酿酒圆叶葡萄Noble和Carlos浆果挥发性成分分析

张劲，杨莹，管敬喜，周咏梅，黄羽，时晓芳，李玮

（广西农业科学院葡萄与葡萄酒研究所，广西南宁530007）

酿酒圆叶葡萄Noble和Carlos浆果挥发性成分分析

张劲，杨莹，管敬喜，周咏梅，黄羽，时晓芳，李玮*

（广西农业科学院葡萄与葡萄酒研究所，广西南宁530007）

采用固相微萃取-气相色谱-质谱法（SPME-GC-MS）对酿酒圆叶葡萄品种Noble和Carlos浆果中挥发性成分进行鉴定，共鉴定出49种化合物，其中含有醇类、酯类、醛类、酮类等成分。Noble的挥发性成分总含量高于Carlos，2个品种中含量最高的成分都是(E)-2-甲基环戊醇和4-羟基-2-丁酮，二者在挥发性组分种类和含量上有一定的相似性。

圆叶葡萄；品种；挥发性组分；检测

圆叶葡萄（Vitisrotundifolia）为葡萄科葡萄属圆叶葡萄亚属，起源于美国东南部，是美国东南部的主栽葡萄品种，栽培历史超过400年。圆叶葡萄果实具有特殊的芳香风味，除鲜食外还可以加工成各种产品，如果汁、果脯、果酱、葡萄干、葡萄酒、果冻等。圆叶葡萄品种繁多，分鲜食品种、鲜食加工兼用品种及酿酒加工品种等，特征之一是具有独特的浓郁香气，使得其加工产品如葡萄酒具有典型性的强烈香气[1]。

2007年，广西农业科学院从美国佛罗里达农工大学引进两个加工型圆叶葡萄品种Noble、Carlos，种植于广西农业科学院葡萄种质资源圃，2008年开始挂果，2009年进入丰产期，目前具有较好的栽培表现[2]。作为酿酒加工型品种，挥发性香气组分是重要的特征指标。美国东南部圆叶葡萄中自由态香气组分[3-5]和键合态香气组分[6]在国外都有一定程度的研究。目前国内对Noble和Carlos 2个品种的挥发性组分的研究鲜有报道。本研究采用气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用仪对广西引种的酿酒圆叶葡萄挥发性组分和香气特征进行研究和探讨，为评价圆叶葡萄在我区的引种表现、评价其酿造特性及其葡萄酒后期发酵和陈酿香气变化规律研究提供科学依据。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

圆叶葡萄Noble和Carlos葡萄：2013年7月31日采摘于南宁明阳工业园广西农业科学院葡萄与葡萄酒研究所圆叶资源圃（N22°36′24.63″E108°14′47.51″），葡萄为3年葡萄树。挑选具有较高成熟度、无机械伤、无病虫害、香气浓郁的果实进行实验。

内标物2-辛醇（100μg/mL，纯度≥99.5%）：美国Aldrich公司；正构烷烃混标（C6～C26，分析纯）：美国Supelco公司。

1.2仪器与设备

固相微萃取（solid phase micro extraction，SPME）系统包括手柄、75μmCar/PDMS萃取头：美国Sigma公司；FW100型高速万能粉碎机：天津泰斯特仪器有限公司；85-2A型恒温磁力搅拌器、HH-S4型电热恒温水浴锅：江苏省金坛市医疗仪器厂；Trace MS2000气相色谱-质谱（GC-MS）联用仪：美国Thermo Finnigan公司；DB-WAX色谱柱：美国Agilent公司。

1.3实验方法

1.3.1样品制备

称取100g葡萄，去籽，用液氮速冻，放入粉碎机，加液氮粉碎成均匀粉末状，迅速装入20mL顶空瓶中，至半瓶左右，并对样品进行准确称量，拧紧瓶盖，冷冻备用[7]。

1.3.2顶空-固相微萃取

顶空-固相微萃取（head space solid-phase micro-extractions，HS-SPME）条件：顶空瓶中加入磁力转子，加入5μL的2-辛醇作为内标。将老化后的75μm Car/PDMS萃取头插入样品瓶顶空部分，于45℃吸附30min，吸附后的萃取头取出后插入气相色谱进样口，于250℃解吸3min，同时启动仪器采集数据[8]。

