王安妮,宋英輝,唐美玲,肖慧琳,鄭秋玲,王婷,張超杰*,王詠梅
(1. 山東省煙臺市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,山東煙臺 265500;2. 蓬萊市葡萄與葡萄酒技術(shù)研究推廣中心, 山東蓬萊 265600;3. 山東省葡萄研究院,山東濟南 250100)
花色苷是花色素與糖以糖苷鍵結(jié)合而成的,呈現(xiàn)紅色、紫色或者藍色的一類酚類化合物[1],對葡萄果實和葡萄酒顏色至關(guān)重要。葡萄果實中花色苷的組分和含量受氣候、土壤和栽培方式等因素影響[2-5],但主要還是由遺傳物質(zhì)決定,與基因結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[6-7]。
花色苷是含有C6-C3-C6骨架的類黃酮類物質(zhì)[8],由于B環(huán)上的取代基的位置和數(shù)量不同演變出了不同類型的花色苷,主要分為6類:花青素類(Cyanindin,Cy)、花葵素類(Pelargonidin,Pg)、花翠素類(Delphinidin,Dp)、甲基花青素類(Peonidin,Pn)、甲基花翠素類(Petunidin,Pt)和二甲花翠素類(Malvidin,Mv)。葡萄果皮中二甲花翠素類含量最高,而花葵素類含量極少,較不常見[9]。同時根據(jù)結(jié)構(gòu)又可分基本花色苷(非?;ㄉ眨┖王;ㄉ誟10]。酰化花色苷較穩(wěn)定,在釀酒葡萄果實及葡萄酒中起到積極作用。
煙臺產(chǎn)區(qū)原來主栽的紅色品種為‘赤霞珠’,但由于‘赤霞珠’抗性較差,近年來引進了‘馬瑟蘭’和‘小味兒多’新型品種,其栽培面積逐年擴大,逐漸成為主栽品種?!R瑟蘭’是‘赤霞珠’和‘歌海娜’的雜交品種,繼承了‘赤霞珠’的細致感和‘歌海娜’的耐熱性[11];‘小味兒多’果皮厚且色澤深沉,有研究表明蓬萊地區(qū)‘小味兒多’花色苷總量高于‘赤霞珠’[12]。花色苷是判斷葡萄酒品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)[13-14],不同釀酒葡萄品種之間花色苷的存在形式和所占比例有一定的差異。為進一步豐富煙臺產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄栽培品種,本文采用HPLC法對3個品種花色苷的組成和含量進行測定,分析花色苷的品種特性,為提高葡萄酒品質(zhì)提供理論依據(jù)。
3個釀酒品種均采自于蓬萊龍湖酒莊。葡萄園土壤為棕壤土,肥力中等,排水良好。屬于暖溫帶海洋季風(fēng)氣候,年平均氣溫12.8 ℃,年日照時數(shù)2511.4 h,年平均降雨量為683.9 mm。3個品種樹齡均為4年,南北行向,株行距1 m×2 m,單干單臂+直立葉幕整形。果實成熟時每個處理隨機取樣100粒漿果,放入冰盒帶回實驗室剝?nèi)」し湃胍旱兴賰觯缓笥醚欣從コ煞勰┓湃胝婵绽鋬龈稍餀C-40 ℃下冷凍干燥24 h,果皮粉保存在-40 ℃冰箱內(nèi)備用。
花翠素-3-O-葡萄糖苷、花青素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-O-葡萄糖苷、甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷及二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷標(biāo)準(zhǔn)品:Miragen公司;乙腈(色譜純)、甲醇(色譜純)、甲酸(分析純):海安譜實驗科技股份有限公司。
Agilent 1260 Inf i nity高效液相色譜儀:德國waldbronn公司;電子天平:北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;有機相過濾器:安捷倫科技有限公司;超純水器:四川優(yōu)普超純科技有限公司;IKA MS3 basic渦旋振蕩器:艾卡儀器設(shè)備有限公司;Centrifuge 5430R高速離心機:德國Eppendorf公司。
1.3.1 色譜條件
Intertsil ODS-3 Column色譜柱:250 mm×4.6 mm×5μm;流速:1.0 mL/min;柱溫30 ℃;進樣量20 μL;檢測波長:525 nm;流動相A,甲酸∶水=1∶9,流動相B,甲酸∶乙腈=1∶9(梯度洗脫見表1)。
