广西酿酒葡萄果实挥发性香气成分分析

管敬喜，杨 莹，文仁德，成 果，张 劲，吴代东，余 欢

(1.广西农业科学院葡萄与葡萄酒研究所，广西南宁530007； 2.广西农业科学院生物技术研究所，广西南宁530007)

葡萄果实中的芳香物质是其在成熟过程中形成的次生代谢产物，如酯、醛、酮、醇、挥发性酸类、萜烯类等物质，并以一定比例存在，构成了葡萄品种特有的香气[1]。这些香气成分的种类、含量、组合比例、感官阈值及其之间的相互作用决定着葡萄的感官质量，也决定着葡萄酒的风味品质和典型性。不同酿酒葡萄品种间有明显的基因组差异，由于果实香气成分不同，所酿制而成的葡萄酒具有不同的风格特征。因此，对原料香气成分进行鉴定，对于科学评价葡萄酒质量具有重要的意义。

广西地处我国南部，具有丰富的野生葡萄资源，其中尤以毛葡萄（Vitis quinquangularisRehd.）最多。毛葡萄果实糖低、酸高、色深，单宁含量较高，富含多种营养元素，用其酿造的葡萄酒具有独特的山野味和果香浓郁醇厚的酒质而深受消费者的青睐[2]。广西近几年较大面积开发种植毛葡萄，成为“中国野生毛葡萄之乡”和“中国野生毛葡萄酒原产地”，其中主要栽培品种为野酿2号和凌丰（NW196）。野酿2号是广西农科院生物技术研究所、广西植物组培苗有限公司选育的原生种两性花野生毛葡萄株系[3]，凌丰是以野生毛葡萄为母本，欧亚种酿酒葡萄品种“粉红玫瑰”为父本，经远缘杂交选育出的两性花杂交种后代[4]。目前国内外对欧亚种葡萄香气成分的研究较多[5-8]，但对我国特有的野生毛葡萄及其杂交种葡萄香气的研究还很少。

本研究以广西南宁种植的毛葡萄品种野酿2号和毛葡萄杂交种凌丰葡萄为试材，赤霞珠葡萄为对照，对3种葡萄果实的挥发性香气成分进行HSSPME-GC-MS检测和分析，明确不同品种果实的主要特征香气物质，分析毛葡萄及其杂种果实与赤霞珠果实在香气种类与相对含量上的差异，为毛葡萄品种选育、葡萄品质提高及酿造工艺的改进提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

原料：野酿2号、凌丰、赤霞珠（无性品系338），均采自广西农业科学院南宁实验基地。

仪器设备：固相微萃取（solid phase micro extraction，SPME）系统包括手柄、75 μmCar/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。

1.2 试验方法

1.2.1 样品制备

称取100 g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20 mL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[9]。

1.2.2 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5 μL的2-辛醇作为内标。将老化后的75 μm Car/PDMS萃取头插入样品瓶顶空部分，以45℃吸附30 min，吸附后的萃取头取出后插入气相色谱仪进样口，于250℃解吸3 min，同时启动仪器采集数据。

1.2.3 气相色谱-质谱（GC-MS）分析[10]

GC条件：色谱柱为DB-WAX（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；初始温度40℃保持4 min，以6.0℃/min升至80℃，再以10.0℃/min升至230℃，保持6 min；进样温度250℃，载气为He，流速0.8 mL/min，不分流。MS条件：电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量为70 eV，离子源温度200℃，扫描范围30～500 u。

1.2.4 挥发性成分的定性定量方法

挥发性成分的定性：由GC-MS分析得到的质谱数据经计算机在NIST、Wiley及香精香料标准谱库的检索比对进行定性，比对时要求匹配度大于800（最大值为 1000）[11-12]。

挥发性成分的定量：采用内标法进行半定量分析，内标选用2-辛醇[7，13]。计算公式：

检测物质浓度=(V1/V2)×C。

式中：V1为检测物质峰面积；V2为2-辛醇峰面积；C为2-辛醇的浓度。

2 结果与分析

2.1 3种葡萄果实挥发性香气成分分析

利用GC-MS检测野酿2号、凌丰和赤霞珠葡萄果实中的挥发性香气成分，得到的总离子色谱图分别见图1、图2和图3。各组分质谱经计算机谱库检索和半定量分析法确定果实中香气化合物的组成和含量，结果见表1。

