嘉峪關地區白玉霓葡萄香氣成分分析

劉 葉，樊紅平，栗 甲，許萍萍，高建生*，張 波

（1.甘肅紫軒酒業有限公司，甘肅嘉峪關 735100；2.甘肅農業大學食品科學與工程學院；甘肅蘭州 730070；3.甘肅省葡萄與葡萄酒工程學重點實驗室，甘肅蘭州 730070；4.甘肅省葡萄酒產業技術研發中心，甘肅蘭州 730070）

香氣是影響葡萄酒感官質量和消費者選擇的重要指標[1]。怡人的香氣可以吸引消費者的興趣、增強產品市場競爭力，因此成為衡量葡萄酒產品質量的重要因素之一。葡萄酒的香氣和風味非常復雜，主要可分為品種香（一類香氣）、發酵香（二類香氣）和陳釀香（三類香氣）三大類[2]。其中，品種香是葡萄本身所具有的香氣，同時也決定著葡萄酒的主體香氣。研究顯示，品種香主要由葡萄自身的芳香物質和香氣濃郁度所決定，常見有果香和花香類型（如草莓、樹莓、黑加侖、玫瑰和橙花等氣味），由醇、醛、酯、酮、酸和萜烯類等化合物表現[3]，賦予葡萄和葡萄酒獨特的風味特質。

盡管葡萄的品種相同，但在不同地區，由于生態因素（溫度、光照、土壤和水等）的互作，其果實特性和葡萄酒品質參數均會受到影響，從而呈現出不同的香氣特征。例如，楊洋等[4]研究了新疆石河子、山東蓬萊和寧夏銀川等3 個不同產區赤霞珠葡萄果實發現，其揮發性香氣物質的組成存在顯著差異。其中，山東蓬萊產區所產釀酒葡萄中的醛、酮類物質的種類和數量相較于石河子、寧夏產區果實更為豐富，更具有干果、堅果風味，以及葉青和蘋果香等特征[5]。而石河子和寧夏產區葡萄果實則分別在酯類和醇類物質上較為豐富，形成了明顯的產區間特征。我國不同葡萄栽培區主栽的赤霞珠品種在區域效應下，揮發性成分存在明顯的差異。謝莎等[6]對我國5 個栽培區域赤霞珠揮發性物質研究中表明，氣候條件相似的新疆5 家渠產區和寧夏玉泉營產區主栽的赤霞珠漿果中的C6、C9化合物含量大相徑庭。在當地的生態條件和地理位置的影響下，不同產區相同葡萄果實的香氣結構和香氣體系也會呈現出一定的差異[6]。氣候條件對漿果中的揮發性物質的（醇類、醛類、酸類和萜烯類化合物）影響極為顯著，一些化合物也成為區分不同地區葡萄漿果揮發性特性的標志。

嘉峪關市處于甘肅河西走廊西端，屬于溫帶大陸性荒漠氣候，特別適于釀酒葡萄的種植。而獨特的風土環境，也使生長在當地的一些常見釀酒葡萄品種具有其獨特的品質特性，形成了獨特的香氣特征。本文擬通過研究嘉峪關地區主栽白色釀酒葡萄品種（白玉霓）在近成熟的不同階段（計劃采收點前1 周、采收點前2 周，采收點以及采收點后1 周）的香氣成分變化情況，分析和比較不同階段、不同品種的香氣成分差別，以期為當地主栽白色釀酒葡萄品種的利用提供一定的數據參考。

1 材料與方法

1.1 材料

選用嘉峪關產區的主栽的白色釀酒品種白玉霓為原料，分別采摘采收點前2 周、采收點前1 周、采收點以及采收點后1 周的白玉霓各3 kg，選擇各個時期顆粒飽滿的果實各2 kg 用液氮處理，置于超低溫冰箱（-75 ℃）中保存。按照采收順序將4 個樣依次編號為CQ-2（采收點前2 周）、CQ-1（采收點前1 周）、CS（采收點）和CH-1（采收點后1 周）。

1.2 試劑與儀器

2-辛醇（81.06 mg·L-1，內標）；4-甲基-4 羥基-2-戊酮（100 mg·L-1，內標）；3-羥基己酸乙酯（350 mg·L-1，內標）；NaCl。

50/30 μm DVB/CAR/PDMS 型極性萃取頭和固相微萃取裝置，美國Supelco 公司；氣相色譜-質譜聯用儀GCMS-2010ULTRA，日本Shimadzu 公司；PC-420D 型磁力加熱攪拌裝置，美國Supelco 公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

