陕西合阳地区酿酒葡萄果实成熟特性研究

侯国山，成甜甜，张耀伦，李运奎，2*

（1.西北农林科技大学 葡萄酒学院，陕西 杨凌 712100；2.西北农林科技大学（合阳）葡萄试验示范站，陕西 合阳 715301）

陕西省合阳县是“中国红提之乡”，地处渭北黄土高原东北部，地形呈阶梯状，自东南向西北逐渐升高，平均海拔721 m。年平均日照时间2 468.9 h，为陕西关中地区之最。最热月7月平均气温为25.0 ℃，最冷月1月平均气温为-2.9 ℃，需要埋土防寒。生长季（4～10月）降水占年降水量的90%，地下水资源丰沛。无霜期长，昼夜温差大，土壤含钾量丰富。得天独厚的地理自然优势使合阳县成为发展葡萄的优质地区[1-3]。据统计，2018年合阳全县葡萄种植面积达16.5万亩，总产量18万t，鲜食葡萄以红地球为主，约占80%，酿酒葡萄不足一成[4]。李华等[5-6]对陕西省酿酒葡萄气候区划的研究表明，合阳是酿酒葡萄的优良产区，具有发展葡萄酒产业的巨大潜力。西北农林科技大学（合阳）葡萄试验示范站前期已对十余个酿酒葡萄品种在合阳地区的引种适应性进行了详细研究[7-9]，但目前尚缺乏对各品种酿酒葡萄成熟度和果实品质的研究。

酿酒葡萄原料的成熟度和果实品质是决定葡萄酒质量的重要因素[10]。一般来说，只有用成熟良好的葡萄原料才能生产出品质优良的葡萄酒。还原糖含量、总酸含量以及成熟系数是衡量酿酒葡萄成熟的重要指标[11-12]，由于多酚对葡萄酒的色泽、风味、口感等感官品质具有决定性作用，多酚成熟度也是判定酿酒葡萄成熟的一项重要指标[13]。通过对合阳地区酿酒葡萄的糖、酸以及多酚物质成熟特性的研究进而确定适宜的采收期对在合阳地区发展和推广酿酒葡萄种植至关重要。鉴于目前仍然缺乏对合阳地区酿酒葡萄成熟度和果实品质的系统研究，本研究以来自西北农林科技大学（合阳）葡萄试验示范站的10个酿酒葡萄品种为试验对象，通过研究各品种酿酒葡萄在成熟过程中的可溶性固形物、还原糖、总酸和成熟系数的变化，并分析了成熟葡萄浆果的物理品质、花色苷和单体酚的组成和含量，探讨合阳酿酒葡萄果实的成熟特性，以期为合阳酿酒葡萄品种的选择和种植推广提供依据，促进合阳地区葡萄与葡萄酒产业发展。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验地位于陕西省合阳县坊镇北渤海村（35°16′35.37″N，110°09′51.14″E），沙砾结合型土质，属中温带季风气候，年平均气温11.5 ℃，无霜期196 d，年日照2 523.8 h，年降雨量559.2 mm，且集中于7-9月。

5个红色酿酒葡萄品种：赤霞珠、品丽珠、梅尔诺、黑比诺和马瑟兰；5个白色酿酒葡萄品种：霞多丽、爱格丽、雷司令、小芒森和贵人香。2011年定植，采用爬地龙架势整形，篱架栽培，株距1.0 m，行距2.5 m，均为露地栽培，田间常规管理。

氢氧化钠、葡萄糖、五水合硫酸铜、四水合酒石酸钾钠和甲醇等：广州金华大化学试剂有限公司；三水合乙酸钠、乙酸：四川西陇化工有限公司；浓盐酸：洛阳市化学试剂厂。所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

TGL-18M台式高速冷冻离心机：上海卢湘仪离心机仪器有限公司；LC-20AT型高效液相色谱仪（SPD-M20A型二极管阵列检测器（diode-array detector，SPD），SIL-20A型自动进样器，CTO-20A型柱温箱，LCsolution 1.24SP1色谱工作站）：日本岛津公司；RE-52A旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；FD-1C-50冷冻干燥机：北京博医康实验实验仪器有限公司；KH-500DE超声波清洗器：昆山合创超声仪器有限公司；HH-S6电热恒温水浴锅：北京科伟永兴仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 果实成熟度监测

