树形及砧木对酿酒葡萄挥发性物质的影响

郭文娇，郭建勇，袁 琳，梁长梅，牛铁泉，4，张鹏飞，4，温鹏飞，4

（1.山西农业大学园艺学院，山西太谷030801；2.天津农学院食品科学与生物工程学院，天津300384；3.山西农业大学信息科学与工程学院，山西太谷030801；4.山西省果树种质创制与利用重点实验室，山西太原030031）

葡萄营养丰富，食用方便，深受消费者喜爱，其栽培面积和产量在世界水果中居第2位[1]。赤霞珠是我国种植面积最大的酿酒葡萄品种，占全国葡萄种植总面积的7.2%[2]。但在生产中，往往会因为追求产量而忽略质量，严重阻碍了葡萄酒产业的进步与发展。在加工工艺满足的条件下，葡萄酒的品质主要取决于原料的品质，而葡萄原料的品质除了其糖含量[3]、出汁率[4]等指标外，还与果实中挥发性物质的种类和含量息息相关。

葡萄果实中的挥发性成分是其与生俱来的属性之一。挥发性物质是葡萄在发育过程中形成的次生代谢产物，如酯、醛、酮、醇、酸和烯烃类等物质，并以一定比例存在，构成了葡萄品种特有的香气[5]。香气是葡萄酒的灵魂，是构成葡萄酒感官品质的重要因素[6]。葡萄中的挥发性组分极其复杂，据报道已经鉴定出的挥发性成分有800余种[7]，这些成分的种类、含量、感觉阈值及其之间的相互作用决定着葡萄特有的风味质量，也决定着酿造出的葡萄酒的风味和典型性[8]。果实挥发性成分的差异，除受品种影响[9-10]外，主要受自然条件和栽培技术等的调控[11]。

近年来研究证实，树形既可以影响叶幕结构、产量，还会影响到一些特殊风味[11]。目前，树形对葡萄品质的影响已有较多研究，但多集中在光合[12]、果实品质[13-14]等方面。国内尚未见对赤霞珠和霞多丽葡萄挥发性物质影响的研究报道。

本研究以酿酒葡萄赤霞珠和霞多丽为试材，运用气相色谱-质谱（GC-MS）的方法，测定了果实中挥发性物质成分及含量，比较了树形及砧木对酿酒葡萄挥发性物质的影响，旨在为树形以及砧木的选择提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试葡萄品种为酿酒葡萄赤霞珠和霞多丽，树形为厂字形及扇形，霞多丽全部为自根苗，厂字形赤霞珠有自根苗和嫁接苗，所嫁接砧木品种为SO4。

1.2 仪器设备

气相色谱-质谱联用仪（TRAcE 1300-TRAcE ISQ），美国Thermo Scientific；SPME萃取头（50/30μm DVB/CAR/PDMS）。

1.3 试验方法

试验于2017年6月至2018年9月在山西省晋中市太谷县怡园酒庄及山西省园艺实验教学示范中心进行，样品采集于山西省太谷县怡园酒庄。赤霞珠与霞多丽定植于2007年，南北行向，株行距0.5 m×2.5 m，田间土肥水管理和病虫害防治按常规进行。分别随机选取10穗，于成熟期采集，去除病虫害、机械损伤的果粒，带回实验室，经液氮处理后储存于-50℃的冰柜备用。

1.4 测定项目及方法

参照文献[15]的方法，采用顶空固相微萃取结合气质联用（HS-SPME-GC-MS）方法测定果实挥发性物质含量。

挥发物的萃取：取液氮研磨好的葡萄样品5 g于15 mL的进样瓶中，加入1 g NaCl和4μL 2-辛醇（1 g/L），涡旋混匀。将已活化或热解析过的萃取头插入进样瓶的顶空部分，萃取头距离液面1 cm。40℃200 r/min搅拌加热，吸附40 min。将萃取头插入气相色谱进样口，250℃，热解析10 min，同时启动仪器采集数据。

GC-MS分析条件：所用色谱柱为TG-5MS（30m×0.25 mm×0.25μm）毛细管柱；载气为高纯氦气，流速为1.27 mL/min；不分流自动进样；进样口温度250℃。升温程序：起始温度40℃保持4min；以3℃/min的速度升温至160℃，保持2 min；再以20℃/min的速度升温至250℃，保持4 min。质谱接口温度250℃，离子源温度230℃，电离方式EI，电子能量70 eV，全扫描模式，扫描范围30～450 U。

