山西乡宁地区2个红色酿酒葡萄果实生长发育过程中几类多酚物质变化分析

李小龙，刘美迎，张会宁，张振文,2

(1. 西北农林科技大学 葡萄酒学院，陕西杨凌 712100；2. 陕西省葡萄与葡萄酒工程技术研究中心，陕西杨凌 712100；3.山西戎子酒庄有限公司,山西乡宁 042100)



山西乡宁地区2个红色酿酒葡萄果实生长发育过程中几类多酚物质变化分析

李小龙1，刘美迎1，张会宁3，张振文1,2

(1. 西北农林科技大学 葡萄酒学院，陕西杨凌 712100；2. 陕西省葡萄与葡萄酒工程技术研究中心，陕西杨凌 712100；3.山西戎子酒庄有限公司,山西乡宁 042100)

摘要果实酚类物质质量分数及其组分是酿造优质葡萄酒的重要基础。以山西乡宁地区的‘赤霞珠’(Cabernet Sauvignon)、‘梅鹿辄’(Merlot)为供试品种，从盛花后到果实成熟连续采样分析果皮和种子内酚类物质的变化规律，为实施优质酿酒葡萄栽培技术奠定基础。结果表明：葡萄果实在发育过程中呈现单“S”曲线；种子与果皮内总酚、单宁及总类黄酮质量分数均逐渐下降，但在采收前略有升高，种子内质量分数明显高于果皮内；在果实成熟过程中，果皮内花色苷总量呈现先上升后下降的趋势；不同品种之间，酚类物质变化趋势有较大差异。

关键词酚类物质；果皮；种子；葡萄

酚类物质是芳香环上连一个或多个羟基的低分子量有机化合物，广泛存在于植物的叶、茎、皮、壳和果肉中，许多针叶植物树皮中多酚质量分数高达20%～40%[1]。葡萄果实中的酚类物质主要存在于果皮和种子中，对其生长发育起到重要的保护作用[2]，红色品种果皮中含有大量的黄酮醇和花色苷类物质，而种子的组成成分基本上是40%的纤维、16%的精油、11%的蛋白质及7%的其他酚类化合物如单宁、糖类、矿物质和其他物质[3-4]。果实中酚类物质对葡萄酒的感官品质及功能具有重要影响，大量研究表明酚类物质对于葡萄酒的色泽、口感、收敛性、澄清度及稳定性起到重要作用[5]，且酚类物质具有抑制低密度脂蛋白的氧化变形，防止冠心病、高血脂病，抗各种炎症、动脉粥样硬化、胃粘膜损伤及防止白内障等多种功效[6-7]。葡萄酒中的酚类物质主要来源于葡萄果实，不同葡萄品种酚类物质的形成和积累受品种本身、环境条件、栽培技术等多种因素影响[8-10]。葡萄原料(果实)品质是酿造优质葡萄酒的基础，之前关于成熟果实含糖量、pH、酚类物质绝对质量分数的研究较多，但关于酚类物质在果实整个生长发育期过程中的变化规律却鲜有报道。因此，本研究以山西省乡宁县戎子酒庄酿酒葡萄基地的‘赤霞珠’、‘梅鹿辄’为试材，探讨山西乡宁2种红色酿酒葡萄果实中主要几类多酚物质的变化趋势，以揭示葡萄果实发育过程中不同部位酚类物质的变化规律，明确果实不同部位多酚组成的差异。

1材料与方法

1.1试 剂

试验所需试剂有亚硝酸钠、氯化铝、氢氧化钠、福林-肖卡试剂、碳酸钠、甲基纤维素、氯化钾、醋酸钠、甲醇等，均购自天津市博迪化工有限公司；芦丁、(+)-儿茶素、干没食子酸均购于美国Sigma公司；硫酸铵、甲基纤维素、浓盐酸购于天津市天力化学试剂有限公司。试剂均为分析纯。

1.2材 料

供试材料为取自山西乡宁县戎子酒庄葡萄园的‘赤霞珠’(Cabernet Sauvignon)和‘梅鹿辄’(Merlot)，分别于2007和2010年定植。均为单篱架，“厂”字形整形，株行距1.5 m×2.0 m，正常管理。从2013-07-06(葡萄盛花后30 d)开始采样，在选定的各葡萄园去除3排边行，按照“S”形随机选定植株，在各穗葡萄不同部位和方向各取1粒果实，每品种取500～1 500粒果实，3个重复，用冰盒带回实验室，-40 ℃冰箱中保存，直到采收为止，每10 d采样1次。

