倪志婧, 馬文平, 宋長冰, 馬海軍, 王 薇,2, 魏兆軍，2

(1.北方民族大學 生物科學與工程學院, 寧夏 銀川 750021; 2.合肥工業(yè)大學 食品與生物工程學院,安徽 合肥 230601)

0 引 言

寧夏賀蘭山東麓是寧夏回族自治區(qū)特別重視的特色生態(tài)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)區(qū),該地區(qū)也是目前我國公認的最適合種植釀酒葡萄的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)之一,賀蘭山東麓光能資源豐富,日照時間長,全年日照時數(shù)達3 000 h,在葡萄著色期的8—9月,天氣晴朗、光照充足。光照對植物生長最主要的影響在于促進光合作用。

光照強度、日照長度、光譜成分的不同都會影響葡萄與葡萄酒的品質(zhì)[1],其中,可溶性固形物主要指可溶性糖類物質(zhì)或其他可溶物質(zhì),對釀酒葡萄來說,可溶性固形物是決定果實品質(zhì)最重要的因子,一方面決定著釀酒葡萄的品質(zhì)、口感,另一方面作為酒精發(fā)酵的基質(zhì),又對葡萄酒的酒精度數(shù)起著決定性作用[2-3]。

光照可促進果實中可溶性固形物的形成和積累,但是過強的光照會造成葡萄糖含量的升高及酸度的降低,葡萄生長期內(nèi)酸度與光照呈負相關(guān),在光熱資源豐富的干旱地區(qū),光對葡萄含酸量的影響寓于溫度的作用中,較高的溫度更利于光合產(chǎn)物有機酸分解[4]。

葡萄漿果中的酸主要有酒石酸、蘋果酸和檸檬酸,其中酒石酸和蘋果酸占漿果總酸量的90%以上[5],文獻[6-7]認為,釀酒葡萄的適宜酸度應(yīng)保持在6～10 g/L之間,否則會使酒出現(xiàn)乏味、少筋、平淡或酸澀、粗硬。葡萄果實中糖含量是成熟與否的標志,對于葡萄酒來說直接決定葡萄酒的酒度,糖含量過高會引起發(fā)酵延遲,酒度過高,并掩蓋其他香氣成分的呈現(xiàn)[7]。

釀酒葡萄果實高品質(zhì)的重要指標之一就是酚類物質(zhì)及其含量,它決定著葡萄酒在感官上的色調(diào)、色度,以及在口感上的豐富性、收斂性、和諧性。葡萄酒中存在包括單寧、花色苷、酚酸和黃酮類的大量酚類物質(zhì),葡萄酒中的酚類物質(zhì)大部分來源于葡萄果實,葡萄酒中酚類物質(zhì)的含量和組成首先取決于葡萄品種[8],另外葡萄果實中酚類物質(zhì)的合成還受生態(tài)條件影響,光照是影響葡萄果實中總酚、單寧等次生代謝產(chǎn)物的合成的直接因子[9],同時,光照有利于葡萄果皮色素的形成和揮發(fā)酯類的積累。

本研究以賀蘭山東的釀酒葡萄梅鹿輒為試驗材料,利用不同遮光率的遮陽網(wǎng)進行遮光處理,通過對比不同光照強度下釀酒葡萄生長發(fā)育狀況及品質(zhì)特性,研究了遮光條件對釀酒葡萄果實生長期含糖量、含酸量變化及單寧、總酚、總花色苷一系列酚類物質(zhì)質(zhì)量比變化的影響,從而為改善葡萄生長期間的栽培管理、為該地區(qū)釀酒葡萄成熟度控制及葡萄酒品質(zhì)的提高提供科學的借鑒作用。

1 材料與方法

1.1 供試品種和遮陽網(wǎng)

試驗品種選用梅鹿輒(Merlot),別名美樂。原產(chǎn)法國波爾多,屬西歐品種群。該品種抗寒、耐旱能力較強,適宜在礫質(zhì)沙地或山坡丘陵地種植。喜歡溫暖氣候。

供試遮陽網(wǎng)產(chǎn)于河北安平旭泰遮陽網(wǎng)防護網(wǎng)廠,遮光率分別為40%、50%、60%。

1.2 田間實驗及采樣方法

試驗區(qū)在寧夏園藝所釀酒葡萄基地。從葡萄果實轉(zhuǎn)色期到成熟期進行遮光處理,進行遮光率為40%、50%、60%3個處理,以自然光照為對照(CK),每個處理重復(fù)3個試驗小區(qū),遮光處理后每7 d采樣直至果實成熟,共取7次,在每個小區(qū)隨機選取長勢一致的12棵植株,在12棵植株的上、中、下各選1個果穗,一共選取36穗,掛牌標記。取樣時在這36個果穗的上、中、下部各取1個果粒。采樣后放入保鮮袋,裝入低溫絕熱采樣箱,當天檢測各項生理指標。

