‘霞多丽’葡萄果粒大小对果实品质的影响

乐小凤，唐永红，鞠延仑，赵亚蒙，梁 攀，赵 婷，惠竹梅,2，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）

良好的葡萄果实品质是酿造优质葡萄酒的基础，果实发育的不同步性会导致果粒大小的差异，其同时也受生态、栽培管理等因素的影响[1]，果粒大小差异在‘霞多丽’等酿酒葡萄品种中表现较明显，其可能通过两个方面影响红葡萄酒品质[2-5]：一是小粒浆果相对于大粒浆果的表面积/体积较大[2]，而与红葡萄酒品质紧密相关的物质主要存在于果皮中[6-7]，故其所酿葡萄酒品质好；二是大粒浆果果肉多，对果皮中溶质的稀释作用更强，易造成葡萄酒品质下降[5]。果粒的化学组成不仅与其大小密切相关[8-11]，环境条件对其也有影响，光照条件差的小粒浆果所酿葡萄酒的品质不一定优于光照条件好的大粒浆果，有时导致果粒大小变化的环境条件比果粒大小本身对葡萄与葡萄酒质量的影响更重要[3]。果粒大小可以用体积或质量表示，且与体积或质量呈极显著正相关[12]。Barbagallo等[13]将‘西拉’葡萄按质量分为小于1.50、1.51～2.00、2.01～2.50 g和大于2.50 g 4 个级别，结果表明葡萄的总酚含量随着果粒质量的增加而降低，质量较小的葡萄可以酿造更好的葡萄酒。Melo等[14]将采自同一葡萄园的‘西拉’葡萄按粒径分为3 个等级：分别为小果粒（小于13 mm）、中果粒（13～14 mm）、大果粒（大于14 mm），结果表明小果粒更适合酿造优质葡萄酒。Romero等[15]研究发现采自不同葡萄园的‘Mourvedre’葡萄小果粒中花色苷和单宁含量较高。Roby等[3]研究表明以中果粒（0.76～1.50 g）‘赤霞珠’酿造的葡萄酒品质较好。Roby等[8]还对比了不同灌溉处理的果实，发现灌溉良好的果实果皮质量/果粒质量较恒定，且与果实粒径没有必然联系，表明虽然果皮总花色苷含量和种子单宁含量与粒径呈正相关，但是这些物质受灌溉处理的影响要比粒径本身带来的影响更大。Walker等[16]通过对比不同粒径葡萄酿造的葡萄酒品质，发现果实粒径对葡萄酒品质无影响。Holt等[17]发现果实粒径与葡萄酒品质之间关系复杂，其他研究者也得出了类似的结论[18]。因此，环境和粒径均对葡萄果实品质产生影响。本实验以酿酒葡萄品种‘霞多丽’为试材，研究不同产区果粒大小分布及果实品质，以期为优质葡萄酒酿造的粒选工艺提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验地概况、材料与试剂

实验地分别位于山东烟台（SDYT）、宁夏玉泉营（NXYQ）、云南香格里拉（YNSL）、新疆五家渠（XJWJ），‘霞多丽’植株均定植5 年以上，常规管理。各实验地气候特点（数据从实验地小气象站获得）如表1所示。

表1 各实验地气候特点Table1 Climate characteristics of four grape-producing areas

氢氧化钠、甲基纤维素、硫酸铵、钨酸钠、钼酸钠、硫酸锂（分析纯） 上海陆忠化学试剂厂；甲醇、盐酸、乙腈、甲醇（色谱纯） 美国ACS公司；单体酚标准品（色谱纯） 美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

5804R低温冷冻离心机 德国Eppendorf公司；高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）仪、UV-1700紫外-可见分光光度计 美国Agilent公司；超声波振荡器 昆山禾创超声仪器有限公司；CentriVap 78100-40离心浓缩系统 美国LABCONCO公司；FA2004型电子天平 上海精科实业有限公司。