1.3试验方法

1.3.1果实大小及糖、酸质量分数的测定还原糖、滴定酸、pH测定参照文献[11]葡萄酒分析检验中的方法。

1.3.2果皮及葡萄籽酚类物质的测定样品前处理：参考并改进孟江飞[12]的方法。

果皮酚类物质提取：提取时称取1 g果皮干粉于50 mL离心管中(离心管用黑胶带或锡箔纸包裹)，加入20 mL盐酸甲醇溶液[V(甲醇)∶V(盐酸)=60%∶0.1%]，料液比1∶20，于30 ℃，40%功率下超声辅助提取30 min，然后在4 ℃、10 000 r/min 下离心10 min，收集上清液于丝口瓶中。再继续向上述离心管中加入20 mL盐酸甲醇，重复以上提取步骤2次，合并3次所有上清液摇匀并储存于-80 ℃冰箱中(以上操作均避光操作)。

葡萄籽酚类物质提取：提取之前用石油醚除去葡萄籽干粉中的油脂，然后称取0.5 g干粉，提取方法同上。

测定方法:采用福林-肖卡法[13]测定葡萄果皮及葡萄籽中总酚，以没食子酸(gallic acid)计；总类黄酮的测定参照 Peinado等[14]的方法，以芦丁(Rutin)计；采用甲基纤维素沉淀法(MCP法)测定单宁，以儿茶素((+)-catechin)计；利用pH示差法[15]测定总花色苷，以二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷(malvidin-3-O-glucose)计。

1.4数据分析

使用DPSv 7.55分析软件，采用Duncan’s新复极差法对数据进行显著性检验。数据以“平均数±标准差”表示。

2结果与分析

2.1果实百粒质量的变化

图1显示，供试品种果实大小变化趋势相似，整体上分为3个阶段：盛花后30 d至60 d，果粒百粒质量上升缓慢；盛花后60 d至80 d，浆果百粒质量迅速增加；之后成熟过程，浆果百粒质量逐渐稳定，处于稳定期。幼果期，‘赤霞珠’果实百粒质量平均每10 d增加8.75 g，而‘梅鹿辄’果实平均每10 d增加15.38 g；转色过程中，‘赤霞珠’果实百粒质量平均每10 d增加16.46 g，‘梅鹿辄’果实平均增加29.53 g。通过比较研究发现，转色过程中，葡萄果实迅速膨大，内容物质量分数迅速积累，百粒质量增加。在成熟过程中，葡萄果实中物质处于积累与消耗的平衡中，百粒质量逐渐趋于稳定。

图1　果粒质量的变化

2.2果实糖、酸质量分数的变化

‘赤霞珠’‘梅鹿辄’在取样过程中的理化指标见图2。供试品种的总糖质量分数在整个葡萄生长发育过程中都呈逐渐上升趋势，在接近成熟时达到最大值。当葡萄果实转色后30 d，可溶性固形物接近20～21°Brix时，其积累速率下降，这可能是在达到最适°Brix前由于韧皮部汁液堵塞引起[16]。

由图2可知，供试品种的总酸质量浓度均先经历快速下降的过程，然后在盛花后80 d后下降速率减缓。‘赤霞珠’葡萄盛花后30～80 d，总酸质量浓度从28.1 mg/L下降到12.9 mg/L，平均每10 d下降3.04 mg/L，此过程属于快速下降期；盛花后80 d之后，果实中总酸质量浓度下降平缓，从10.8 mg/L下降到8.6 mg/L，平均每10 d仅下降0.55 mg/L。‘梅鹿辄’果实在盛花后30～70 d之间，总酸从27.3 mg/L下降到10.4 mg/L，平均每10 d下降4.23 mg/L；盛花后80 d至成熟，总酸由9.9 mg/L减少到7.1 mg/L，平均每10 d减少0.93 mg/L，此过程中，葡萄逐渐接近成熟，酸质量浓度保持平衡。供试品种的pH均表现为上升趋势，之后保持稳定，在采收前逐渐回升。葡萄果实在盛花后初pH较稳定，略有上升，在盛花后50 d上升加快，在盛花后90 d后，pH逐渐平稳。Zoecklein 等[17]认为由于葡萄汁中高pH，低酸性的未发酵葡萄汁可能会使葡萄酒对微生物的侵袭更敏感，影响酒的色度、强度和稳定性。

