僅保留1個主蔓，不留側蔓，每隔15～20 cm左右的距離在主蔓上配置一個固定的結果枝組，一般每株都會保留12～13個結果母枝，每個結果枝組可保留1～2個枝條（低位枝），留2～3個芽短梢修剪。這種整形方式的幼樹具有易于埋土防寒、枝蔓管理簡單、適宜密植等優點，但隨著葡萄樹齡的增大，植株頂端優勢明顯，結果部位上移，出現脫節空腔現象，植株有效葉面積減少，過密的中上部枝條，增加了葉幕厚度，通風透光差，病蟲害防治難，主蔓直立粗壯、埋土較難等[22-24]。

本研究針對直立獨龍蔓整形方式，以寧夏永寧縣葡萄園梅鹿輒、赤霞珠、霞多麗為試材，對比釀酒葡萄不同結果高度下葡萄酒香氣的差異，用主成分分析（principal component analysis，PCA）的方法來檢驗釀酒葡萄不同結果高度葡萄酒香氣分化的程度，以期對寧夏產區直立獨龍蔓整形方式做出評判。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗在寧夏回族自治區銀川市永寧縣玉泉營鎮農場（N 37°43'，E 105°45'）的葡萄園進行，年平均日照時間3 000 h，年平均降水量193.4 mm，8～9月葡萄成熟期間降雨量少，水熱系數K值為0.58～0.83。

供試品種為梅鹿輒（Merlot）、赤霞珠（Cabernet Sauvignon）和霞多麗（Chardonnay），1998年定植，株行距0.6 m×3.0 m，南北行向、直立獨龍蔓、常規管理。

乙酸乙酯、4-甲基-2-戊醇、己醇（色譜純）：美國Sigma-Aldrich公司；無水乙醇：天津市博迪化工有限公司；釀酒酵母EC1118：法國LAFFORT公司。

1.2 儀器與設備

85-2數顯恒溫磁力攪拌器：杭州儀表電機有限公司；Agilent 6890氣相色譜儀（gas chromatography，GC）、Agilent 5975 質譜儀（mass spectrometry，MS）、HP-INNOWAX毛細管色譜柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）：美國安捷倫公司；5804R低溫冷凍離心機：德國Eppendorf公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

每個品種隨機選取植株各10株，3個重復，共30株。根據果穗距地面的高度，將結果部位分為三個區域：上層結果區A（距地面高度140～200 cm）、中層結果區B（距地面高度80～140 cm）、下層結果區C（距地面高度20～80 cm）。

1.3.2 葡萄酒釀造

待葡萄果實成熟后每個處理分別采集果實40 kg，除梗破碎后采用小容器釀造法進行發酵，酵母采用釀酒酵母EC1118，每個處理加工葡萄酒20 L[25-26]，工藝措施一致，酒精發酵結束后加入50 mg/L二氧化硫，于4 ℃冷柜中貯藏，取樣測定葡萄酒香氣物質。

1.3.3 葡萄酒香氣物質的提取、測定

葡萄酒揮發性香氣物質的提取采用頂空固相微萃取（head-space solid phase microextractions，HS-SPME）技術：將5mL葡萄酒倒入15mL樣品瓶中，分別加入1.00 gNaCl、10μL內標（4-甲基-2-戊醇）和磁力轉子后，將樣品瓶放于磁力攪拌加熱臺上，在40 ℃條件下加熱攪拌30 min后，將萃取頭插入樣品瓶的頂空部分，吸附30 min后將萃取頭插入氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）進樣口[27]。

葡萄酒揮發性香氣物質的定性與定量分析：使用GC-MS分析軟件，通過檢索美國國家標準技術研究所（national insititute of standards and technology，NIST）05（標準質譜）譜庫，再結合保留時間和文獻資料進行定性分析[28-30]，運用面積歸一法定量計算出各化學成分的相對百分含量。

GC-MS分析條件：使用GC-MS儀器分析香氣化合物，HP-INNOWAX色譜柱，載氣為氦氣（He），流速1 mL/min。MS入口溫度：250 ℃；升溫程序：50 ℃保溫1 min，以3 ℃/min升至220 ℃，保持5 min；質譜條件：電子電離（electron ionization，EI）源，離子源溫度為250 ℃，電離能為70 eV，質譜掃描范圍為30～350 amu。