1.5 统计分析

利用质谱全离子扫描的图谱，结合NIST比对结果及相关文献的参考对香气物质进行定性分析；采用面积归一化法进行定量分析。应用Excel软件对试验数据进行整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 树形及砧木对果实挥发性物质种类的影响

从表1可以看出，所检测的葡萄果实中挥发性物质主要有醇、醛、酮、酯、酸和烯烃六大类。其中，厂字形赤霞珠自根苗所含挥发性物质种类最少，含有的醇、醛、酮、酯、酸、烯烃六大类共计49种；扇形赤霞珠所含挥发性物质种类最多，含有的醇、醛、酮、酯、酸、烯烃六大类共61种。厂字形霞多丽所含挥发性物质种类为60种，没有检测出烯烃类物质，只有醇、醛、酮、酯、酸五大类。

表1 赤霞珠与霞多丽成熟果实挥发性物质的分类比较 种

厂字形赤霞珠嫁接苗所含醛类、酮类、酯类、酸类和烯烃类比其自根苗分别多4、1、7、1、2种；而醇类则比自根苗中少4种。厂字形赤霞珠自根苗相比于扇形所含挥发性物质成分种类少，其中，醇类、醛类、酯类、酸类分别少5、2、5、1种，烯烃类数目相当。厂字形霞多丽较其扇形所含挥发性物质种类多，醇类、酯类、酸类、醛类分别多3、3、3、1种，酮类和烯烃类种类较少。

2.2 树形及砧木对果实挥发性成分含量的影响

从表2可以看出，5个样品的葡萄果实中主要的挥发性成分是醛类和醇类，除扇形赤霞珠自根苗外皆为醛类含量高于醇类。其中，霞多丽的醛类含量远远高于赤霞珠，醇类含量则低于赤霞珠。厂字形赤霞珠醇类含量低于扇形赤霞珠。赤霞珠自根苗含酸量较高。扇形赤霞珠自根苗所含的醇类（39.27%）、酮类（0.53%）和酯类（3.59%）均最多；扇形霞多丽含醛类（57.05%）最多，其次是厂字形霞多丽（50.64%）。烯烃类含量最多的是厂字形赤霞珠自根苗葡萄（4.54%）。

赤霞珠嫁接苗相比于自根苗所含醇类、醛类、酮类、酯类分别多3.08、0.05、0.15、0.28百分点。厂字形赤霞珠自根苗葡萄中所含醇类、醛类、酮类、酯类、酸类比扇形赤霞珠自根苗分别少13.95、0.76、0.15、2.76、0.10百分点。厂字形霞多丽自根苗葡萄中所含醛类、酮类、酸类、烯烃类比扇形霞多丽自根苗分别少6.41、0.03、0.07、0.49百分点。

表2 赤霞珠与霞多丽成熟果实各类挥发性物质的相对含量比较 %

2.3 树形及砧木对果实挥发性物质的影响

由表3可知，仲辛醇、己醛、己-2-烯醛含量较高，醛类物质是葡萄果实中主要的挥发性成分，赤霞珠与霞多丽皆为己醛含量较高，在20.68%～28.46%。霞多丽果实中带有青草气及苹果香的己醛及带有绿叶清香和果香味的己-2-烯醛含量最高，厂字形中含有己醛23.70%，己-2-烯醛23.31%；扇形中含有己醛28.46%，己-2-烯醛26.63%。赤霞珠中仲辛醇和己醛含量较高，其中，厂字形赤霞珠嫁接苗中仲辛醇和己醛含量分别为22.89%和25.85%，厂字形赤霞珠自根苗中仲辛醇和己醛含量分别为21.11%和20.68%，扇形赤霞珠自根苗中仲辛醇和己醛含量分别为27.23%和26.03%。