由表1可以看出，3个葡萄品种果实的挥发性香气成分在种类、数量和含量上具有显著差异。经定性定量分析，3个品种的葡萄果实中共鉴定出挥发性香气成分87种，其中野酿2号含有37种，凌丰含有46种，赤霞珠含有50种，分别占各自总峰面积的88.27%、92.75%、97.65%。从挥发组分总含量方面来看，由低到高依次是野酿2号1426.00 μg/kg，凌丰2348.59 μg/kg，赤霞珠7863.72 μg/kg。

图1 野酿2号葡萄果实挥发性香气成分GC-MS总离子色谱图

图2 凌丰葡萄果实挥发性香气成分GC-MS总离子色谱图

图3 赤霞珠葡萄果实挥发性香气成分GC-MS总离子色谱图

野酿2号中挥发性香气成分含量较高的6种成分，从高到低依次为正己醛、2-己烯醛、5-羟甲基糠醛、乳酸乙酯、正己醇、苯甲醛；凌丰中挥发性香气成分含量较高的6种成分，从高到低依次为正己醇、乙酸乙酯、乙酸己酯、乳酸乙酯、乙酸异戊酯、异戊醇；赤霞珠中挥发性香气成分含量较高的6种成分，从高到低依次为乙酸异戊酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、异戊醇、乙酸己酯、正己醇。在6种较高含量的香气成分中，野酿2号和赤霞珠仅有乳酸乙酯、正己醇2种共同的香气成分；而凌丰和赤霞珠则具有相同的6种较高含量的香气成分，仅在含量上有差异。

2.2 醇类化合物的比较和分析（表1、图4）

由表1和图4可知，野酿2号、凌丰和赤霞珠中醇类总含量分别为 46.34 μg/kg、796.22 μg/kg 和1186.38 μg/kg。3种葡萄中共鉴定出14种醇类化合物，野酿2号4种，凌丰10种，赤霞珠9种。野酿2号中主要以C6醇为主，包括正己醇、(E)-2-己烯-1-醇、(Z)-3-己烯-1-醇等，这些挥发性物质主要赋予果实青草味、青香味和树叶气味。凌丰和赤霞珠挥发性醇类物质种类丰富，主要以C5、C6、芳香醇为主，两者共有的醇类挥发性成分为7种，其中含量较高的为正己醇、异戊醇和苯乙醇，前两者主要呈现出青草味、辛辣味，而苯乙醇则具有典型的玫瑰花香、蔷薇香。与野酿2号中的醇类物质相比，凌丰和赤霞珠中的醇类挥发性物质不仅种类丰富，而且含量较高，是两者果实重要的呈香物质。

2.3 酯类化合物的比较和分析

酯类与内酯类物质主要来源于葡萄果实，低碳脂肪酸通过辅酶A与醇类形成酯类及氨基酸与酮酸的转化，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]。3种葡萄中共鉴定出28种酯类成分，其中野酿2号6种，凌丰18种，赤霞珠23种，酯类挥发性物质总含量分别为79.87 μg/kg、1433.77 μg/kg、6487.24 μg/kg。野酿2号中主要以乳酸乙酯为主，含量为58.72 μg/kg，占酯类挥发性物质总量的73.52%；凌丰和赤霞珠果实中酯类挥发性物质含量较高的主要有乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸己酯，占各自果实酯类挥发性物质总含量的94.58%和97.44%，成为果实水果香、奶香等香气特征的主要贡献者。

2.4 醛类化合物的比较和分析

酿酒葡萄果实中醛类物质的种类和含量在总香气化合物中均占有较大的比重。这一类物质在

高度稀释下通常被描述为新鲜植物和水果的香气，且微量的低级脂肪醛溶于酒中可使酒的味道更为醇厚[7]。由表1和图4可知，3种葡萄果实中共鉴定出14种醛类挥发性物质，以野酿2号种类最多，为13种，占果实挥发性成分总含量的81.02%，主要以C6醛为主，如正己醛、(E)-2-已烯醛等，此外还有少量的(Z)-3-己烯醛、(E,E)-2,4-己二烯，这些C6醛类物质赋予成熟果实青香、青草气味，特别是(E)-2-己烯醛，又称青叶醛，嗅闻强度值最大，具有浓郁的青香、醛香，对整体香气贡献最大[15]。凌丰和赤霞珠醛类挥发性成分种类和含量较少，分别为2种和3种，其中5-羟甲基糠醛为3种葡萄所共有，该物质具有明显的焦糖味、辛香及坚果香气。

