吉林省通化产区北冰红冰酒香气成分研究

金宇宁，舒 楠，曹炜玉，肖家美，张宝香，路文鹏

（中国农业科学院 特产研究所，吉林 长春 130112）

冰葡萄酒是利用在-8 ℃以下，在葡萄树上自然冰冻的葡萄酿造的葡萄酒。冰葡萄酒是一款珍贵的甜型酒，冰酒中总糖的含量在125 g/L以上，被称为“液体黄金”[1]。我国可以用于酿造冰酒的葡萄品种较少，目前制作冰红山葡萄酒的北冰红获得认可良多，北冰红品种抗性强，含糖量高，在东北地区广泛种植[2]。其中，通化酿酒葡萄产区的自然条件优良，葡萄酒产业基础深厚，从20世纪30～40年代通化已成为全国葡萄酒产业的领军地区，葡萄种植也为通化地区农民增收做出贡献[3-4]。

葡萄酒的感官特性包括颜色、澄清度、香气、口味等，香气在葡萄酒的风格与特征的体现中起到十分重要的作用。葡萄酒中的香气物质类别可以分为酯类、醇类、酮类、萜烯类、芳香族类等[5]，香气受到葡萄原料[6]、酿造工艺以及贮藏工艺的影响[7-9]。葡萄原料对葡萄酒起到了决定性的作用，而相同葡萄品种的品质好坏受到气候环境、地理位置、土壤类型、人工管理方式等几方面的影响[10]。葡萄果实具有原产地的地域特征。在宋菲等[11]的研究中，不同产地玫瑰香葡萄藤茎中白藜芦醇和ε-葡萄素的含量也有所差别。王晶等[12]检测在新疆的4小产区的赤霞珠葡萄果实，发现有机酸总含量在不同产区有明显的差异。陶永胜[13]对贺兰山东麓的霞多丽葡萄与昌黎、弥勒、沙城和玛纳斯4个产地的霞多丽葡萄对比发现酒的果香特征不同。可见产地的不同及“风土”的差异会对葡萄品质产生不同的影响。

“地理标志”就冰酒产品来讲意义突出，但目前的研究尚缺乏对通化产区内不同的产地的冰酒品质与特点的对比。本研究采用顶空气相色谱-离子迁移谱（headspace gas chromatography-ion mobility spectrometry，HS-GC-IMS）分析了通化产区的柳河与集安产地的山葡萄北冰红冰酒的风味，比较了两地冰酒的香气成分与特点，以期为通化产区冰酒风味物质的研究提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 葡萄原料

试验所用葡萄为2019年冬季在吉林省通化产区集安产地、柳河产地采收的山葡萄北冰红，随机人工采摘并冷冻压汁。采摘园址为柳河县山葡萄酒产业服务中心、集安市麻线乡特产所试验园，集安比柳河产地平均气温与降水量更高，无霜期更长，具体气候信息以及环境信息见表1。

表1 不同北冰红葡萄产地气候及环境概况Table 1 General situation of climate and environment of different Beibinghong grape producing areas

1.1.2 化学试剂

硫酸、氯化钠、碳酸氢钠、冰乙酸、盐酸、无水乙醇、氢氧化钠（均为分析纯）：北京化工厂；丹宁酸（分析纯）：天津市光复精细化工研究所；无水碳酸钠（分析纯）：天津市恒兴化学试剂制造有限公司；邻苯二甲酸氢钾、蒽酮（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；葡萄糖（分析纯）：广州金华大化学试剂有限公司；4-甲基-2-戊醇（色谱纯）：上海联硕生物科技有限公司；果胶酶（酶活800 000 U）：郑州天顺食品添加剂有限公司。

1.2 仪器与设备

PAL-06型手持折光仪：日本ATAGO公司；FlavourSpec风味分析仪：德国GAS公司；Cary 60 UV-Vis紫外分光光度计：美国安捷伦科技有限公司；HWS-12电热恒温水浴锅、DHG-9240恒温干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；WAX色谱柱（30 m×0.53 mm×1 μm）：美国RESTEK公司。

1.3 试验方法

1.3.1 采收及冰葡萄酒的制备

在试验园的气温低于-7 ℃时，将山葡萄在树枝上保持一定时间，结冰后采收，并在-8 ℃冰冻的状态下进行压榨，得到高糖的冰葡萄汁，整个压榨过程要尽快完成。在冰葡萄汁中按0.04 mg/L的质量浓度添加果胶酶澄清，按60 mg/L的质量浓度添加SO2。接入酵母培养液后进行控温发酵，控制发酵温度在15～18 ℃，缓慢发酵数周，当酒精度达到10%vol以上时终止发酵，然后经低温储藏、过滤除菌、无菌灌装，制得成品冰葡萄酒。