1.3.3气相色谱-质谱（GC-MS）分析

GC条件：色谱柱为DB-Wax（30m×0.25mm×0.25μm）；初始温度40℃保持4min，以6.0℃/min升至80℃，再以10.0℃/min升至230℃，保持6min；进样温度250℃，载气为He，流速0.8mL/min，不分流。

MS条件：电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量为70eV，离子源温度200℃，扫描范围30～500u。

1.3.4挥发性组分的定性定量

保留指数（retention index，RI）鉴定：使用的C6～C26正构烷烃混标，以同样的进样条件进行GC-MS分析，利用其保留时间按照线性方程计算各挥发性组分的保留指数[9]，RI=100n+100[tR（x）-tR（n）]/[tR（n+1）-tR（n）]，tR（x）为被测组分的保留时间（min），tR（n）和tR（n+1）分别为具有n和n+1个碳原子的正构烷烃的保留时间（min）。

质谱定性：分析结果与美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）标准信息库以及Wiely数据库进行比对定性。测定的保留指数与文献进行比对，结合保留指数和质谱库的比对结果对挥发性组分进行定性鉴定。定量：利用内标物的出峰面积与检测组分的峰面积对比，计算挥发性组分在样品中的含量。

2　结果与分析

2.1 Noble和Carlos挥发性组分分析结果

应用GC-MS分析Noble和Carlos葡萄挥发性组分，得到的总离子色谱图分别见图1和图2，经过GC-MS分析、RI比对和内标法定量，得到其挥发性组分种类和含量，结果列于表1中。

由图1、图2及表1可知，2个品种的圆叶葡萄挥发性组分分布结构有一定的相似性。定性定量结果表明，2种葡萄共鉴定出挥发性组分49种，其中Noble含有37种，Carlos含有36种，两者共有24种相同组分。从挥发组分总含量方面来看，Noble挥发组分总含量为4629.8μg/kg，高于Carlos（挥发组分总含量3757.5μg/kg）。

Noble中单组分含量较高的6种成分，从高到低依次为：（E）-2-甲基环戊醇、4-羟基-2-丁酮、（E）-2-己烯醛、乙酸异丙酯、正己醇、（E）-2-己烯醇；Carlos中单组分含量最高的6种成分，从高到低依次为：（E）-2-甲基环戊醇、4-羟基-2-丁酮、2-环己烯-1-醇、乙酸丁酯、正己醇、乙酸丙酯。可见两者具有相同的最高含量挥发组分为（E）-2-甲基环戊醇和4-羟基-2-丁酮，分别具有青香、草味、木瓜香和甜香、烤香，对此2个品种整体香气有较为重要的贡献。

图1　Noble挥发性组分GC-MS总离子色谱图Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile components of Noble grape

图2　Carlos挥发性组分GC-MS总离子色谱图Fig.2 GC-MS total ion chromatogram of volatile components of Carlos grape

应用SPSS 15.0对两者的挥发性组分含量进行相关性分析（未检测的物质含量以0计），结果表明两组挥发性组分含量Pearson相关系数r为0.797，具有一定的正相关性，说明Noble和Carlos同属圆叶葡萄亚属，在挥发组分方面有较强的一致性，可能表现出一定相似度的香气特征。将挥发组分分类，结果见图3。由图3可知，醇类化合是2种葡萄中含量最高的挥发组分，而两者在酯类、酮类和醛类化合物的含量上有差异，导致其香型的差异性。

