土壤质地对‘赤霞珠’葡萄酚类物质积累及葡萄酒色泽稳定性的影响

程军，李进，刘晶晶，赵新节，杨阳，孙玉霞，管雪强，丁燕*

(1. 中粮长城酒业有限公司，北京 100020；2. 中粮长城葡萄酒（蓬莱）有限公司/山东省酿酒葡萄与葡萄酒技术创新中心，山东烟台 265608；3. 齐鲁工业大学（山东省科学院），山东济南 250353；4. 山东省葡萄研究院/山东省葡萄栽培与精深加工工程技术研究中心/山东省酿酒葡萄与葡萄酒技术创新中心，山东济南 250100；5. 龙口现代农业产业技术研究院，山东烟台 265701）

葡萄生长受诸多因素的影响，如气候、土壤、栽培管理等对葡萄果实与葡萄酒感官品质及风格的形成具有至关重要的作用[1-2]。其中，土壤为葡萄生长提供了必要的水分和营养，是葡萄生长和结果的重要基础[3]。土壤类型、结构、土层厚度、温度、肥力、持水度等理化性质均直接影响葡萄的生长发育和营养吸收[4]，因此，会对葡萄果实的糖度、色泽、风味物质等产生一定影响[5-10]。

葡萄果实中的酚类物质主要存在于葡萄皮和葡萄籽中，在发酵过程中通过皮渣浸渍作用进入葡萄酒中[11]，其中如花色苷、黄酮醇、儿茶酸等物质会对葡萄酒的色泽、口感以及陈酿潜力等产生重要影响[11-12]，而且酚类物质在发酵过程中还与香气物质之间发生复杂的化学反应，从而对葡萄酒的香气产生影响。葡萄原料中酚类物质的含量、种类等除了会受气候条件、葡萄品种等影响外，土壤质地以及养分等因素对其影响也至关重要。

土壤条件是仅次于气候条件对植物养分及果实品质起决定性作用的重要自然生态因子[13-14]。不同的土壤条件会影响葡萄果实及葡萄酒中香气物质及酚类物质的含量和种类，从而赋予葡萄酒独特的风味[13-17]。目前关于气候因子对葡萄品质影响的研究较多，而土壤条件即土壤类型、结构、肥力、水分等与酿酒葡萄品质，尤其是与酚类物质关系的深入研究仍然较少。本试验通过对蓬莱产区主要的两个土壤质地砂壤土和粘壤土对‘赤霞珠’葡萄酚类物质及其葡萄酒颜色稳定性的影响进行研究，分析土壤质地与酿酒葡萄及葡萄酒品质之间的紧密关系，对于有针对性改善土壤结构，提升酿酒葡萄和葡萄酒品质，推动酿酒葡萄产业的可持续发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在君顶酒庄葡萄园中进行。‘赤霞珠’种植于2012年，南北行向，株行距为1.5 m×2.5 m，根据葡萄品种和地区相应的标准栽培规程进行管理。从2020年8月14日葡萄转色初期开始采样，每隔2周取样一次，至果实成熟时结束，共采集6次样品。

采样方法及预处理：分别在砂壤土和粘壤土的两个葡萄园中（土壤机械组成及养分情况见表1）挑选树龄、长势和生长条件相同的植株，采用“Z”字型方法，随机采摘葡萄果粒，将果皮、果肉及种子分离，液氮冷冻，于超低温冰箱中保存备用。

表1 土壤机械组成及有效养分含量情况Table 1 Soil mechanical composition and effective nutrient content in two soil plots with different textures

1.2 主要试剂和设备

没食子酸、芦丁标准品、锦葵苷标准品，上海源叶生物科技有限公司；丙酮、甲酸、甲醇（色谱纯），美国Sigma-Aldrich公司；碳酸钠、硝酸铝、亚硝酸钠、福林酚试剂、氢氧化钠，国药集团化学试剂有限公司。

PHS-25型pH计，上海仪电科学仪器有限公司；BX-1数显糖度计，京都电子KEM公司；UV-1800分光光度计，日本岛津公司；RE-2000B旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂；Avanti JXN-26高速冷冻离心机，美国Beckman Coulter公司。