1.3.4 數據處理

采用SPSS 22.0數據處理軟件對試驗數據進行主成分分析，用Excel制作圖表。

2 結果與分析

2.1 不同高度結果部位葡萄酒香氣成分及相對含量

3個品種不同結果部位葡萄果實釀造的葡萄酒香氣的定性、定量分析結果如表1所示。由表1可知，3個品種不同結果部位葡萄果實釀造的葡萄酒共檢出31種香氣物質。

表1 不同結果部位葡萄酒香氣成分及相對含量Table 1 Aroma components and relative content in wine brewed by grape with different fruit set heights

續表

不同結果部位梅鹿輒葡萄酒中主要香氣物質包括酯類、酸類、醇類、苯類、酮類。其中上層結果區共檢出30種香氣物質，酯類17種（占總含量的46.73%）、酸類7種（占總含量的22.97%）、醇類4種（占總含量的16.31%）、苯類1種（占總含量的1.42%）、酮類1種（占總含量的0.58%）；中層結果區共檢出31種香氣物質，酯類17種（占總含量的41.66%）、酸類7種（占總含量的41.66%）、醇類5種（占總含量的13.39%）、苯類1種（占總含量的0.83%）、酮類1種（占總含量的0.86%）；下層結果區共檢出香氣物質30種，酯類16種（占總含量的35.62%）、酸類7種（占總含量的25.18%）、醇類5種（占總含量的10.83%）、苯類1種（占總含量的1.62%）、酮類1種（占總含量的0.74%）。

不同結果部位赤霞珠葡萄酒中主要香氣物質包括酯類、酸類、醇類、苯類、酮類。其中上層結果區共檢出31種香氣物質，酯類17種（占總含量的28.1%）、酸類7種（占總含量的26.99%）、醇類5種（占總含量的28.68%）、苯類1種（占總含量的2.21%）、酮類1種（占總含量的1.03%）；中層結果區共檢出30種香氣物質，酯類16種（占總含量的26.29%）、酸類7種（占總含量的30.78%）、醇類5種（占總含量的22.9%）、苯類1種（占總含量的3.6%）、酮類1種（占總含量的1.24%）；下層結果區共檢出香氣物質30種，酯類16種（占總含量的20.11%）、酸類7種（占總含量的21.39%）、醇類5種（占總含量的17.52%）、苯類1種（占總含量的2.75%）、酮類1種（占總含量的0.95%）。

不同結果部位霞多麗葡萄酒中主要香氣物質包括酯類、酸類、醇類、苯類、酮類。其中上層結果區共檢出29種香氣物質，檢出酯類15種（占總含量的26.47%）、酸類7種（占總含量的36.22%）、醇類5種（占總含量的23.07%）、苯類1種（占總含量的2.46%）、酮類1種（占總含量的0.97%）；中層結果區共檢出27種香氣物質，酯類14種（占總含量的20.75%）、酸類6種（占總含量的39.59%）、醇類5種（占總含量的19.77%）、苯類1種（占總含量的3.39%）、酮類1種（占總含量的1%）；下層結果區共檢出香氣物質25種，酯類12種（占總含量的17.23%）、酸類6種（占總含量的36.78%）、醇類5種（占總含量的15.26%）、苯類1種（占總含量的0.99%）、酮類1種（占總含量的0.74%）。

由圖1可知，梅鹿輒葡萄酒中主要香氣類物質含量表現為酯類＞酸類＞醇類＞苯類＞酮類，赤霞珠葡萄酒香氣類物質中，酸類物質含量最高，其次為酯類和醇類物質，霞多麗葡萄酒中主要香氣類物質含量表現為酸類＞酯類＞醇類。梅鹿輒、赤霞珠、霞多麗葡萄酒香氣物質中酯類、醇類物質含量均表現為上層結果區＞中層結果區＞下層結果區，梅鹿輒、霞多麗葡萄酒香氣物質中酸類物質含量表現為中層結果區＞上層結果區＞下層結果區，而赤霞珠葡萄酒香氣物質中酸類物質含量表現為中層結果區＞下層結果區＞上層結果區。

圖1 梅鹿輒、赤霞珠、霞多麗不同結果部位葡萄酒香氣種類相對含量Fig.1 Types and relative contents of aroma components in wine brewed by Cabernet Sauvignon,Merlot and Chardonnay with different fruit set heights

