蔣寶,張振文,2,王麗娜,劉玲,郭燕

香氣物質(zhì)是構(gòu)成葡萄與葡萄酒質(zhì)量的主要因素之一,決定著葡萄酒的風(fēng)味和典型性[1]。在葡萄酒中根據(jù)香氣物質(zhì)的來源,可將其香氣分為果香、發(fā)酵香和陳釀香 3類,而葡萄酒的香氣主要取決于葡萄品種的香氣。目前,已從不同葡萄品種中檢測(cè)出 500余種香味成分[2]。與發(fā)酵和陳釀香氣成分相比,葡萄果實(shí)中的呈香物質(zhì)對(duì)葡萄酒的質(zhì)量和區(qū)域性特點(diǎn)起著決定性作用,這些物質(zhì)形成了葡萄酒特有的品種香氣。然而,即使對(duì)于同一葡萄品種而言,葡萄果實(shí)的香氣成分因產(chǎn)地、栽培等不同而有較大差異[3],從而影響到葡萄酒的香味質(zhì)量。研究葡萄品種香氣物質(zhì)的種類及其含量,對(duì)科學(xué)評(píng)價(jià)葡萄品種和葡萄酒的質(zhì)量及釀酒工藝的實(shí)施具有重要的理論和實(shí)踐意義。

位于晉西黃土高原地區(qū)的山西省鄉(xiāng)寧縣是新的葡萄栽培生態(tài)區(qū),以其具備發(fā)展葡萄栽培獨(dú)特的氣候條件和地域特點(diǎn)而深受國(guó)內(nèi)外葡萄、葡萄酒專家的矚目,被公認(rèn)為葡萄栽培的優(yōu)生區(qū),但與此相關(guān)的葡萄漿果與葡萄酒香味物質(zhì)的研究尚屬空白。本研究采用頂空固相微萃取法 (HS-SPME)提取赤霞珠(Cabernet sauvignon)、蛇龍珠 (Cabernet gernischt)和霞多麗 (Chardonnay)漿果香氣成分,進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜 (GC-MS)分析比較,以期為研究該地區(qū)原產(chǎn)地域葡萄酒的感官風(fēng)味評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于 2010年 3月中旬在西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄酒學(xué)院和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)和營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院葡萄與葡萄酒研究中心進(jìn)行,選用鄉(xiāng)寧地區(qū) 2個(gè)紅色品種赤霞珠、蛇龍珠和 1個(gè)白色品種霞多麗葡萄漿果為原料,其中,赤霞珠 1和赤霞珠 2的葡萄果實(shí)分別取自坡地和平地的葡萄園。3個(gè)品種于 2007年定植,均為實(shí)生根系,株行距為 1.0 m ×2.5 m、多主蔓扇形整枝,4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)栽培管理措施完全相同,用GPS測(cè)定所有葡萄園的海拔及經(jīng)緯度,葡萄果實(shí)基本理化指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果見表1。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的處理方法

取 30～50粒葡萄果粒,加入液氮研磨成粉末狀,塞入 50 mL離心管中,室溫下靜置 140 min后,8 600 r/min低溫離心 20 min,取 5 mL上清液于 15 mL樣品瓶中,加入 1.00 g NaCl,10μL內(nèi)標(biāo) (0.93 g/L 4-甲基-2-戊醇)和磁力轉(zhuǎn)子,擰緊瓶蓋備用[4]。

1.2.2 樣品的頂空-固相微萃取 (HS-SPME)

將制備好的樣品置于磁力攪拌加熱臺(tái)上,40℃下攪拌加熱 30 min,然后將已活化過的萃取頭插入樣品瓶的頂空部分,保持萃取頭距離液面 l cm。40℃攪拌加熱條件下,吸附 30 min后將萃取頭插入氣相色譜進(jìn)樣口。每個(gè)樣品做 2次獨(dú)立萃取重復(fù)[5]。