续表1 3种葡萄果实挥发性香气成分GC-MS分析结果

图4 3种葡萄中不同类别挥发性香气成分的含量分布

2.5 酮类化合物的比较和分析

酮类物质在3种葡萄果实中含量较少，但差异较大，野酿2号和凌丰葡萄果实中检测到2种，而赤霞珠果实中为5种，其中3种葡萄果实中均含有苯乙酮，该物质呈金合欢似的甜香气。虽然酮类化合物在3种葡萄果实香气成分中含量不高，但它们有可能与葡萄中的其他香气成分协同，对葡萄整体香气成分起到平衡或者改善的作用。

2.6 酸类化合物的比较和分析

葡萄中的有机酸类化合物主要是由浆果转色前植株绿色部分的呼吸作用产生的[16]，实验中仅检测到3种有机酸类化合物，分别为乙酸、己酸、辛酸，凌丰和赤霞珠均含有3种酸，野酿2号则不含辛酸。乙酸具有醋味、挥发酸味、墨水味、干酪味、油脂味等令人不愉快的气味，己酸具有烧烤味、煮水果味、甜味、蜂蜜味、药味等多样的风味，辛酸则具有果味、桃子味、草莓味、菠萝味、糖果味、焦糖味、香水味等多种风味，虽然这些酸含量较少，但对葡萄风味有重要的影响[17]。

2.7 萜烯类化合物的比较和分析

萜烯类化合物，是植物体中由乙酰CoA合成的次级代谢产物，以游离态和无味的糖苷结合态存在于葡萄果实中，尤以葡萄果皮中的含量最高[18]。在此次检测中共检测到7种萜烯类物质，野酿2号4种，凌丰6种，赤霞珠2种，分别是萜品油烯、α-法呢烯、β-紫罗酮、β-大马士酮、香叶基丙酮、橙花醇和橙花醇乙酸酯，这些物质多呈玫瑰花和水果类香气。萜烯类化合物虽然含量低，但感官阈值非常低，赋予葡萄酒的香气非常明显，而且这些化合物对嗅觉的影响是相互增效的[1]。

2.8 其他化合物的比较和分析

3种葡萄中鉴定出的其他组分主要为烷烃类及少量其他化合物，野酿2号中检测出6种，凌丰4种，赤霞珠5种。这些挥发性物质部分具有令人不愉快的气味，尤其是一些碳原子数超过10的高级烷烃，会有强烈的汽油味，而一些低级6碳烷烃如正己烷和环己烷，则具有清新香气，会对葡萄的香气产生一定的影响[19]。

3 结论

本研究利用顶空固相微萃取和气质联用分析广西地区种植的毛葡萄酿酒品种野酿2号、凌丰葡萄果实中芳香化合物的组成，以赤霞珠葡萄为对照，3个葡萄品种中主要含有醇类、醛类、酯类、酮类、萜烯类等化合物，共鉴定出87种挥发性组分，分别为野酿2号37种，凌丰46种，赤霞珠50种。在挥发组分总含量上，赤霞珠（7863.72 μg/kg）明显高于凌丰（2348.59 μg/kg）和野酿 2 号（1426.00 μg/kg）。野酿2号与赤霞珠有13种相同组分，凌丰与赤霞珠有30种相同组分，野酿2号与凌丰有12种相同组分，且含量之间均不同，这表明每种葡萄都具有独特的香气特征。

葡萄香气成分种类、含量和组成比例因品种不同而有显著差异。醇类、醛类和酯类物质是检测中较为丰富的物质，野酿2号主要以醛类为主，占果实挥发性成分总含量的81.02%；凌丰和赤霞珠主要以醇类和酯类为主，分别占各自挥发性成分总含量的94.95%和97.58%。

葡萄及葡萄酒中的香气物质组成非常复杂，其种类及含量受多种因素的影响，这些物质在葡萄酒风格和质量方面起着重要作用。通过检测分析，广西毛葡萄品种野酿2号和凌丰果实中香气物质的种类、含量与欧亚种酿酒葡萄赤霞珠有很大差别，具有自身独特的风味特征，但是具体到最终葡萄酒产品的感官品质，还必须要进行酿酒试验及对葡萄酒香气物质进行鉴定，并与感官品尝分析相结合完成。

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