玛纳斯产区五个白色品种葡萄酒的香气分析

胡丽，卢浩成，胡娟，成池芳，李树德，王军*

（1.中国农业大学食品科学与营养工程学院/农业农村部葡萄酒加工重点实验室，北京 100083；2.新疆中信国安葡萄酒业有限公司/新疆酿酒葡萄与葡萄酒工程技术研究中心，新疆玛纳斯 832200）

葡萄酒的香气成分由几百种甚至上千种物质组成，是构成葡萄酒质量的重要因素[1]。葡萄酒的香气主要取决于品种自有的香气[2]。醇、酯、脂肪酸、醛酮、苯、降异戊二烯以及萜烯类物质是组成葡萄酒香气的主要成分，其种类、含量、感官阈值及其之间的相互作用因葡萄品种的不同而千差万别，进而决定着葡萄酒的风味和典型性[2]。

优良的品种只有在适宜的环境条件下才能表现出自身的优秀特性，酿造出品质优良、风格独特的葡萄酒[3-4]。新疆玛纳斯是天山北麓优质葡萄酒产区之一，光照和热量资源丰富，以天山雪水作为灌溉水源，在葡萄生长季节降雨量低且生长后期气候冷凉，无持续高温天气，有利于生产优质酿酒葡萄[5-6]。近年来，玛纳斯产区一直致力于引进、示范和推广优质酿酒葡萄品种，先后引进了‘霞多丽’‘琼瑶浆’‘小白玫瑰’‘绿维特利纳’和‘二号白香’等优良白葡萄品种。

‘霞多丽’（Chardonnay）原产法国，属欧亚种，是优良的干白葡萄酒品种。其香气优雅，果香浓郁，具有苹果、梨、柑橘类水果、甜瓜、菠萝和桃的香气，陈酿后具有黄油、香草、奶油糖果和蜂蜜的香气[7]。

‘琼瑶浆’（Gewurztraminer）原产中欧（德国南部、奥地利及意大利北部），属欧亚种，为优良的白葡萄酒品种。果皮粉红色，所酿酒果香味浓郁，层次多变，具荔枝、芒果、薰衣草、玫瑰、肉桂、橙皮，甚至麝香的气味，酒质好，但产量较低[8]。

‘小白玫瑰’（Muscat Blanc）原产地中海东部沿岸，属欧亚种，为优良的酿造与鲜食兼用品种。皮薄，果肉多汁，有浓郁的玫瑰香味，适于酿制白甜酒，酒质优良，果香和酒香浓郁，酒体醇厚[7,9]。

‘绿维特利纳’（Gruner Veltliner）原产奥地利，属欧亚种，是奥地利种植最广泛的葡萄品种。所酿酒通常呈干型，酒体饱满，口感十分爽脆清新，香气变化复杂，年轻时表现出青葡萄、蔬菜沙拉、白胡椒的香气，陈酿后表现出蜂蜜、烤面包的气息[10]。

‘二号白香’（Early Madeleine）原产法国，属欧亚种，为酿造与鲜食兼用品种。其所酿酒呈浅黄色，酒体清爽，透明度好，果香浓郁，具淡麝香味。

研究通过对上述5个白葡萄品种的果实进行小规模酿造试验，利用气相色谱-质谱（Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS）联用技术检测所酿酒的香气物质，对酒中香气物质的组成成分和香气值进行重点分析，以探究各葡萄酒的酒质差异，为玛纳斯产区干白葡萄酒酿造的商业化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试葡萄品种为‘霞多丽’‘琼瑶浆’‘小白玫瑰’‘绿维特利纳’和‘二号白香’。试验地位于新疆昌吉州玛纳斯县中信国安葡萄酒业有限公司葡萄园（北纬44°14′，东经86°15′）。葡萄植株行向为北偏东52°，行株距为2.8 m×1 m，叶幕形为改良的垂直叶幕形[11]，自根苗，短枝修剪，留梢量为每株12～15个，留果量为每新梢1～2穗果，结果带距地面60 cm左右。