1.2.3 樣品的 GC-MS分析

采用中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)和營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院葡萄酒化學(xué)實(shí)驗(yàn)室已優(yōu)化的氣質(zhì)聯(lián)用方法,分析樣品中的香氣組成。利用 Agilent 6890GC和 Agilent 5975B MS聯(lián)用定性定量分析樣品中的香氣物質(zhì)。

氣相色譜條件:毛細(xì)管柱,HP-I NNOWAX 60 m×0.25 mm ×0.25μm;載氣:氦氣;手動(dòng)進(jìn)樣;流速,1.0 mL/min;進(jìn)樣口溫度,250℃;熱解析,25 min。柱溫箱升溫程序?yàn)?40℃保持 5 min后以 3℃/min的速度升溫至 200℃,保持 2 min。

質(zhì)譜條件:接口溫度,280℃;電離方式,EI;離子能量,70 eV;質(zhì)量掃描范圍,20～350 u[6]。

1.2.4 定性與定量分析

使用 GC-MS分析軟件,通過檢索 N IST05質(zhì)譜庫,與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)照,進(jìn)行定性分析,用已有標(biāo)樣的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析。

2 結(jié)果與討論

地處晉西黃土高原的鄉(xiāng)寧產(chǎn)區(qū)位于北緯 35°30′～36°20′,屬于典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候。該產(chǎn)區(qū)平均海拔在 1 050～1 100 m間,地形溝壑縱橫,極易形成山地小氣候;土壤為典型的粘壤土,土層深厚,有機(jī)質(zhì)含量在 0.7%左右;同時(shí)該產(chǎn)區(qū)四季分明,年平均氣溫 9.9℃,1月份平均氣溫 -6℃,無霜期 205 d,≥10℃有效積溫 2 998℃,晝夜溫差 10～15℃,較高的海拔高度為葡萄的生長(zhǎng)和成熟提供了充足的光照條件和較大的晝夜溫差。

就釀酒葡萄而言,2009年過多的降雨是不利于釀酒葡萄成熟的,但由表1可知,3個(gè)葡萄品種的還原糖含量已接近 200 g/L,糖酸比接近或超過 20,葡萄達(dá)到了較好的成熟度。另外,與赤霞珠 1相比,位于低海拔的赤霞珠 2的總酸含量明顯較低,單寧含量明顯較高。

2.1 鄉(xiāng)寧產(chǎn)區(qū)生態(tài)條件及葡萄品質(zhì)分析

表1 葡萄果實(shí)的基本理化指標(biāo)

圖1 果實(shí)香氣成分的 GC-MS總離子圖

2.2 果實(shí)香氣成分的 GC-M S分析

按照上述試驗(yàn)步驟進(jìn)行定性與定量分析,得到 3個(gè)紅色樣品赤霞珠 1、赤霞珠 2、蛇龍珠和 1個(gè)白色樣品霞多麗果實(shí)香氣成分的 GC-MS總離子流圖 (見圖1)。4個(gè)不同樣品的葡萄果實(shí)的香氣成分及各自含量見表2。由表2可知,從 4個(gè)葡萄果實(shí)樣品中共鑒定出 29種揮發(fā)性化合物,包括 17種醇、5種酯、3種醛、3種羧酸及 1種環(huán)狀烯烴。

在坡地和平地赤霞珠葡萄果實(shí)中分別檢測(cè)出24、20種香氣成分,其中醇類分別有 16和 13種,分別占香氣總量的 72.2%和 70.7%,主要有丁醇、(Z)3-己烯 -1-醇 、(E)2-己烯 -1-醇 、己 醇 和 (E)3-己 烯 -1-醇。另外,含量較低的 2-壬醇、苯乙醇和芳樟醇僅出現(xiàn)在坡地赤霞珠果實(shí)中,在平地赤霞珠果實(shí)中未被檢測(cè)出。在坡地和平地赤霞珠中,醛類均含有 3種,均占香氣總量的 14.9%,它們的含量由高到低依次是:己醛、壬醛和安息香醛,主要是己醛;羧酸類僅含有己酸和乙酸 2種,分別占香氣總量的 12.1%和 14.3%;酯類僅含有乙酸己酯和辛酸乙酯,分別占香氣總量的0.1%和 0.2%;環(huán)狀烯烴檸檬烯僅在坡地赤霞珠中被檢出,占香氣總量的 0.7%。

