宁夏产区不同陈酿年份霞多丽干白葡萄酒香气成分研究

焦红茹，刘爱国，谢春梅，雷玉娟，马占胜

（1. 宁夏葡萄酒与防沙治沙职业技术学院，宁夏 银川 750199； 2. 酩悦轩尼诗夏桐（宁夏）酒庄有限公司,宁夏 银川 751600； 3. 西北农林科技大学葡萄酒学院, 陕西 杨凌 712100；

4. 新疆张裕巴保男爵酒庄，新疆 石河子 832000）

葡萄酒的香气影响葡萄酒产品的风格和特征差异，是评价葡萄酒品质的重要感官指标[1-2]。构成葡萄酒香气成分的挥发性物质有1 000多种，主要包括醇类、酯类、醛类、酮类、酸类、萜类和其他一些微量成分[3-5]。按葡萄酒香气的来源可分为三类：一类香气是来自葡萄浆果生长过程中所产生的香气物质，主要包括萜烯类、醇类、羰基类等化学物质，其中萜烯类物质被广泛研究[6]；二类香气是由酿酒葡萄在酒精发酵过程中产生，主要包括醇类、酯类、醛类和有机酸等，能赋予葡萄酒干面包、酵母或发酵气味，部分二类香气在陈酿和贮存过程中会下降和消失，通常新酿的葡萄酒具有该特征；三类香气来源于葡萄酒陈酿过程，因发生氧化或酯化等化学反应，使一类香气和二类香气逐渐消失，形成陈酿酒特有的香气物质[7-8]。几乎所有的优质葡萄酒都需要在橡木桶中陈酿，橡木中的香气物质和单宁被溶解，很大程度上增加了葡萄酒香气的丰富性[9]。葡萄酒的香气成分组成和含量变化受到众多因素的影响，包括葡萄品种、产地、生态条件、栽培管理、酿造工艺和陈酿条件等[10]。霞多丽属欧亚种，为我国主要产区均有栽培的酿造白葡萄酒的优良品种，在宁夏产区表现较好，是极具发展前景的酿酒葡萄品种[11-12]。Niagara半岛霞多丽的典型化学成分研究显示产地在影响产品香气特征方面起重要作用[13]。对葡萄酒香气成分的提取方法研究认为，顶空固相微萃取是目前最经济适用方法[14]，有研究表明采用此方法从霞多丽葡萄酒中鉴定出140多种香气成分，对整体香气有贡献的有几十种[15]。美国加州霞多丽葡萄酒的研究中发现，葡萄酒的果香花香特征和乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯和里那醇的含量相关[15]。勃艮第霞多丽葡萄酒中香气成分研究中发现11种香气成分是其典型香气的潜在贡献成分，其中包含了香草醛、丁二酮、4-乙烯基愈创木酚、肉桂酸乙酯、己酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、丁酸乙酯和愈创木酚[16]。昌黎产区霞多丽葡萄酒的典型香气成分研究中发现了13种活性气味成分[17]。贺兰山东麓产区霞多丽干白葡萄酒的香气成分相对含量较高的物质有：2,3-丁二醇、乙酸异戊酯、1-己醇、辛酸、丁二酸二乙酯[18]。宁夏贺兰山东麓产区葡萄酒近年来备受国内外同行的关注，但是有关陈酿年份对霞多丽葡萄酒香气成分分析的研究报道很少。

本文以宁夏贺兰山东麓产区酩悦轩尼诗夏桐（宁夏）酒庄 2013、2014、2015、2016年份的霞多丽干白葡萄酒为研究对象，采用顶空固相微萃取技术提取其香气组分，用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对葡萄酒香气成分进行检测，利用内标法量化分析、结合单因素方差分析及聚类分析研究不同陈酿年份霞多丽干白葡萄酒的香气物质成分及特征，探讨贺兰山东麓产区霞多丽干白葡萄酒的香气特征和不同陈酿年份霞多丽干白葡萄酒的香气成分差异，以期为确定贺兰山东麓产区霞多丽干白葡萄酒的感官风味评价、建立产区品种香气成分指纹信息和控制生产提升品质等方面提供基础科学数据，具有一定的生产实践意义。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

