艾賽提·阿合旦，彭 昕，李澤涵，李函倫，楊興元，2*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆微生物學(xué)會(huì)，新疆 烏魯木齊 830091）

葡萄酒的香氣不僅能表達(dá)葡萄酒的風(fēng)格特征，還能反映各產(chǎn)區(qū)的風(fēng)土特點(diǎn)[1]。目前已在葡萄酒發(fā)現(xiàn)了1 000多種揮發(fā)性香氣成分[2-3]。葡萄酒的香氣分為三類：品種香、發(fā)酵香和陳釀香[4]。品種香是來(lái)源于葡萄果實(shí)中的香氣，與原料的品種、產(chǎn)地和種植條件密切相關(guān)[5]；發(fā)酵香是葡萄酒在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的香氣，通常與酵母種類密切相關(guān)，不同的酵母代謝途徑不同，使葡萄酒具有不同的風(fēng)味特征[6]，發(fā)酵香對(duì)最終的葡萄酒香氣影響較大，因?yàn)槠洳粌H可以直接影響香氣，還可以修飾品種香和陳釀香。陳釀香是葡萄酒在陳釀過(guò)程中形成的香氣，主要由氧化還原和酯化反應(yīng)所產(chǎn)生的芳香族成分和橡木桶提供[7-8]。

目前，在葡萄酒香氣檢測(cè)方面的研究，國(guó)內(nèi)外以氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatograohy-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用技術(shù)為主[9-11]，而頂空固相微萃取結(jié)合全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜（headspace solid-phase microextraction combined with comprehensive two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry，HS-SPME-GC×GCTOFMS）這項(xiàng)技術(shù)在葡萄酒香氣檢測(cè)上應(yīng)用較少，廣泛用于白酒的痕量香氣方面[12-14]。與氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)相比，其優(yōu)勢(shì)在于分離效果更好、靈敏度更高。

隨著新疆“十四五規(guī)劃”召開(kāi)，葡萄酒產(chǎn)業(yè)成為了新疆的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一，其中焉耆盆地產(chǎn)區(qū)備受關(guān)注。焉耆盆地產(chǎn)區(qū)種植葡萄歷史悠久，果實(shí)品質(zhì)較好，許久以來(lái)一直致力于引進(jìn)和推廣優(yōu)質(zhì)的釀酒葡萄品種，獨(dú)特良好的氣候類型和地形以及當(dāng)?shù)厮捎玫脑耘喙芾矸绞胶歪劸乒に嚊Q定了該產(chǎn)區(qū)葡萄酒的優(yōu)良品質(zhì)和獨(dú)特風(fēng)格[15]。常用的白葡萄品種有霞多麗、雷司令兩種[16]。甜型葡萄酒酒體甜潤(rùn)，香氣濃郁，深受消費(fèi)者喜歡。由于氣候等因素對(duì)產(chǎn)地的限制，不能使生長(zhǎng)期較長(zhǎng)的葡萄品種得到滿足，達(dá)不到應(yīng)有的含糖量，使大部分產(chǎn)區(qū)都不具有生產(chǎn)天然甜型葡萄酒的條件。在這一背景下，焉耆盆地產(chǎn)區(qū)得天獨(dú)厚的氣候條件和地形優(yōu)勢(shì)更進(jìn)一步推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)甜型葡萄酒的發(fā)展。

本實(shí)驗(yàn)以新疆焉耆盆地產(chǎn)區(qū)甜白葡萄酒為研究對(duì)象，采用頂空固相微萃?。℉S-SPME）結(jié)合全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC×GC-TOFMS）檢測(cè)葡萄酒的香氣成分，為了進(jìn)一步確定該產(chǎn)區(qū)甜白葡萄酒的香氣，采用主成分分析（principal component analysis，PCA）對(duì)香氣成分進(jìn)行差異性分析，以期為該產(chǎn)區(qū)甜白葡萄酒的發(fā)展提供一定指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