1.3 品質(zhì)成分的測定

品質(zhì)成分的測定依據(jù)葡萄酒、果酒指標國家標準GB/T 15038—2006[10];可溶性固形物采用手持測糖儀，取10粒果粒測其平均值;總酸參考GB/T 15038—2006采用氫氧化鈉直接滴定法;還原糖參考GB/T 15038—2006采用斐林試劑法;總酚采用福林肖卡法;單寧含量采用福林丹尼斯法;總花色素苷采用pH示差法[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照強度對可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)的影響

光照對葡萄可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)的影響如圖1所示，圖1中不同字母表示顯性差異(P<0.05),下同。由圖1可知，釀酒葡萄梅鹿輒果實中可溶性固形物的質(zhì)量分數(shù)隨果實成熟度的提高而增加,并且可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)隨光照強度增加呈上升趨勢。遮光處理28 d開始,各處理和對照之間葡萄果實可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)出現(xiàn)統(tǒng)計學差異,直至35 d,遮光處理葡萄果實中可溶性固形物顯著低于對照(P<0.05);遮光處理至42 d,不同遮光處理后葡萄果實可溶性固形物顯著低于對照,60%與50%遮光處理之間葡萄果實可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)沒有顯著性差異;對照可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)達到23.07%,其次遮光率為40%的質(zhì)量分數(shù)達到21.33%,遮光率60%的葡萄平均可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)最低(19.10%)。

圖1 不同處理葡萄果實中可溶性固形物的質(zhì)量分數(shù)

2.2 光照強度對成熟果實總酸質(zhì)量濃度的影響

光照強度對葡萄總酸質(zhì)量濃度的影響如圖2所示。從圖2可以看出,釀酒葡萄梅鹿輒果實中總酸質(zhì)量濃度隨果實成熟度的提高而減少,并且總酸質(zhì)量濃度隨光照強度增加而下降。遮光處理至成熟期,60%遮光葡萄果實中總酸質(zhì)量濃度為6.07 g/L,降幅為17.78%,對照總酸質(zhì)量濃度僅為4.93 g/L,降幅為40.10%,兩者呈現(xiàn)顯著差異(P>0.05),50%和40%遮光處理與對照總酸質(zhì)量濃度沒有顯著性差異。

圖2 不同處理葡萄果實中總酸的質(zhì)量濃度

2.3 光照強度對還原糖質(zhì)量濃度的影響

光照強度對葡萄還原糖質(zhì)量濃度的影響如圖3所示,從圖3可以看出，在不同的遮光處理條件下,釀酒葡萄梅鹿輒果實中葡萄還原性糖的質(zhì)量濃度隨著葡萄成熟度的提高呈上升趨勢。遮光處理0～21 d,葡萄果實中還原糖質(zhì)量濃度各處理與對照之間無差異;處理28～42 d,60%遮光處理葡萄果實中還原糖顯著低于對照(P<0.05),而遮光40%和50%與對照之間還原糖質(zhì)量濃度無差異;處理49 d,對照還原糖質(zhì)量濃度為231.67 g/L,40%遮光還原糖質(zhì)量濃度為221.33 g/L,顯著高于50%、60%遮光處理(P<0.05),遮光60%還原糖僅為198.33 g/L。

圖3 不同處理葡萄果實中還原糖的質(zhì)量濃度

2.4 光照強度對成熟果實酚類物質(zhì)的影響

葡萄成熟過程中形成和積累酚類代謝產(chǎn)物,葡萄果實中的酚類物質(zhì)主要包括單寧、花色苷、酚酸和黃酮類化合物,葡萄果實中的酚類物質(zhì)作為葡萄酒的“骨架成分”賦予了葡萄酒色澤、滋味、口感和特殊的香氣,同時,葡萄酒的抗氧化性也源于葡萄原料的酚類物質(zhì)。

光照強度對葡萄總酚的影響如圖4所示,由圖4可知，釀酒葡萄梅鹿輒果實中的總酚質(zhì)量比隨遮光率的增大先上升后下降。在葡萄成熟期,遮光40%葡萄果實總酚質(zhì)量比為2 212.00 mg/kg,略高于50%遮光處理和對照葡萄果實中總酚質(zhì)量比,顯著高于60%遮光處理(P<0.05)。

