瑪納斯產區五個白色品種葡萄酒的香氣分析

胡麗，盧浩成，胡娟，成池芳，李樹德，王軍*

（1.中國農業大學食品科學與營養工程學院/農業農村部葡萄酒加工重點實驗室，北京 100083；2.新疆中信國安葡萄酒業有限公司/新疆釀酒葡萄與葡萄酒工程技術研究中心，新疆瑪納斯 832200）

葡萄酒的香氣成分由幾百種甚至上千種物質組成，是構成葡萄酒質量的重要因素[1]。葡萄酒的香氣主要取決于品種自有的香氣[2]。醇、酯、脂肪酸、醛酮、苯、降異戊二烯以及萜烯類物質是組成葡萄酒香氣的主要成分，其種類、含量、感官閾值及其之間的相互作用因葡萄品種的不同而千差萬別，進而決定著葡萄酒的風味和典型性[2]。

優良的品種只有在適宜的環境條件下才能表現出自身的優秀特性，釀造出品質優良、風格獨特的葡萄酒[3-4]。新疆瑪納斯是天山北麓優質葡萄酒產區之一，光照和熱量資源豐富，以天山雪水作為灌溉水源，在葡萄生長季節降雨量低且生長后期氣候冷涼，無持續高溫天氣，有利于生產優質釀酒葡萄[5-6]。近年來，瑪納斯產區一直致力于引進、示范和推廣優質釀酒葡萄品種，先后引進了‘霞多麗’‘瓊瑤漿’‘小白玫瑰’‘綠維特利納’和‘二號白香’等優良白葡萄品種。

‘霞多麗’（Chardonnay）原產法國，屬歐亞種，是優良的干白葡萄酒品種。其香氣優雅，果香濃郁，具有蘋果、梨、柑橘類水果、甜瓜、菠蘿和桃的香氣，陳釀后具有黃油、香草、奶油糖果和蜂蜜的香氣[7]。

‘瓊瑤漿’（Gewurztraminer）原產中歐（德國南部、奧地利及意大利北部），屬歐亞種，為優良的白葡萄酒品種。果皮粉紅色，所釀酒果香味濃郁，層次多變，具荔枝、芒果、薰衣草、玫瑰、肉桂、橙皮，甚至麝香的氣味，酒質好，但產量較低[8]。

‘小白玫瑰’（Muscat Blanc）原產地中海東部沿岸，屬歐亞種，為優良的釀造與鮮食兼用品種。皮薄，果肉多汁，有濃郁的玫瑰香味，適于釀制白甜酒，酒質優良，果香和酒香濃郁，酒體醇厚[7,9]。

‘綠維特利納’（Gruner Veltliner）原產奧地利，屬歐亞種，是奧地利種植最廣泛的葡萄品種。所釀酒通常呈干型，酒體飽滿，口感十分爽脆清新，香氣變化復雜，年輕時表現出青葡萄、蔬菜沙拉、白胡椒的香氣，陳釀后表現出蜂蜜、烤面包的氣息[10]。

‘二號白香’（Early Madeleine）原產法國，屬歐亞種，為釀造與鮮食兼用品種。其所釀酒呈淺黃色，酒體清爽，透明度好，果香濃郁，具淡麝香味。

研究通過對上述5個白葡萄品種的果實進行小規模釀造試驗，利用氣相色譜-質譜（Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS）聯用技術檢測所釀酒的香氣物質，對酒中香氣物質的組成成分和香氣值進行重點分析，以探究各葡萄酒的酒質差異，為瑪納斯產區干白葡萄酒釀造的商業化生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試葡萄品種為‘霞多麗’‘瓊瑤漿’‘小白玫瑰’‘綠維特利納’和‘二號白香’。試驗地位于新疆昌吉州瑪納斯縣中信國安葡萄酒業有限公司葡萄園（北緯44°14′，東經86°15′）。葡萄植株行向為北偏東52°，行株距為2.8 m×1 m，葉幕形為改良的垂直葉幕形[11]，自根苗，短枝修剪，留梢量為每株12～15個，留果量為每新梢1～2穗果，結果帶距地面60 cm左右。