1.3 方法

1.3.1 采样及果实粒径分级

2015年9月，当各实验地‘霞多丽’果实成熟时（还原糖质量浓度大于180 g/L），随机采集5 kg样品，用干冰保存带回实验室，在贴近果蒂处用剪刀逐粒剪下，－40 ℃下保存。果粒用圆孔分样筛（14、12 mm）分为大于14 mm（大果粒，L）、12～14 mm（中果粒，M）、小于12 mm（小果粒，S）3 个等级[19]；每次随机选取800 粒，统计各粒径范围果粒所占比例，进行3 次生物学重复。

1.3.2 果实基本指标的测定

参考文献[19]的方法，每个产区样品随机选取100 粒葡萄称质量，冷冻状态下剥皮、取籽，统计其果皮鲜质量、种子鲜质量、百粒种子数、单果粒种子数、单粒种子干质量，并计算各粒径范围果皮鲜质量/果实鲜质量、种子鲜质量/果实鲜质量；将100 粒葡萄揉碎过滤取汁，分别用手持式糖度计测定可溶性固形物质量分数，采用酸碱滴定法测定可滴定酸质量浓度，采用斐林试剂热滴定法测定还原糖质量浓度。另取200 粒葡萄用于果皮中总酚、单宁含量的测定，总酚含量采用福林-酚法测定，结果以没食子酸质量计[20]；单宁含量采用甲基纤维素沉淀法，结果以儿茶素质量计[21]。其余样品置于－40 ℃冰箱保存，用于单体酚含量的测定。

1.3.3 果皮单体酚含量的测定

每个产区样品随机选取100 粒葡萄，在冷冻状态下剥皮，将果皮经液氮速冻后打粉，置于冷冻干燥机中24 h得到干粉，备用。取1.0 g待测样品干粉、5 mL蒸馏水和45 mL乙酸乙酯于三角瓶中，于25 ℃、150 r/min摇床中避光提取30 min，收集上清液于250 mL圆底烧瓶中，加入45 mL乙酸乙酯提取3 次，合并4 次上清液，并将上清液用旋转蒸发仪30 ℃蒸干，残渣用色谱纯甲醇溶解并定容至2 mL，－40 ℃下保存待测，进样前用0.45 μm滤膜过滤[22]。HPLC分析条件参照成宇峰[23]的方法。

1.4 数据统计与分析

采用Excel软件处理数据，利用SPSS 19.0软件对数据进行单因素方差分析、多重比较（Duncan新复极差法）以及主成分分析，以P＜0.05表示差异显著，用Origin软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同产区‘霞多丽’果实粒径的分布

图1 不同产区‘霞多丽’果实粒径分布Fig.1 Berry size distribution of ‘Chardonnay’ grapes from different regions

由图1可知，‘霞多丽’果实在不同产区的粒径分布差异较大。云南香格里拉产区中果粒所占比例显著高于小果粒和大果粒，小果粒所占比例显著高于大果粒；宁夏玉泉营产区小果粒所占比例（50.63%）最高，中果粒次之（46.72%），大果粒仅占2.65%；新疆五家渠产区中果粒与小果粒所占比例间无显著差异，均显著高于大果粒；山东烟台产区果实粒径分布所占比例表现为中果粒＞小果粒＞大果粒，均差异显著。 ‘霞多丽’在4 个产区中粒径分布均偏向中、小果粒，除山东烟台产区外，其他3 个产区的大果粒所占比例均低于10%。

2.2 不同产区‘霞多丽’果粒大小对其物理特性的影响

表2 不同产区‘霞多丽’果粒大小对其物理特性的影响Table2 Physical characteristics of ‘Chadonnay’ grapes of different sizes from different regions

由表2可知，不同产区的‘霞多丽’葡萄果皮鲜质量/果实鲜质量存在差异，除新疆五家渠产区表现为大果粒高于中果粒外，其他产区均表现为随果实粒径的减小而增大。‘霞多丽’葡萄种子鲜质量/果实鲜质量在云南香格里拉和山东烟台产区表现为随粒径的减小而减小，且3 个粒径范围间差异显著；在新疆五家渠产区表现为中果粒＞大果粒＞小果粒；在宁夏玉泉营产区则表现为中果粒＞小果粒＞大果粒，且差异显著。‘霞多丽’在4 个产区的单果粒种子数和单粒种子质量均表现为随果实粒径的增大而增加。