由試驗(yàn)結(jié)果可知,葡萄園的地形可以影響赤霞珠葡萄果實(shí)的香氣組成和含量,但它們的香氣骨架是相似的,這與前人的研究結(jié)果相一致[7-9]。其中,對(duì)香氣組分的影響主要體現(xiàn)在葡萄果實(shí)中含量較低的香氣物質(zhì)上,如檸檬烯、2-壬醇、苯乙醇等;對(duì)香氣含量的影響因物質(zhì)不同而存在不同程度的差異,就本試驗(yàn)中赤霞珠品種而言,影響程度較大的香氣物質(zhì)是:丁醇、己酸、(Z)3-己烯-1-醇、己醇等。這些結(jié)果進(jìn)一步表明:葡萄在生長(zhǎng)發(fā)育過程中,與其生態(tài)條件形成相互關(guān)聯(lián)、相互制約的統(tǒng)一體,光照、溫度和土壤等是影響葡萄生長(zhǎng)發(fā)育的直接因子,此外還有許多間接因子如:海拔、坡度等,它們雖不是葡萄的生存條件,但能顯著地影響小氣候,從而對(duì)葡萄的次生代謝物質(zhì)產(chǎn)生影響。

表2 葡萄果實(shí)的香氣成分 GC-M S分析結(jié)果

蛇龍珠葡萄果實(shí)中共檢測(cè)出 23種香氣成分,其中醇類 15種,占香氣總量的 74.9%,主要的醇有丁醇 、(Z)3-己烯 -1-醇 、(E)2-己烯 -1-醇和己醇 ;羧酸類僅含有己酸和乙酸 2種,占香氣總量的 14.6%;醛類含有 3種,占香氣總量的 9.9%,它們的含量由高到低依次是:己醛、壬醛和安息香醛,主要是己醛;環(huán)狀烯烴僅有檸檬烯,占香氣總量的 0.5%;酯類僅含有辛酸乙酯和乙酸己酯 2種,占香氣總量的 0.1%。所以,就各類香氣化合物含量所占比例而言,蛇龍珠果實(shí)中由高到低依次是:醇、羧酸、醛、環(huán)狀烯烴和酯類。

霞多麗葡萄果實(shí)中共檢測(cè)出 27種香氣成分,其中醇類 16種,占香氣總量的 59.8%,主要的醇有丁醇 、己醇 、(Z)3-己烯 -1-醇和 (E)2-己烯 -1-醇 ;醛類含有 3種,占香氣總量的 20.9%,它們的含量由高到低依次是:己醛、壬醛和安息香醛,主要是己醛;羧酸類含有己酸、乙酸和辛酸 3種,占香氣總量的 19.0%,它們的含量由高到低依次是:己酸、乙酸和辛酸;酯類含有 5種,占香氣總量的 0.3%,含量最高的為辛酸乙酯,但僅為 25.2μg/L。所以,就各類香氣化合物含量所占比例而言,霞多麗果實(shí)中由高到低依次是:醇、醛、羧酸和酯類。

3 結(jié)論

葡萄芳香物質(zhì)分布于葡萄果肉、果皮、葉片、莖等不同部位,而葡萄果皮中的芳香物質(zhì)多于果肉。合成葡萄香氣成分的前體物質(zhì)是在葉片中形成的,但香氣成分的最終合成都是在果實(shí)內(nèi)進(jìn)行的,并主要存在于果皮中,而其積累是在果實(shí)成熟后期進(jìn)行的[10]。本試驗(yàn)研究的 3個(gè)品種的葡萄果實(shí)中共檢測(cè)到 29種香氣化合物,就各類香氣化合物的含量而言,主要是醇類、醛類和羧酸類,這與胡博然等[11]以寧夏賀蘭山東麓地區(qū)的赤霞珠、蛇龍珠和霞多麗葡萄果實(shí)的香氣化合物的研究結(jié)果有部分不同,他們的研究表明以上 3個(gè)葡萄品種的主要香氣化合物種類為:醛類、羧酸類和酯類,這些差異有待通過感官分析進(jìn)一步證實(shí),差異存在的原因也需進(jìn)一步研究。