每个品种分别在每行前、中和后部选择3棵长势均一、健康的葡萄树，并在不同部位选择1～3个果穗进行标记。从转色期开始，每隔3～4 d取样1次，每次在标记果穗的不同部位取浆果约100粒。取样后立即压榨取汁，用手持糖量计测定可溶性固形物含量；用斐林试剂热滴定法和酸碱滴定法测定还原糖（以葡萄糖计）和总酸（以酒石酸计）含量，重复3次，并计算成熟系数M值（M值=还原糖含量/总酸含量）。详细方法参考文献[14]。

1.3.2 果实品质分析

对成熟葡萄浆果进行果实品质分析。从供试植株上随机选取果穗10～15穗，采用电子天平称量单果穗质量、采用游标卡尺测量果穗尺寸，并评判果穗紧密度[8]；从每个果穗上中下部随机选取10个果粒，采用电子天平称量单果粒质量[15]；用纱布挤汁后，称量皮渣质量以及种子质量，并计算出汁率和果梗率。

1.3.3 成熟果实酚类物质分析

根据成熟度监测情况，选取卫生良好、色泽均匀的爱格丽、贵人香、赤霞珠和马瑟兰的成熟葡萄浆果进行果实花色苷和单体酚物质的组成和含量分析。

（1）花色苷组成与含量分析：果皮中酚类物质的提取参照文献[16]。选取15粒着色均匀的葡萄，剥出果皮、称质量，加入30 mL甲醇，超声辅助提取频率60%，温度≤35 ℃，每提取一次换一次水，以防止温度过高。每次提取20 min，然后将其置于超低温离心机中10 000 r/min离心10 min，收集上清液，向残渣中继续加入30 mL甲醇溶液，再次按照上述过程提取，重复3次，合并所有上清液共计90 mL于丝口瓶中，0.45 μm有机系微膜过滤备测。

色谱条件：检测波长520 nm。色谱柱：SBC18（250 mm×4.6 mm，5 μm）。流动相A：2%甲酸水；流动相B：2%甲酸乙腈。洗脱梯度：0.01 min、100%A；45 min、70%B；50 min、70%B；51 min、100%A；55 min、100%A。流速：1 mL/min。柱温：35 ℃。

（2）单体酚组成与含量分析：采用高效液相色谱法分析浆果中的单体酚[17]。准确称取1.5 g葡萄皮干粉（剥皮时尽量少带水分利于冻干，同时避免带入果肉，因果肉含糖量高，不利于干燥。在液氮冷冻条件下用打浆机打碎，并迅速转入冷冻干燥机内防止融化）于锥形瓶中，加入5 mL蒸馏水和40 mL乙酸乙酯，摇床避光振荡30 min，温度不能过高以减少乙酸乙酯的损失，转移上清液于200 mL丝口瓶中，重复4次（上清液加黑色袋遮光），合并上清液于旋转蒸发仪38 ℃蒸发至干，用4 mL色谱甲醇提取残留物（分多次提取），0.45 μm有机系微膜过滤备测。

色谱条件：检测波长280 nm。流动相A：水∶乙酸（98∶2）；流动相B：乙腈。洗脱速度：0.01 min，97%A、3%B；15 min，94%A、6%B；35 min，85%A、15%B；55 min，70%A、30%B；65 min，70%A、30%B；80 min，100%A。流速：1 mL/min。柱温：30 ℃。