選取采收點前1 周、采收點前2 周，采收點以及采收點后1 周顆粒飽滿的白玉霓葡萄果粒各50 g 去籽勻漿后，分別稱取5.0 g 置于15 mL 萃取瓶中，加入1 g NaCl、磁力攪拌子、內標物（濃度為81.06 mg·L-1的2-辛醇200 μL，濃度為100 mg·L-1的4-甲基-4 羥基-2-戊酮10 μL，濃度為350 mg·L-1的3-羥基己酸乙酯10 μL）后用密封膜密封。每個時期做3 個重復。

1.3.2 葡萄果實基本理化指標測定

隨機取各時期顆粒飽滿的50 ～60 粒果實壓榨成汁后，用紗布過濾。果實基本理化指標測定方法參照《葡萄與葡萄酒實驗技術操作規范》進行[7]；pH：用筆式pH 計測定；可溶性固形物：采用數顯糖度計（PAL-1）測定；總酸：多功能葡萄酒分析儀。

1.3.3 GC-MS 分析

（1）色譜條件。HP-5MS 石英毛細管柱（30 m×250 μm，0.25 μm）；載氣：氦氣；柱流速：1 mL·min-1；進樣口溫度：250 ℃；脈沖無分流進樣；升溫程序：起始柱溫50 ℃保持3 min，然后以2 ℃·min-1的升溫速率升至100 ℃，保持2 min，再以3 ℃·min-1升至180 ℃，保持1 min，再以10 ℃·min-1的升溫速率升至240 ℃。

（2）質譜條件。接口溫度：280 ℃；離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度：150 ℃；離子化方式為EI；電子能量：70 eV；質量掃描范圍：m/z40 ～450；ACQ 方式：Scan。

1.3.4 物質定量與定性分析

（1）定性分析。通過計算機檢索與NIST11 和NIST 11S 質譜庫提供的標準質譜圖對照進行確認，保留匹配度大于80%的物質作為化合物定性鑒定結果。除此之外，結合已有的文獻和已報道的保留時間進行定性分析。

（2）定量分析。采用半定量方法對各組分進行定量分析。各香氣化合物含量的計算公式為

式中：Xi為待測物的含量，mg·L-1；Cs為內標物濃度，mg·L-1；Ai為待測物的峰面積，mAu·s；As為內標物的峰面積，mAu·s[8]。

1.3.5 數據統計

數據用Excel 2016 進行分析，文中的數據表示形式為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 不同采收期葡萄果實的理化指標分析

隨著采收期的推移，白玉霓果實中的pH 值、可溶性固形物和總酸都隨著采收期的推移呈現出一定的規律。

2.1.1 pH 值

由表1 可知，白玉霓在采收的4 個時期中，采收點前2 周、采收點前1 周、采收點以及采收點后1周的葡萄果實的pH 值都超過了3.50，且隨著采收期的推移呈上升趨勢。其中，采收點前2 周的葡萄果實的pH 值最低，為3.52，采收點后1 周的葡萄果實的pH 達到最高，為3.73。

表1 不同采收期白玉霓葡萄的基本理化指標

2.1.2 可溶性固形物

釀酒葡萄的可溶性固形物的主要成分是糖、有機酸和氨基酸等化合物，是釀酒葡萄中的重要因子。由表1 可知，在采收點前2 周、采收點前1 周，可溶性固形物含量基本穩定，保持在22.6%～23.1%，而在采收點和采收點后1 周相較于前兩個時期呈現出上升趨勢，其含量為25.6%～25.8%。

2.1.3 總酸

由表1 可知，葡萄果實中的總酸含量隨著采收期的推移呈現出下降趨勢。采收點前葡萄果實的總酸含量基本維持在4.59 g·L-1，但在采收點時，總酸含量降至3.85 g·L-1，較前一個時期下降了約16%。在采收點后1 周，葡萄果實的總酸含量為3.79 g·L-1，僅比采收點時減少了0.06 g·L-1。

2.2 不同采收期白玉霓葡萄果實香氣成分分析

利用GC-MS 檢測不同采收期白玉霓的香氣成分。各香氣物質經計算機譜庫檢索和半定量分析法確定果實中香氣化合物的種類和含量。由表2 可知，4 個采收期的白玉霓葡萄果實中總共檢出57 種物質，其中醇類物質14 種、醛類物質11 種、其他類10 種、酯類物質8 種、酮類物質7 種、萜類化合物7 種。4 個時期的白玉霓葡萄樣品種均以醛酮（30.61%～54.84%），以及醇類（19.35%～30.43%）化合物的相對數量較多，其次為其他類（8.11%～18.37%）、酯類（10.20%～13.04%）和萜類（3.23%～14.29%）。

