地形对黄土高原地区赤霞珠葡萄酒香气成分的影响

蒋宝，张振文

1(渭南职业技术学院，陕西 渭南， 714026) 2(西北农林科技大学 葡萄酒学院，陕西 杨凌，712100)

地形对黄土高原地区赤霞珠葡萄酒香气成分的影响

蒋宝1，张振文2

1(渭南职业技术学院，陕西 渭南， 714026) 2(西北农林科技大学 葡萄酒学院，陕西 杨凌，712100)

为进一步提高山地葡萄酒的质量，运用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合高效气相色谱-质谱(GC-MS)技术对黄土高原地区不同地形(即平地和坡地)条件下赤霞珠葡萄酒的香气物质进行了研究。结果表明：在平地和坡地赤霞珠葡萄酒中分别检测出43和45种香气成分；醇类物质在种类和含量上均为主要成分，其次是酯类和脂肪酸类；根据各物质的香气活性值(odor activity values,OAVs)和各香气活性物质的香气贡献度(relative odor contribution,ROC)，2种地形下的赤霞珠葡萄酒香气骨架基本一致；平地和坡地葡萄酒的辛酸乙酯、己酸乙酯和乙酸异戊酯的ROC分别占香气活性物质总量的98.8%和99.2%，它们将赋予葡萄酒不同的果香味。

葡萄酒；香气；黄土高原地区；顶空固项微萃取；高效气相色谱-质谱

香气物质是影响葡萄酒品质最重要的因素之一，它决定着葡萄酒的风味和典型性[1]，而且香气质量也是消费者购买葡萄酒时重要的参考指标[2]。目前，研究者在葡萄酒中已发现超过1 000种香气物质，它们的含量由几百mg/L至几ng/L不等，所以对葡萄酒中的香气物质进行定性和定量的分析，是一件十分复杂的工作[3]。此外，研究进一步表明，葡萄酒的香气特点不仅取决于某一种香气物质的含量高低，而且还与该物质的感官阈值密切相关[4]。

除葡萄品种外，许多环境因素(如土壤、地形、气候等)也能不同程度地影响葡萄酒的香气成分，这种影响作用通常是若干环境因子共同作用的结果。例如，葡萄园海拔能影响葡萄果实成熟和葡萄酒的成分，这种影响作用与当地气候条件密切相关。FALCAO等[5]对巴西赤霞珠葡萄酒香气成分的研究表明：高海拔地区的葡萄酒带有“青椒味”，低海拔地区葡萄酒具有典型的“果香味”和“果酱味”；CORINO和STEFANO[6]对意大利葡萄酒的研究显示，温暖的低海拔地区的葡萄酒中单萜烯物质的含量较高；REYNOLDS等[7]研究证明在加拿大的Gewürztraminer地区葡萄园的位置对葡萄酒的风味具有显著的影响。

黄土高原地区作为当前我国葡萄酒产业发展的新生区，具有日照充足、气候干燥、昼夜温差大等气候特点，但该地区沟壑纵横，葡萄园多位于不同海拔、不同坡向的山地，这些情况均是影响当地葡萄酒品质的潜在因素。本研究选取该地区主栽品种赤霞珠为研究对象，首先采用HS-SPME法提取香气物质，并运用GC-MS技术对提取的位于不同地形条件下(即平地和坡地)的葡萄酒香气物质进行定性、定量的测定和分析，以期为我国黄土高原地区葡萄酒的风味评价提供科学依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用赤霞珠葡萄果实采自位于晋西黄土高原地区的山西省戎子酒庄。试验葡萄园栽培管理措施完全相同。果实成熟后采收葡萄，并按照干红葡萄酒小容器酿造法开展酿酒实验，每处理20 L，即葡萄被破碎后转入不锈钢容器，在破碎葡萄中分别按50 mg/L和30 mg/L加入食品级SO2和果胶酶(Lallzyme Ex)，浸渍24 h后，按照200 mg/L加入酵母(Saccharomycescerevisiaestrain,Lallemand,Danstar Ferment AG,Switzerland)，酒精发酵温度保持在20～25 ℃，当葡萄醪中残糖含量低于4 g/L且酒精发酵结束后及时进行皮渣分离，然后将新酒转入细口玻璃瓶进行澄清，待澄清后将新酒装瓶打塞，于4 ℃冷柜中贮藏6个月后测定葡萄酒样品的基本理化指标和香气成分。

1.2 试剂与标样

试验所用标样：癸酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸己酯、苯乙醇、乙酸乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、异戊醇、4-甲基-2-戊醇(内标物)等均购自Aldrich(Milwaukee，WI)和Fluka(Buchs，Switzerland)，纯度在99%以上。