葡萄果實(shí)的香氣特征由香氣成分的種類、數(shù)量、感覺閾值及各成分間的相互協(xié)調(diào)作用所決定,香氣成分的構(gòu)成及分布是進(jìn)行葡萄香氣研究的一個(gè)基礎(chǔ)工作,它能為感官質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建提供理論依據(jù)。在本試驗(yàn)中,就單個(gè)組分的含量而言,對(duì) 3個(gè)品種的葡萄果實(shí)香氣具有重要意義的揮發(fā)性成分有:丁醇、己醛 、己酸 、乙酸 、(Z)3-己烯 -1-醇 、(E)2-己烯 -1-醇和己醇等,這些成分賦予了 3個(gè)品種的果實(shí)復(fù)雜的風(fēng)味。另外,微量香氣成分的含量和比例與葡萄果實(shí)香氣質(zhì)量有重要關(guān)系,如辛酸乙酯具有令人愉快的花果香氣;乙酸已酯有令人愉快的水果香氣;己酸乙酯有令人愉快的香蕉、菠蘿氣味等,由于它們的嗅覺域值一般都較低,因而其香氣值 (濃度 /域值)很高,加之香味獨(dú)特,極可能對(duì)葡萄果實(shí)的香氣具有重要的影響作用。此外,不同香氣物質(zhì)間的相互作用也能對(duì)不同品種果實(shí)香氣特征產(chǎn)生影響,所以特征香氣組分的鑒定必須與感官品嘗分析相結(jié)合完成[12]。

本試驗(yàn)結(jié)果也表明,葡萄園的地形可以不同程度地影響赤霞珠葡萄果實(shí)的香氣成分和含量,地形對(duì)葡萄果實(shí)香氣的影響主要是通過各生態(tài)因子的影響而起間接綜合作用的結(jié)果,研究彼此間的香氣差異對(duì)于葡萄園的栽培管理和釀造工藝的實(shí)施具有重要的指導(dǎo)作用。

[1] 李華 .葡萄酒品嘗學(xué)[M].北京:中國(guó)青年出版社,1992.

[2] 皺建凱 .氣相色譜 /質(zhì)譜研究中國(guó)千紅葡萄酒香味成分[J].分析化學(xué),2001,29(4):492-493.

[3] 李華,胡博然,張于林 .賀蘭山束麓地區(qū)矗多麗干白葡萄酒香氣成丹的 GC/MS分析 [J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2004,4(3):72-75.

[4] 徐晴芳 .冰葡萄酒香氣研究 [D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.

[5] 李艷霞 .三種干紅葡萄酒中香氣成分的分析[D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2006.

[6] 趙磊,吳玉文,段長(zhǎng)青,等 .寧夏賀蘭山地區(qū)與河北沙城地區(qū)赤霞珠和美樂葡萄酒香氣物質(zhì)的比較[J].中外葡萄與葡萄酒,2009(11):15-19.

[7] 穆寧,張振文,曹建宏 .地形對(duì)赤霞珠干紅葡萄酒香氣成分的影響 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2007,25:30-34.

[8] NunoM,SeraM,Aria C,et a1.Proanthocyanidin composition of red vinifera varieties from the Douro Valley during ripening:influence of cultivation altitude[J].Am J Eno Vitic,2001,52(2):115-121.

[9] Guth H.Quantitative and sensory studies of character impact odorants of differentwhite wine varieties[J].J Agric Food Chem,1997,45(8):3 022-3 026.

[10] 張振華 .超臨界流體萃取葡萄皮精油的影響因素研究[J].食品工業(yè),2004(3):18-19.

[11] 胡博然,李華.不同釀酒葡萄品種漿果香味成分的 GC-MS分析[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2005,31(11):89-92.

[12] Doazan J P.Evolution of grapevine variety range in France for qualitywine[J].Acta Hort,2000,2(528):655-658.