表2 不同采收期白玉霓香氣總成分的分類比較

2.2.1 不同采收期白玉霓葡萄果實中醛酮類香氣成分分析

醛酮類物質是白玉霓果實含量檢測中最為豐富的一類物質，表3 為4 個采收期鑒定出的主要醛酮類物質，分別為17 種、18 種、17 種和15 種，分別占各期物質種類的54.84%、48.65%、36.96%和30.61%。隨著采收期的推移，醛酮類物質在物質種類中的占比呈下降趨勢。其中，含量相對較高的己醛、反式-2-己烯醛、3-己烯醛和順式-3-己烯醛等是醛類化合物中的主要成分。有研究表明，己醛和不飽和醛類3-己烯醛、順式-3-己烯醛、反式-2-己烯醛、（E,E）-2,4-庚二烯醛和2,4-己二烯醛等物質均為亞油酸和亞麻酸化合物氧化斷裂的產物。其中，己醛（綠葉香和蘋果香）是醛酮類香氣物質中含量較高的化合物，在4 個采收期的含量分別為133.77 μg·g-1、156.04 μg·g-1、166.56 μg·g-1和167.94 μg·g-1，整體呈現出上升趨勢。類似的變化在反式-2-己烯醛和癸醛兩種物質也有呈現。特別是具有青草味和果香味的反式-2-己烯醛含量在采收點后1 周時含量最高（612.02 μg·g-1）。與反式-2-己烯醛的含量變化相反，檢出的順式-3-己烯醛的含量隨采收期推移出現明顯的下降。有研究發現，順式-3-己烯醛可在3Z，2E-烯醇異構酶的作用下迅速發生異構化形成穩定的反式-2-己烯醛[9]，因此順式-3-己烯醛隨采收期的推移，其含量與反式-2-己烯醛呈現出相反的情況。另外，以苯丙氨酸為前體物質生成的具有特殊芳香植物氣味和苦杏仁味的苯甲醛以及其他幾種醛類物質，即1-辛醛、反2-庚烯醛、2,4-己二烯醛、（E,E）-2,4-庚二烯醛，在4 個采收期中的含量在0.16 ～4.62 μg·g-1內表現出輕微的波動，沒有顯著的含量變化。

表3 不同采收期白玉霓果實中醛酮類香氣成分

酮類化合物在不同采收期的種類和含量上無明顯差異，其中異丙叉丙酮含量最高，且在4 個時期都測出該物質，但整體含量呈下降趨勢。其在采收點前2 周含量最高，為96.15 μg·g-1，采收點后1 周含量最低，為52.19 μg·g-1。此外，具有水果香氣和新鮮清香香氣的甲基庚烯酮、2,6-二甲基-2,5-庚二烯-4-酮、1-戊烯-3-酮、丙酮均在4 個時期內有檢測出，含量在0.41 ～4.46 μg·g-1。雖然上述4 種酮類化合物在4 個時期的含量相對較低，但這些物質有可能與白玉霓果實中的其他香氣物質相互作用，對白玉霓果實的整體香氣體系起到平衡或協調作用。

2.2.2 不同采收期白玉霓葡萄果實中酯類香氣成分分析

酯類物質是葡萄果實的重要組成成分，絕大多數酯類可使葡萄產生愉快的香氣。其主要來源于果實中低碳脂肪酸通過輔酶A 與醇類的作用，或是來自氨基酸與酮酸的轉化[10]。由表4 可知，在采收點前2 周，主要的酯類物質有甲酸庚酯、乙酸乙酯、辛酸乙酯和癸酸乙酯等4 種。其中，癸酸乙酯在4個時期的各酯類物質中的含量相對最高，分別為2.79 μg·g-1、2.99 μg·g-1、2.50 μg·g-1、3.09 μg·g-1。隨著采收期的臨近，癸酸乙酯含量逐漸升高，與采收點前兩周相比，采收點前1 周的癸酸乙酯，含量升高了7.17%。雖在采收點時該含量有所回落（2.50 μg·g-1），但在整個試驗時期內一直維持在一個相對較高的含量水平（2.84 μg·g-1）。辛酸乙酯的變化在采樣的4 個時期基本穩定，從采收點前2 周的1.09 μg·g-1到采收點后1 周的1.07 μg·g-1，整個變化比較平緩。另外，試驗觀察到乙酸異戊酯、月桂酸乙酯、棕櫚酸乙酯和乙酸葉醇酯僅在采收點時以及采收點后有檢出，這些化合物具有玫瑰花和奶油等香氣特征，由此推測這可為成熟的葡萄帶來果香和奶香的氣味。而試驗鑒定出的甲酸庚酯只在采收點前有出現（0.32 ～0.33 μg·g-1），該種化合物具有梨、蘋果似果香，以及鳶尾和玫瑰的香氣，這將為此時期的葡萄賦予復雜的水果和花香的風味。總體來看，隨著采收期的推移，酯類物質的種類和含量顯著增加，這些酯類物質是白玉霓果實中果香和酯類香氣的主要貢獻者。