供试酒样：霞多丽原酒（采用酒庄传统工艺酿造），入桶时间均为酿造当年10月下旬，均来自酩悦轩尼诗夏桐（宁夏）酒庄有限公司。

葡萄原料：宁夏农垦葡萄基地，树龄9年（以2013年份计）。

橡木桶：均使用法国西南桶业橡木桶（DSQ），新桶，中度弧度烘烤，容量225 L。

供试酒样基本理化指标依据GB/T 15038—2006[19]中规定的方法进行测定，均符合GB/T 15037—2006[20]中葡萄酒产品要求，具体见表1。

乙酸乙酯、丁酸乙酯、1-丙醇、2-甲基-1-丙醇、乙酸异戊酯、1-丁醇、己酸甲酯、己酸乙酯、苯乙烯、庚酸乙酯、乳酸乙酯、1-己醇、2-壬酮、辛酸乙酯、乙酸、庚醇、里那醇、1-辛醇、癸酸甲酯、癸酸乙酯、3-甲硫基-1-丙醇己酸、月桂酸乙酯、苄醇、辛酸、癸酸、四甲基二戊醇，均为色谱级，购自美国Sigma公司。

表1 不同陈酿年份霞多丽干白葡萄酒样常规理化指标Table 1 Conventional physicochemical indexes of chardonnay dry white wine in different aging years

1.1.2 仪器与设备

顶空固相微萃取-气质联用仪SPME-GC-MS（型号7890B+5977A），美国Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 原酒的酿造工艺流程

原料（霞多丽）→分选→除根破碎→入罐澄清冷浸渍（24 h）→回温发酵→原酒入橡木桶→陈酿（按照常规管理进行指标监控和添桶工作）

1.2.2 取样方法

用橡木桶专用取酒器取每个年份3个平行橡木桶同一部位的酒样，混匀后待测，每个年份酒样测3次，取样时间为2017年4月下旬。

1.2.3 挥发性化合物测定方法

采用顶空固相微萃取-气质联用仪SPME-GCMS监测待测酒样中的香气化合物，其中PAL自动进样器的型号为7890B+5977A，毛细管色谱柱条件为DB-WAX（0～250 ℃ (260 ℃)：30 m×250 μm×0.25 μm）。在20 mL顶空瓶中加入2 g氯化钠，8 mL待测酒样以及20 μL的2.00 g/L内标物内标物（2.000 g/L 4-甲基-2-戊醇），45℃预热顶空瓶10 min，萃取头萃取顶空瓶液面上方气体45 min，萃取过程顶空瓶在Agitator中不停摇动，萃取头在进样口250℃解析10 min，采用不分流模式进样，恒流模式，柱流量0.8 mL/min，程序升温，初始温度40℃，以1℃/min升到45℃，保持2 min，以3℃/min升到84℃，保持2 min，以3℃/min升到120℃，保持3 min，以3℃/min升到200℃，以5℃/min升到230℃，运行时间71.667 min，MSD传输线250℃，质谱选择SCAN模式进行扫描。

1.2.4 挥发性化合物的定性定量分析

定性分析：采用气相色谱-质谱-计算机联用仪进行分析鉴定。分析结果运用计算机谱库（NIST14）进行初步检索和分析，再结合文献进行人工谱图解析，确定挥发性物质的各化学成分。

定量分析：采用内标法进行定量分析，计算公式为：

1.2.5 数据处理

采用Minitab15进行单因素ANOVA、聚类分析（Clustering Analysis），使用Excel 2007进行数据整理和绘制图表。方差分析用于分析各处理间香气成分的差异性。

2 结果与分析

2.1 不同年份霞多丽干白葡萄酒的香气成分分析

通过顶空固相微萃取（HS-SPME）和GC-MS联用技术对供试酒样进行香气成分含量分析，4个年份霞多丽干白葡萄酒的香气成分含量、阈值、F检验统计量及感官描述见表2。