2.3果实酚类物质质量分数的变化趋势

2.3.1总酚质量分数由图3可知，供试品种葡萄果皮与种子干粉酚类物质质量分数在整个生长过程中呈现下降趋势，种子内总酚质量分数明显高于果皮内。

‘赤霞珠’与‘梅鹿辄’之间种子内总酚质量分数变化趋势相似，整体上分为3个阶段：幼果期(盛花后30～60 d)总酚质量分数下降较为缓慢；转色过程中(70～90 d)，其质量分数下降较为迅速；成熟过程中，其质量分数逐渐稳定。

供试品种果皮内总酚质量分数变化无相似度：‘赤霞珠’果实中，在盛花后初期，种子内总酚质量分数明显高于果皮内，在接近成熟期时，种子内总酚质量分数与果皮内差异较小。果皮内总酚质量分数较为稳定，没有出现急速下降的现象，整个时期内其质量分数都在30 mg/g以上。在盛花后90～120 d期间，多酚质量分数逐渐上升，由34.44 mg/g积累至37.79 mg/g。在葡萄采收时有小幅回落；‘梅鹿辄’果皮中，总酚质量分数在盛花后30～60 d下降速率较快，由55.03 mg/g下降到29.07 mg/g，平均每10 d减少0.87 mg/g，之后果皮内总酚质量分数趋于稳定，在采收前20 d又小幅回升。

图2　果实糖、酸、可溶性固形物和pH的变化

主y轴对应种子相关物质质量分数，次y轴对应果皮相关物质质量分数，下同。

2.3.2单宁质量分数图4显示，供试品种葡萄果皮与种子中单宁质量分数在生长发育过程中逐渐降低，果皮与种子之间也存在差异，这跟品种特性相关[18]。

由图4可知，‘赤霞珠’与‘梅鹿辄’果皮内单宁质量分数的变化趋势相似：单宁质量分数在盛花后30～70 d下降较为迅速；之后其质量分数下降缓慢，并逐渐稳定。采收时都略微上升。

种子内其质量分数变化差异较大：‘赤霞珠’种子内单宁质量分数明显高于果皮中。盛花后30～60 d，单宁质量分数变化幅度较小，由137.55 mg/g下降到131.06 mg/g，仅减少6.49 mg/g；从盛花后60～80 d，单宁质量分数急剧下降，由131.06 mg/g减少到85.20 mg/g，平均每10 d减少22.93 mg/g；此后在果实成熟过程中，单宁质量分数变化缓慢，并逐渐趋于稳定。‘梅鹿辄’中种子内单宁质量分数变化与果皮中的变化相似。种子内单宁质量分数在盛花后30～70 d，质量分数由224.88 mg/g急剧下降至79.95 mg/g，平均每10 d下降36.23 mg/g；此后至采收质量分数逐渐稳定。

在成熟期，本试验单宁质量分数与前人研究结果不一致，本研究单宁质量分数大于其他研究结果[19-20]。

2.3.3类黄酮质量分数由图5可知，供试品种葡萄果皮与种子干粉类黄酮质量分数在整个生长过程中呈现下降趋势，种子内总酚质量分数明显高于果皮内。

‘赤霞珠’果皮与种子内类黄酮质量分数在果实发育中呈下降趋势。在盛花后30～50 d，果皮中类黄酮质量分数由108.11 mg/g下降至65.42 mg/g，平均每10 d减少21.35 mg/g；在盛花后50～80 d，其质量分数由65.42 mg/g下降至35.89 mg/g，平均每10 d减少9.84 mg/g；之后在成熟过程中，其质量分数出现波动，呈现上升-下降-上升的变化，变化范围不大，最后在28.53 mg/g趋于稳定。由图5可知，在种子中，盛花初期到盛花后90 d，类黄酮质量分数下降趋势基本一致，平均每10 d减少14.82 mg/g；在此后成熟过程中，种子中类黄酮质量分数较为稳定。