1.3 测定方法

1.3.1 葡萄果实中多酚类物质的提取

酚类物质提取参照文献Kennedy等[18]的方法；葡萄花色苷和黄酮类物质提取参照Downey等[19]的方法。

1.3.2 酚类物质等指标的测定

葡萄果实中总酚含量采用福林-肖卡法[20]测定；类黄酮物质含量参照文献Ordonez等[21]的方法；葡萄及葡萄酒中花色苷参考文献Giusti和Wrolstad等[22]的方法；葡萄酒颜色特征采用CIE L*a*b*色空间法[23]测定；聚合指数PPI参照文献R-Gagon P[24]等的方法。

1.4 数据处理及统计分析

采用SPSS 22.0进行数据统计分析，采用单因素方差分析（ANOVA）比较组间差异。

2 结果与分析

2.1 土壤质地对葡萄果实中总酚的影响

从图1中还可以看出，在葡萄转色期开始时，砂壤土葡萄皮中的总酚含量为2.78 g·kg-1，随着果实成熟，果皮中总酚含量不断升高，转色后8周，砂壤土葡萄皮总酚含量达到最高值3.48 g·kg-1，显著高于粘壤土，随即开始下降，葡萄成熟时达到3.45 g·kg-1，较转色开始时增加了23.02%；转色初期，粘壤土果皮中的总酚含量为2.73 g·kg-1，与砂壤土无明显差异，随后始终呈上升趋势，于转色后10周左右葡萄成熟时达到最高3.47 g·kg-1，较转色初期增加了28.10%，成熟后两种土壤条件下葡萄皮中总酚无明显差异。两种土壤条件下葡萄籽中总酚含量随着果实生长发育呈现出先增高后下降的趋势。在转色初期，砂壤土和粘壤土的葡萄籽总酚含量分别为6.35 g·kg-1和5.79 g·kg-1，砂壤土显著高于粘壤土，转色后8周左右达到最高，分别为9.78 g·kg-1和9.39 g·kg-1；随即均开始下降，于葡萄成熟时最终含量达到9.57 g·kg-1和9.20 g·kg-1，砂壤土显著高于粘壤土4.02%。总体来看，砂壤土条件下的葡萄果实酚类成熟度要好于粘壤土。

图1 不同土壤质地‘赤霞珠’果皮和种籽中总酚的变化Figure 1 Change of total phenols in 'Cabernet Sauvignon' grape skin and seed under different soil textures

2.2 土壤质地对葡萄果皮和种籽中类黄酮的影响

从图2可以看出，砂壤土在转色初期到转色后8周之间果皮中类黄酮含量不断积累，转色后8周左右达到最高值，为206.46 mg·kg-1，此后开始有所下降，最终含量为155.29 mg·kg-1，比转色初期增加了48.34%。粘壤土果皮中的类黄酮含量在转色初期至转色后6周之间不断累积，达到最高值161.52 mg·kg-1，果实成熟即转色后10周左右降至136.86 mg·kg-1，比转色初期增加了35.20%。在整个葡萄果实发育和成熟过程中，粘壤土葡萄果皮中的类黄酮含量始终显著低于砂壤土。

从图2可以看出，葡萄籽中黄类酮物质含量在转色初期至转色后8周之间呈上升趋势，然后开始逐渐下降。转色初期，砂壤土和粘壤土葡萄籽中类黄酮含量分别为92.14 mg·kg-1和93.71 mg·kg-1，无显著差异；随着果实发育成熟，种籽中类黄酮含量不断累积，转色后8周左右达到最高值，分别为151.75 mg·kg-1和160.74 mg·kg-1；至葡萄成熟时两种土壤条件下葡萄种籽中类黄酮含量分别降至139.85 mg·kg-1和140.02 mg·kg-1，无显著差异，但比转色初期分别增加了51.78%和49.42%。

图2 不同土壤质地‘赤霞珠’果皮和种籽中类黄酮物质的变化Figure 2 Change of total flavonoids in 'Cabernet Sauvignon' grape skin and seed under different soil textures

如图2所示，两种土壤质地的‘赤霞珠’果皮和种籽中的类黄酮物质含量在转色后6～8周含量达到峰值，而且砂壤土果皮中类黄酮含量始终显著高于粘壤土，而成熟时种籽中类黄酮含量与粘壤土无明显差异，但砂壤土产葡萄中类黄酮的增长率显著高于粘壤土。