圖4 不同處理葡萄果實中總酚的質(zhì)量比

光照強度對葡萄單寧的影響如圖5所示,從圖5可以看出，單寧質(zhì)量比隨著遮光率的增加亦呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,遮光40%的單寧質(zhì)量比達到1 129.67 mg/kg,并且顯著高于對照和60%遮光處理。

圖5 不同處理葡萄果實中單寧的質(zhì)量比

光照強度對葡萄花色素苷的影響如圖6所示,由圖6可知，葡萄果實中花色素苷的質(zhì)量比隨著遮光率增加而降低,對照葡萄果實中花色素苷的質(zhì)量比顯著高于其他遮光處理(P<0.05),60%遮光處理葡萄果實中花色素苷的質(zhì)量比僅為705.67 mg/kg,且顯著低于對照和其他處理(P<0.05)。

圖6 不同處理葡萄果實中花色素苷的質(zhì)量比

3 結(jié) 論

植物的生長與葉片光合作用直接相關(guān),葉片光合能力直接影響到營養(yǎng)物質(zhì)合成分解進而影響葡萄漿果品質(zhì)和產(chǎn)量的形成,本文對不同光照強度下葡萄品質(zhì)因子的形成進行了研究,實驗結(jié)果表明,葡萄中還原糖、總酸、可溶性固形物與光照強度呈現(xiàn)正相關(guān),隨著光照強度減弱,葡萄中的可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)降低,還原糖質(zhì)量濃度降低,總酸質(zhì)量濃度升高,分析原因是漿果進入轉(zhuǎn)色期后,葉片不斷合成光合產(chǎn)物,多糖轉(zhuǎn)變成單糖,有機酸轉(zhuǎn)變成單糖[4]。

光照可促進葉片光合產(chǎn)物向果實的輸入和分配,從而提高果實可溶性固形物的質(zhì)量濃度。在成熟過程中,各種有機酸由于呼吸作用而降低。光照影響葡萄漿果的酸度,自然光下有機酸被呼吸作用所消耗并可轉(zhuǎn)化為糖,導(dǎo)致酸的質(zhì)量濃度不足,自然光照成熟期葡萄的酸的質(zhì)量濃度僅為4.93 g/L,進而影響葡萄酒品質(zhì),適度地減少光照強度可有效地提升葡萄中總酸質(zhì)量濃度。

同時,寧夏賀蘭山東麓氣候條件完全能夠滿足釀酒葡萄還原糖的積累,40%遮光處理可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)和還原糖質(zhì)量濃度完全滿足葡萄酒釀造需求。而葡萄中的單寧及總酚質(zhì)量比隨著光照強度的減少并未呈現(xiàn)規(guī)律性地升高或者降低,而是40%適度遮光總酚和單寧質(zhì)量比最高,并與自然光照栽培的葡萄呈現(xiàn)出顯著性差異,這是由于果實從轉(zhuǎn)色期到成熟期的時間是在8月的中下旬到9月中旬,該時間段溫度高并且光照時間長,長時間的陽光直射引起溫度過高影響了酚類化合物的形成[11-12],造成酚類化合物的質(zhì)量比下降,但光照不足抑制了酚類物質(zhì)的積累。這說明只有在一定的光照強度范圍內(nèi)酚類物質(zhì)的合成才會順利進行,總酚、單寧在葡萄生長過程中的形成規(guī)律及光調(diào)控機制需要進行更深一步的探索研究。50%、60%遮光處理下對葡萄糖的合成有一定的負面影響,從而影響葡萄酒酒度的形成,并且光照不足對葡萄生長過程中酚類物質(zhì)的積累也有負面影響,進而對葡萄酒品質(zhì)形成不利。

綜上所述,植物的光合作用是非常復(fù)雜的過程，除光照強度的影響外，光質(zhì)、日照長度、葡萄自身的生理結(jié)構(gòu)、溫度、光照、土壤和水等生態(tài)因素都對釀酒葡萄品質(zhì)成分有重要的影響, 40%遮光處理,保證釀酒葡萄有足夠的糖分積累用于葡萄酒酒度形成,并且酸度適宜,同時單寧和總酚質(zhì)量比水平最高,花色素苷質(zhì)量比略低于自然光照。

實驗結(jié)果表明在寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)改變果實光照條件,可在一定程度上促進葡萄品質(zhì)的形成,為達到最優(yōu)品質(zhì)釀酒葡萄的栽培模式提供有效的理論依據(jù)。