1.3.4 数据处理

采用SPSS 22.0进行数据统计分析，Origin 8.0 作图。

2 结果与分析

2.1 成熟期的可溶性固形物含量

10个品种酿酒葡萄的可溶性固形物含量如图1所示。由图1可见，可溶性固形物的积累主要发生在8月，从12%～15%增长至19%～22%。可溶性固形物含量变化，5个红色酿酒葡萄较一致，5个白色酿酒葡萄则存在一定差异，尤其在8月下旬。在9月期间，赤霞珠、品丽珠、黑比诺和马瑟兰的可溶性固形物变化较小，集中于22%左右，以品丽珠最高；梅尔诺的可溶性固形物波动较大，低于前4个红色酿酒葡萄品种。在9月期间，5个白色酿酒葡萄品种的可溶性固形物变化较小，但彼此差异较大，含量最高的是小芒森，最低的是雷司令，霞多丽则呈现出了最大的波动特性。品丽珠与小芒森的可溶性固形物含量最高，均可达到24%左右。除个别品种外，红色酿酒葡萄品种的可溶性固形物含量一般略高于同期的白色品种。

图1 红色品种（A）和白色品种（B）酿酒葡萄成熟期可溶性固形物含量Fig.1 Soluble solid content of red (A) and white (B) varieties of wine grapes during maturation

2.2 成熟期的还原糖含量

10个品种酿酒葡萄的还原糖含量（以葡萄糖计）如图2所示。由图2可见，还原糖含量的变化特征与可溶性固形物大致相似，但还原糖含量的增长持续时间更长。在8月中下旬，还原糖含量增长较快，9月初增长趋于缓慢，到中旬基本稳定，后期有部分品种的还原糖含量略有下降。各红色品种的还原糖含量变化相对于白色品种较为集中，不同白色品种还原糖含量上升的时期和幅度差异较大。还原糖的积累主要发生在8月，红色酿酒葡萄从120～150 g/L增长至180～210 g/L；白色酿酒葡萄从150～180 g/L增长至150～230 g/L。5个红色酿酒葡萄的还原糖含量变化较一致，5个白色酿酒葡萄的还原糖含量变化差异较大，尤其在8月下旬。在9月期间，5个红色酿酒葡萄的还原糖含量变化较小，集中于200 g/L，以品丽珠最高，梅尔诺最低。在9月期间，5个白色酿酒葡萄品种的还原糖含量变化较大，且彼此差异较大，含量最高的是小芒森，最低的是雷司令，霞多丽和雷司令呈现出了最大的波动特性。品丽珠与小芒森的还原糖含量最高，均可达到240 g/L左右。除个别品种外，红色酿酒葡萄品种的还原糖含量一般略高于同期的白色品种。

图2 红色品种（A）和白色品种（B）酿酒葡萄成熟期还原糖含量Fig.2 Reducing sugar content of red (A) and white (B) varieties of wine grapes during maturation

就还原糖含量而言，可将这10个品种分为三类：小芒森、品丽珠为高糖品种，雷司令为低糖品种，其他则为中等糖度品种。一般情况下，酿酒葡萄的还原糖含量应＞170 g/L才能酿造出较高品质的葡萄酒[18]。从试验结果来看，合阳地区的10个被测品种均符合这一糖度要求。

2.3 成熟期的总酸含量

10个品种酿酒葡萄的总酸含量（以酒石酸计）如图3所示。由图3可见，在成熟期间，所有品种酿酒葡萄的总酸含量都呈下降趋势，且主要集中于8月。总体来说，红色酿酒葡萄品种的总酸降低呈现明显波动特征，白色酿酒葡萄品种则一直缓慢降低。10个酿酒葡萄品种的总酸含量普遍较低，红色品种一般低于白色品种的总酸含量。红色品种中，赤霞珠总酸含量在各时期基本都最高，品丽珠则最低，但品种间差异不是很大；白色品种中，小芒森总酸含量在各时期基本都最高，爱格丽则最低，品种间差异较大。红色酿酒葡萄中，品丽珠呈现高糖低酸的特征，其次是马瑟兰，梅尔诺则呈现低糖低酸特征；白色酿酒葡萄中，小芒森呈现高糖高酸的特征，爱格丽呈现中等糖度低酸的特征，雷司令则呈现低糖低酸特征。对于酿酒葡萄来说，适宜的酸度应在6～10 g/L，过低会使葡萄酒寡淡而乏味，过高则会酸涩、粗硬[18]。从试验结果来看，合阳地区的酿酒葡萄在试验后期含酸量偏低，应严格把握采收期，避免过熟酸度过低。