2.3 土壤质地对‘赤霞珠’果皮中花色苷的影响

由图3可以看出，在果实发育成熟过程中，两种土壤质地的‘赤霞珠’果实中花色苷含量均呈现不断上升的趋势。随着果实成熟变软，花色苷开始不断积累。转色初期砂壤土和粘壤土葡萄果皮中的花色苷含量分别为3.75 g·kg-1和3.71 g·kg-1，二者无明显差异。随着葡萄果实发育成熟，果皮中花色苷含量开始迅速累积，最终于葡萄成熟时，即转色后10周左右达到最大值，分别为7.11 g·kg-1和6.96 g·kg-1，砂壤土葡萄果皮中的花色苷含量增加了89.60%，而粘壤土较最初增加87.60%。

图3 不同土壤质地‘赤霞珠’果皮中花色苷的变化Figure 3 Change of total anthocyanins in 'Cabernet Sauvignon' grape skin under different soil textures

2.4 土壤质地对葡萄酒花色苷及色泽稳定性的影响

花色苷是葡萄酒中主要的呈色物质，其含量及存在形式直接影响葡萄酒色度、色调及稳定性[25]。从表2中可见，砂壤土所产葡萄酒中花色苷显著高于粘壤土，而随着陈酿时间的延长，两种土质产葡萄酒花色苷含量均呈现显著下降趋势，陈酿一年后砂壤土葡萄酒花色苷下降至257.56 mg·L-1，降幅达36.7%；粘壤土产葡萄酒花色苷降至249.45 mg·L-1，降幅相对低一些，为34.7%。

聚合指数（polymerised pigments index，PPI）表示结合态花色苷在红葡萄酒色素中所占的比例[24]。表2显示，两种土质所产新鲜葡萄酒聚合指数无显著差异，但随着陈酿时间的延长，游离态花色苷逐渐向结合态转化，因此聚合指数均呈现显著增加趋势，而且陈酿一年后两者聚合指数出现显著差异，砂壤土产葡萄酒聚合指数显著高于粘壤土产葡萄酒，更有利于颜色的稳定和提高。总体来看，砂壤土有利于花色苷与酚类物质的聚合，所产葡萄酒的色泽相比粘壤土产葡萄酒要更趋于稳定。

表2 不同土壤条件下葡萄酒花色苷及聚合指数的变化Table 2 Evolution of anthocyanins content and polymerised pigments index in wines from different soil textures

3 讨论与结论

土壤类型和土质不同，其物理特性以及矿质元素含量和比例也会大不相同。本试验在君顶酒庄选择的粘壤土地块土质粘度较高，粘粒占17.84%，而砂粒所占比例显著低于砂壤土，因此质地较硬，通气、透水性比砂壤土地块差，相比之下不利于根系发育和养分吸收，而且该砂壤土地块中速效钾含量（143.1 mg·kg-1）显著高于粘壤土地块。韩真等[26]研究发现，不同类型土壤的固钾能力不同；张静文等[27]研究发现，砂壤土中较高的钾离子浓度显著提高了果实中类黄酮等酚类物质的含量。本试验中砂壤土地块所产‘赤霞珠’果实中的总酚、类黄酮等含量均显著高于粘壤土可能与此有关，这与前人研究结果[28-29]相符。

蒋宝等[30]发现，土壤中的有机质含量和葡萄果实中花色苷的含量呈显著正相关。本试验中，选择的砂壤土地块中有机质含量1.77%，显著高于粘壤土，因此有利于葡萄果皮中花色苷的累积，成熟时果皮颜色也就越深，相应的葡萄酒中的花色苷含量也显著高于粘壤土产葡萄酒，而随着陈酿时间的延长，聚合指数均呈现显著上升趋势，而且砂壤土产葡萄酒聚合指数显著高于粘壤土产葡萄酒，这与前人的研究结果相符[25]。因此，与粘壤土相比较，砂壤土对葡萄果皮花色苷的累积及葡萄酒颜色的稳定和提高更有益。

本研究选择蓬莱产区的砂壤土，土质疏松、透气性好，更有利于葡萄果实酚类物质的积累和色泽稳定性的保持，果实中的总酚、类黄酮及花色苷含量均显著高于粘壤土，所酿葡萄酒中的花色苷含量也显著高于粘壤土，且陈酿一年后，聚合指数也显著高于粘壤土葡萄酒，在储藏过程中的颜色变化相比粘壤土来说更小，色泽更为稳定。