2.2 不同高度結果部位葡萄酒香氣主成分分析

運用SPSS軟件分別對梅鹿輒、赤霞珠、霞多麗不同結果高度葡萄酒中檢出的香氣成分相對含量進行主成分分析，并以第1、2主成分做散點圖，結果見圖2。由圖2可知，不同結果高度的葡萄酒分布較分散，說明不同結果高度葡萄果實釀造的葡萄酒中的香氣具有差異性。

圖2 不同結果部位梅鹿輒葡萄酒香氣成分第1、2主成分得分散點圖Fig.2 Scatter plot of the first and second principal components scores of aroma components in wine brewed by Merlot with different fruit set heights

梅鹿輒第1主成分貢獻率為63.360%，主要反映了醇類（3-甲基丁醇、正十六烷醇）、酯類（乙酸乙酯、甲基丁酸-3-甲基丁酯、3-甲基丁基乙酸酯、己酸乙酯、乙酸己酯、葵酸乙酯、丁二酸二乙酯、3，7-二甲基-6-辛烯乙酸酯、3-羥基月桂酸乙酯、棕櫚酸異丙酯、鄰苯二甲酸，雙（2-甲基丙基）酯、棕櫚酸1-甲基丁基酯）、酸類（己酸、辛酸、壬酸、十四烷酸、棕櫚酸）、突厥酮的變異信息；第二主成分貢獻率為36.640%，主要反映了醇類（正戊醇、正己醇、苯乙醇）、酯類（辛酸乙酯、1,6-辛二烯-3-醇苯甲酸酯、肉桂酸乙酯、棕櫚酸乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯）、酸類（癸酸、十五烷酸）、2,3-二氫苯并呋喃的變異信息。影響上層結果區葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的正方向和第2主成分的負方向，上層結果區葡萄酒中的3-甲基丁醇、甲基丁酸-3-甲基丁酯、3-甲基丁基乙酸酯、乙酸己酯、葵酸乙酯、丁二酸二乙酯、鄰苯二甲酸，雙（2-甲基丙基）酯、十四烷酸、棕櫚酸含量更高；影響中層結果區葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的負方向和第2主成分的正方向，中層結果區葡萄酒中的辛酸乙酯、3,7-二甲基-6-辛烯乙酸酯、3-羥基月桂酸乙酯、肉桂酸乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、棕櫚酸1-甲基丁基酯、己酸、辛酸、壬酸、突厥酮含量更高；影響下層結果區葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的負方向和第2主成分的負方向，下層結果區葡萄酒中的癸酸含量更高。

赤霞珠第1主成分貢獻率為63.333%，主要反映了醇類（正戊醇、正十六烷醇）、酯類（乙酸乙酯、甲基丁酸-3-甲基丁酯、3-甲基丁基乙酸酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、1,6-辛二烯-3-醇苯甲酸酯、葵酸乙酯、丁二酸二乙酯、3,7-二甲基-6-辛烯乙酸酯、3-羥基月桂酸乙酯、肉桂酸乙酯、鄰苯二甲酸，雙（2-甲基丙基）酯）、酸類（辛酸、癸酸、棕櫚酸）的變異信息；第二主成分貢獻率為36.667%，主要反映了醇類（3-甲基丁醇、正己醇、苯乙醇）、酸類（己酸、壬酸、十四烷酸）、2,3-二氫苯并呋喃、突厥酮的變異信息。影響上層結果區葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的正方向和第2主成分的負方向，上層結果區葡萄酒中的正戊醇、正十六烷醇、大部分酯類（乙酸乙酯、甲基丁酸-3-甲基丁酯、3-甲基丁基乙酸酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、1,6-辛二烯-3-醇苯甲酸酯、葵酸乙酯、丁二酸二乙酯、3,7-二甲基-6-辛烯乙酸酯、3-羥基月桂酸乙酯、肉桂酸乙酯、鄰苯二甲酸，雙（2-甲基丙基）酯）、己酸、癸酸含量更高，其中肉桂酸乙酯只存在于上層結果區的葡萄酒中；影響中層結果區葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的負方向和第2主成分的正方向，中層結果區葡萄酒中的3-甲基丁醇、正己醇、棕櫚酸異丙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、棕櫚酸1-甲基丁基酯、己酸、壬酸、十四烷酸、十五烷酸、2,3-二氫苯并呋喃、突厥酮含量更高；影響下層結果區葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的負方向和第2主成分的負方向，而此空間象限中無香氣成分分布，說明下層結果區葡萄酒中的香氣各成分相對含量最低。