图3 红色品种（A）和白色品种（B）酿酒葡萄成熟期总酸含量Fig.3 Total acid content of red (A) and white (B) varieties of wine grapes during maturation

2.4 成熟期的成熟系数

一般认为，要获得优质葡萄酒，成熟系数M值需≥20，但要根据栽培区的品种和气候条件确定最佳M值[19]。由图4可见，由于该地区的酿酒葡萄总酸含量普遍低，10个酿酒葡萄品种的M值均远远＞20。M值在9月变化较大，这是由于这一时期葡萄已经成熟，糖度上升缓慢，而酸度下降较快。一般认为，酿酒葡萄采收时合适的M值应为32左右，最好为35～45[18]。由图4可见，合阳地区酿酒葡萄采收时M值在40～50。由图1～4可知，随着时间推移，果实糖度和M值均逐渐增大，酸度则逐渐降低。总的来说，赤霞珠、品丽珠、黑比诺、马瑟兰和贵人香最适采收期在转色期后24 d左右，爱格丽、雷司令和小芒森在转色期后44 d左右。从各酿酒葡萄的糖、酸成熟特征来看，除梅尔诺、霞多丽和雷司令外，其余品种适合在合阳地区种植。

图4 红色品种（A）和白色品种（B）酿酒葡萄成熟期成熟系数Fig.4 Maturity coefficient of red (A) and white (B) varieties of wine grapes during maturation

2.5 成熟葡萄浆果的果实品质

表1 成熟葡萄浆果的果实品质Table 1 Quality of mature berries of wine grapes

由表1可知，各酿酒葡萄品种的单果穗质量为85.00～178.80g，雷司令、贵人香最高，霞多丽最低。果梗率为4.11%～6.69%，马瑟兰最高，爱格丽最低。出汁率在70%左右，贵人香和雷司令的出汁率较高，分别达到73.44%和73.88%，小芒森的出汁率最低，为69.57%。皮渣中种子含量为15.28%～31.89%，爱格丽最低，小芒森最高。果穗尺寸为9.76～16.91cm，霞多丽果穗尺寸最小，梅尔诺果穗尺寸最大。单果粒质量为0.898～2.179 g，爱格丽最大，小芒森最小。小芒森果穗极疏，赤霞珠、品丽珠、黑比诺和爱格丽果穗适中，梅尔诺和马瑟兰果穗较紧，霞多丽、雷司令和贵人香果穗极紧。

2.6 成熟葡萄浆果的酚类物质组成与含量

综合考虑各酿酒葡萄的糖和酸成熟特性、浆果果实品质、产量、病虫害等因素，2个红色品种赤霞珠和马瑟兰、2个白色品种爱格丽和贵人香是陕西合阳地区具有重要栽培潜力的酿酒葡萄品种。为进一步探明其酚类物质成熟特性，拟对赤霞珠和马瑟兰进行果皮花色苷含量分析，对赤霞珠、马瑟兰、爱格丽和贵人香浆果进行单体酚含量分析。

2.6.1 果皮花色苷的组成与含量

表2 马瑟兰与赤霞珠成熟浆果的花色苷组成与含量Table 2 Composition and content of anthocyanins in mature berries of Matheran and Cabernet Sauvignon wine grapes