1.3 方法

1.3.1 基本理化指标

还原糖和残糖选用斐林试剂滴定法[8]；总酸选用指示剂法[8]；总酚选用福林肖卡法[8]；酒度选用酒精计法[8]；pH值选用pH计法[8]。上述基本理化指标均测定3次。

1.3.2 香气成分测定

香气成分的提取采用HS-SPME法，具体操作参照李艳霞[9]的方法；香气成分的定量、定性测定采用GC-MS法，具体操作参照赵磊等[10]的方法。结果以2次测定的均值表示。

2 结果与分析

2.1 理化指标分析

表1为平地和坡地条件下赤霞珠葡萄果实和相应葡萄酒的基本理化指标。由表1可知，2种地形下葡萄果实的还原糖含量均接近200 g/L，说明果实获得了较好的成熟度。此外，果实的总酸、pH值和总酚含量并无显著差异。而且，新酒在4 ℃冷柜中贮藏6个月后其残糖、总酸、pH值和酒度较为接近，但总酚含量平地约为坡地葡萄酒的1.6倍。

表1 不同地形赤霞珠葡萄果实和相应葡萄酒基本理化指标Table 1 General composition of the grape berries and wines of Cabernet Sauvignon from different terrains

2.2 香气成分的GC-MS分析

利用质谱全离子扫描图谱、质谱信息、已有标样的色谱保留时间、标准谱库比对结果对葡萄酒样品中的香气物质进行定性分析，选择谱库匹配度大于50%的鉴定结果；利用标准品制备标准曲线，对葡萄酒样品中对应的香气物质进行定量分析，没有标样的香气物质运用化学结构相似、碳原子数相近的原则进行定量，主要的定性定量检测参数见表2。色谱测定重复2次，结果以2次测定的均值表示。由表3可知，在平地和坡地赤霞珠葡萄酒中分别检测出43和45种香气成分，主要包括醇、酯、酸和醛酮类物质，它们是由葡萄果实和酵母菌发酵所产生。

表2 利用GC-MS法测定赤霞珠葡萄酒香气成分的主要定性定量检测参数Table 2 Performance parameters of the qualitative and quantitative analysis of aromatic components in Cabernet Sauvignon wines by GC-MS method

续表2

化合物保留时间/min保留指数/(RI)谱库匹配度/%线性范围/(μg·L-1)相关系数(R2)4⁃甲基⁃1⁃戊醇(4⁃Methyl⁃1⁃pentanol)19．91309640．08～150．540．99982⁃庚醇(2⁃Heptanol)20．01326830．03～65．890．9914己醇(1⁃Hexanol)21．41344904．87～9504．000．9922(E)⁃3⁃己烯⁃1⁃醇(E)⁃3⁃(Hexen⁃1⁃ol)21．91354900．75～1458．240．9980(Z)⁃3⁃己烯⁃1⁃醇(Z)⁃3⁃(Hexen⁃1⁃ol)22．81378930．90～1756．160．9970(E)⁃2⁃己烯⁃1⁃醇(E)⁃2⁃(Hexen⁃1⁃ol)23．71400553．70～7219．200．99482⁃辛醇(2⁃Octanol)24．11446640．07～134．960．99591⁃庚醇(1⁃Heptanol)25．81448900．80～1560．160．99442⁃乙基⁃1⁃己醇(2⁃Ethyl⁃1⁃hexanol)27．11483820．43～843．760．99832⁃壬醇(2⁃Nonanol)28．41162750．04～70．960．9834(+)⁃2，3⁃丁二醇(levo⁃2，3⁃Butanediol)28．815429120．04～39149．600．99171⁃辛醇(1⁃Octanol)30．01554830．09～171．940．99613⁃甲硫基⁃1⁃丙醇(3⁃Methylthio⁃1⁃propanol)36．31726975．54～10811．680．9923癸醇(1⁃Decanol)37．81264830．08～147．740．9919苯甲醇(Benzylalcohol)42．21894872．62～5114．880．9975苯乙醇(2⁃Phenylethanol)43．619289710．37～20255．400．9867十二(烷)醇(1⁃Dodecanol)44．91981690．07～141．120．9944酯类乙酸乙酯(Ethylacetate)6．68778610．07～19660．321乙酸异戊酯(Isoamylacetate)12．28628611．03～21539．760．9898己酸乙酯(Ethylhexanoate)16．41232967．01～13691．200．9999乙酸己酯(Hexylacetate)18．2999800．70～1371．870．9832乳酸乙酯(Ethyllactate)21．38047811．13～21732．480．9988醋酸庚酯(Heptylacetate)22．31051900．87～1693．440．9885辛酸甲酯(Methyloctanoate)23．01111900．20～390．040．9964辛酸乙酯(Ethyloctanoate)24．81429839．75～19044．300．9963壬酸乙酯(Ethylnonanoate)29．21535900．61～1195．920．9986癸酸乙酯(Ethyldecanoate)33．216379815．74～30733．560．9996琥珀酸二乙酯(Diethylsuccinate)34．71156817．99～15601．600．9987乙酸苯乙酯(Phenethylacetate)40．01830900．62～1219．680．9939十二(烷)酸乙酯(Ethyldodecanoate)40．71848954．22～8238．600．9901酸类乙酸(Aceticacid)26．11435910．42～823．681丙酸(Propanoicacid)29．21503720．78～1529．670．9911异丁酸(Isobutyricacid)30．61607640．83～1629．580．9959己酸(Hexanoicacid)40．91855904．06～7920．000．9891庚酸(Heptanoicacid)44．61990720．97～1891．300．9926辛酸(Octanoicacid)48．12075936．65～12988．800．9987癸酸(Decanoicacid)54．72292983．53～6890．400．9838醛、酮类壬醛(Nonanal)23．31394640．23～450．800．9936安息香醛(Benzaldehyde)29．11534974．58～8949．600．9913香叶基丙酮(Geranylacetone)41．21438700．17～329．600．9928呋喃醛(Furfural)26．61445911．41～2754．160．9904癸醛(Decanal)27．51499620．43～844．270．99713⁃羟基⁃2⁃丁酮(Acetoin)19．21617867．10～13862．401萜烯类香草醇(Citronellol)38．01767930．06～121．600．9968柠檬烯(Limonene)14．81746580．42～815．900．9829