通过量化分析，供试4个年份霞多丽干白葡萄酒共检测出73种香气成分，主要有酯类、醇类、有机酸、羟基化合物（醛和酮）烯萜和酚类。其中酯类化合物37种，4个年份共有的酯类化合物26种；醇类化合物15种，4个年份共有的有13种；有机酸5种，4个年份共有的有4种；羟基化合物3种，4个年份共有的有2种；烯萜酚类化合物13种，4个年份共有的有

7种。OAV指气味活性值，用气味物质的质量浓度与其阈值的比值表示。所有非共有成分的气味活性值OAV值均小于1，在香气表现中未起到贡献作用，可以认为不同陈酿年份霞多丽干白葡萄酒的香气成分在种类分布上是完全一致的，并且不同年份酒样香气化合物的质量浓度与其实际香气贡献并没有直接联系。虽然OAV没有考虑香气成分之间的叠加和抑制作用，但它却是目前估计单个香气成分实际气味贡献的客观方法[21-22]。供试酒样73种香气成分的含量，OAV值气味特征描述见表2。

表2 不同年份霞多丽干白葡萄酒的香气成分差异性及感官特征Table 2 Difference of aromatic components and sensory characteristics in Chardonnay dry white wines from different aging years

续表2 不同年份霞多丽干白葡萄酒的香气成分差异性及感官特征Continue table 2 Difference of aromatic components and sensory characteristics in Chardonnay dry white wines from different aging years

续表2 不同年份霞多丽干白葡萄酒的香气成分差异性及感官特征Continue table 2 Difference of aromatic components and sensory characteristics in Chardonnay dry white wines from different aging years

2.2 不同年份霞多丽干白葡萄酒的香气分类比较

2.2.1 酯类

酯类能赋予葡萄酒果香和花香，是葡萄酒香气的重要成分。本文共鉴定出酯类化合物37种，不同陈酿年份的霞多丽干白葡萄酒中物质种类有所不同，但差别不大。由表2～3所示，2013年份霞多丽干白葡萄酒中的酯类化合物有33种，占香气物质总含量的86.13%；2014年份霞多丽干白葡萄酒中的酯类化合物有31种，占香气物质总含量的82.67%；2015年份霞多丽干白葡萄酒中的酯类化合物有36种，占香气物质总含量的80.12%；2016年份霞多丽干白葡萄酒中的酯类化合物有35种，占香气物质总含量的77.08%；结合香气物质浓度含量和其OAV值发现：正己酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸己酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸苯乙酯、乳酸乙酯是4个陈酿年份中共有的且OAV较高的物质，其中乙酸己脂、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸苯乙酯、乳酸乙酯含量极低，却具有较高的香气贡献。方差分析F值显示，正己酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸己酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸异丁酯这几类物质在4个不同陈酿年份之间有极显著差异，是构成不同年份霞多丽干白葡萄酒香气的主体酯类物质，能赋予葡萄酒青苹果、草莓、梨、苹果、香蕉、花香、可可豆、脂香肉桂、奶酪等香气特征。同时，我们还发现陈酿时间越长，酯类物质含量越丰富，这与Gil等[23]分析的西班牙马德里产区白葡萄酒和桃红葡萄酒中的香气成分的结论相吻合，他发现辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸异戊酯和异戊醇具有比其他酯类更高的OAV值。

2.2.2 醇类

4个不同陈酿年份醇类物质占总香气成分含量的比例相对较低，2013、2014、2015、2016 年份霞多丽干白葡萄酒中的醇类物质含量比例分别为4.29%、10.78%、7.11%、6.21%。在检测出的15种醇类物质中，仅有4种醇类物质的OAV值大于1且存在于所有样品中，说明醇类化合物对葡萄酒香气的贡献并不高，这4种高级醇分别是正癸醇、3-乙氧基丙醇、1-癸醇、正己醇。其中正己醇对葡萄酒香气有负面影响，主要表现为青草味、吐司味和涩味；而1-癸醇在霞多丽干白葡萄酒中贡献较好，表现出使人愉悦的橙花香气，且各年份之间表现出极显著性差异（P＜0.01）。这与陶永胜等[24]研究的霞多丽干白葡萄酒香气特征与成分关联分析中有关醇类物质的论述一致。