1.3.2 果皮花色苷的提取
準(zhǔn)確稱重果皮粉0.2 g放入研缽,加入1.5 mL的提取液(甲酸∶水∶甲醇=2∶28∶70)繼續(xù)研磨至無明顯顆粒狀,并用移液槍吸取1 mL于離心管中。室溫下1500 r/min避光搖床震蕩10 min,然后4 ℃下13 000 r/min低溫離心10 min,取上清液經(jīng)0.22 μm的濾膜過濾并收集到離心管內(nèi)。-80 ℃保存待測上機。
1.3.3 花色苷定性定量分析
采用花翠素-3-O-葡萄糖苷、花青素-3-O-葡萄糖苷、甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-O-葡萄糖苷和二甲花翠素3-O-葡萄糖苷五種標(biāo)準(zhǔn)品對葡萄果皮中的基本花色苷進行定量。其它各類?;幕ㄉ諈⒖剂赫癫郎y定結(jié)果推斷色譜峰代表成分[15]。
表1 梯度洗脫條件和程序Table 1 Gradient elution conditions and procedures
采用IBM SPSS statistics 22軟件的單因素分析對實驗數(shù)據(jù)進行顯著性分析,顯著性水平P<0.05。
分別精確稱取5種標(biāo)準(zhǔn)品1 mg,用10%的甲酸溶液配制成質(zhì)量濃度為10、20、50、100、200 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液,經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后,在確定的色譜條件下上機測定,擬合5種花色苷的質(zhì)量濃度(y)和峰面積(x),得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程進行定量分析。二甲花翠素3-O-葡萄糖苷標(biāo)準(zhǔn)樣品的線性方程:y=0.0154x-2.4549,R2=0.9992;花翠素-3-O-葡萄糖苷標(biāo)準(zhǔn)樣品的線性方程:y=0.0274x+1.5545,R2=0.9994;甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷標(biāo)準(zhǔn)樣品的線性方程:y=0.015x+2.401,R2=0.9996;花青素-3-O-葡萄糖苷標(biāo)準(zhǔn)樣品的線性方程:y=0.0174x+0.3053,R2=0.9995;甲基花青素-3-O-葡萄糖苷標(biāo)準(zhǔn)樣品的線性方程:y=0.0164x+3.0154,R2=0.9993。R2均在0.9992以上,線性關(guān)系良好,符合高效液相色譜的標(biāo)準(zhǔn)。
如表2、表3所示,3種紅色釀酒品種共檢測到15種花色苷,包括5大類花色苷,其中花青素類2種,花翠素類3種,甲基花青素類3種,甲基花翠素類3種,二甲基類花翠素4種?!∥秲憾唷汀嘞贾椤鶛z測出14種,而‘馬瑟蘭’只檢測出12種。其中花翠素-3-O葡萄糖苷-乙酸酯是‘赤霞珠’特有的組分;‘馬瑟蘭’缺少花青素-3-O葡萄糖苷和甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷-乙酸酯這兩種組分。
3個品種都檢測出2種雙葡萄糖苷,分別是甲基花青素-3-O-葡糖苷-5-O-葡萄糖苷-咖啡酸酯和二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷-5-葡萄糖苷-咖啡酸酯,其它的都是單葡萄糖苷。大多研究結(jié)果表明,雙葡萄糖苷花色苷僅存在于歐美種中,是其重要的顯色特征物質(zhì),而歐亞種葡萄中只含有單葡萄糖苷花色苷。但近年來也有少數(shù)研究表明,一些歐亞種中也存在少量雙糖苷[16]。
3個品種都檢測到3種?;幕ㄉ?,分別是香豆?;?、乙酰化和咖啡?;??!R瑟蘭’?;ㄉ障鄬枯^高為56.39%,且多以香豆?;男问酱嬖凇6∥秲憾唷汀嘞贾椤歹;ㄉ毡壤?,約占50%以上,且?;ㄉ斩嘁砸阴;ㄉ招问酱嬖?。3個釀酒葡萄品種的咖啡?;ㄉ盏南鄬孔畹?,均不到5%。