氢氧化钠、酚酞、无水硫酸铜、磷酸、过氧化氢、甲基红、次甲基蓝、亚硫酸（均为分析纯），购买于天津化工厂；香气标准品（均为色谱级）购自美国Sigma-Aldrich公司；果胶酶（酶活3万 U/g）购自澳大利亚Optivin公司；白佳酿酵母菌（Vintage White）购自法国Lallemand公司。

1.2 仪器与设备

PAL-1手持糖度计，日本Atago公司；PB-10 pH计，德国Sartorius公司；FA 2004电子分析天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；SG 3200HBT超声波清洗机，上海冠特超声仪器有限公司；Agilent 6890GC气相色谱、Agilent 5975 MS质谱、HP-INNOWAX色谱柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm），美国Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 小规模发酵

2019年秋季手工采收5个供试品种的成熟果实，其中‘小白玫瑰’于8月22日采收，‘霞多丽’于8月27日采收，‘二号白香’于8月29日采收，‘琼瑶浆’和‘绿维特利纳’于9月5日采收。每个品种采样30 kg，经人工除梗破碎压榨后，取其清汁装入3个10 L的小发酵罐（3次重复），每罐加入60 mg/L SO2和20 mg/L果胶酶，12～16 ℃澄清2～4 h后，添加2 g活化好的白佳酿酵母，控制酒精发酵温度在14～16 ℃，发酵时间10 d。发酵期间监测其密度和温度，待密度降至1.00以下且不再发生变化即视为酒精发酵结束，随即加入60 mg/L SO2后装瓶，置于酒窖中待测。

1.3.2 入罐葡萄汁及酒精发酵结束基本理化指标的检测

采用手持糖度计和pH计分别测定入罐前果汁的可溶性固形物和pH，依据GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》检测酒精发酵结束后葡萄酒样的酒精度、残糖、挥发酸、游离硫、总硫以及pH[12]。

1.3.3 香气物质的检测

参照卢浩成[13]等的方法：利用农业部葡萄酒加工重点实验室已优化的顶空固相微萃取-气相质谱（Head Space-Solid Phase Microextraction，HS-SPME-GC/MS）联用方法分析葡萄酒中的香气物质。以高纯氦气为载气，流速为1 mL/min；升温程序为先50 ℃保持1 min，然后以3 ℃/min升温至220 ℃，保持5 min；进样口温度为250 ℃，分流比为5∶1，电离方式为电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量为70 ev，离子源温度为230 ℃，质谱接口温度为280 ℃，质量扫描范围为30～350 u；香气物质的定性根据美国国家标准技术研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）标准谱库中的保留指数和质谱信息进行分析，定量根据对应的标准曲线进行。

1.3.4 数据处理及统计分析

采用Microsoft Excel 2007软件计算平均值、标准偏差、标准曲线以及柱状图的绘制；采用SPSS 22.0进行数据统计分析，采用SIMCA 14.0进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 入罐葡萄汁及酒精发酵结束后的基本理化指标

理化指标是影响葡萄酒品质的关键因素，5个白葡葡品种的理化指标结果如表1所示。‘霞多丽’入罐时果汁的可溶性固形物含量最高，其余4个品种果汁的可溶性固形物含量在180.5～226.4 g/L。入罐时‘小白玫瑰’的可滴定酸含量最高，而经过酒精发酵后总酸降低；与‘小白玫瑰’的变化趋势相似，‘琼瑶浆’和‘二号白香’在酒精发酵结束后总酸降低。相反，‘霞多丽’果汁的可滴定酸含量最低，而在酒精发酵结束后总酸含量升高，‘绿维特利纳’变化趋势与其相似。比较入罐时葡萄汁和酒精发酵结束后的pH，‘霞多丽’‘小白玫瑰’和‘二号白香’呈上升趋势，而‘琼瑶浆’和‘绿维特利纳’则相反。在酒精发酵结束后，所酿葡萄酒酒精度高低顺序分别为‘霞多丽’‘二号白香’‘琼瑶浆’‘绿维特利纳’和‘小白玫瑰’。5个白葡萄品种所酿酒的挥发酸在0.27～0.67 g/L，其中‘霞多丽’的挥发酸最高，‘小白玫瑰’次之，‘琼瑶浆’最低。