2.2.3 有机酸类

如表3所示，随着陈酿时间的延长，有机酸含量总体呈下降趋势，2016年份酒样中有机酸含量为14.44%，2013年份酒样中有机酸含量降为8.67%。从物质的构成上来看，检测出的5种有机酸分别是丁酸、9-癸烯酸、辛酸、癸酸和月桂酸，并且随陈酿年份的增长，有机酸表现出从低链饱和脂肪酸向高链饱和脂肪酸转化。OAV值显示癸酸和辛酸具有活性，在低浓度时表现出奶酪、干果、矿物质风味。从显著性分析来看，4个陈酿年份的有机酸类物质均表现出极显著性差异（P＜0.01）。有研究报道C6～C10脂肪酸在浓度为4～10 mg/L时能带给葡萄酒适度和愉悦香气，高于20 mg/L时会产生不良风味[25]。但是它们对葡萄酒的香气平衡有重要作用，因为能够抑制对应芳香酯的水解[26]。本研究发现：月桂酸在2016年份、辛酸在2013和2015年份、癸酸在4个年份葡萄酒中的含量均已远超过20 mg/L，对对应年份霞多丽干白葡萄酒的香气贡献有负面作用。

2.2.4 羟基化合物类

羟基化合物属于葡萄酒中的微量化合物成分，经检测分别是糠醛、苯甲醛和5-甲基呋喃醛，比重在0.23%～0.82%之间，不同陈酿年份的酒样中羟基化合物含量有一定差异。有文献认为5-甲基呋喃醛是普遍存在于霞多丽葡萄酒中的香气物质，通常呈现出不良的化学气味[15,27]，该气味的过于突出会破坏香气的协调性和优雅程度。本研究在2013、2014、2015年份的供试酒样中均检测出5-甲基呋喃醛，其中2015年份含量最高，为2.679 mg/L，且年份之间呈显著性差异（P＜0.05）。糠醛和苯甲醛在供试的4个年份中均被检测出。根据其OAV值发现：糠醛对4个年份的酒样香气均有贡献，含量也表现出显著性差异（P＜0.05），其香气特征主要为熏香味、果香和花香。苯甲醛在4个年份中也都出现但无显著性差异，对霞多丽干白葡萄酒的香气贡献还不清楚，也未见文献报道。

2.2.5 烯萜及酚类物质

萜烯类化合物属于植物的二次代谢产物，可以反映葡萄栽培品种的特性，在酒精发酵期间不受酵母菌活动的影响，中性葡萄品种的香气不依赖于单萜类化合物[28-29]。霞多丽属中性葡萄品种，本试验研究发现（表3），同烯萜及酚类物质共13种物质，其含量在不同陈酿年份之间有所不同，所占比重在0.53%～3.92%。结合其OAV值发现：丁香酚、大马士酮、橙花叔醇是4个年份中香气贡献比较明显的物质，其中大马士酮和橙花叔醇含量在4个年份酒样中差异极显著（P＜0.01），丁香酚含量在4个年份酒样中差异显著（P＜0.05），能赋予霞多丽干白葡萄酒甜苹果、百合花、玫瑰、橙花、铃兰等弱清甜柔美的气息。里那醇在2013、2014、2016年份的酒样中出现且含量超过嗅觉阈值，但各年份之间无显著性差异，它能赋予葡萄酒玫瑰花香和果香。2,4-二-叔丁基-6-硝基苯酚在2014、2015两个年份中出现且表现出显著差异，能赋予葡萄酒辛香香气。乙基香兰素在4个年份酒样中的含量高且表现出极显著性差异（P＜0.01），对葡萄酒贡献出清香、花香和香脂香气，但是未有文献报道其嗅觉阈值。金合欢醇仅出现在2013、2016年份的酒样中，使葡萄酒表现出柠檬、蜂蜜和花的香气。有研究表明，葡萄酒中活性挥发性成分2,4-二-叔丁基-6-硝基苯酚、丁香酚、乙基香兰素主要来源于橡木陈酿的酒样中，对葡萄酒整体香气贡献较大[30]。本研究中也表明这3类物质的含量与其橡木桶陈酿时间呈正相关。