1.3.2 检测方法

采用手持折光仪检测可溶性固形物含量；采用蒽酮-硫酸比色法检测总糖含量；参照国标GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》方法检测酒精度和干浸出物含量；参照国标GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[14]中的指示剂法检测样品中总酸含量；采用pH示差法检测总花色苷含量；采用Folin-Denis试剂法检测单宁含量。

采用顶空气相色谱-离子迁移谱法检测香气物质，并使用FlavourSpec风味分析仪分析，在20 mL顶空瓶中加入1 mL的样品，以20 mg/L的4-甲基-2-戊醇为内标检测。气相-离子迁移谱单元的分析时间为30 min，WAX色谱柱（30 m×0.53 mm×1 μm），色谱柱的温度为60 ℃，进样体积为100 μL，孵育时间为10 min，孵育温度为60 ℃，孵化转速500 r/min。香气物质含量计算公式如下：

式中：Ci为香气物质含量，μg/L；Cis为内标的质量浓度，μg/L；Ai/Ais为任一香气物质信号峰与内标信号峰的体积比。

1.3.3 感官评价

感官测评小组由30名经过葡萄酒品评培训的人员组成，参照国家标准GB 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》以及经过文献查阅[15-17]制定了评分标准细则，从颜色、澄清度、香气、滋味、典型性几方面分别评分。

1.3.4 数据处理

实验采用Excel 2010软件进行实验数据的统计与处理，采用SPSS 23.0软件进行T检验分析数据，以SAS 9.2软件做主成分分析（principal component analysis，PCA）。试验的操作均为3次重复。

2 结果与分析

2.1 北冰红葡萄果实理化指标对比

将冬季冰冻的葡萄果实压汁成汁后检测冰葡萄果汁的理化指标，结果见表2。由表2可知，柳河产地北冰红冰葡萄果汁中的可溶性固形物含量、总糖含量、滴定酸含量、单宁含量以及总花色苷的含量皆显著高于集安产地（P＜0.05）。柳河产地的可溶性固形物含量为40.87°Bx，集安产地可溶性固形物含量为39.17°Bx。柳河产地的总酸含量高达15.94 g/L，比集安产地高5.10 g/L，总酸含量过高可能对葡萄酒的口感产生负面影响。柳河产地的总花色苷含量为371.27 mg/L，显著高于集安产地葡萄的总花色苷含量219.63mg/L（P＜0.05）。

表2 不同产地北冰红冰葡萄果汁理化指标Table 2 Physicochemical indexes of Beibinghong grape ice juice from different producing areas

2.2 北冰红冰酒基本理化指标

在冰酒发酵完成后，对其基本理化指标进行检测，结果见表3。由表3可知，两个产地冰葡萄酒理化指标均符合国标GB/T 25504—2010《冰葡萄酒》中的规定。柳河与集安冰酒酒精度在10.5%vol～11.0%vol，集安产地冰酒的滴定酸含量为11.83 g/L，显著低于柳河产地（12.93 g/L）（P＜0.05）；干浸出物含量差异显著（P＜0.05），柳河冰酒的干浸出物含量高达83.73 g/L；柳河、集安产地冰酒可溶性固形物含量分别为29.17°Bx、24.63°Bx；两者残糖含量没有显著性差异（P＞0.05）；柳河冰酒的单宁含量为2.23 g/L，显著高于集安产地（P＜0.05）；柳河冰酒的总花色苷含量为195.93 mg/L，显著高于集安产地（P＜0.05）。

表3 不同产地北冰红冰酒理化指标Table 3 Physicochemical indexes of Beibinghong ice wine from different producing areas

2.3 北冰红冰酒香气成分分析

2.3.1 香气物质种类与含量分析

两个产地的北冰红冰酒样品香气成分分析结果见表4，香气物质种类及含量见图1。由表4可知，北冰红冰酒样品中均共鉴定出46种香气物质，包括酸类物质有3种，酯类物质有19种，醇类物质有9种，酮类物质6种，醛类物质9种，且物质的种类相同。两个产地冰酒的香气物质总量分别为：柳河45 795.93 μg/L，集安45 331.85 μg/L，柳河冰酒的香气物质总含量略高于集安冰酒。

图1 不同产地北冰红冰酒香气物质类别的比较Fig.1 Comparison of types of aroma substances in Beibinghong ice wine from different producing areas

由表4可知，醇类物质的总含量明显高于其他类别，柳河、集安两地各占比48%和50%，且集安产地醇类物质的总含量（22 508.03 μg/L）高于柳河产地（22 157.79 μg/L）；试验检测出多种高级醇，主要体现为刺激性气味、水果香。研究表明，某些高级醇可以抑制其他挥发性物质的气味，例如降低酒中水果气味、香草特征的强度[20]。在醇类物质中3-甲基-1-丁醇（柳河11 190.06 μg/L、集安11 128.15 μg/L）和2-甲基-1-丙醇（柳河5 675.22 μg/L、集安5 950.72 μg/L）含量较高。