4種甜白葡萄酒（釀酒葡萄品種分別為霞多麗、雷司令，酵母分別為K1釀酒酵母、CY3079酵母）：佰年莊酒業(yè)有限公司（北緯41°～42°）2021年釀造。采用雷司令品種，K1酵母菌種發(fā)酵的酒樣編號(hào)R-1，CY3079酵母菌種發(fā)酵的酒樣編號(hào)R-2；采用霞多麗品種，K1酵母菌種發(fā)酵的酒樣編號(hào)CH-1，CY3079酵母菌種發(fā)酵的酒樣編號(hào)CH-2。

硫酸銅、鹽酸（均為分析純）：天津市盛淼精細(xì)化工有限公司；氫氧化鈉（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氯化鈉（分析純）：西隴科學(xué)股份有限公司；HC果膠酶、K1釀酒酵母、CY3079酵母：法國(guó)拉曼公司；焦亞硫酸鉀（分析純）：淄博長(zhǎng)城化工廠；山梨酸鉀（分析純）：南通奧凱生物技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

WineScanTMFlex79063葡萄酒自動(dòng)分析儀器：丹麥福斯分析儀器有限公司；egasus 4D全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC×GC-TOFMS）：美國(guó)LECO公司；第一維色譜柱為DB-WAX（30 m×0.25 mm，0.25 μm）、第二維色譜柱為DB-17HT（2 m×0.1 mm，0.1 μm）、DC-12型氮吹儀：上海安譜科學(xué)儀器有限公司；頂空固相微萃?。℉S-SPME）裝置：美國(guó)Supelco公司；LAL2T酒精計(jì)：廣州速為電子科技有限公司；LE203E/02 分析天平：上海波博特勒-托利多儀器有限公司；DZKW-0-2電熱恒溫水浴鍋：北京光明醫(yī)療儀器有限公司；CJM-4101比重計(jì)：冀州市耀華器械儀表廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 甜葡萄酒工藝流程及操作要點(diǎn)

葡萄采收→分選→除梗破碎（加入適量焦亞硫酸鉀）→壓榨→果膠酶澄清→控溫發(fā)酵（監(jiān)控）→終止發(fā)酵（調(diào)硫、降溫至0 ℃）→下膠澄清→過(guò)濾裝瓶→酒窖儲(chǔ)藏→甜葡萄酒

操作要點(diǎn)：

發(fā)酵前處理：釀酒葡萄采收后分選（剔除病爛果、枝葉、泥沙果等雜物），立即除梗破碎、壓榨（壓榨過(guò)程中加入適量焦亞硫酸鉀）。

果膠酶澄清：壓榨得到的葡萄汁加入0.02 g/L的HC果膠酶（用22 ℃純水按照1∶10比例活化10 min），低溫狀態(tài)下靜置12 h。

控溫發(fā)酵：將0.25 g/L K1酵母和CY3079酵母干粉用39 ℃的純水進(jìn)行活化，直至液面冒出氣泡，活化完成后添加到發(fā)酵罐中，控制溫度在15～18 ℃進(jìn)行酒精發(fā)酵。

終止發(fā)酵：當(dāng)酒精度至10%vol時(shí)立即終止發(fā)酵（加入0.06 g/L的焦亞硫酸鉀、降溫至0 ℃）。

下膠澄清、過(guò)濾裝瓶、儲(chǔ)藏：加入皂土0.5 g/L，裝瓶前加入山梨酸鉀0.26 g/L，補(bǔ)硫?qū)⒂坞x硫調(diào)至0.03 g/L，放置酒窖中儲(chǔ)藏（3個(gè)月），得甜葡萄酒成品。

1.3.2 揮發(fā)性香氣成分測(cè)定

（1）樣品預(yù)處理?xiàng)l件：取5 mL甜白葡萄酒樣品，加1 g NaCl，置于頂空瓶中上機(jī)檢測(cè)。

（2）頂空固相微萃取（HS-SPME）條件：萃取頭先在GC進(jìn)樣口270 ℃條件下活化1 h，使用前在GC進(jìn)樣口250 ℃條件下解吸8 min，以除去吸附的揮發(fā)性物質(zhì)。