氫氧化鈉、酚酞、無水硫酸銅、磷酸、過氧化氫、甲基紅、次甲基藍、亞硫酸（均為分析純），購買于天津化工廠；香氣標準品（均為色譜級）購自美國Sigma-Aldrich公司；果膠酶（酶活3萬 U/g）購自澳大利亞Optivin公司；白佳釀酵母菌（Vintage White）購自法國Lallemand公司。

1.2 儀器與設備

PAL-1手持糖度計，日本Atago公司；PB-10 pH計，德國Sartorius公司；FA 2004電子分析天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；SG 3200HBT超聲波清洗機，上海冠特超聲儀器有限公司；Agilent 6890GC氣相色譜、Agilent 5975 MS質譜、HP-INNOWAX色譜柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm），美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 小規模發酵

2019年秋季手工采收5個供試品種的成熟果實，其中‘小白玫瑰’于8月22日采收，‘霞多麗’于8月27日采收，‘二號白香’于8月29日采收，‘瓊瑤漿’和‘綠維特利納’于9月5日采收。每個品種采樣30 kg，經人工除梗破碎壓榨后，取其清汁裝入3個10 L的小發酵罐（3次重復），每罐加入60 mg/L SO2和20 mg/L果膠酶，12～16 ℃澄清2～4 h后，添加2 g活化好的白佳釀酵母，控制酒精發酵溫度在14～16 ℃，發酵時間10 d。發酵期間監測其密度和溫度，待密度降至1.00以下且不再發生變化即視為酒精發酵結束，隨即加入60 mg/L SO2后裝瓶，置于酒窖中待測。

1.3.2 入罐葡萄汁及酒精發酵結束基本理化指標的檢測

采用手持糖度計和pH計分別測定入罐前果汁的可溶性固形物和pH，依據GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》檢測酒精發酵結束后葡萄酒樣的酒精度、殘糖、揮發酸、游離硫、總硫以及pH[12]。

1.3.3 香氣物質的檢測

參照盧浩成[13]等的方法：利用農業部葡萄酒加工重點實驗室已優化的頂空固相微萃取-氣相質譜（Head Space-Solid Phase Microextraction，HS-SPME-GC/MS）聯用方法分析葡萄酒中的香氣物質。以高純氦氣為載氣，流速為1 mL/min；升溫程序為先50 ℃保持1 min，然后以3 ℃/min升溫至220 ℃，保持5 min；進樣口溫度為250 ℃，分流比為5∶1，電離方式為電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量為70 ev，離子源溫度為230 ℃，質譜接口溫度為280 ℃，質量掃描范圍為30～350 u；香氣物質的定性根據美國國家標準技術研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）標準譜庫中的保留指數和質譜信息進行分析，定量根據對應的標準曲線進行。

1.3.4 數據處理及統計分析

采用Microsoft Excel 2007軟件計算平均值、標準偏差、標準曲線以及柱狀圖的繪制；采用SPSS 22.0進行數據統計分析，采用SIMCA 14.0進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 入罐葡萄汁及酒精發酵結束后的基本理化指標

理化指標是影響葡萄酒品質的關鍵因素，5個白葡葡品種的理化指標結果如表1所示。‘霞多麗’入罐時果汁的可溶性固形物含量最高，其余4個品種果汁的可溶性固形物含量在180.5～226.4 g/L。入罐時‘小白玫瑰’的可滴定酸含量最高，而經過酒精發酵后總酸降低；與‘小白玫瑰’的變化趨勢相似，‘瓊瑤漿’和‘二號白香’在酒精發酵結束后總酸降低。相反，‘霞多麗’果汁的可滴定酸含量最低，而在酒精發酵結束后總酸含量升高，‘綠維特利納’變化趨勢與其相似。比較入罐時葡萄汁和酒精發酵結束后的pH，‘霞多麗’‘小白玫瑰’和‘二號白香’呈上升趨勢，而‘瓊瑤漿’和‘綠維特利納’則相反。在酒精發酵結束后，所釀葡萄酒酒精度高低順序分別為‘霞多麗’‘二號白香’‘瓊瑤漿’‘綠維特利納’和‘小白玫瑰’。5個白葡萄品種所釀酒的揮發酸在0.27～0.67 g/L，其中‘霞多麗’的揮發酸最高，‘小白玫瑰’次之，‘瓊瑤漿’最低。