表3 不同陈酿年份霞多丽干白葡萄酒香气分类相对含量比较Table 3 Comparison of classification and contents of aroma components in Chardonnaydry white wines form different aging years %

2.3 不同年份霞多丽干白葡萄酒香气的聚类分析

对不同陈酿年份霞多丽干白葡萄酒的香体物质进行类间相似性聚类分析。如图1所示，每个年份3个重复间的香气物质有着极高的相似性，自成一类。2014和2015年份陈酿酒样的香气物质相似性较高，达到70.19%以上；2014、2015、2016年份的香气物质相似性为42.38%；2013年份与其他3个年份酒样的香气物质的相似性较低，为13.58%。从聚类分析的整体情况来看，不同陈酿年份对于葡萄酒香气物质的构成影响较大。陈酿时间越长，香气物质的转化越明显。

图1 不同年份霞多丽干白葡萄酒样香体成分含量聚类图Fig.1 Dendrogram of aroma composition of chardonnay dry white wines from different aging years

3 结论与讨论

采用固相微萃取，结合GC-MS对4个不同陈酿年份霞多丽干白葡萄酒的芳香物质进行定性和定量分析，共鉴定出73种香气成分。分类比较发现：4个陈酿年份芳香物质的种类是一致的，主要为酯类、醇类、有机酸、羟基化合物（醛和酮）、烯萜和酚类；4种年份酒样中共有的52种香气成分中对香气贡献较大的大概有16种，且在含量上有显著性差异（P＜0.05）。酯类物质的含量随陈酿时间的延长逐渐增加，主要是由于陈酿过程中脂化作用的结果，能够促进香气向更加浓郁的方向转变，赋予葡萄酒青苹果、草莓、梨、苹果、香蕉、花香、可可豆、脂香肉桂、奶酪等香气特征。醇类物质中有贡献的香气物质不多，但仅仅1-癸醇有正面的香气贡献作用，能赋予霞多丽葡萄酒使人愉悦的橙花香气。有机酸类物质含量随陈酿时间的延长呈下降趋势，结合OAV值发现有贡献作用的辛酸、癸酸和月桂酸的含量均对香气有负面影响，可见有机酸对葡萄酒香气的贡献不明显。5-甲基呋喃醛被认为是普遍存在霞多丽葡萄酒中种香气物质，在浓度超过其阈值时，通常呈现出不良的化学气味[15,27]，本研究也发现该物质存在于2013、2014、2015年份的供试酒样中，且各年份间呈显著性差异（P＜0.05）。苯甲醛在4个年份酒样中也都出现但无显著性差异，对霞多丽干白葡萄酒的香气影响尚不清楚。烯酚类物质在各陈酿年份酒样中的含量很低，丁香酚、大马士酮、橙花叔醇香气贡献明显且在各年份酒样之间有显著性差异（P＜0.05），赋葡萄酒甜苹果、百合花、玫瑰、橙花、铃兰等弱清甜柔美的气息，里那醇有香气贡献但各年份间无显著性差异性。2,4-二-叔丁基-6-硝基苯酚在2014、2015年份酒样中的含量均超过嗅觉阈值，赋予葡萄酒较强的丁香香气和温和的辛香香气，金合欢醇存在于2013、2016年份的陈酿酒样中，能赋予葡萄酒柠檬、蜂蜜和花的香气，总体酚类物质的含量和陈酿时间成正相关。聚类分析也表明不同陈酿年份之间香气物质的构成具有差异。