（3）GC×GC-TOFMS儀器條件：進(jìn)樣口溫度250 ℃；分流比5∶1；載氣為氦氣（99.999%）；流量1 mL/min；第一維柱溫：40 ℃保持1 min，以5 ℃/min升至130 ℃，以2 ℃/min升至160 ℃；以20 ℃/min升至240 ℃，保持7 min。第二維柱溫：始終高于第一維柱10 ℃；調(diào)制解調(diào)器溫度：始終高于第二維柱15 ℃；調(diào)制周期：5 s；傳輸線溫度：270 ℃。電離方式：電子電離（electron impact，EI）源，電子能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃，傳輸線溫度為270 ℃。檢測(cè)器電壓1 680 V；質(zhì)量范圍30～500 amu；采集頻率為100 spectra/s。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

采用面積歸一化法計(jì)算定性香氣物質(zhì)的相對(duì)百分含量，記錄色譜圖。參照Z(yǔ)HU S K等[17]篩選相似度＞800的化合物作為鑒定結(jié)果，根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（national institute of standards and technology，NIST）2014質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)得到的化合物的定性表格，包括化合物名稱、一維保留時(shí)間（1st）、二維保留時(shí)間（2st）、相似度、CAS號(hào)、化合物、峰面積和分子式等信息。實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次，采用Excel2016處理數(shù)據(jù)、Python3.7繪圖、SPSS25.0進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 焉耆盆地產(chǎn)區(qū)4種甜白葡萄酒揮發(fā)性香氣成分分析

通過(guò)HS-SPME-GC×GC-TOFMS檢測(cè)焉耆盆地產(chǎn)區(qū)4種甜白葡萄酒的揮發(fā)性香氣成分，總離子流色譜圖見(jiàn)圖1；定性結(jié)果和相對(duì)含量見(jiàn)表1。

圖1 焉耆盆地產(chǎn)區(qū)4種甜白葡萄酒揮發(fā)性香氣成分一維總離子流色譜圖Fig.1 One-dimensional total ion chromatogram of volatile aroma components of 4 kinds of sweet white wines in Yanqi Basin region

表1 焉耆盆地產(chǎn)區(qū)4種甜白葡萄酒中揮發(fā)性香氣成分及相對(duì)含量Table 1 Volatile aroma components and relative contents of 4 kinds of sweet white wines in Yanqi Basin region

續(xù)表

續(xù)表

由表1可知，焉耆盆地產(chǎn)區(qū)甜白葡萄酒R-1中共檢測(cè)出78種揮發(fā)性香氣成分，主要包括酯類32種（占總含量的63.27%），醇類23種（占總含量的23.31%），酸類13種（占總含量的7.29%），醛酮醚類3種（占總含量的1.14%），萜烯類3種（占總含量的4.40%），氨基酸類2種（占總含量的0.55%），其他類2種（占總含量的0.04%）。相對(duì)含量較高的成分有辛酸乙酯（16.31%）、正己酸乙酯（10.01%）、乙酸異戊酯（9.62%）、癸酸乙酯（6.62%）、乙酸正己酯（6.60%）、異戊醇（5.41%）、乙酸乙酯（4.07%）等。

甜白葡萄酒R-2中共檢測(cè)出69種揮發(fā)性香氣成分，主要包括酯類24種（占總含量的59.81%），醇類19種（占總含量的30.63%），酸類14種（占總含量的7.55%），醛酮醚類5種（占總含量的0.08%），萜烯類4種（占總含量的1.41%），氨基酸類1種（占總含量的0.49%），其他類2種（占總含量的0.03%）。相對(duì)含量較高的成分有辛酸乙酯（16.21%）、癸酸乙酯（15.94%）、異戊醇（8.26%）、正己酸乙酯（7.05%）、乙酸異戊酯（6.85%）、硼酸三乙酯（3.21%）、月桂酸乙酯（2.78%）等。