表1 入罐葡萄汁及發酵過程中葡萄酒的基本理化指標Table 1 Basic physicochemical indicators of grape juice before entering tank and wine in the fermentation process

2.2 葡萄酒的香氣成分分析

5個白葡萄品種所釀葡萄酒中共檢測出90種香氣物質，其中，‘霞多麗’檢測出81種，‘瓊瑤漿’87種，‘小白玫瑰’87種，‘綠維特利納’86種，‘二號白香’83種。與‘瓊瑤漿’和‘小白玫瑰’相比，‘霞多麗’酒的香氣物質種類最不豐富，但該結果顯著高于曹建宏等[14]和陳新軍等[15]檢測出的46種和49種香氣物質。

對5個品種所釀酒中香氣物質進行主成分分析，如圖1所示。提取第1主成分（PC1）和第2主成分（PC2）兩個因子進行分析。根據主成分的得分圖（圖1左），PC1軸能夠很好的將‘小白玫瑰’和‘綠維特利納’區分開來，PC2軸能夠很好地將‘瓊瑤漿’與‘霞多麗’和‘二號白香’區分開來。結合得分圖和載荷圖（圖1右）可知，氧化橙花醇、4-萜品醇、α-萜品醇、γ-萜品烯、右旋檸檬烯、氧化芳樟醇、脫氫芳樟醇等萜烯類物質位于第二象限，說明‘小白玫瑰’與其他品種之間的差異主要是由這些物質引起。2-甲基丁酸乙酯、異戊酸乙酯、2-糠酸乙酯、琥珀酸二乙酯等脂肪酸乙酯類物質濃度高是‘綠維特利納’區分于其他品種的主要原因。而乙酸乙酯、乙酸異丁酯、乙酸異戊酯、乙酸己酯、乙酸庚酯、乙酸辛酯等乙酸酯類物質濃度高是‘霞多麗’和‘二號白香’區別于上述3個品種的原因。

圖1 五個品種葡萄酒中香氣物質主成分分析得分圖（左）和載荷圖（右）Figure 1 PCA score plot (left) and PCA loading plot (right) of aroma compounds in five grape varieties wines

2.3 葡萄酒中呈香物質香氣值的比較

將5個品種葡萄酒檢測出的香氣物質按照化學結構進行分類，可以分為C6醇類、高級醇類、乙酸酯類、脂肪酸乙酯類、其他酯類、脂肪酸類、苯類、醛酮類、降異戊二烯類、萜烯類以及其他。將每種物質的濃度除以該物質的感官閾值，得到相應的香氣值（Odor Acivity Value，OAV）[13]，可以較為直觀地表示各物質在葡萄酒中的香氣強度，結果如表2所示。其中，其他類物質的香氣值遠小于0.1，對感官的貢獻可以忽略不計，故未列入香氣值表。從每個品種的各類型香氣物質濃度來看，‘霞多麗’中脂肪酸濃度最高，‘瓊瑤漿’中脂肪酸乙酯和醛酮類物質濃度最高，‘小白玫瑰’中其他酯和苯類物質濃度最高，‘綠維特利納’中C6醇和降異戊二烯類物質濃度最高，‘二號白香’中高級醇、乙酸酯和萜烯類物質濃度最高。香氣值方面，盡管降異戊二烯類物質濃度最低，但因其大多具有較低的閾值[16]，可為葡萄酒提供令人愉悅的花香和果香，所以5個品種的呈香物質中降異戊二烯類對酒的香氣貢獻最大。C6醇類物質是葡萄酒中重要的一類香氣物質，它們大多具有生青的氣味，為葡萄酒貢獻植物味。5個品種中‘綠維特利納’C6醇的香氣值最高，而‘二號白香’最低。高級醇類物質是一種由于酒精發酵所帶來的次級產物，它在酒中濃度最高，對葡萄酒的香氣影響與其濃度有很大關系，濃度較低時（＜300 mg/L）可以改善葡萄酒的香氣，但當其濃度過高（＞400 mg/L）時又會導致酒體變得粗糙而缺乏細膩度[17]。試驗中，5個品種葡萄酒中的高級醇類物質濃度均處于低濃度范圍，其中‘瓊瑤漿’高級醇香氣值最高，‘小白玫瑰’最低。酯類物質包括乙酸酯類、脂肪酸乙酯類及其他酯類等3大類，它們大多可以為葡萄酒提供果香。其中，‘二號白香’的酯類香氣值最高，其次是‘霞多麗’，‘綠維特利納’最差。脂肪酸類物質主要是通過脂肪酸代謝產生，通常情況下表現出刺激性的腐臭味、脂肪味或者是奶酪味。其中，‘霞多麗’的脂肪酸類香氣值最低，而‘小白玫瑰’最高。萜烯類家族擁有大量的化合物，在自然界的各種植物中廣泛存在；許多萜醇類物質具有明顯的香氣，特別是里那醇、香葉醇、橙花醇、香茅醇和α-萜品醇具有玫瑰香氣[18]，且香氣閾值非常低。其中，‘二號白香’的萜烯類香氣值最高，‘小白玫瑰’次之，‘霞多麗’最低。