2.2.1 醇类

葡萄酒中的醇类物质主要由氨基酸、碳水化合物和脂类物质分解产生。由表3可知，平地和坡地葡萄酒中的醇类物质总量分别为282.8和256.3 mg/L，分别占香气物质总量的55.6%和64.7%。2个葡萄酒样品中的醇类物质主要包括异戊醇、异丁醇、苯乙醇和2-辛醇，它们各自的含量均超过14 mg/L。在本实验中，异戊醇是含量最高的醇类物质，它占2个葡萄酒醇类物质的比例超过72%以上。此外，在平地和坡地葡萄酒中分别检测出17和21种醇类香气物质，其中，(E)-2-己烯-1-醇、2-辛醇、2-壬醇、癸醇和十二烷醇仅在坡地酒中检测出，丙醇仅在平地酒中检测出。

2.2.2 酯类

乙酸酯类物质是乙酰辅酶A和高级醇反应的产物，脂肪酸乙酯类物质是在酵母发酵期间由醇的分解所产生的。它们在葡萄酒中的含量主要取决于酵母菌株、发酵温度、通氧量及糖含量[11]。由表3可知，2种地形下葡萄酒中酯类物质的组成和含量存在不同程度的差异；平地和坡地葡萄酒中的酯类物质总量分别占香气物质总量的36.2%和26.3%。2种地形的葡萄酒中香气含量较高的酯类物质包括乙酸乙酯、乙酸异戊酯、乳酸乙酯和醋酸庚酯，此外，壬酸乙酯和乙酸苯乙酯仅在平地葡萄酒中测出。

2.2.3 酸类

葡萄酒中脂肪酸的产生主要取决于果实成分和发酵条件[12]。在本研究中，乙酸是含量最高的脂肪酸，在平地和坡地葡萄酒中乙酸分别占总脂肪酸含量的61%和59%，乙酸通常是由葡萄酒的酒精发酵和苹果酸-乳酸发酵所产生的。有研究表明，当葡萄酒中乙酸含量较低时，它有助于提升葡萄酒的风味，相反，当其含量过高时，则使葡萄酒带有明显的酸味，在一定程度上降低了葡萄酒的风味质量[13]。丙酸和庚酸仅在坡地葡萄酒中被检出，而异丁酸、己酸、辛酸和癸酸在2种地形的酒中均被检出。研究表明，当葡萄酒中的C6-C10脂肪酸含量在4～10 mg/L，将赋予葡萄酒愉快的风味，当其含量超过20 mg/L，则会降低葡萄酒的风味质量[14]。在本研究中，2种地形下的赤霞珠葡萄酒中的C6-C10脂肪酸含量低于10 mg/L，所以它们将有助于提升葡萄酒的风味质量。