甜白葡萄酒CH-1中共檢測(cè)出71種揮發(fā)性香氣成分，主要包括酯類29種（占總含量的68.1%），醇類21種（占總含量的23.25%），酸類10種（占總含量的6.60%），醛酮醚類6種（占總含量的1.17%），萜烯類2種（占總含量的0.37%），氨基酸類1種（占總含量的0.44%），其他類2種（占總含量的0.07%）。相對(duì)含量較高的成分有癸酸乙酯（20.49%）、辛酸乙酯（18.13%）、正己酸乙酯（7.74%）、乙酸異戊酯（6.73%）、異戊醇（4.34%）、月桂酸乙酯（4.06%）、草酸二乙酯（2.52%）等。

甜白葡萄酒CH-2中共檢測(cè)出73種揮發(fā)性香氣成分，主要包括酯類29種（占總含量的55.80%），醇類17種（占總含量的33.11%），酸類13種（占總含量的8.97%），醛酮醚類7種（占總含量的0.92%），萜烯類4種（占總含量的0.74%），氨基酸類1種（占總含量的0.41%），其他類2種（占總含量的0.05%）。相對(duì)含量較高的成分有辛酸乙酯（20.37%）、正己酸乙酯（8.33%）、乙酸異戊酯（8.12%）、異戊醇（7.12%）、癸酸乙酯（6.65%）、乙酸乙酯（4.13%）、月桂酸乙酯（3.11%）等。

葡萄酒中的揮發(fā)性香氣成分是葡萄酒品質(zhì)的重要組成部分，主要包括酯類、醇類、萜烯類、酚類和酮類等[27]。由此可以發(fā)現(xiàn)，4種甜白葡萄酒揮發(fā)性香氣成分的種類基本相似，但在不同品種和酵母間表現(xiàn)的差異較大，不同品種間的香氣差異來(lái)源于產(chǎn)地氣候、土壤、栽培方式等因素[28]。因此，葡萄品種使葡萄酒呈現(xiàn)出各自的風(fēng)味特征，是引起葡萄酒差異的主要原因。國(guó)外大量研究報(bào)道，葡萄中重要的芳香物質(zhì)是C6化合物[29-30]。本研究結(jié)果中也檢測(cè)到了C6化合物，如丁酸乙酯、乙酸異丁酯、硼酸三乙酯、草酸二乙酯、2-甲基-3-戊醇、3,3-二甲基-2-丁醇、3-甲基-1-戊醇等。除了這些香氣物質(zhì)外，本研究中發(fā)現(xiàn)的其他香氣成分與其他甜葡萄酒香氣成分中發(fā)現(xiàn)的有所不同。王家梅[31]研究賀蘭山東麓甜葡萄酒的特征香氣，共檢測(cè)出135種香氣成分，酯類和醇類香氣物質(zhì)所占比例較高。黃玲[32]研究不同產(chǎn)區(qū)威代爾甜葡萄酒的特征香氣成分，兩個(gè)產(chǎn)區(qū)香氣化合物共299種，并且酯類物質(zhì)數(shù)量較多，不同產(chǎn)區(qū)之間葡萄酒存在差異。耿仕瑾等[33]研究通過(guò)酵母比例控制賀蘭山東麓晚采小芒森甜葡萄酒的香氣成分，共鑒定出42種香氣成分，提高了萜烯類和降異戊二烯類的香氣化合物的含量。

2.2 葡萄酒香氣主成分分析

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)SPSS25.0軟件對(duì)4種甜白葡萄酒測(cè)定出的103種香氣成分進(jìn)行主成分分析。主成分（principal component，PC）1的方差貢獻(xiàn)率為38.54%，主成分2的方差貢獻(xiàn)率為33.63%，主成分1和主成分2的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了72.17%，總提取率達(dá)到了70%以上，可見(jiàn)此2個(gè)主成分可以說(shuō)明該數(shù)據(jù)的情況。

焉耆盆地產(chǎn)區(qū)4種甜白葡萄酒在PC1和PC2的主成分得分圖見(jiàn)圖2。由圖2可知，R-1甜白葡萄酒在第一象限和第二象限之間，該酒對(duì)PC2的方差貢獻(xiàn)率較大且與PC2呈正相關(guān)，對(duì)PC1的方差貢獻(xiàn)率低。R-2甜白葡萄酒在第一象限在PC1的映射上最大，且與PC1、PC2正相關(guān)。CH-1甜白葡萄酒和CH-2甜白葡萄酒分別分布在第三象限和第四象限，CH-1對(duì)PC2方差貢獻(xiàn)率較低，與PC1呈負(fù)相關(guān)，CH-2對(duì)PC1的方差貢獻(xiàn)率較高，與PC2呈負(fù)相關(guān)。