圖3 不同結果部位赤霞珠葡萄酒香氣成分第1、2主成分得分散點圖Fig.3 Scatter plot of the first and second principal components scores of aroma components in wine brewed by Cabernet Sauvignon with different fruit set heights

霞多麗第1主成分貢獻率為59.736%，主要反映了醇類（3-甲基丁醇）、酯類（乙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、葵酸乙酯、丁二酸二乙酯、3,7-二甲基-6-辛烯乙酸酯、3-羥基月桂酸乙酯、肉桂酸乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯）、酸類（辛酸、癸酸、十四烷酸）的變異信息；第二主成分貢獻率為40.264%，主要反映了醇類（正己醇、正十六烷醇）、酯類（甲基丁酸-3-甲基丁酯、3-甲基丁基乙酸酯、1,6-辛二烯-3-醇苯甲酸酯）酸類（十五烷酸、棕櫚酸）、2,3-二氫苯并呋喃、突厥酮的變異信息。影響上層結果區葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的正方向和第2主成分的負方向，上層結果區葡萄酒中的正戊醇、3-甲基丁醇、苯乙醇、大部分酯類（乙酸乙酯、甲基丁酸-3-甲基丁酯、己酸乙酯、乙酸己酯、葵酸乙酯、丁二酸二乙酯、3,7-二甲基-6-辛烯乙酸酯、3-羥基月桂酸乙酯、肉桂酸乙酯、棕櫚酸異丙酯、鄰苯二甲酸，雙（2-甲基丙基）酯、鄰苯二甲酸二丁酯）、辛酸、癸酸含量更高，其中肉桂酸乙酯和辛酸只存在于上層結果區葡萄酒中；影響中層結果區葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的負方向和第2主成分的正方向，中層結果區葡萄酒中的3-甲基丁基乙酸酯、己酸、十四烷酸、十五烷酸、棕櫚酸含量更高；影響下層結果區葡萄酒的香氣成分主要分布在第1主成分的負方向和第2主成分的負方向，下層結果區葡萄酒中的壬酸含量更高。

圖4 不同結果部位霞多麗葡萄酒香氣成分第1、2主成分得分散點圖Fig.4 Scatter plot of the first and second principal components scores of aroma components in wine brewed by Chardonnay with different fruit set heights

3 結論

本試驗通過對寧夏永寧縣直立獨龍蔓整形方式下三種不同結果高度梅鹿輒、赤霞珠和霞多麗葡萄酒揮發性香氣成分的分析發現，其葡萄酒中香氣物質總量均表現為上層結果區＞中層結果區＞下層結果區，除梅鹿輒葡萄酒中主要香氣類物質酯類物質在香氣成分含量中所占比例最高外，赤霞珠與霞多麗葡萄酒香氣類物質中酸類物質含量最高。三個品種葡萄酒香氣物質中酯類、醇類物質含量占比均表現為上層結果區＞中層結果區＞下層結果區，梅鹿輒、赤霞珠、霞多麗葡萄酒香氣物質中酸類物質含量占比均為中層結果區最高。主成分分析發現，梅鹿輒上層結果部位葡萄酒特征性香氣成分為乙酸己酯，中層為辛酸乙酯、肉桂酸乙酯和鄰苯二甲酸二丁酯，主要表現為水果香味；赤霞珠上層結果部位葡萄酒中表現為正戊醇和肉桂酸乙酯，中層為正己醇和鄰苯二甲酸二丁酯，正丁醇賦予葡萄酒青草味；霞多麗上層結果部位葡萄酒中表現為丁二酸二乙酯、3,7-二甲基-6-辛烯乙酸酯和3-羥基月桂酸乙酯，中層表現為3-甲基丁基乙酸酯。研究結果表明直立獨龍蔓整形方式下不同高度結果部位葡萄酒香氣成分及含量差異很大，建議采用結果部位高度一致的整形方式。