图4　果皮及种子单宁质量分数的变化

图5　果皮及种子类黄酮质量分数的变化

‘梅鹿辄’果实中，果皮中类黄酮质量分数在盛花后40 d左右出现峰值(76.41 mg/g)；此后到盛花后60 d，平均每10 d下降15.51 mg/g，下降速率较大；在盛花后60～70 d，平均下降3.63 mg/g；在此后果实成熟过程中，类黄酮质量分数呈现下降-上升-下降的变化，在采收前20 d，类黄酮又有所积累，在采收前10 d达到新的峰值(24.57 mg/g)，采收时稳定在17.77 mg/g。在种子内，类黄酮质量分数在盛花初期下降速率最大，10 d 内减少58.02 mg/g；盛花后40～70 d，其质量分数由222.94 mg/g下降到207.08 mg/g，平均每10 d下降5.29 mg/g，下降缓慢；盛花后70～90 d，平均每10 d减少37.83 mg/g；之后成熟过程中，其质量分数变化缓慢，逐渐趋于稳定。

2.3.4总花色苷质量分数Navarro等[21]研究发现，在葡萄成熟过程中，花色苷质量分数呈现不同的变化趋势，与葡萄品种特性有关，‘赤霞珠’葡萄中总花色苷质量分数从转色开始，一直呈现持续上升的趋势，直至采摘时达到最大值，而‘Crujidera’葡萄从转色开始，花色苷质量分数持续上升，到采摘2周前达到最大值，随后趋于稳定，直至采收。如图6所示，2个供试品种中，‘赤霞珠’葡萄从开始到转色20 d期间，花色苷质量分数增加幅度最大，每10 d积累10.72 mg/g；在30～50 d时，花色苷质量分数有所下降，在采收时质量分数继续积累。‘梅鹿辄’果皮在转色后40 d左右达到峰值(31.70 mg/g)，之后下降。

3讨 论

葡萄果粒的整个生长根据其生长速度划分为2个生长周期，第1个生长周期：迅速生长期-缓慢生长期-生长停滞期；第2个周期：再次速长期-缓慢生长期。并认为第1个生长周期是营养物质的增长，而第2个周期是成熟阶段。本试验结果显示，葡萄果实的发育呈现单“S”曲线。

图6　果实转色后果皮总花色苷质量分数的变化

酿酒葡萄中酚类物质的质量分数是其质量优劣的一个重要指标。有研究认为，葡萄果皮中酚类物质质量分数在成熟期内积累达到最大值，随后呈现稳定状态直到采收或葡萄采收前几天呈现下降趋势[21]。葡萄籽中总酚质量分数下降可能跟氧化过程有关[22]。本试验中总酚质量分数变化趋势跟前人在这些品种和其他品种上获得结果相似[23]。同样，也有人研究了不同年份，不同树龄和不同葡萄产区的品种酚类物质差异[24-25]，本试验结论与其相似。影响总酚质量分数的因素很多，比如气候、成熟度、果粒大小及品种[19，26]。

类黄酮作为植物体内广泛存在的一种此生代谢物，在植物防御机制中有重要作用。类黄酮物质主要包括3类组分：花色苷、黄酮醇与黄烷-3醇[24]。在酿酒葡萄果实发育过程中，逆境条件下生长的葡萄类黄酮质量分数较高[20]。

陈建业[27]以葡萄整粒果实中的总酚、总类黄酮质量分数为研究对象，发现‘赤霞珠’葡萄果实中的总类黄酮质量分数在幼果期迅速积累，缓慢生长期逐渐下降，进入转色期时迅速升高，并在果实成熟中后期达到其质量分数的最大值。以每克鲜果质量中的总类黄酮质量分数来看，类黄酮具有2个质量分数高峰，第1次出现在幼果期，第2次出现在果实成熟中期，其中缓慢生长期的总酚和总类黄酮质量分数较低且保持稳定，进入转色期后迅速升高，而在果实成熟的中后期又略有下降[27]。而本试验在盛花后初期类黄酮质量分数是呈现下降趋势，在转色后葡萄成熟中后期其质量分数逐渐积累，之后又开始下降。葡萄果实中类黄酮质量分数在盛花后初期下降可能是与果实中水分的大量积累有关[28]。转色期之后及成熟期类黄酮的增加可能跟果实成熟时果皮大量积累花色苷和总酚有关。