2.3 不同产区‘霞多丽’果粒大小对其基本品质指标的影响

云南香格里拉产区‘霞多丽’果实还原糖质量浓度及可溶性固形物质量分数均随果粒粒径的减小而增加；山东烟台与宁夏玉泉营产区的‘霞多丽’果实还原糖质量浓度及可溶性固形物质量分数则表现为中果粒高于大果粒和小果粒；新疆五家渠产区‘霞多丽’小果粒的还原糖质量浓度较高，中果粒的可溶性固形物质量分数较高。在4 个产区中，‘霞多丽’果实可滴定酸质量浓度总体表现为大果粒较高，云南香格里拉与山东烟台产区表现为中果粒质量浓度最低；新疆五家渠与宁夏玉泉营产区表现为小果粒质量浓度最低，且3 个粒径间差异显著（表3）。

表3 不同产区‘霞多丽’果粒大小对其基本品质指标的影响Table3 Quality characteristics of ‘Chadonnay’ grapes of different sizes from different regions

2.4 不同产区‘霞多丽’果粒大小对其酚类物质含量的影响

图2 不同产区‘霞多丽’果粒大小对其总酚含量（A）、单宁含量（B）的影响Fig.2 Contents of total phenolics (A) and tannin (B) in ‘Chadonnay’grapes of different sizes from different regions

由图2可知，‘霞多丽’果实总酚含量除了新疆五家渠表现为大果粒＞小果粒＞中果粒外，其他3 个产区均表现为小果粒含量最高，中果粒含量最低。‘霞多丽’不同粒径间单宁含量均差异显著，山东烟台产区表现为小果粒＞中果粒＞大果粒；宁夏玉泉营与云南香格里拉产区表现为小果粒＞大果粒＞中果粒；新疆五家渠产区表现为大果粒＞小果粒＞中果粒。

从表4可以看出，宁夏玉泉营的‘霞多丽’大、中、小果粒中分别检测出17、16、10 种单体酚，小果粒中虽检测出种类最少，但其总量（50 157.67 μg/kg）接近于大果粒（25 377.02 μg/kg）、中果粒（25 226.80 μg/kg）的两倍。大果粒的原儿茶酸含量高于中果粒，而小果粒中未检测出；中果粒的黄烷醇类总量（822.07 μg/kg）显著高于大果粒（596.88 μg/kg）和小果粒（405.49 μg/kg）；原花色素B1和棓儿茶素含量在中果粒中最高，儿茶素含量在小果粒中最高，原花色素C1含量在大果粒中最高。大部分黄酮醇类单体酚在小果粒中含量较高，且小果粒中的黄酮醇类物质总量（49 752.18 μg/kg）显著高于大果粒（24 777.03 μg/kg）和中果粒（24 402.30 μg/kg）。

表4 不同产区‘霞多丽’果粒大小的单体酚含量Table4 Contents of monophenols in ‘Chadonnay’ grapes of different sizes from different regions μg/kg

云南香格里拉的‘霞多丽’大、中、小果粒中分别检测出13、13、12 种单体酚，中果粒的总量（8 343.16 μg/kg）显著高于大果粒（7 906.14 μg/kg）和小果粒（7 845.60 μg/kg）。大果粒中检测到原儿茶酸和水杨酸，中果粒中检测到较少的原儿茶酸，小果粒中未检测出；小果粒所含的黄烷醇类单体酚含量均高于大、中果粒，黄烷醇总量（248.03 μg/kg）也显著高于大果粒（155.43 μg/kg）和中果粒（71.55 μg/kg）；除槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸酐在小果粒中含量较高外，多数黄酮醇类物质在中果粒中含量较高，中果粒的黄酮醇类总量（8 270.73 μg/kg）显著高于大果粒（7 749.35 μg/kg）和小果粒（7 597.57 μg/kg）。