表4 不同采收期白玉霓果實中酯類香氣成分

2.2.3 不同采收期白玉霓葡萄果實中醇類香氣成分分析

4 個采收期樣品中共鑒定醇類物質14 種，其中1-戊烯-3-醇、反-2-十三烯醇、3-甲基-3-庚醇、己醇和3-己烯-1-醇5 種化合物在4 個時期中均有檢出。由表5 可知，在采收時樣品的醇類物質種類和含量最高，分別為14 種和18.50 μg·g-1，而在采收點前2 周種類和含量最低，分別為6 種和3.91 μg·g-1。對比所有醇類物質含量可知，在不同采收期時，具有青草和花香味的己醇是所有檢出醇類物質中濃度相對較高的化合物，是白玉霓葡萄主要的香氣物質。其含量分別占4 個時期醇類物質總濃度的46.80%、47.55%、20.92%和26.96%。同時，研究顯示，3-己烯-1-醇、1-辛烯-3-醇、反式-2-己烯醇也是葡萄及葡萄酒中較為主要的醇類香氣化合物[11]。對照本試驗，上述物質的含量分別為0.36～0.71 μg·g-1，0.35～0.60 μg·g-1以及1.46 ～3.64 μg·g-1。參考這些物質的香氣特征，即3-己烯-1-醇為青香、花香，1-辛烯-3-醇為蘑菇香，反式-2-己烯醇為青香和水果香可知，這些醇類物質可為葡萄貢獻青香和花果氣味。此外，以芳香族氨基酸為前體物合成的芳香醇，因為其嗅覺閾值較低，在葡萄總體香氣形成中具有不可忽視的作用。例如，在試驗中檢測出的苯乙醇，其具有玫瑰和蜂蜜香氣，是最重要的苯來源的高級醇。苯乙醇僅在采收點和采收點后1 周有檢出（含量為3.72 ～5.44 μg·g-1），這表明苯系衍生物在葡萄果實后熟期有所增加。總體來看，隨著采收期的推移，葡萄果實中的醇類種類顯著增加，其香氣體系和香氣物質結構也更為復雜。

表5 不同采收期白玉霓果實中醇類香氣成分

2.2.4 不同采收期白玉霓葡萄果實中萜類化合物成分分析

萜類化合物具有極其優雅的花香和果香，是植物體中由乙酰CoA 合成的次級代謝產物，以游離態和無味的糖苷結合態存在于葡萄果實中，尤以葡萄果皮中的含量最高[12]。這種物質會一直存在于葡萄酒釀造過程中，也是葡萄酒中重要的香氣組成部分。由表6 可知，具有植物香氣（青草和薄荷香）的葉醇和異佛爾酮是4 個采樣期中主要的萜類化合物，但在采收點前2 周未檢出葉醇，其他采樣期中均檢測到這兩種物質。其中，采收點前2 周的異佛爾酮含量最高（5.94 μg·g-1），其他3 個時期的含量變化平緩，保持在4.38 μg·g-1。此外，在采收點和采收點后1周，白玉霓果實中還檢出有菊醇、β-大馬士酮、橙花醇、β-環檸檬醛和薄荷醇等萜類化合物。研究顯示，β-環檸檬醛和β-大馬士酮是由類胡蘿卜素及含40 個碳原子的萜類物質經過降解產生的衍生物，其中β-大馬士酮具有如花香、熱帶水果香等香氣特征。另外，橙花醇具有玫瑰花、柑橘香[13]；菊醇具有花香；薄荷醇有強烈的薄荷味和清涼的味道。從表中數據可知，這些物質的含量隨著采收期的推移逐漸積累，并在采收點或采收點后1 周時出現，因此推測這些物質將為葡萄及葡萄酒產品帶來怡人的味道。