对于红色品种而言，果皮中含有大量的花色苷类物质，花色苷主要影响葡萄酒的颜色品质[29-30]。葡萄果皮中花色苷的积累出现3个阶段，从最初花色苷缓慢积累，之后快速增长，在成熟期下降前达到稳定阶段[10,31]。Navarro等[19]研究发现，在葡萄成熟过程中，花色苷质量分数呈现不同的变化趋势与葡萄品种特性有关，‘赤霞珠’葡萄中总花色苷质量分数从转色开始一直呈现持续上升的趋势，直至采收时达到最大值，而‘Crujidera’葡萄从转色开始，呈现持续上升趋势，到采摘2周前达到最大值，随后呈现稳定变化，直至采收。本试验结果与以往试验结果略有差异，这可能受气候、栽培模式、土壤条件等因素影响[32-33]。

4结 论

2个供试品种(‘赤霞珠’‘梅鹿辄’)果实大小变化趋势相似，整体可分为3个阶段：在盛花后20～50 d(幼果期)，果粒百粒质量上升缓慢；盛花后50～70 d(转色过程)，浆果百粒质量迅速增加；之后成熟过程中，浆果百粒质量逐渐稳定，处于稳定期。

供试品种糖、酸质量分数变化趋势相似，整体分为3个阶段：在盛花后20～40 d(幼果期)，糖、pH上升缓慢；盛花后40～80 d(转色过程)，含糖量迅速增加；之后成熟过程中，总糖逐渐稳定，处于稳定期。

从整体分析，种子内酚类物质质量分数呈现下降趋势，在幼果期其质量分数下降较为缓慢，转色前开始下降速率加剧，成熟后期其质量分数下降速率减缓并趋于稳定；而果皮内酚类物质在幼果期下降较为迅速，转色后缓慢下降，成熟后期又缓慢积累，采收时其质量分数为25～38 mg/g。种子内酚类物质质量分数高于果皮。

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Received 2015-06-15Returned2015-12-10

Foundation itemNational Modern Agriculture Industry Technology System Construction Special Fund Project (No.CARS-30-zp-09).

First authorLI Xiaolong,male, master student. Research area:the grape and wine. E-mail: bio200401@126.com

(责任编辑：潘学燕Responsible editor:PAN Xueyan)

Dynamics of Phenolic Compounds in Skin and Seed of Two RedVitisviniferaVarieties’ Fruit in Xiangning Shanxi

LI Xiaolong1,LIU Meiying1,ZHANG Huining3and ZHANG Zhenwen1,2

(1. College of Enology, Northwest A&F University, Yangling Shaanxi712100,China; 2.Shaanxi Engineering Research Center for Viti-Viniculture, Yangling Shaanxi712100,China; 3.Shanxi Rongzi Chateau Co. Ltd., Xiangning Shanxi042100, China)

AbstractPhenolic compounds play a critical role in determining the high quality of wine. The changes of phenolic content in skin and seeds of Vitis vinifera varieties (Cabernet Sauvignon, Merlot) grapes in Xiangning, Shanxi province during the whole growth period were evaluated by spectrophotometric analysis, which will provide the theoretical foundation for reasonable cultivation technology. The results were shown as follows, the development of grape fruit was a single “S”-type curve. Overall, the mass fraction of total phenolics, tannin and total flavonoid in skins and seeds gradually decreased with the development of grape berry, with the exception increase slightly before harvesting, and their mass fraction in seeds were significantly higher than in skins. The accumulation of total anthocyanins in skins presented an up-and-down trend during fruit ripening. There was various trends for phenolics mass fraction among different grape varieties.

Key wordsPhenolics; Skin; Seed; Grape

收稿日期：2015-06-15修回日期：2015-12-10

基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项资助项目(CARS-30-zp-09)。

通信作者：张振文,男，教授，主要从事葡萄与葡萄酒等研究。 E-mail:zhangzhw60@nwsuaf.edu.cn

中图分类号S663.1

文献标志码A

文章编号1004-1389(2016)04-0580-08

Corresponding authorZHANG Zhenwen, male, professor.Research area:the grape and wine research.E-mail: zhangzhw60@nwsuaf.edu.cn

网络出版日期：2016-04-02

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160402.1117.028.html

第一作者：李小龙，男，硕士研究生，研究方向为葡萄与葡萄酒。E-mail:bio200401@126.com