新疆五家渠的‘霞多丽’大、中、小果粒中分别检测到11、13、12 种单体酚，中果粒中检测到的单体酚种类最多，且总量（7 061.94 μg/kg）最高，略高于小果粒（6 994.45 μg/kg），显著高于大果粒（4 287.23 μg/kg）。中果粒和小果粒中均检测到原儿茶酸，且中果粒的含量略高，大果粒中未检出；小果粒中黄烷醇物质总量（154.42 μg/kg）略高于大果粒（149.90 μg/kg），显著高于中果粒（110.90 μg/kg）；原花色素和棓儿茶素在大果粒中含量最高，小果粒中儿茶素含量显著高于大、中果粒。中果粒黄酮醇类物质总量（6 949.85 μg/kg）显著高于大果粒（4 137.33 μg/kg）和小果粒（6 839.36 μg/kg）；槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸酐、槲皮素-葡萄糖苷、丁香亭-3-O-葡萄糖苷和鼠李糖素-3-O-葡萄糖苷在小果粒中含量最高，其他被检出的黄酮醇类物质均在中果粒中含量最高。

山东烟台的‘霞多丽’大、中、小果粒中分别检测到17、16、16 种单体酚，中果粒的单体酚总量（15 055.43 μg/kg）显著高于大果粒（14 594.90 μg/kg）和小果粒（14 294.22 μg/kg）。小果粒中原儿茶酸和水杨酸含量均高于大、中果粒；大果粒中未检出表棓儿茶素，但其他黄烷醇类物质含量均高于中、小果粒。中果粒中黄酮醇类物质总量（72.91 μg/kg）显著高于大果粒（61.95 μg/kg）和小果粒（56.83 μg/kg）。

2.5 不同产区‘霞多丽’果粒大小对果实品质综合评价分析

运用SPSS 19.0软件对不同产区及粒径‘霞多丽’的还原糖质量浓度、总酚含量、总酸质量浓度、单宁含量以及部分单体酚含量进行主成分分析，将19 个品质指标转化为3 个独立的主成分，累计贡献率为84.992%。第1主成分贡献率为51.417%，主要反映了pH值、总酚含量、单宁含量和大多数黄酮醇类单体酚（槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸酐、槲皮素-3-O-半乳糖苷、槲皮素-3-O-鼠李糖苷、槲皮素-葡萄糖苷、鼠李糖素-3-O-葡萄糖苷、槲皮素-3-O-鼠李糖苷、山柰酚-3-O-半乳糖苷、山柰酚-3-O-葡萄苷）含量的变异信息；第2主成分贡献率为20.212%，主要反映了还原糖质量浓度、可溶性固形物质量分数以及黄烷醇类单体酚（原花色素B1、棓儿茶素、儿茶素）含量的变异信息；第3主成分贡献率为13.363%，主要反映了二氢山柰酚含量的变异信息。

表5 主成分载荷Table5 Principal component loading matrix

载荷值反映了主成分与变量之间的相关系数，从表5可知，第1主成分与槲皮素-3-O-鼠李糖苷、槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸酐、槲皮素-3-O-半乳糖苷等黄酮醇类单体酚含量呈高度正相关，与总酸质量浓度、pH值呈负相关；对第1主成分贡献最大的是槲皮素-3-O-鼠李糖苷和槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸酐含量，载荷值分别是0.983和0.966；对第1主成分贡献最小的是棓儿茶素含量，载荷为0.137。第2主成分与原花色素B1、棓儿茶素、儿茶素含量呈高度正相关，与还原糖质量浓度、可溶性固形物质量分数呈负相关；对第2主成分贡献最大的是原花色素B1含量，载荷值为0.853，槲皮素-3-O-鼠李糖苷含量对第2主成分贡献最小，载荷值为－0.001。二氢山柰酚含量对第3主成分贡献较大，载荷值为0.668。