表4 不同产地北冰红冰酒香气成分含量Table 4 Contents of aroma components in Beibinghong ice wine from different producing areas

续表

由图1可知，酯类物质在被测酒样中占比34%～36%，主要使葡萄酒具有水果风味的特征[21-23]。集安产地的酯类物质含量为15 432.28 μg/L，而柳河产地较高为16 380.28 μg/L；酯类中含量最多的为甜果的乙酸乙酯（柳河8 184.18 μg/L、集安7 923.50 μg/L），其次为乙酸异戊酯（柳河3 331.03 μg/L、集安2 842.69 μg/L）、甲酸乙酯（柳河2 014.17 μg/L、集安1 618.68 μg/L）。

由图1可知，不同产地北冰红冰酒中酸类物质总含量较为接近；醛类、酮类、醛类物质的总含量较少，在1 400～2 000 μg/L。酸类中乙酸的含量较多，体现为醋味；酮类物质的含量最多为环己酮（柳河49.76 μg/L、集安41.43 μg/L），被描述为泥土气息、薄荷味、刺激味。其余酮类物质的含量在41.43～179.97 μg/L之间，集安产地丙酮含量更高，可能产生负面的影响[24]；醛类物质含量较多的有乙醛和丙醛，其含量是2-甲基丁醛的10倍左右（表4）。

2.3.2 关键香气物质分析

以浓度与阈值的比值表示葡萄酒香气成分气味活度值（odor active value，OAV）[25]，感官阈值计算参照文献[10]，经过筛选有11种化合物的OAV＞1，结果见表5。由表5可知，OAV在1～2之间的有乙酸乙酯、3-甲基-1-丁醇、异丙醇、乙醛；OAV在10～60之间的有辛酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯-M、3-甲基丁酸乙酯-D、丁酸乙酯、己酸乙酯；OAV在60～100之间的有乙酸异戊酯和2-甲基丁酸乙酯。

表5 气味活度值＞1的关键挥发性化合物Table 5 Key volatile compounds with odor activity value＞1

将11种OAV＞1的物质（关键香气成分）进行PCA，结果见表6。由表6可知，其中PC1可以解释61.44%的方差，前两个主成分可以共同解释82.96%的方差。对香气影响较大的物质，对PC1方差贡献率较大的有乙酸异戊酯、乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、异丙醇，这4种物质含量均为柳河产地更高；负贡献率较大的有丁酸乙酯、己酸乙酯，这2种物质含量均为集安产地更高；对PC2方差贡献率较大的化合物有3-甲基丁酸乙酯-D，其在柳河产地的含量更高。

表6 香气主成分系数载荷矩阵Table 6 Loading matrix of principal component coefficient of aroma

对11种关键香气成分物质的相关性分析结果见表7。由表7可知，己酸乙酯和丁酸乙酯、丁酸乙酯和乙酸乙酯、丁酸乙酯和异丙醇、乙酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯、乙酸乙酯和异丙醇、2-甲基丁酸乙酯和乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯和异丙醇相关性极显著（P＜0.01）；乙酸异戊酯和丁酸乙酯、乙酸异戊酯和乙酸乙酯、乙酸异戊酯和2-甲基丁酸乙酯、乙酸异戊酯和异丙醇、乙酸异戊酯和乙醛、丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯相关性显著（P＜0.05）。

表7 关键香气成分相关性分析结果Table 7 Correlation analysis results of key aroma components

柳河与集安产地的冰酒气温、降水与土壤均存在差异，使葡萄果实的糖分积累、酸度、颜色、香气物质的含量等有所差异，进而影响着酿酒的风味与口感。柳河产区的香气物质总含量及OAV＞1的关键香气成分物质总含量均高于集安产地。

2.4 不同产地冰酒的感官评分

两产地的感官测评结果相差较小，结果见表8，集安产地的总感官评分略高于柳河产地（87.13分），柳河产地的香气总得分为27.03分，高于集安产地（26.57分）。柳河产地冰酒的颜色较好，集安产地冰酒的澄清度与口感较好。

表8 两种不同产地冰酒的感官评价结果Table 8 Results of sensory evaluation of two ice wine with different producing areas

3 结论

本研究检测了通化产区柳河与集安两个产地的冰酒基本理化指标，并采用GC-IMS分析了挥发性香气成分的含量。发现柳河产地的冰酒干浸出物含量、残糖含量以及单宁和花色苷的含量皆高于集安产地，但柳河产地的酸含量高，口感不如集安产地。两个产地的冰酒共鉴定出的46种香气化合物中，醇类与酯类含量较高，且柳河产地的香气总含量更高，OAV＞1的关键香气物质中对香气影响较大的为酯类，包括乙酸异戊酯、乙酸乙酯等。柳河产地冰酒的颜色与香气的感官评价好于集安产地，集安产地冰酒的口感与澄清度好于柳河产地，两地均适宜酿造发酵冰酒，且具有较大的潜力。