表1 入罐葡萄汁及发酵过程中葡萄酒的基本理化指标Table 1 Basic physicochemical indicators of grape juice before entering tank and wine in the fermentation process

2.2 葡萄酒的香气成分分析

5个白葡萄品种所酿葡萄酒中共检测出90种香气物质，其中，‘霞多丽’检测出81种，‘琼瑶浆’87种，‘小白玫瑰’87种，‘绿维特利纳’86种，‘二号白香’83种。与‘琼瑶浆’和‘小白玫瑰’相比，‘霞多丽’酒的香气物质种类最不丰富，但该结果显著高于曹建宏等[14]和陈新军等[15]检测出的46种和49种香气物质。

对5个品种所酿酒中香气物质进行主成分分析，如图1所示。提取第1主成分（PC1）和第2主成分（PC2）两个因子进行分析。根据主成分的得分图（图1左），PC1轴能够很好的将‘小白玫瑰’和‘绿维特利纳’区分开来，PC2轴能够很好地将‘琼瑶浆’与‘霞多丽’和‘二号白香’区分开来。结合得分图和载荷图（图1右）可知，氧化橙花醇、4-萜品醇、α-萜品醇、γ-萜品烯、右旋柠檬烯、氧化芳樟醇、脱氢芳樟醇等萜烯类物质位于第二象限，说明‘小白玫瑰’与其他品种之间的差异主要是由这些物质引起。2-甲基丁酸乙酯、异戊酸乙酯、2-糠酸乙酯、琥珀酸二乙酯等脂肪酸乙酯类物质浓度高是‘绿维特利纳’区分于其他品种的主要原因。而乙酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸异戊酯、乙酸己酯、乙酸庚酯、乙酸辛酯等乙酸酯类物质浓度高是‘霞多丽’和‘二号白香’区别于上述3个品种的原因。

图1 五个品种葡萄酒中香气物质主成分分析得分图（左）和载荷图（右）Figure 1 PCA score plot (left) and PCA loading plot (right) of aroma compounds in five grape varieties wines

2.3 葡萄酒中呈香物质香气值的比较

将5个品种葡萄酒检测出的香气物质按照化学结构进行分类，可以分为C6醇类、高级醇类、乙酸酯类、脂肪酸乙酯类、其他酯类、脂肪酸类、苯类、醛酮类、降异戊二烯类、萜烯类以及其他。将每种物质的浓度除以该物质的感官阈值，得到相应的香气值（Odor Acivity Value，OAV）[13]，可以较为直观地表示各物质在葡萄酒中的香气强度，结果如表2所示。其中，其他类物质的香气值远小于0.1，对感官的贡献可以忽略不计，故未列入香气值表。从每个品种的各类型香气物质浓度来看，‘霞多丽’中脂肪酸浓度最高，‘琼瑶浆’中脂肪酸乙酯和醛酮类物质浓度最高，‘小白玫瑰’中其他酯和苯类物质浓度最高，‘绿维特利纳’中C6醇和降异戊二烯类物质浓度最高，‘二号白香’中高级醇、乙酸酯和萜烯类物质浓度最高。香气值方面，尽管降异戊二烯类物质浓度最低，但因其大多具有较低的阈值[16]，可为葡萄酒提供令人愉悦的花香和果香，所以5个品种的呈香物质中降异戊二烯类对酒的香气贡献最大。C6醇类物质是葡萄酒中重要的一类香气物质，它们大多具有生青的气味，为葡萄酒贡献植物味。5个品种中‘绿维特利纳’C6醇的香气值最高，而‘二号白香’最低。高级醇类物质是一种由于酒精发酵所带来的次级产物，它在酒中浓度最高，对葡萄酒的香气影响与其浓度有很大关系，浓度较低时（＜300 mg/L）可以改善葡萄酒的香气，但当其浓度过高（＞400 mg/L）时又会导致酒体变得粗糙而缺乏细腻度[17]。试验中，5个品种葡萄酒中的高级醇类物质浓度均处于低浓度范围，其中‘琼瑶浆’高级醇香气值最高，‘小白玫瑰’最低。酯类物质包括乙酸酯类、脂肪酸乙酯类及其他酯类等3大类，它们大多可以为葡萄酒提供果香。其中，‘二号白香’的酯类香气值最高，其次是‘霞多丽’，‘绿维特利纳’最差。脂肪酸类物质主要是通过脂肪酸代谢产生，通常情况下表现出刺激性的腐臭味、脂肪味或者是奶酪味。其中，‘霞多丽’的脂肪酸类香气值最低，而‘小白玫瑰’最高。萜烯类家族拥有大量的化合物，在自然界的各种植物中广泛存在；许多萜醇类物质具有明显的香气，特别是里那醇、香叶醇、橙花醇、香茅醇和α-萜品醇具有玫瑰香气[18]，且香气阈值非常低。其中，‘二号白香’的萜烯类香气值最高，‘小白玫瑰’次之，‘霞多丽’最低。