葡萄中的酚类物质对葡萄酒的颜色特征、味感特征，甚至香气和营养价值都有重要作用。除少数染色品种外，花色苷只存在于葡萄果皮中，主要影响葡萄酒的颜色[20]，随着葡萄原料的压榨、浸渍和发酵等过程，葡萄皮和葡萄籽中的酚类物质都会进入葡萄酒中，赋予葡萄酒一定的感官特性和营养功效[21]。马瑟兰和赤霞珠两个品种成熟浆果中葡萄皮的花色苷组成与含量分析见表2。由表2可见，5种简单花色苷（花翠素-3-O-葡萄糖苷、花青素-3-O-葡萄糖苷、甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷、甲基花青素-3-O-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷）、两种乙酰化花色苷（甲基花青素-3-O-乙酰化葡萄糖苷、二甲花翠素-3-O-乙酰化葡萄糖苷）和两种香豆酰化花色苷（甲基花青素-3-O-香豆酰葡萄糖苷、二甲花翠素-3-O-香豆酰葡萄糖苷）在马瑟兰和赤霞珠两个品种中都有检出，分别为27.83 mg/g和9.89 mg/g，占总花色苷含量的93%左右。两个品种的5种简单花色苷含量分别为16.38 mg/g和5.54 mg/g，分别占总花色苷含量的54.87%和52.08%，是马瑟兰和赤霞珠果皮中的主要花色苷，尤以二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷含量最高，分别占总花色苷的39.92%和36.43%。四种酰化花色苷在马瑟兰和赤霞珠果皮中也有较高含量，对马瑟兰而言，二甲花翠素-3-O-乙酰化葡萄糖苷和二甲花翠素-3-O-香豆酰葡萄糖苷分别占总花色苷的17%左右；对赤霞珠而言，果皮酰化花色苷主要以二甲花翠素-3-O-乙酰化葡萄糖苷形式存在，占总花色苷的27.61%。总的来说，马瑟兰果皮花色苷含量显著高于赤霞珠，具有酿造优质色泽度葡萄酒的潜质。合阳地区赤霞珠成熟浆果果皮总花色苷含量显著高于新疆玛纳斯的赤霞珠成熟浆果果皮总花色苷含量（2.26 mg/g）[11]。

表3 爱格丽、贵人香、马瑟兰与赤霞珠成熟浆果的单体酚组成与含量Table 3 Composition and content of monomeric phenols in mature berries of Ecolly,Italian Riesling,Matheran and Cabernet Sauvignon wine grapes

2.6.2 浆果单体酚的组成与含量

爱格丽、贵人香、马瑟兰与赤霞珠4个品种成熟浆果的单体酚组成与含量如表3所示。由表3可见，总单体酚含量分别为0.260 mg/g、0.058 mg/g、0.430 mg/g和0.650 mg/g，其中赤霞珠的单体酚含量最高，马瑟兰次之，贵人香最低。4个品种中均未检测出表儿茶素。没食子酸只在爱格丽中检测出，但同时也只有爱格丽中没有儿茶素与咖啡酸。赤霞珠中没有香草酸，贵人香中没有检测出丁香酸和桑色素。红色品种葡萄皮中的绿原酸高出白色品种葡萄皮的6～18倍。赤霞珠中的香豆酸含量为37.08 mg/g，远远大于其他品种中的含量。爱格丽与赤霞珠中芦丁含量分别是贵人香和马瑟兰中的芦丁含量的近20倍。红色品种葡萄皮中的水杨酸高于白色品种葡萄皮中的水杨酸。红色品种葡萄皮中的香豆素高于白色品种葡萄皮中的香豆素30倍以上。爱格丽中的白藜芦醇含量高于其他品种中的含量。

总体上来说，马瑟兰的各类花色苷比例与赤霞珠的基本一致，马瑟兰总花色苷含量高于赤霞珠的2.8倍。赤霞珠的单体酚含量是马瑟兰的近1.5倍，特别是赤霞珠的香豆酸和芦丁远远高于马瑟兰的含量。爱格丽单体酚种类和含量都优于贵人香。

3 结论

本实验对陕西合阳地区5个红色酿酒葡萄和5个白色酿酒葡萄品种在成熟期间的可溶性固形物、还原糖、总酸含量和成熟系数进行了监测和分析，研究确定陕西合阳是酿酒葡萄的优良产区，适合种植和推广的酿酒葡萄品种。赤霞珠、品丽珠、黑比诺、马瑟兰、爱格丽、小芒森和贵人香适合在合阳地区种植和推广。赤霞珠、品丽珠、黑比诺、马瑟兰和贵人香的最适采收期在转色期后24 d左右，爱格丽和小芒森的最适采收期在转色期后44 d左右。对马瑟兰与赤霞珠成熟浆果果皮的花色苷组成与含量，以及爱格丽、贵人香、马瑟兰与赤霞珠成熟浆果的单体酚组成与含量分析表明，在合阳地区种植的这些品种果实酚类物质含量较高，具有酿造优质葡萄酒的潜质。