表3 赤霞珠与霞多丽成熟果实挥发性物质的相对含量比较 %

续表3

续表3

醛类物质在果实中分布较为集中，除己-2-烯醛外，烯醛的种类较多，但含量低，主要存在于厂字形赤霞珠嫁接苗与霞多丽果实中。作为第二大芳香物质的醇类，其种类较多，分布比较分散，品种、树形间物质及含量分布各有特色。厂字形赤霞珠嫁接苗所含同类物质的种类和数量皆为最高，异佛尔酮只在树形为扇形的2种葡萄中检测到，在5个样品中皆可被检测到甲基庚烯酮具有柠檬草和乙酸异丁酯般的香气。厂字形赤霞珠果实中含有的大马酮具有令人愉快的玫瑰香气。厂字形赤霞珠和霞多丽果实中所含的紫罗兰酮具有紫罗兰的香味。酯类物质的种类也较为丰富，但含量较低，厂字形赤霞珠嫁接苗所含的丙酸丁酯和丁酸丁酯都具有水果香气，在厂字形赤霞珠自根苗中均未检测到。仅在扇形赤霞珠自根苗中检测到的癸酸乙酯含量较低，其具有果香、葡萄味。酸类物质大都具有一定的刺激气味，含量超过一定浓度将产生令人不舒服的味道。

烯烃类物质同样影响着葡萄的香气。厂字形霞多丽中没有检测到烯烃类物质。具有轻微甜味的苯乙烯在厂字形赤霞珠和扇形霞多丽果实中可以检测到，具有茉莉花香的二氢月桂烯只在厂字形赤霞珠自根苗中检测到。赤霞珠和扇形霞多丽中均有3，5-二甲基-1-己烯。

3 结论与讨论

有研究表明，无香型葡萄的挥发性物质主要是醛类物质[16]。本研究发现，除扇形赤霞珠外，其余4个样品含量最高的挥发性物质皆为醛类物质，与前人研究基本一致。扇形赤霞珠中仲辛醇含量较高，导致其醇类物质含量高于醛类，可能是树形差异造成的。

前人研究发现，霞多丽的果实中存在有100余种挥发性物质成分，不同阶段的挥发性物质变化较大。发育前期以酯类、有机酸和醛类为主，发育后期醇类物质的含量明显上升[17]。本研究中，霞多丽采集于成熟期，检测出醛类和醇类物质居多，酯类、酸类、酮类和烯烃类物质含量均较少，与前人研究结果一致。含量较高的醛为己-2-烯醛和己醛，这是霞多丽葡萄带有淡淡的苦杏仁味以及较为明显的生青味的主要原因[18]。含量最高的醇类为仲辛醇，分别为16.20%和15.26%。丁燕等[19]对蓬莱地区霞多丽葡萄的挥发性成分研究表明，测得含量最多的醛类物质是己醛，其次是己-2-烯醛，与本试验大致相同；而含量最高的醇为己醇，与本试验不同，可能与产地不同等有关。有研究表明，果穗遮阴会导致已醛和己烯醛含量增加[11]。本试验扇形霞多丽中已醛和己-2-烯醛含量高于厂字形霞多丽，推测为果穗遮阴所致。

前人研究发现，赤霞珠葡萄发育后期以乙醇出现及醇类物质浓度显著升高为特征[20]。酯类物质是其早期发育的特征，醛类物质在整个发育过程中普遍存在，如庚醛和己醛在所有发育阶段都占有很大比例[21]。本研究中，赤霞珠采集于成熟期，检测出醛类和醇类物质居多，其他挥发性成分较少，与前人研究结果一致。含量最高的醛为己醛，其中，扇形赤霞珠自根苗中含量最多，占26.03%，厂字形自根苗含量最少，占20.68%。检测到含量最高的醇为仲辛醇，含量在20%～30%。陈奕霖[22]对天津产区赤霞珠葡萄的研究表明，最多的醇类物质为正戊醇，与本试验不同，这可能与成熟度的确定及产地不同等有关。2个试验都检测出较高含量的己醛和己-2-烯醛，而酸类、酮类和烯烃类含量均较少。还有其他的挥发性物质没有被检测到，可能与固相微萃取的载样量小和萃取头的选择性有关[15]。

本研究结果表明，对于赤霞珠与霞多丽自根苗，树形为扇形较厂字形果实中所含的主要挥发性醛类和醇类物质总量要多，扇形更利于其挥发性物质的积累。赤霞珠嫁接苗与自根苗相比，嫁接苗果实中所含的主要挥发性醛类和醇类物质总量多于自根苗，嫁接SO4砧木有利于赤霞珠挥发性物质的积累。