酿酒葡萄品种及产区对贺兰山东麓葡萄酒香气质量的影响研究

陈 璐，石 俊，张晓蒙，王妍凌，张晶晶，杨 帆，卢灏泽，于佳俊，薛 洁

（1.新疆农业大学 食品科学与药学学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.中国食品发酵工业研究院，北京 100015；3.酒类品质与安全国际联合研究中心，北京 100015；4.西藏农牧学院 食品科学学院，西藏 林芝 860000）

葡萄酒的质量主要取决于葡萄的品种、产地和酿造工艺等因素[1-2]，而葡萄品种对葡萄酒质量的影响尤为重要，国际知名葡萄酒研究机构Wine Intelligence的研究显示，70%的消费者在选购葡萄酒时会首先考虑葡萄品种，从而使葡萄品种成为购酒的决定性因素[3-5]。近几年葡萄酒国际贸易和法规要求以品种标注的葡萄酒必须保证品种准确，因此准确鉴定葡萄品种比以往显得更加重要[6-7]。

葡萄酒香气是影响葡萄酒品质的重要因素之一，葡萄酒的香气取决于许多因素，如气候、地区、葡萄栽培、葡萄品种、酵母和酿酒技术[8]。葡萄酒中已鉴定的挥发性香气成分有1 000多种，主要是由醇、醛、酮酸、酯几个类型为代表，所有的芳香化合物可以在每个类型葡萄酒特征风味中发挥作用[9-10]。在20世纪中期，研究者们对不同品种、不同类型葡萄酒有特殊感官贡献的化学物质进行重点研究[11]。谢建军等[12]通过对10个主要葡萄酒生产国所产的85份红葡萄酒进行气相色谱-质谱联用技术（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）分析，提取红葡萄酒12个典型的共有峰，构建了红葡萄酒GC标准指纹图谱，能够对市场上常见的3种所谓“三精一水”勾兑的假葡萄酒成功鉴别。

宁夏贺兰山东麓葡萄酒产区是我国最适宜葡萄种植的产区之一，具有发展葡萄产业得天独厚的资源禀赋和区位优势，但目前产区葡萄酒质量风格尚不清晰，尤其是不同品种葡萄酒的特征香气物质还不清楚，这些均影响了产区葡萄酒产业的快速增长。本研究通过分析贺兰山东麓产区不同品种葡萄酒的香气组成，以及我国不同产区、贺兰山东麓不同小产区对葡萄酒品种香气的影响，旨在为宁夏产区葡萄酒品种鉴定以及生产具有不同地域特色的葡萄酒提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

收集2020年宁夏贺兰山东麓西夏产区赤霞珠、马瑟兰、北玫和霞多丽葡萄酒样品，每个品种共计12瓶，以及来自山东烟台产区、新疆天山北麓产区、河北怀来产区、贺兰山东麓四个小产区（西夏产区、永宁产区、青铜峡产区、石嘴山产区）的赤霞珠葡萄酒样品，每个产区共计5个样品，每个样品6瓶。标准品：美国Sigma公司。其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

顶空固相微萃取（head space solid phasemicro extractions，HS-SPME）进样器、DVB/CAR/PDMS（灰色）50/30 μm萃取头：上海安谱公司；7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪：美国安捷伦公司。

1.3 方法

1.3.1 顶空固相微萃取

准确称取3.000 g NaCl于20 mL的顶空瓶中，放入磁力搅拌转子，依次加入稀释4倍后的酒样5 mL，加入50 μL 3 mg/L的内标使用液（顶空瓶中内标最终质量浓度为6 mg/L），密封。插入DVB/CAR/PDMS（灰色），50/30 μm萃取头，纤维头置于距离酒样表面约20 mm的上部空间，在550 r/min转速条件下搅拌15 min，在45 ℃水浴温度条件下萃取40 min后，取出手柄，直接进样分析，并解吸5 min。萃取头每次使用前都要活化3 min。

1.3.2 气相色谱条件

进样口温度：230 ℃。0.5 min前不分流，1 min后分流比10∶1。柱温：起始温度40 ℃，恒温2 min，以4 ℃/min升温至230 ℃，保持7 min。载气：氦气（He）（纯度≥99.999%），流速1 mL/min。

