光照度对赤霞珠葡萄酒香气成分的影响

倪志婧 王薇 马文平

摘要：以贺兰山东麓赤霞珠葡萄为试验材料，在葡萄转色期到成熟期用不同遮光率的遮阳网进行遮光处理，采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对不同光照条件的赤霞珠葡萄酒中的挥发性物质进行定性鉴定和定量分析，运用主成分分析法（PCA）分析葡萄酒的关键香气物质，探讨不同光照条件对葡萄酒香气成分的影响。结果表明，在自然光照、40%遮光、50%遮光、60%遮光处理下的葡萄酒样品中，分别鉴定出52、56、55、55个香气成分，葡萄酒中的香气成分主要为醇类、酯类、酸类、烃类。从组分上看，赤霞珠干红葡萄酒的香气成分中醇类物质含量最高，其次是酯类。对检测出的68个香气成分进行PCA分析，确定3个主成分的累计贡献率达到100%，从中筛选出12个不同的特征性香气成分，主要是醇类、酯类，说明光照对葡萄酒发酵香气的影响较大。光照度对赤霞珠葡萄香气成分组成及含量均有影响，适度遮光可以促进酯类、萜烯类香气物质的释放，并在一定程度上减少不和谐酸类的积累，进而影响葡萄酒的感官质量。

关键词：赤霞珠;遮光处理;香气成分;气相色谱-质谱法

赤霞珠原产于法国波尔多，是宁夏贺兰山东麓葡萄酒产区的主栽品种之一，因其色泽深厚、单宁含量高而经常被用来酿造高端陈酿型葡萄酒。葡萄酒是由许多物质构成的复杂混合物，物质混合在一起的作用非常复杂，使混合物的特性与单个物质不完全相同。葡萄酒中香气物质成分的相互作用形成了复杂的风味特征，而葡萄酒的香气是决定葡萄酒感官品质和典型性风味的重要组成部分[1]。葡萄酒中的香气主要由3个部分组成，包括品种香、发酵香和陈酿香[2]。在不同酿造阶段，葡萄酒所呈现的3类香气根据其化学性质的差异而有所不同，具体组分有酯类、醇类、酸类、醛类、酮类、萜烯类等[3-4]。葡萄品种、生态条件、栽培管理方式和酿造工艺都能不同程度地影响葡萄酒品质和感官质量。

光作为光合作用的能量，对植物生长和形态形成具有重要作用，葡萄属于喜光植物，对光反应敏感，有研究发现，光照对葡萄果实糖和酸的转化、花色苷和酚类物质的积累及香气物质的呈现都有影响[5-7]。宁夏贺兰山东麓葡萄产区因日照充足、昼夜温差大、生长季节积温合适等气候条件与独特的土壤结构条件，十分有利于葡萄糖分的积累与色素、风味物质的形成，因此目前已被国内葡萄专家公认为是中国酿酒葡萄的最佳生态区之一。为了解光照对葡萄酒香气成分形成的影响，以贺兰山东麓的赤霞珠为试验材料，用不同遮光率的遮阳网进行遮光处理，改变果实转色期至成熟期葡萄果实的光照条件，并以自然光栽培作为对照。在果实成熟后自然发酵酿制原酒，用气相色谱-质谱法（GC-MS）检测样品成分，分析成分的变化，判断成分变化对赤霞珠葡萄酒品质的影响，以期通过改变栽培管理方式，减轻或避免酿酒葡萄果实的品质缺陷，从而为得到更优质醇香的葡萄酒提供一些数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料及仪器

葡萄品种产自赤霞珠-宁夏贺兰山东麓葡萄产区。试验时间为2018年6—10月，试验地点为宁夏园艺所酿酒葡萄基地。遮阳网选取40%、50%、60%的遮光率，以露地自然光为对照。手动固相微萃取（SPME）进样器，产自美国Supelco公司;100 μm PDMS萃取头，产自美国Supelco公司;TRACE DSQ GC-MS联用仪，产自美国Finnigan公司;DB-WAX（60 m×0.25 mm×0.25 μm）弹性石英毛细管柱。

1.2 试验方法

1.2.1 田间试验及采样方法 在葡萄果实转色期到成熟期，采用不同遮光率（40%、50%、60%）的遮阳网进行遮光处理，以自然光照露地栽培作为对照处理，每个处理设置3次重复。每个重复随机选取长势一致的葡萄果树12株，在每株葡萄植株的上、中、下部各采3个果穗，采摘的果穗用于酿制单品种干红葡萄酒。

1.2.2 样品处理（固相微萃取法） 量取8 mL酒样置于15 mL顶空瓶内，加入2 g氯化钠，密封后放入30 ℃水浴中，平衡时间为10 min;将固相微萃取器插在顶空瓶上，萃取时间为40 min，吸附饱和后插入气相色谱仪进样口，在250 ℃条件下解析5 min[8-9]。