表2 五個品種葡萄酒中香氣物質濃度和香氣值Table 2 Aroma compounds content and OAV of five grape varieties wines

將5個品種的OAV按照感官指標進行分類，主要分為6大類：花香、果香、焦糖香、植物味、脂肪味、化學味，這6大類香氣的OAV均大于0.1，可以認為對葡萄酒的香氣貢獻明顯，總OAV小于0.1的類別已經被忽略。對品種間不同類別香氣的OAV進行比較，結果如圖2所示。5個品種均是以花香、果香為主要香氣特征。其中，花香主要來源于酒中的β-紫羅蘭酮、β-大馬士酮、β-里那醇、α-萜品醇、香葉醇、苯乙醇、月桂酸乙酯和辛酸乙酯等物質，果香主要來源于酒中的β-大馬士酮、β-里那醇、4-萜品醇、香茅醇、右旋檸檬烯、氧化玫瑰以及大部分酯類物質，焦糖香主要來源于酒中的辛酸-3-甲基丁酯、苯乙醇、辛酸、正己酸、丁酸、乳酸乙酯等物質。植物味、脂肪味和化學味一般認為是對葡萄酒的感官起負面作用的3類香氣。其中，植物味也被稱為生青味，來源主要是C6醇等物質，脂肪味的來源則是大部分的揮發酸等物質，化學味主要來源是高級醇等物質[19]。花香和果香是體現葡萄酒優良香氣的重要指標[20-22]，分析圖2可得，‘小白玫瑰’葡萄酒的花香、焦糖香表現最為突出，但其脂肪味較重。‘二號白香’的花香、果香表現最為突出，但其植物味和化學味同樣較重。‘綠維特利納’和‘瓊瑤漿’葡萄酒的香氣表現相近，二者的花香、焦糖香、植物味、脂肪味以及化學味無明顯差異，但是‘瓊瑤漿’葡萄酒的果香顯著強于‘綠維特利納’葡萄酒。‘霞多麗’葡萄酒的花香均弱于其余4個品種；果香位于第二，僅次于‘二號白香’；焦糖香較弱；植物味和脂肪味較輕，但其化學味較重。總體來說，‘小白玫瑰’葡萄酒的香氣整體表現最好，‘二號白香’和‘霞多麗’葡萄酒次之，‘瓊瑤漿’葡萄酒第四，‘綠維特利納’葡萄酒的香氣整體表現最差。