2.2.4 萜烯类

大量的研究表明，葡萄酒中的萜烯类物质作为一种重要的香气物质，它主要源于品种[15]，所以该类物质可以作为鉴定葡萄品种和葡萄品质的重要依据[16]。在本研究中，坡地和平地葡萄酒中仅有2种萜烯类物质被检出，即香草醇和柠檬烯。它们的含量占各自酒样香气物质总量的比例不到0.1%。此外，柠檬烯仅在坡地葡萄酒中被检出，所以该类物质或许可作为区分不同地形赤霞珠葡萄酒质量的指标之一。

2.2.5 醛酮类

在2种地形的葡萄酒中共检测出6种醛酮类物质，除癸醛仅在平地酒中出现外，其他5种物质均存在于2种地形的酒样中。3-羟基-2-丁酮是该类物质中含量最高的，其含量分别占平地和坡地葡萄酒中醛酮类物质总量的73%和86%。

表3 不同地形赤霞珠葡萄酒香气成分GC-MS分析Table 3 GC-MS analytical results of aromatic components in Cabernet Sauvignon wines from different terrains

续表3

化合物分子式阈值/(μg·L-1)含量/(μg·L-1)坡地平地香味描述2⁃壬醇(2⁃Nonanol)C9H20O586．3ND浓浓的果香味(+)⁃2，3⁃丁二醇(levo⁃2，3⁃Butanediol)C4H10O2120000405．4390．8具奶油味1⁃辛醇(1⁃Octanol)C8H18O12044．239．0具新鲜柑桔和玫瑰味3⁃甲硫基⁃1⁃丙醇(3⁃Methylthio⁃1⁃propanol)C4H10OS5001990．22459．8具橡胶味癸醇(1⁃Decanol)C10H22O40010．7ND具柑橘味，脂肪味苯甲醇(Benzylalcohol)C7H8O200000150．4150．0具苦杏仁味苯乙醇(2⁃Phenylethanol)C8H10O1400014504．824300．8具玫瑰花香，花粉味十二(烷)醇(1⁃Dodecanol)C12H26O1000897．0ND低浓度时为花香味，高浓度时为不愉快气味醇类总量/(μg·L-1)256309．2282774．5比例/%64．755．6酯类乙酸乙酯(Ethylacetate)C4H8O2750052205．7121932．4具果香味，甜味乙酸异戊酯(Isoamylacetate)C7H14O23014733．819730．3奶酪味己酸乙酯(Ethylhexanoate)C8H16O254107．23851．4具果香味，茴香味乙酸己酯(Hexylacetate)C8H16O2670142．4127．2令人愉快的果香味，梨味乳酸乙酯(Ethyllactate)C5H10O315463611724．219670．2具乳酸味，悬钩子味醋酸庚酯(Heptylacetate)C9H18O2— 14143．910590．5具扁桃味，梨味辛酸甲酯(Methyloctanoate)C9H18O2— 8．58．9具浓浓的柑橘味辛酸乙酯(Ethyloctanoate)C10H20O225107．95154．0具菠萝味，花香味壬酸乙酯(Ethylnonanoate)C11H22O21300ND1137．8果香、玫瑰花香味癸酸乙酯(Ethyldecanoate)C12H24O22001451．21373．7具果香，脂肪香琥珀酸二乙酯(Diethylsuccinate)C8H14O4500000182．9226．7具淡淡的果香味乙酸苯乙酯(Phenethylacetate)C10H12O2250ND 41．2令人愉快的花香味十二(烷)酸乙酯(EthyldodecanoatC14H28O2— 222．7156．4具花香和果香味酯类总量/(μg·L-1)104030．4184000．7比例/%26．336．2酸类乙酸(Aceticacid)C2H4O220000018901．216057．1具脂肪味丙酸(Propanoicacid)C3H6O28100213．3ND不愉快的酸味异丁酸(Isobutyricacid)C4H8O22000002916．44975．8具脂肪味己酸(Hexanoicacid)C6H12O230001709．81033．5具奶油味庚酸(Heptanoicacid)C7H14O23000微量ND具脂肪味辛酸(Octanoicacid)C8H16O25005205．92692．4具奶酪味，脂肪酸味癸酸(Decanoicacid)C10H20O2150002877．71430．1令人不愉快的脂肪味酸类总量/(μg·L-1)31824．326188．9比例/%8．05．2醛、酮类壬醛(Nonanal)C9H18O— 49．056．5淡淡的刺激味安息香醛(Benzaldehyde)C7H6O2000348．6121．0具扁桃味香叶基丙酮(Geranylacetone)C13H22O— 29．828．9具花香味呋喃醛(Furfural)C5H4O214100125．9142．1刺激性气味癸醛(Decanal)C10H20O1000ND3684．7—3⁃羟基⁃2⁃丁酮(Acetoin)C4H8O21500003378．510995．5具花香味醛、酮类总量/(μg·L-1)3931．815028．7比例/%1．03．0萜烯类香草醇(Citronellol)C10H20O10014．413．6具淡淡的柠檬味柠檬烯(Limonene)C10H16200—156．9花香味、柑橘味萜烯类总量/(μg·L-1)14．4170．5比例/%<0．1<0．1总量/(mg·L-1)396．1508．2