1.2.3 样品测定（GC-MS法） 气相色谱条件：程序升温40 ℃，保持2.5 min，按6 ℃/min升至 230 ℃，保持7min;进样口温度为250 ℃;传输线温度为230 ℃;载气为He;流速为1.0 mL/min;不分流进样。电离方式为电子电离（EI），70 eV;离子源温度为200 ℃，质量扫描范围为35～400 amu;发射电流为100 μA，检测电压为1.4 kV[8-9]。

1.2.4 样品成分的鉴定 依据色谱保留时间、质谱检查信息，利用随机Xcalibur工作站NIST2008标准谱库、Wiley库，同时参考相关文献检索各组分的质谱数据，对样品中的物质进行定性分析，按照峰面积归一化法计算各组分含量。

2 结果与分析

2.1 光照度对香气物质成分的影响

如表1所示，从各遮光处理的发酵葡萄酒中共检测香气成分68种，其中自然光照、40%遮光、50%遮光、60%遮光处理分别检出52、56、55、55种成分，以40%遮光处理的香气物质种类最多，其次为50%、60%遮光处理，自然光照条件下的香气物质含量最少，仅有52种，说明适当的遮光处理能够增加葡萄酒香气成分的复杂性。不同遮光处理的葡萄酒香气物质种类、含量不同，其中有45种香气成分在各处理中同时存在，但是含量有差异。

与遮光处理相比，CK中多出的物质有2，6，10，14-四甲基十六烷，缺少的物质有2-壬醇。随着光照度的减少，含量上升的物质有正己醇、棕榈酸乙酯;随着光照度的减少，含量下降的物质有丁酸乙酯、3-甲基丁醇、3-甲基戊醇。与CK相比，在40%遮光处理下，己酸乙酯、2，4，5-三甲基-1，3-二氧戊环、2-羟基丙酸乙酯、正己醇、3，7-二甲基-1，6-辛二烯-1-醇、1-辛醇、2，3-丁二醇、水杨酸甲酯、己酸、苯甲醇、3-（1-甲基-2-吡咯烷基）吡啶、反-橙花叔醇、9-棕榈油酸乙酯、金合欢醇、油酸乙酯含量明显升高。在50%遮光处理下，乙酸甲酯、乙缩醛二乙醇、1-（1-乙氧乙氧基）戊烷、辛酸、癸酸、9-棕榈油酸乙酯、金合欢醇、丁二酸氢乙酯、月桂酸、油酸乙酯邻苯二甲酸二异丁酯乙酸含量明显升高。在60%遮光处理下，丙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、正己醇、辛酸甲酯、辛酸乙酯、苯甲醛、2-壬醇、辛酸丙酯、癸酸甲酯、癸酸乙酯、辛酸-3-甲基丁酯、4-癸烯酸乙酯、癸醇、月硅酸乙酯、癸酸-3-甲基丁酯、琥珀酸二乙酯、棕櫚酸乙酯含量明显升高。3-甲基丁醇、3-甲基戊醇、1-庚醇、2，3-丁二醇含量随着光照度的降低而减少。

2.2 光照度对香气物质构成的影响分析

通过定性得出，在本研究不同光照度下葡萄酒香气的主要成分为酯类、醇类、酸类、醛类、酮类、萜烯类化合物。由表2可以看出，醇类物质种类及含量最多，其次为酯类。其中40%遮光处理的葡萄酒酯类化合物种类最多（19种），40%、60%遮光处理醇类化合物最多，达到29种;60%遮光处理的酯类含量最高，达到43.70%;50%遮光处理的醇类物质含量最高，达到51.57%。其中乙醇在60%遮光处理含量最少，醇类含量与光照度总体呈负相关，说明光照有利于醇类化合物的积累。苯甲醛在各处理中均存在，其中60%遮光处理的含量最高。不同处理中共同存在的酸类物质有己酸、辛酸和癸酸。乙酸对葡萄酒的风味产生负面影响，其含量是衡量葡萄酒发酵与管理水平好坏的重要标准之一[10]。从40%、60%遮光处理的葡萄酒中未检出乙酸。辛酸、癸酸在葡萄酒中会带来不愉快的脂肪味，在40%遮光处理下，这2种酸含量均较低。萜烯类化合物是葡萄酒中重要的香气成分[11]，各处理中主要检出的萜烯类化合物为反-橙花叔醇和金合欢醇，这2种物质具有典型的蔷薇花香和果香， 在40%遮光处理下的检出量均最高，橙花叔醇为0.07，金合欢醇为0.05。在60%遮光处理下，赤霞珠果实中香气酯类、醇类、醛类的相对含量分别为43.70%、3894%、0.05%，与对照相比，酯类的相对含量增加了35.9%，醇类的相对含量降低了22.5%，醛类的相对含量增加了66.7%。