表6 不同采收期白玉霓果實中萜類化合物成分

2.2.5 不同采收期白玉霓葡萄果實中其他類化合物分析

4 個時期總共鑒定出10 種其他類化合物（表7）。在4 個采樣時期均被檢出的物質為3,5-二甲基環己醇和2,6-二叔丁基對甲酚，其中主要以2,6-二叔丁基對甲酚為主，其濃度分別占4 個時期其他類物質含量總和的96.65%、98.29%、98.26%和88.67%。通常，2,6-二叔丁基對甲酚化合物常見于煙熏香料制品中，由此可以推測較高含量的2,6-二叔丁基對甲酚將為葡萄果實及葡萄酒帶來一定的煙熏風味。此外，四氫吡喃-2-甲醇僅在采收點前2 周和采收點后1 周時出現；3,4-二甲基環己醇在采收點前1 周和采收點時被檢出；3,3,5,5-四甲基環己醇在采收點和采收點后1 周時有檢出；1,4-二氫-2-甲基苯甲酸、4-叔丁基環己醇、7-叔丁基-A-四氫萘酮、（1Alpha,2Alpha,5Alpha）-2,6,6-三甲基二環[3.1.1]庚-2-醇和1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）環己醇乙酸酯則多在采收點后1 周有檢出。總體來看，隨著采收期的推移，葡萄果實香氣物質種類逐漸變得復雜，且這些物質將對葡萄果實的香氣產生一定的影響。

表7 不同采收期白玉霓果實中其他化合物

3 討論

葡萄酒中的香氣一部分來自葡萄漿果中的香氣物質。同一種釀酒品種在不同采收期的香氣物質種類含量上也有差異。王春梅等[14]研究表明，不同采收期的威代爾釀酒葡萄在成熟期的醇類香氣成分種類和含量明顯高于冰凍期，而冰凍期的酯類、醛類和酮類香氣成分種類和相對含量較成熟期明顯增加，這與本試驗結果有一定的差異。而在嘉峪關地區主栽的白玉霓果實中，酮、醛、醇這3 類物質均為同期最高且后熟期含量和種類更加豐富，萜類、酯類和其他類隨著采收期的推移，種類在逐漸增加且變得復雜。這表明，不同產區的當地氣候條件、種植方式和環境因子會對葡萄果實中的揮發性物質產生一定的影響。以本試驗的醛酮類化合物為例，丙酮、己醛和反式-2-己烯醛這3 種物質隨著采收期的推移呈現出上升趨勢，而異丙叉丙酮、甲基庚烯酮、2,6-二甲基-2,5-庚二烯-4-酮等3 種物質呈下降趨勢；其他的醛酮類物質則變化較為有限，其中順式-3-己烯醛可在3Z,2E-烯醇異構酶的作用下迅速發生異構化形成穩定的反式-2-己烯醛，這也表明隨著果實的成熟，一些化合物在果實內部生化反應下會逐漸變得穩定，成為葡萄果實中重要的呈香物質。葡萄及葡萄酒中的香氣物質組成非常復雜，其種類和含量受到各種因素的影響，這些物質對葡萄酒中的香氣有著重要的影響。通過檢測分析，后熟期的白玉霓果實的香氣成分種類更優于采收點前1、2 周，其種類更加復雜，但具體到最終葡萄酒產品的感官質量，還需要結合釀酒實驗、釀制工藝、陳釀方式和葡萄酒品質感官品嘗等因素來綜合分析。

4 結論

試驗得到以下結論。①4 個時期中白玉霓葡萄果實中均以醛酮類化合物相對含量最高，其次為其他類、醇類、酯類、萜類化合物。②丙酮、己醛和反式-2-己烯醛這3 種物質隨著采收期的推移呈現出上升趨勢，而異丙叉丙酮、甲基庚烯酮、2,6-二甲基-2,5-庚二烯-4-酮這3 種物質呈下降趨勢；其他物質則變化有限。③同采收期白玉霓果實中的香氣物質主要以醛酮類物質為主。總體來看，4 個時期的香氣物質成分都是以一些六碳化合物為主導，這些物質均存在于4 個采收期中且對葡萄漿果中的青草味具有重要的貢獻。④白玉霓果實在后熟期階段，香氣物質和體系比近熟期更加豐富。