2.2酯类组分分析

酯类组分是酿酒葡萄中重要的香气成分，赋予果实果香、花香、甜香等令人愉快的香气，且在葡萄酒发酵和陈酿过程中会出现更多的酯类物质，形成葡萄酒中清新愉快的香气[14-15]。2种圆叶葡萄中共鉴定出12种酯类组分，其中Noble含8种，Carlos含10种，两者共有酯类6种成分：乙酸异丙酯、乙酸丙酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯、2-丁烯酸乙酯、乙酸己酯。Noble总酯含量为659.2μg/kg，略高于Carlos总酯含量597.4μg/kg。由表1可知，Noble中含量较高的酯类为乙酸异丙酯、乙酸丁酯，带有甜苹果香和杏仁、青草味；Carlos中含量较高的为乙酸丁酯、乙酸丙酯，后者主要表现为果香、梨香。2-丁烯酸乙酯又叫巴豆酸乙酯，在2种葡萄中均有一定含量，表现出强烈酸焦香和水果香气，有朗姆酒香和醚香，可能对圆叶葡萄浓烈、略有刺激的整体香气有一定贡献作用。

表1　圆叶葡萄Noble和Carlos浆果挥发性组分GC-MS分析结果Table 1 GC-MS analysis results of volatiles in Noble and Carlos

续表

图3　Noble和Carlos葡萄中不同类别挥发性组分的含量分布Fig.3 Distribution of different category volatiles in Noble and Carlos

2.3醇类组分分析

从图3可见，醇类化合物是2种圆叶葡萄中含量最为丰富的挥发性组分，Noble中醇类总含量有1 805.4μg/kg，Carlos中有醇类总含量2 017.4μg/kg。2种葡萄中共鉴定出16种醇类化合物，主要为C6醇，其他还有低级醇和杂环醇等。Noble中含有13种，Carlos种含有11种，两者共同含有醇类8种。Noble中含量较高的醇类化合物有（E）-2-甲基环戊醇、正己醇、（E）-2-己烯醇，Carlos中含量较高的醇类化合物有（E）-2-甲基环戊醇、2-环己烯-1-醇、正己醇、（E）-2-己烯醇，均为C6醇，主要提供青香和树叶气味，主要来自于不饱和脂肪酸酶解过程，属于脂肪酸衍生物[16]。2个品种中含量最高的醇类均为（E）-2-甲基环戊醇，据报道，（E）-2-甲基环戊醇是木瓜中主要香气成分[17]，主要表现青香、草味、木瓜香等香气特征[12]。

2.4醛类组分分析

Noble和Carlos共鉴定出9种醛类挥发性组分，占全部挥发性组分中相对较小的比例，Noble中醛类总含量为966.5μg/kg，Carlos中醛类总含量为231.4μg/kg。Noble中含8种醛类组分，Carlos中含有7种醛类组分，2种共同含有6种醛类。Noble中含量最高醛类组分是（E）-2-己烯醛，而Carlos中醛类的含量均不太高，两者中均已C6醛为主，如（Z）-3-己烯醛、（E）-2-己烯醛、（E，E）-2，4-己二烯醛、（E，Z）-2，4-己二烯醛等。这些组分虽含量不高，但具有较低的气味阈值，往往表现出突出的香气特征，如（E）-2-己烯醛在Noble中含量为742.0μg/kg，阈值为17μg/kg[10]；（Z）-3-己烯醛在Noble和Carlos中含量分别为16.1、7.9μg/kg，仍远远超过气阈值（0.25μg/kg[10]）。C6醛同样以青香韵为主，往往带有一些脂肪香气，有油腻味。醛类物质在这两种葡萄中具有一定的含量，且阈值较低，是一类重要的香气组分。