圖2 焉耆盆地產(chǎn)區(qū)4種甜白葡萄酒揮發(fā)性香氣主成分得分圖Fig.2 Principal component score diagram of volatile aroma of 4 kinds of sweet white wines in Yanqi Basin region

4種甜白葡萄酒揮發(fā)性香氣成分主成分分析載荷圖見(jiàn)圖3。由圖3可知，X26乙酸苯乙酯、X33十四酸乙酯、X35（E）-3-己烯-1-醇乙酸酯、X76 9-癸烯酸、X84 4-羥苯基丙酮酸、X85L-高苯丙氨酸為R-1甜白葡萄酒的特征香氣化合物，呈玫瑰花香、蜂蜜味和果香；X20辛酸丙酯、X57丙二醇、X58 2-甲基-1-丁醇、X83苯甲酸、X101丙烯為R-2甜白葡萄酒的特征香氣化合物，呈果香、甜味和芳香味；X36草酸二乙酯、X37甲酸庚酯、X38 2-甲基-3-戊醇、X66 1-己烯-3-醇、X92羥基丙酮、X93 2-癸酮、X95三聚乙醛為CH-1甜白葡萄酒的特征香氣化合物，呈芳香味、梅子味、果香和甜味；X13庚酸乙酯、X53（2S,3S）-（+）-2,3-丁二醇、X87甲基烯丙基酮、X96 1,4-戊二烯、X97（-）-檸檬烯、X99 1-丙烯為CH-2甜白葡萄酒的特征香氣化合物，呈菠蘿味、檸檬味和芳香味。

圖3 焉耆盆地產(chǎn)區(qū)4種甜白葡萄酒揮發(fā)性香氣成分主成分分析載荷圖Fig.3 Principal component analysis loading diagram of volatile aroma components of 4 kinds of sweet white wine in Yanqi Basin region

3 結(jié)論

本研究采用頂空固相微萃?。℉S-SPME）結(jié)合全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC×GC-TOFMS）測(cè)定新疆焉耆盆地產(chǎn)區(qū)4種甜白葡萄酒的香氣成分，并通過(guò)主成分分析法研究它們的特征香氣化合物。4種甜白葡萄酒共檢測(cè)出103種揮發(fā)性香氣成分，它們主要是酯類、芳香醇類、酸類、萜烯類、醛酮醚類、氨基酸類和其他類香氣化合物。不同酵母發(fā)酵的甜白葡萄酒中香氣化合物的含量和數(shù)量差異較為明顯，主要表現(xiàn)在酯類、醇類和醛酮醚類化合物，不同品種發(fā)酵的甜白葡萄酒香氣差異主要表現(xiàn)在醇類、萜烯類香氣化合物。為了更加科學(xué)地確認(rèn)該產(chǎn)區(qū)的特征香氣化合物，故采用主成分分析法研究甜型葡萄酒的香氣成分，得到4種酒的特征香氣化合物，R-1葡萄酒為乙酸苯乙酯、十四酸乙酯、（E）-3-己烯-1-醇乙酸酯、9-癸烯酸、4-羥苯基丙酮酸、L-高苯丙氨酸；R-2葡萄酒為辛酸丙酯、丙二醇、2-甲基-1-丁醇、苯甲酸、丙烯；CH-1葡萄酒為草酸二乙酯、甲酸庚酯、2-甲基-3-戊醇、1-己烯-3-醇、羥基丙酮、2-癸酮、三聚乙醛；CH-2為庚酸乙酯、（2S,3S）-（+）-2,3-丁二醇、甲基烯丙基酮、1,4-戊二烯、（-）-檸檬烯、1-丙烯。這些香氣化合物的共同作用下造就了該產(chǎn)區(qū)甜白葡萄酒特有的風(fēng)味。