1.3.3 质谱条件

离子源温度：230 ℃；传输线温度：230 ℃；电子电离（electron ionization，EI）源；电子能量70 eV；全扫描模式，扫描范围：29～300 amu。定量：采用外标-标准曲线法定量。定性分析：检索美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）2.0和Wiley质谱库，通过查阅相关文献资料以便确认各种挥发性物质。

1.3.4 数据处理

试验数据处理：Qualitative Analysis B.06.00软件。试验数据采用Microsoft Excel 2016软件进行图表制作。

2 结果与分析

2.1 贺兰山东麓产区不同品种葡萄酒香气特征分析

2.1.1 香气成分含量测定

通过GC-MS联用技术对样品香气成分含量进行分析，不同品种葡萄酒香气成分含量及阈值见表1。

表1 贺兰山东麓产区不同品种葡萄酒香气成分含量及阈值Table 1 Contents and threshold of aroma components in different wines from eastern foot of Helan Mountain

续表

通过量化分析，贺兰山东麓产区不同品种葡萄酒中共检测出香气物质50种，其中包括21种酯类、15种醇类、7种酸类、4种醛类、其他类3种。所有样品中醇类、酯类化合物含量较高，酸类、醛类等其他化合物含量较少。所有酒样中含量均较高的香气物质有异戊醇、苯乙醇、2-己醇、异丁醇、乙酸乙酯和2,3-丁二醇。

酯类是具有芳香性气味的挥发性化合物，是构成酒香的主要物质，在葡萄酒中起重要作用，是使酒体香气浓郁的主要因素[13-15]。赤霞珠酒样香气成分中酯类物质质量浓度为89.10 mg/L，马瑟兰酒样香气成分中酯类物质质量浓度为17 mg/L，霞多丽酒样香气成分中酯类物质质量浓度为89.24 mg/L，北玫酒样香气成分中酯类物质质量浓度为46.01 mg/L。其中乙酸乙酯、乙酸异戊酯、2-糠醛乙酯、琥珀酸异戊乙酯含量最丰富。这四种酯类的浓度在不同品种葡萄酒中有明显差异，北玫酒样的乙酸乙酯含量最低；霞多丽酒样的乙酸异戊酯含量明显高于其他酒样；2-糠醛乙酯在霞多丽和马瑟兰酒样中未检测出，而在北玫酒样中检测出质量浓度高达39.11 mg/L，北玫酒样中琥珀酸异戊乙酯的含量也是明显高于其他酒样。因此乙酸乙酯、乙酸异戊酯、2-糠醛乙酯、琥珀酸异戊乙酯可能是影响不同种类葡萄酒香气和风味的物质。

醇类物质是葡萄酒香气成分中较为重要的一类化合物，具有复杂特殊的气味，同时也是葡萄酒其他香气组分的载体。赤霞珠酒样香气成分中醇类物质质量浓度为727.10 mg/L，马瑟兰酒样香气成分中醇类物质质量浓度为467.13 mg/L，霞多丽酒样香气成分中醇类物质质量浓度为566.93 mg/L，北玫酒样香气成分中醇类物质质量浓度为427.66 mg/L。据研究报道，葡萄酒中的高级醇类化合物质量浓度＜300 mg/L时，会更加突出葡萄酒宜人的风味，但当它们的浓度＞400 mg/L时，会使葡萄酒香气失去平衡，对葡萄酒的香气产生负面影响[16]。由表1可知，所有品种葡萄酒的高级醇类化合物的质量浓度都在300 mg/L以下。苯乙醇是酵母菌的代谢产物，其含量在赤霞珠酒样中很高，且具有独特的紫罗兰香、丁香和茴香味，赋予葡萄酒一种浓郁优雅的风味特征[17]。

酸类物质在不同品种葡萄酒的含量依次为：赤霞珠63.69 mg/L、马瑟兰44.95 mg/L、霞多丽51.94 mg/L、北玫0.13 mg/L。其中北玫的酸类物质浓度要明显低于其他酒样。所有酒样中的酸类物质中乙酸含量最高，是具有明显脂肪味的低级脂肪酸，对葡萄酒的整体结构和风味具有重要影响[18-21]。