表2 五个品种葡萄酒中香气物质浓度和香气值Table 2 Aroma compounds content and OAV of five grape varieties wines

将5个品种的OAV按照感官指标进行分类，主要分为6大类：花香、果香、焦糖香、植物味、脂肪味、化学味，这6大类香气的OAV均大于0.1，可以认为对葡萄酒的香气贡献明显，总OAV小于0.1的类别已经被忽略。对品种间不同类别香气的OAV进行比较，结果如图2所示。5个品种均是以花香、果香为主要香气特征。其中，花香主要来源于酒中的β-紫罗兰酮、β-大马士酮、β-里那醇、α-萜品醇、香叶醇、苯乙醇、月桂酸乙酯和辛酸乙酯等物质，果香主要来源于酒中的β-大马士酮、β-里那醇、4-萜品醇、香茅醇、右旋柠檬烯、氧化玫瑰以及大部分酯类物质，焦糖香主要来源于酒中的辛酸-3-甲基丁酯、苯乙醇、辛酸、正己酸、丁酸、乳酸乙酯等物质。植物味、脂肪味和化学味一般认为是对葡萄酒的感官起负面作用的3类香气。其中，植物味也被称为生青味，来源主要是C6醇等物质，脂肪味的来源则是大部分的挥发酸等物质，化学味主要来源是高级醇等物质[19]。花香和果香是体现葡萄酒优良香气的重要指标[20-22]，分析图2可得，‘小白玫瑰’葡萄酒的花香、焦糖香表现最为突出，但其脂肪味较重。‘二号白香’的花香、果香表现最为突出，但其植物味和化学味同样较重。‘绿维特利纳’和‘琼瑶浆’葡萄酒的香气表现相近，二者的花香、焦糖香、植物味、脂肪味以及化学味无明显差异，但是‘琼瑶浆’葡萄酒的果香显著强于‘绿维特利纳’葡萄酒。‘霞多丽’葡萄酒的花香均弱于其余4个品种；果香位于第二，仅次于‘二号白香’；焦糖香较弱；植物味和脂肪味较轻，但其化学味较重。总体来说，‘小白玫瑰’葡萄酒的香气整体表现最好，‘二号白香’和‘霞多丽’葡萄酒次之，‘琼瑶浆’葡萄酒第四，‘绿维特利纳’葡萄酒的香气整体表现最差。