注：ND表示未检测出该物质。

2.3 香气活性值 (OAVs)

在2种地形的赤霞珠葡萄酒中分别检测出43和45种香气物质，但并不是所有的香气物质都能对葡萄酒的整体香气质量产生影响。GUTH[17]认为，葡萄酒中仅有香气活性值(OAVs)大于1的物质才能对葡萄酒的整体香气质量产生影响。其中，葡萄酒的香气活性值(OAVs)是每种香气物质的含量与该种物质的感官阈值的商。

表4列出了2种地形的酒样中OAVs大于1的10种香气活性物质，它们分别是辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸乙酯、辛酸、癸酸乙酯、异戊醇、3-甲硫基-1-丙醇、癸醛和苯乙醇。为了进一步分析每一个OAVs对葡萄酒香气质量的影响程度，OHLOFF[18]又提出了相对香气贡献度(ROC)，通过对每一种香气物质ROC值得分析，发现辛酸乙酯、己酸乙酯和乙酸异戊酯的OAVs分布占平地和坡地葡萄酒OAVs总量的98.8% 和99.2%，它们是2种地形的赤霞珠葡萄酒的主要香气活性物质，它们主要赋予葡萄酒果香味和花香味。此外，与平地葡萄酒相比，坡地葡萄酒中辛酸乙酯和己酸乙酯的ROC较高，乙酸异戊酯的ROC较低。

表4 不同地形赤霞珠葡萄酒香气成分的活性值(OAVs)与贡献度(ROC)比较Table 4 Comparison of odor activity values (OAVs) and relative odor contribution (ROC) for the aroma compounds in Cabernet Sauvignon wines from the different terrains

注：相对香气贡献度是每一种香气活性物质的OAV值占该酒样总OAVs的比率。

3 结论

在黄土高原地区的平地和坡地赤霞珠葡萄酒中分别检测出43和45种香气成分，且主要以醇类、酯类和酸类为主。香气成分的OAVs分析表明，2种地形的赤霞珠酒中共有10种香气成分具有活性，即辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸乙酯、辛酸、癸酸乙酯、异戊醇、3-甲硫基-1-丙醇、癸醛和苯乙醇。其中辛酸乙酯、己酸乙酯和乙酸异戊酯的ROC最高，它们赋予赤霞珠酒共有的果香和花香特征。为进一步确定2种地形条件下赤霞珠葡萄酒的感官特征，葡萄酒的感官分析工作将于后期开展。

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EffectofterrainsonthevolatilesofCabernetSauvignonwinesgrowninLoessPlateauregionofChina

JIANG Bao1,ZHANG Zhen-wen2

1(Weinan Vocational & Technical College,Weinan 714026，China) 2( Enology of College,Northwest A&F University,Yangling 712100，China)

Volatile compounds of young Cabernet Sauvignon wines from the flat and slope lands in Loess Plateau region (China) were firstly investigated in this research.Among the volatile compounds analyzed by HS-SPME with GC-MS,a total of 43 and 45 volatile compounds in the flat and slope lands wines were identified and quantified,respectively.In the detected volatiles,higher alcohols formed the most abundant group in the aromatic components of the 2 wines,followed by esters and fatty acids.According to their odor active values (OAVs) and relative odor contribution (ROC),the aromatic profiles for the 2 wines were similar,showing only quantitative but not qualitative differences.Ethyl octanoate,ethyl hexanoate and isoamyl acetate were found to jointly contribute to 98.8% and 99.2% of the global aroma of the flat and slope wines,respectively.These odorants were associated with "fruity" and "ripe fruit" odor descriptors.

wines; volatiles; terrains; Loess Plateau region; HS-SPME; GC-MS

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.015255

博士，副教授(E-mail:treebaojiang@163.com)。

陕西省科技发展研究计划项目(2015KJXX-98)；国家葡萄产业技术体系(CARS-30-zp-09)；渭南市科技发展计划项目(2015KYJ-4-3)

2017-07-19，改回日期：2017-08-30