圖2 五個品種葡萄酒的呈香物質香氣值Figure 2 Odor activity value of five grape varieties wines

3 討論

葡萄釀造學和栽培學講究風土。風土條件是指釀酒葡萄栽培環境的生態條件，主要包括氣候（積溫、光照、降雨量等）、土壤、栽培方式等，這些條件決定葡萄原料的品質，包括香氣特征，同一品種的葡萄在不同環境下所表現的性狀截然不同，進而帶來不同品質與風格特征的葡萄酒[23-25]。‘綠維特利納’是奧地利種植最為廣泛也是頗受當地歡迎的葡萄品種，其釀造的葡萄酒風格多變，充滿濃郁的柑橘類和熱帶水果香氣以及帶有新鮮研磨白胡椒的余味[10]，但在此研究中，‘綠維特利納’酒中的果香OAV最低，香氣輪廓整體表現最差，并不符合其在奧地利的特點，這可能是因為不同的風土條件造成‘綠維特利納’的不同釀酒特性表現。而原產希臘的‘小白玫瑰’，喜高溫干燥，對土壤要求不嚴，適應性強，但抗病性弱，其對氣候、土壤條件的要求正與新疆天山北麓產區的條件契合（光照資源豐富、病蟲害少）。且在本研究中，‘小白玫瑰’香氣物質種類最多，整體香氣輪廓表現最好。說明在類似風土條件下，同一品種的表現具有相似性[13]。

葡萄酒的香氣是影響葡萄酒品質和消費者喜好的重要內在因素之一[26]，對葡萄酒香氣的質量和特性而言，來自于葡萄自身的香氣物質起著最為重要的作用，它們比葡萄酒中的其它香氣物質更為重要。這些來自于葡萄本身的香氣物質就是所謂的“品種香”[27]。葡萄品種既表明葡萄的身份也標明了同一品種葡萄所釀酒的特性，是影響葡萄酒品質的自然因素。在發酵過程中，酵母會利用葡萄中的芳香前體物質，經過一系列生物化學反應，釀造出風格迥異的葡萄酒，其差異主要表現在香氣物質種類、組成比例以及OAV的不同，所以葡萄的品種香決定了葡萄酒最終的香氣。根據葡萄果實中的香氣成分可將葡萄品種分為3種類型：玫瑰香型品種、非玫瑰香的芳香型品種和非芳香型品種。研究發現，‘小白玫瑰’和‘二號白香’為玫瑰香型品種，它們的萜烯類香氣物質濃度最高，主要呈香物質為右旋檸檬烯、γ-萜品烯、β-羅勒烯、氧化橙花醇、β-里那醇、4-萜品醇、脫氫芳樟醇、α-萜品醇和氧化芳樟醇。‘瓊瑤漿’為非玫瑰香芳香型品種，也存在上述大多數的萜類化合物，但其除了香茅醇、香葉醇、橙花醇之外，濃度普遍較低。‘霞多麗’和‘綠維特利納’為非芳香型品種，其中‘霞多麗’以果香為主，主要的呈香物質是乙酸酯類物質；而‘綠維特利納’則以花香為主，主要的呈香物質是β-大馬士酮。5個不同白葡萄品種所釀葡萄酒的風格各異，最終由于各類香氣化合物之間的相互作用，使得‘小白玫瑰’酒的整體香氣輪廓最佳；‘二號白香’與‘霞多麗’所釀酒風格相似，香氣表現較好；‘瓊瑤漿’所釀酒較為均衡，無明顯缺陷也無明顯特色；而‘綠維特利納’酒的香氣表現要比其余4個品種差，品種特色在該產區并未表現出來。

4 結論

通過對新疆瑪納斯產區的5個白葡萄品種‘霞多麗’‘瓊瑤漿’‘小白玫瑰’‘綠維特利納’和‘二號白香’進行小規模發酵試驗，并利用GC-MS聯用技術對葡萄酒中的香氣物質進行檢測和分析，明確該產區5個白葡萄品種所釀葡萄酒之間的差異。結果表明，‘小白玫瑰’的香氣物質種類最豐富，花香和焦糖香濃郁，果香適中，植物味和化學味較輕，雖脂肪味較重，但葡萄酒香氣輪廓的整體表現較好，所以其在該產區具有釀造優質干白葡萄酒的潛力；‘二號白香’和‘霞多麗’在葡萄酒風格上較為相似，二者皆果香濃郁，化學味較重；且‘霞多麗’在該產區種植多年，發展相對成熟，故可推測‘二號白香’也比較適宜在該產區種植；而‘瓊瑤漿’和‘綠維特利納’雖然香氣物質種類豐富，花香濃郁，植物味、脂肪味和化學味較輕，但二者香氣輪廓整體表現欠佳，其中‘綠維特利納’最次，所以‘綠維特利納’是否適宜于該產區干白葡萄酒的釀造還有待繼續探究。