由表4所示,14種花色苷組分相對含量最高的均是二甲花翠素類,這與多個研究結(jié)果一致[17-19]。其中‘馬瑟蘭’的二甲基花翠素類的相對含量高達90%以上;‘小味兒多’‘赤霞珠’相對含量為80%左右;其次是甲基花青素類花色苷3個品種均在10%以下。‘馬瑟蘭’的花翠素類相對含量較低于甲基花翠素類,而‘赤霞珠’和‘小味兒多’與之相反。含量最低的是花青素類,‘赤霞珠’和‘馬瑟蘭’中相對質(zhì)量還不足1%。
3個釀酒葡萄品種相對含量最高的均為二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷。其中‘小味兒多’的相對含量最高為42.21%,其次是‘赤霞珠’為40.99%,而‘馬瑟蘭’占37.94%。三個釀酒葡萄品種中,‘馬瑟蘭’的花色苷組成較其他兩個品種差別較大。主要體現(xiàn)在?;ㄉ盏谋磉_?!R瑟蘭’?;ㄉ罩饕远谆ù渌氐南愣辊;问酱嬖?,占整體花色苷的34.82%,而二甲花翠素的?;ㄉ照?7.04%?!嘞贾椤汀∥秲憾唷鄬拷M成相差不大,酰化花色苷主要以二甲花翠素的乙?;癁橹?,分別占26.26%和24.54%。相比于‘馬瑟蘭’而言,二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷-對香豆酸的相對含量較低,分別為11.64%和11.77%。除卻三個相對含量較高的花色苷,其余花色苷的相對百分含量均在7%以下,且不同品種之間占比不同。
表2 三個釀酒葡萄品種葡萄皮中花色苷數(shù)量 (單位:種)Table 2 Number of anthocyanins in grape skins from three wine grape varieties (Unit: types)
表3 三個釀酒葡萄品種酰化類花色苷相對含量 (單位:%)Table 3 The relative content of acylated anthocyanins in three wine grape varieties(Unit: %)
由表5可知,三個釀酒葡萄品種中5種基本花色苷含量高低順序不盡相同,但含量最高的均是二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷。其中‘小味兒多’為1155.5 mg/kg,‘馬瑟蘭’為1064.86 mg/kg,‘赤霞珠’最低為699.06 mg/kg。除了二甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷,‘馬瑟蘭’的其余四種基本花色苷含量均為最低。不僅如此,‘馬瑟蘭’中并未檢測到花青素-3-O-葡萄糖苷,而其他兩個品種中該花色苷含量也是最低。其中‘小味兒多’含量最高也僅為24.03 mg/kg,而‘赤霞珠’為16.85 mg/kg??傮w可以看出,基本花色苷總量順序為:小味兒多>馬瑟蘭>赤霞珠。
表4 三個釀酒葡萄品種葡萄皮花色苷相對百分含量 (單位:%)Table 4 Relative percentages of anthocyanins in grape skins of three wine grape varieties (Unit: %)
表5 三種釀酒葡萄中5種基本花色苷含量 (單位:mg/kg)Table 5 Five basic anthocyanins in three wine grapes (Unit: mg/kg)
本次試驗利用高效液相色譜(HPLC)法對煙臺產(chǎn)區(qū)同一基地的三個釀酒葡萄品種花色苷進行分離測定,探究了不同品種間花色苷組成及含量的差異。其中共檢測到15種花色苷組分,三個品種花色苷單體數(shù)量不盡相同?!R瑟蘭’的香豆?;ㄉ蘸扛?,而‘赤霞珠’和‘小味兒多’乙?;ㄉ蘸扛?。三個品種花色苷五種基本花色苷總量排列順序為小味兒多>馬瑟蘭>赤霞珠,均以二甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷的含量最高,占花色苷總量的30%以上。
煙臺地區(qū)與甘肅及山西地區(qū)相比[17,20],煙臺地區(qū)釀酒葡萄的酰化類花色苷所占比例較高,穩(wěn)定性更好。但花色苷的含量偏低,這可能與樹齡和氣候有較大關(guān)系,七八月份氣溫偏高,溫差較小,前期旱中間澇后期旱,導(dǎo)致根系新梢長勢較差,影響了花色苷的積累,而具體原因需進一步考究。