经对比发现，赤霞珠酒样中总香气物质质量浓度为881.98 mg/L，马瑟兰酒样中总香气物质质量浓度为2 213.27 mg/L，霞多丽酒样中总香气物质质量浓度为658.19 mg/L，北玫酒样中总香气物质质量浓度为917.13 mg/L。其中马瑟兰酒样的总香气物质质量浓度明显高于其他酒样。霞多丽酒样有3种特有的香气物质，分别是肉桂酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、辛酸。马瑟兰酒样有2种特有的香气物质，分别是庚酸、2-乙基己醇。北玫酒样有1种特有的香气物质为2-糠酸乙酯。这些物质很有可能是该葡萄酒区别于其他葡萄酒的特征之一，每种葡萄酒特有的香气物质含量较低。

2.1.2 不同品种葡萄酒香气特征比较

根据香气值理论，葡萄酒中香气成分含量高且阈值低的成分很可能是葡萄酒的特征香气或主体香气成分[22]。在香气贡献中，由于香气成分之间的相似性，难免有些香气成分之间充斥着重叠和抑制作用，但对于估计单个香气成分实际气味贡献来说，采用气味活度值（odour activity value，OAV）来表征葡萄酒中各香气化合物对主体香气成分的贡献，是目前具有一定参考价值的客观方法，当OAV＞1时，表明该香气物质对葡萄酒香气起着直接作用，而OAV＜1时说明嗅觉器官对这种物质的气味无感觉[23-25]。根据OAV，共确定不同品种葡萄酒中18种关键呈香香气成分，结果见表2。

表2 贺兰山东麓产区不同品种葡萄酒香气成分香气活度值及感官描述Table 2 Odor activity value and sensory description of aroma components in different varieties of wines from the eastern foot of Helan Mountain

由表2可知，所有酒样中有11种挥发性香气成分超过阈值，共有的8种分别是乙酸乙酯、乙酸异丁酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、异戊醇、3-甲基-1-戊醇、己醇，其中乙酸异戊酯OAV最大，呈现果香和香蕉味，呈现青草味的己醇OAV最小，乙酸乙酯呈果香味，乙酸异丁酯呈成熟的水果味，丁酸乙酯呈果香、草莓香味，己酸乙酯呈青苹果味。赤霞珠酒样中OAV＞1的香气成分有乙酸乙酯、乙酸异丁酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、异戊醇、己醇、苯乙醇、异戊酸；马瑟兰酒样中OAV＞1的香气成分有乙酸乙酯、乙酸异丁酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、癸酸乙酯、异戊醇、己醇、2,3-丁二醇、苯乙醇、异戊酸、大马士酮；霞多丽酒样中OAV＞1的香气成分有乙酸乙酯、乙酸异丁酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸苯乙酯、肉桂酸乙酯、异戊醇、己醇、2,3-丁二醇、异戊酸、己酸、辛酸、癸酸；北玫酒样中OAV＞1的香气成分有乙酸异丁酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、癸酸乙酯、大马士酮。

所有酒样中，乙酸乙酯、乙酸异戊酯等能提供具有典型的果香味，但对于含量来说，霞多丽酒样含量相对较高，果香味更突出。乙酸异丁酯、己酸乙酯都能够赋予葡萄酒浓厚的果香，且其具有较高的OAV，但仍是霞多丽酒样香气含量高于其他两个酒样，说明霞多丽酒样具有较明显的果香的味道。马瑟兰酒样和北玫酒样中大马士酮的OAV高达127.79和198.82，则赋予了两个酒样甜美的花香和热带水果的香气。赤霞珠酒样中苯乙醇的OAV明显高于其他酒样，说明赤霞珠酒样具有一定的花香的味道。

2.2 宁夏贺兰山东麓不同小产区和中国不同酿酒葡萄产区赤霞珠葡萄酒香气成分特征分析

2.2.1 我国四个不同产区以及贺兰山东麓四个小产区赤霞珠葡萄酒香气成分含量测定

我国不同产区以及贺兰山东麓不同小产区赤霞珠葡萄酒香气成分含量见表3。由表3可知，宁夏贺兰山东麓不同小产区和中国不同酿酒葡萄产区的品种葡萄酒中共检测出挥发性物质共59种，其中包括26种酯类、15种醇类、7种酸类、5种醛类、6种其他种类化合物。在所测得的香气物质中，香气质量浓度最低的为0.03 μg/L，而浓度最高的物质则达到692 573.47 μg/L，浓度相差甚大。