2.5酮类组分分析

2种葡萄中共检测出3种酮类物质，其中4-羟基-2-丁酮为共有的组分，且在两者中含量均较高，分别为976.3μg/kg、807.3μg/kg，是这2种葡萄中的关键香气组分之一，4-羟基-2-丁酮具有甜香、烤香、霉香、甘草及咖啡气息，存在于甘草的挥发性组分和卷烟燃烧的烟雾中，赋予Noble和Carlos圆叶葡萄一些不同于其他葡萄品种的特殊香气。据报道，典型欧亚葡萄汁中未鉴定出酮类物质[18]。另外，在Carlos葡萄中鉴定出丙酮和3-羟基-2-丁酮，含量较低，分别为36.1μg/kg、5.3μg/kg，远低于各自的阈值（丙酮50mg/kg，3-羟基-2-丁酮150mg/kg[10]）而未表现出香气特征。

2.6其他组分分析

2种葡萄中鉴定的其他类组分有酸、烷、烯、呋喃类化合物，这些组分中部分不具有香味，部分具有令人不愉快的气息，但由于其含量均较低，而阈值范围高，故不表现出典型的香气特征。

3　结论

圆叶葡萄Noble和Carlos中共鉴定出49种挥发性组分，其中Noble含有37种，Carlos含有36种，两者共有24种相同组分。在挥发组分总含量上，Noble（4 629.8μg/kg）高于Carlos（3 757.5μg/kg）。

2种圆叶葡萄挥发性组分类型主要有醇类、酯类、醛类、酮类和其他化合物，Noble中单组分含量较高的6种成分，从高到低依次为：（E）-2-甲基环戊醇、4-羟基-2-丁酮、（E）-2-己烯醛、乙酸异丙酯、正己醇、（E）-2-己烯醇；Carlos中单组分含量最高的6种成分，从高到低依次为：（E）-2-甲基环戊醇、4-羟基-2-丁酮、2-环己烯-1-醇、乙酸丁酯、正己醇、乙酸丙酯。2个品种在挥发性组分分布和含量上具有一定的相似度。

Noble和Carlos中挥发性成分中含有大量的C6的醇类和醛类化合物以及一些低级酯类，具有强烈的青香、花香、水果香等香韵特征，给人清新愉快的嗅觉感受，而这些物质容易在发酵和陈酿过程中经氧化等反应消失和变化，因而，2种圆叶葡萄适宜酿造新鲜消费型干红和干白葡萄酒，香气宜人清新。另外，酮类等其他化合物赋予2种圆叶葡萄一些烤香、甘草、咖啡及脂肪类的香气，形成圆叶葡萄较为浓烈的典型性香气，具有酿造典型性葡萄酒的特性。

进一步研究其中的特征香气组分和整体香气特征，需要借助其他研究分析手段，如气味活性分析法和气相色谱-嗅闻仪（gaschromatography-olfactometry，GC-O）等。研究圆叶葡萄的挥发性组分在葡萄酒酿造过程中的变化规律，需要对发酵香气和陈酿香气（即一类和二类香气）进一步探索。

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Volatile component analysis ofVitis rotundifoliaNoble and Carlos

ZHANG Jin,YANG Ying,GUAN Jingxi,ZHOU Yongmei,HUANG Yu,SHI Xiaofang,LI Wei*
(Grape and Wine Research Institute,Guangxi Academy of Agriculture Science,Nanning 530007,China)

Volatile components in Noble and CarlosVitis rotundifoliawere detected by solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry(SPME-GC-MS).Forty-nine volatiles were identified including alcohol,ester,aldehyde,ketone and other ingredients.Total volatile content in Noble was higher than that in Carlos.The highest content components in both cultivars were(E)-2-methyl-cyclopentanol and 4-hydroxy-2-butanone, and the two volatile component had certain similarities in variety and content.

Vitis rotundifolia;varieties;volatile components;detection

TS261.2

A

0254-5071（2014）04-0134-05

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.04.032

2014-03-04

广西农业科学院科技发展基金项目（桂农科2013JQ11）；广西自然科学基金青年基金项目（2013GXNSFBA019074）；广西农科院基本科研业务专项资助项目（桂农科2012YM19）

张劲（1986-），男，研究实习员，硕士，研究方向为农产品加工。

*通讯作者：李玮（1984-），男，助理研究员，博士，研究方向为发酵工程。