分别以第1、2主成分值为横、纵坐标作散点图（图3）。4 个产区的‘霞多丽’分布比较分散，说明4 个产区的‘霞多丽’品质具有差异性，而每个产区的不同粒径间分布距离较近。影响宁夏产区‘霞多丽’葡萄的指标主要集中在第1主成分的正方向，影响较大的因素为总酚质量浓度、单宁含量以及绝大多数黄酮醇类单体酚含量。影响山东烟台产区‘霞多丽’葡萄的指标主要集中在第2主成分的正方向，影响较大的是黄烷醇类单体酚含量。影响云南香格里拉产区‘霞多丽’葡萄的指标都分布在第2主成分的负方向，受还原糖质量浓度和可溶性固形物质量分数的影响。影响新疆五家渠产区‘霞多丽’葡萄的指标都分布在第1主成分的负方向，主要受总酸质量浓度和pH值的影响。

为更准确地分析‘霞多丽’葡萄的综合品质，参照唐永红[19]、李俊芳[24]、Ghosh[25]等的方法，用提取的3 个主成分因子与其方差贡献率构建各产区果实品质的预测模型，Q是主成分1（Prin1）、主成分2（Prin2）和主成分3（Prin3）的线性函数，Q＝0.514 17 Prin1+0.202 12 Prin2+0.133 63 Prin3，利用该数学模型对各产区各粒径葡萄品质进行综合评价，计算各粒径葡萄综合得分[19]。由表6可看出，‘霞多丽’葡萄综合得分从高到低排序依次为NXYQ-S、NXYQ-M、NXYQ-L、SDYT-L、SDYT-S、SDYT-M、YNSL-S、YNSL-M、YNSL-L、XJWJ-S、XJWJ-M和XJWJ-L。宁夏玉泉营产区的小果粒‘霞多丽’葡萄综合得分最高，为8.961，较大程度上超过了其他产区不同粒径‘霞多丽’葡萄的综合得分；新疆五家渠的大果粒‘霞多丽’葡萄综合得分最低，为－6.022。‘霞多丽’葡萄在宁夏产区综合得分均偏高，可能因为其葡萄果实具有较高总酚含量和单宁含量，并且其还原糖质量浓度、可溶性固形物质量分数以及大多数单体酚物质含量均较高。山东烟台产区的‘霞多丽’葡萄表现为大果粒得分较高（2.092），小果粒（1.296）、中果粒（0.956）得分较低。其他3 个产区的‘霞多丽’葡萄综合得分都表现为小果粒＞中果粒＞大果粒。新疆五家渠和云南香格里拉产区的各粒径‘霞多丽’葡萄的综合得分均为负数，表示其综合品质低于平均水平，可能是因为其葡萄果实总酸质量浓度较高，而总酚含量、单宁含量、还原糖质量浓度、可溶性固形物质量分数以及大多数单体酚含量均较低。

表6 各产区各粒径等级‘霞多丽’葡萄果实品质综合评价Table6 Overall quality evaluation of ‘Chardonnay’ grapes of different size from different regions