表3 我国四个不同产区以及贺兰山东麓四个小产区赤霞珠葡萄酒香气成分含量Table 3 Content of aroma components in Cabernet Sauvignon wine from 4 different producing areas in China and 4 small producing areas in the eastern foot of Helan Mountain

续表

2.2.2 香气成分含量主成分分析

将59种香气成分分别归类于酯类、醇类、酸类、醛类、其他类共5大类香气成分，对其进行主成分分析（principal component analysis，PCA）。由SAS8.2进行统计运行结果矩阵表可知，在多个向量中，选出前7个分量，累计贡献率达到100%。主成分1（PC1）的方差贡献率为48.85%，主成分2（PC2）的方差贡献率为61.62%，主成分3（PC3）的方差贡献率为75.70%，三个成分累计方差贡献率达到75.70%，总提取信息达到70%以上，可见前三个主成分可以说明该数据情况。将酒样在前3个主成分上的得分进行作图，结果见图1a，香气成分的主成分分析结果见图1b。

如图1a所示，中国四个酿酒葡萄产区呈分散分布，说明不同酿酒葡萄产区的品种葡萄酒产生的香气成分之间差异明显，可以通过香气成分的主成分分析区分不同的酿酒葡萄产区。但河北产区和新疆产区分布较为接近，说明两个产区间无明显差异。宁夏贺兰山东麓不同小产区分布较集中，说明宁夏贺兰山东麓不同小产区品种葡萄酒产生的香气成分之间无明显差异。结合图1a分析各酒样与香气成分的相关性可知，V2、V24、V26、V27和V40与山东产区相关，因此最能反映山东产区与其他酒样香气成分含量差异的是乙酸异丁香（V2）、乙酸（V24）、三糠醛（V26）、2-乙基己醇（V27）和苯甲酸乙酯（V40）。河北产区和新疆产区差异不明显，能反映河北、新疆产区与其他酒样香气成分含量差异的是3-羟基-2丁酮（V15）、乳酸异戊酯（V30）、琥珀酸异戊乙酯（V50）、肉桂酸乙酯（V54）、棕榈酸甲酯（V55）和癸酸（V57）。

图1 酒样产区（a）及香气成分（b）主成分分析结果Fig.1 Principal component analysis results of producing areas (a)and aroma components (b) of wine sample

3 结论

对贺兰山东麓产区不同品种葡萄酒分析后得出，贺兰山东麓产区不同品种葡萄酒中检测出挥发性物质共50种，其中包括21个酯类、15个醇类、7个酸类、4个醛类、3个其他种类化合物。所有样品中醇类物质的含量最高，其次为酯类物质，这两类物质是构成葡萄酒香气的主要成分。霞多丽葡萄酒有3种特有的香气物质，分别是肉桂酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、辛酸。马瑟兰葡萄酒有2种特有的香气物质，分别是庚酸、2-乙基己醇。北玫酒样有一种特有的香气物质为2-糠酸乙酯。OAV＞1的香气物质有11种，其中霞多丽、赤霞珠葡萄酒中OAV最高的风味物质为：乙酸异戊酯和异戊酸，而马瑟兰和北玫葡萄酒中OAV最高的风味物质为大马士酮。马瑟兰葡萄酒主要香味成分与北玫葡萄酒相当，具有甜美的花香和热带水果的香气；霞多丽葡萄酒具有较明显的果香味；赤霞珠葡萄酒具有花香味。

对宁夏贺兰山东麓不同小产区和中国不同酿酒葡萄产区赤霞珠葡萄酒的分析后得出，所有酒样检测出的主要香气成分种类相近，这反映了单一品种葡萄酒的特性。但不同产区的同一种芳香物质的含量存在显著差异。主成分分析结果显示，宁夏贺兰山东麓不同小产区香气成分之间无明显差异；不同产区品种葡萄酒的香气成分之间差异明显。