图2 五个品种葡萄酒的呈香物质香气值Figure 2 Odor activity value of five grape varieties wines

3 讨论

葡萄酿造学和栽培学讲究风土。风土条件是指酿酒葡萄栽培环境的生态条件，主要包括气候（积温、光照、降雨量等）、土壤、栽培方式等，这些条件决定葡萄原料的品质，包括香气特征，同一品种的葡萄在不同环境下所表现的性状截然不同，进而带来不同品质与风格特征的葡萄酒[23-25]。‘绿维特利纳’是奥地利种植最为广泛也是颇受当地欢迎的葡萄品种，其酿造的葡萄酒风格多变，充满浓郁的柑橘类和热带水果香气以及带有新鲜研磨白胡椒的余味[10]，但在此研究中，‘绿维特利纳’酒中的果香OAV最低，香气轮廓整体表现最差，并不符合其在奥地利的特点，这可能是因为不同的风土条件造成‘绿维特利纳’的不同酿酒特性表现。而原产希腊的‘小白玫瑰’，喜高温干燥，对土壤要求不严，适应性强，但抗病性弱，其对气候、土壤条件的要求正与新疆天山北麓产区的条件契合（光照资源丰富、病虫害少）。且在本研究中，‘小白玫瑰’香气物质种类最多，整体香气轮廓表现最好。说明在类似风土条件下，同一品种的表现具有相似性[13]。

葡萄酒的香气是影响葡萄酒品质和消费者喜好的重要内在因素之一[26]，对葡萄酒香气的质量和特性而言，来自于葡萄自身的香气物质起着最为重要的作用，它们比葡萄酒中的其它香气物质更为重要。这些来自于葡萄本身的香气物质就是所谓的“品种香”[27]。葡萄品种既表明葡萄的身份也标明了同一品种葡萄所酿酒的特性，是影响葡萄酒品质的自然因素。在发酵过程中，酵母会利用葡萄中的芳香前体物质，经过一系列生物化学反应，酿造出风格迥异的葡萄酒，其差异主要表现在香气物质种类、组成比例以及OAV的不同，所以葡萄的品种香决定了葡萄酒最终的香气。根据葡萄果实中的香气成分可将葡萄品种分为3种类型：玫瑰香型品种、非玫瑰香的芳香型品种和非芳香型品种。研究发现，‘小白玫瑰’和‘二号白香’为玫瑰香型品种，它们的萜烯类香气物质浓度最高，主要呈香物质为右旋柠檬烯、γ-萜品烯、β-罗勒烯、氧化橙花醇、β-里那醇、4-萜品醇、脱氢芳樟醇、α-萜品醇和氧化芳樟醇。‘琼瑶浆’为非玫瑰香芳香型品种，也存在上述大多数的萜类化合物，但其除了香茅醇、香叶醇、橙花醇之外，浓度普遍较低。‘霞多丽’和‘绿维特利纳’为非芳香型品种，其中‘霞多丽’以果香为主，主要的呈香物质是乙酸酯类物质；而‘绿维特利纳’则以花香为主，主要的呈香物质是β-大马士酮。5个不同白葡萄品种所酿葡萄酒的风格各异，最终由于各类香气化合物之间的相互作用，使得‘小白玫瑰’酒的整体香气轮廓最佳；‘二号白香’与‘霞多丽’所酿酒风格相似，香气表现较好；‘琼瑶浆’所酿酒较为均衡，无明显缺陷也无明显特色；而‘绿维特利纳’酒的香气表现要比其余4个品种差，品种特色在该产区并未表现出来。

4 结论

通过对新疆玛纳斯产区的5个白葡萄品种‘霞多丽’‘琼瑶浆’‘小白玫瑰’‘绿维特利纳’和‘二号白香’进行小规模发酵试验，并利用GC-MS联用技术对葡萄酒中的香气物质进行检测和分析，明确该产区5个白葡萄品种所酿葡萄酒之间的差异。结果表明，‘小白玫瑰’的香气物质种类最丰富，花香和焦糖香浓郁，果香适中，植物味和化学味较轻，虽脂肪味较重，但葡萄酒香气轮廓的整体表现较好，所以其在该产区具有酿造优质干白葡萄酒的潜力；‘二号白香’和‘霞多丽’在葡萄酒风格上较为相似，二者皆果香浓郁，化学味较重；且‘霞多丽’在该产区种植多年，发展相对成熟，故可推测‘二号白香’也比较适宜在该产区种植；而‘琼瑶浆’和‘绿维特利纳’虽然香气物质种类丰富，花香浓郁，植物味、脂肪味和化学味较轻，但二者香气轮廓整体表现欠佳，其中‘绿维特利纳’最次，所以‘绿维特利纳’是否适宜于该产区干白葡萄酒的酿造还有待继续探究。