3 讨 论

酿酒葡萄果粒大小受环境因素以及栽培管理方法（如灌溉、修剪、叶幕管理、行向等）的影响[26-28]，其果粒大小的不同会通过改变果皮鲜质量/果实鲜质量和酿酒中从皮中浸渍出的功能性成分的含量来影响葡萄酒的品质[3,16,29]。本实验中‘霞多丽’果实在4 个产区的单粒种子质量和单果粒种子数均表现为随果实粒径的增大而增加，与前人研究结果一致[30-31]。不同产区的霞多丽葡萄果皮鲜质量/果实鲜质量存在差异，除新疆五家渠产区表现为大果粒高于中果粒外，其他产区的‘霞多丽’葡萄果皮鲜质量/果实鲜质量都表现为随果实粒径的增大而减小，Walker等[16]的研究也表明小果粒的葡萄果皮鲜质量/果实鲜质量较大。‘霞多丽’果实的还原糖质量浓度在云南香格里拉和新疆五家渠产区表现为小果粒中最高，山东烟台与宁夏玉泉营产区的果实还原糖质量浓度则表现为中果粒高于大果粒和小果粒。成熟果实中的糖主要存在于果肉中而非果皮[7,32]。文献中关于果粒大小与还原糖质量浓度之间的关系结果不一致，Roby等[3]的研究表明还原糖含量随果粒粒径增大而增加，也有研究认为还原糖含量随果粒粒径增大而降低[1]。Wheeler等[33]对不同果粒大小的葡萄还原糖含量进行了回归分析，结果发现还原糖含量会受葡萄园地域因素的影响，可以解释本实验还原糖质量浓度随粒径变化不一致的现象。Barbagallo等[13]研究表明果实总酸含量与果粒大小之间没有明显的相关性，但大果粒中可滴定酸含量较高，且果实糖酸比随果粒粒径的增加而降低，这与本实验大多数小果粒还原糖质量浓度高而可滴定酸质量浓度低的结果一致。

酿酒葡萄果实中酚类物质受外界环境因素、栽培管理措施的影响，主要存在于果皮和种子中[29,34]。总酚和单宁是葡萄中重要的酚类物质，对果实色泽、风味以及葡萄酒的色泽、澄清度、口感和营养价值等有重要作用[35]。‘霞多丽’果实总酚和单宁含量在大部分产区均表现为小果粒最高，这与前人的研究结果一致[13-14]；在4 个产区中，宁夏玉泉营和山东烟台产区‘霞多丽’果实总酚含量较高，而云南香格里拉和新疆五家渠产区偏低，蒋宝等[36]研究表明，宁夏玉泉营地区的‘赤霞珠’和‘美乐’果实中酚类物质相对其他产区较高，可能与该产区果实成熟期气温较高有关[37]。Holt等[17]研究也发现，‘赤霞珠’果实中酚类物质含量不仅与果实粒径相关，也受温度、降水和土壤湿度等影响。

单体酚是葡萄中重要的生物活性物质，主要包括羟基苯甲酸、羟基肉桂酸、黄烷醇、黄酮醇和芪类化合物等。单体酚大多存在于葡萄种子和果皮中，其含量受葡萄品种、气候、土壤、栽培管理和酿酒工艺等的影响[38-39]。黄酮醇可以保护葡萄免受紫外线的伤害并清除自由基；黄烷醇可以极大地影响葡萄酒的风味和口感，也可以通过与花色素结合形成复杂化合物的形式起到稳定花色苷的作用[34]。宁夏玉泉营产区‘霞多丽’小果粒单体酚总量最高，而在其他产区均为中果粒最高。大部分产区‘霞多丽’中果粒黄酮醇类总量较高，但宁夏玉泉营产区则为小果粒含量较高。宁夏玉泉营产区中果粒黄烷醇类总量较高，山东烟台产区为大果粒含量较高，而云南香格里拉和新疆五家渠产区则为小果粒含量较高。总的来说，‘霞多丽’中、小果粒单体酚含量较高，种类较丰富，这与Gil等[40]的研究结果一致。

同一粒径的‘霞多丽’葡萄在不同产区的果实品质有差异，与不同产区的气候环境以及栽培管理方式有关。利用主成分分析来综合分析各品质指标，可以看出‘霞多丽’果实在宁夏玉泉营和山东烟台产区综合品质的得分较高，在云南香格里拉和新疆五家渠产区综合品质的得分较低。不同产区、不同粒径‘霞多丽’果实的综合品质得分也有差异，山东烟台产区综合品质得分最高的为粒径大于14 mm的果粒，其次是粒径小于12 mm的果粒；在其他3 个产区均为粒径小于12 mm的果粒综合品质得分最高，其次为粒径12～14 mm的果粒。依据本研究结果，在‘霞多丽’葡萄酒酿造过程中采用粒选工艺可以提升葡萄酒的品质。