2.3 不同遮光处理下葡萄酒香气成分的主成分分析

根据香气定量分析结果，对68个香气成分进主成分分析，得到3个主成分。由表3可知，前3个主成分的累计贡献率为100.00%，其中主成分1（PC1）、主成分 2（PC2）、主成分 3（PC3）分别解释了 44.82%、31.37%、23.81%的变量信息。选择前3个主成分中荷载较高的几种香气成分，提取其中12个香气成分，如图1所示，分别为乙酸己酯、辛酸乙酯、丙酸乙酯、辛酸甲酯、2，4，5-三甲基-1，3-二氧戊环、丁二酸二乙酯、植酮、1-辛醇、邻苯二甲酸二异丁酯、2，3-丁二醇[S-（R*，R*）]-、十二烷醇、癸酸。这12种香气物质在不同遮光处理的葡萄酒中含量差异较大，主要包括6种酯类、3种醇类、1种酸类。

3 讨论与结论

随着人们对葡萄酒消费水平的提升以及消费观念的升级变化，我国葡萄酒生产能力和葡萄酒进出口格局也发生了变化，目前已经形成了九大葡萄酒特色产区，其中宁夏贺兰山东麓产区在产业环境、产业生产力层面占据优势，并在综合产业竞争力方面的表现较均衡[12]。宁夏贺兰山东麓葡萄酒产区作为中国最大的酿酒葡萄原料基地，发展潜力很大， 但在葡萄种植、葡萄酒酿造加工、葡萄酒成品

的营销推广等方面也存在着制约因素。因此，在宁夏葡萄及葡萄酒产业面临复杂、激烈竞争力的背景下，从葡萄品质提升到葡萄酒品质和风格的形成等方面的科技创新对产业发展有重要意义。

香气成分的差异性变化赋予了葡萄酒独特的风味风格，因此与葡萄酒品质质量密切相关，目前人们已经用色谱技术从葡萄酒中分析鉴定出千余种挥发性化合物。光照度对于宁夏贺兰山东麓葡萄酒的香气物质成分组成及含量均有明显影响，在遮光处理的赤霞珠干红葡萄酒中共检出68种香气成分，共有的香气成分为45种。在各处理酒样中，主要检出的物质为酯类、醇类、酸类、醛类、酮类、萜烯类化合物。醇类物质是葡萄酒发酵过程中的主要产物，也是影响葡萄酒香气的重要物质，主要来源于酵母发酵和氨基酸轉化[13]。在40%遮光处理下，葡萄酒中醇类物质的复杂性和含量均有一定程度的增加，变化比较明显的是60%遮光处理，醇类物质含量下降了22.50%，其中乙醇是糖代谢产生的发酵产物，3-甲基丁醇具有威士忌的白兰地香气，2，3-丁二醇作为一种高级醇，使葡萄酒具有奶油香和花香，苯乙醇有助于葡萄酒花香和焦糖香的形成。上述几个对葡萄酒香气有积极贡献的醇类物质在60%遮光处理下均表现为明显降低，说明光照不足会通过影响糖代谢、氨基酸代谢影响醇类物质的产生。酯类是葡萄酒中仅次于醇类的第二大类挥发性物质，它们也是酵母酒精发酵过程中产生的次生代谢物，对葡萄酒的果香有重要的贡献[14]。40%遮光处理酯类物质的种类最多，60%遮光处理的酯类含量最高，说明适度减少光照度促进了葡萄酒酯类成分的复杂性。值得关注的是，随着光照度的减少，丁酸乙酯（菠萝、香蕉、苹果香）逐渐减少;乙酸乙酯（水果香）、己酸乙酯（苹果香）在40%遮光处理中含量最高。葡萄酒中酮类、醛类属于羰基化合物，主要由酵母发酵代谢过程产生，从酒样中检测到的苯甲醛、植酮2种物质在不同处理中的含量不同，其中苯甲醛在60%遮光处理下的含量突然升高，因其有一种苦杏仁香气，有时被认为是葡萄酒香气的一个潜在缺陷，光照不足会造成苯甲醛含量的升高。葡萄酒中的酸类物质主要源于葡萄果实和微生物发酵过程产生的酸，尤其是酵母、醋酸菌、乳酸菌在发酵过程中产生酸，形成的发酵香构成了葡萄酒风味的骨架[15]。在不同处理的酒样中共检出了5种酸类物质，其中50%遮光处理的酸类物质种类和含量均高于其他处理，尤其是乙酸、辛酸和癸酸含量，分别比对照高78.6%、29.0%和781%，乙酸会使葡萄酒产生类似于醋酸的气味，辛酸、癸酸产生令人不愉快的脂肪味，这些都对葡萄酒香气有不利的影响。40%、60%遮光处理的葡萄酒中均为未检出乙酸。其中丁酸、3-甲基-丁酸和己酸被认为是对整体香气质量贡献较大的物质[15-16]，己酸在40%遮光处理下的含量最高。萜烯类化合物作为典型的品种香，赋予葡萄和葡萄酒花香和果香，大多具有令人愉悦的气味，在本研究酒样中，主要检出了橙花叔醇（甜花香）和金合欢醇（蔷薇花香），在40%遮光处理下，这2种香气物质的含量均高于其他处理。

根据香气的定性和定量分析结果，对68个香气物质进行主成分分析，得到对酒样香气成分含量影响较大的12个香气物质，主要包括6种酯类、3种醇类，说明光照对葡萄酒影响比较大的是发酵过程中产生的二类发酵香气。

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