碣石山产区不同白葡萄品种性状及葡萄酒风味品质分析

凌梦琪,王诗,时同华,华玉波,石英,段长青,崔彦志*,兰义宾*

1(中国农业大学 食品科学与营养工程学院 葡萄与葡萄酒研究中心,北京,100083)2(农业农村部葡萄酒加工重点实验室,北京,100083)3(朗格斯酒庄(秦皇岛)有限公司,河北 秦皇岛,066600)

碣石山产区,位于河北省东北部昌黎县(北纬39°43′～39°83′),东面与渤海湾相邻,北面是燕山余脉,西南有滦河,形成独特的山、海、河区域性气候特点。该产区属于暖温带半湿润大陆性季风气候,平均年降雨量600～650 mm,葡萄生长季各月份平均气温为10.2～26 ℃,夏季平均气温为24.2 ℃,年均日照时数达1 600 h以上[1-2]。无霜期180 d以上(初霜日10月20日左右,终霜日4月10日左右),昼夜温差大[3]。碣石山产区土壤结构多样,以中性和微酸性棕壤和沙土为主,通透性良好,富含丰富的有机质。在燕山南坡、山前平原和山前丘陵地带,由于得天独厚的自然条件,大多数酿酒葡萄能够正常成熟。如‘赤霞珠’、‘马瑟兰’、‘小味儿多’等品种能充分体现产区风土特色,酿造的干红葡萄酒风味物质积累丰富[4]。也适合生产果香浓郁、新鲜爽脆的桃红葡萄酒[5]。

近些年碣石山产区也引进了酿造白葡萄酒的品种,如‘霞多丽’、‘小芒森’、‘赛美蓉’、‘白诗南’、‘长相思’、‘雷司令’、‘阿拉奈尔’、‘维奥尼’、‘胡桑’等[6]。但其中有些品种引种时间不长,还未系统分析过它们在该产区的生长状况以及葡萄酒的风格特点。对于白葡萄酒来说,香气品质是决定其风格和典型性的主要因素,直接影响到消费者对葡萄酒的整体评价,随着现代仪器分析技术和感官科学的进步,对白葡萄酒香气风格特征的解析也逐渐深入[7]。

因此,本研究以碣石山产区5个白葡萄品种为研究对象,通过农艺性状及病虫害调查分析其在该产区的主要栽培性状及适应性,结合葡萄酒的香气物质测定以及选择合适项目法(Check-All-That-Apply,CATA)、感官定量描述性分析方法和基于《全球葡萄酒中国鉴评体系》的感官品质分析,全面探究了‘霞多丽’、‘维欧尼’、‘胡桑’、‘阿拉奈尔’和‘小芒森’葡萄品种在该产区所呈现的品质与风格特点,旨在为当地葡萄及葡萄酒产业的生产发展提供一定的理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 试验材料

5个白色酿酒葡萄品种‘霞多丽’(Chardonnay)、‘维欧尼’(Viognier)、‘胡桑’(Roussanne)、‘阿拉奈尔’(Aranèle)和‘小芒森’(Petit Manseng)取自河北省昌黎县朗格斯酒庄有限公司自建基地2021年的葡萄果实(2013年种植的自根苗),采用常规田间管理,病虫害防控和施肥量按照公司规程。每个品种采收后经除梗破碎压榨取汁入10 L小罐,加入6%H2SO3溶液和果胶酶,入罐48 h后清汁分离加入活化好的ZYMAFLORE X6酵母1.8 g(‘小芒森’加入ST酵母),发酵启动前分为2个5 L发酵罐作为重复组。发酵温度控制在15 ℃左右。酒精发酵结束后调硫,进行低温澄清处理后装瓶(750 mL)。其中‘小芒森’酿造成甜型葡萄酒,‘霞多丽’、‘维欧尼’、‘胡桑’和‘阿拉奈尔’酿造成干型葡萄酒。待最晚采收的‘小芒森’葡萄酒完成澄清处理装瓶后将5款葡萄酒样品同时进行挥发性物质测定和感官分析。入罐葡萄汁和酒精发酵结束后葡萄酒基本理化指标见表1。

表1 五个白色酿酒葡萄品种葡萄汁和葡萄酒的基本理化指标Table 1 Basic oenological parameters of unfermented juice and finished wine of five white wine grape varieties

1.1.2 试剂

色谱级甲醇、乙醇、二氯甲烷,美国Honeywell公司;分析纯葡萄糖、酒石酸、NaOH、Na2SO4、优级纯NaCl,上海麦克林生化科技有限公司;C7～C30正构烷烃、内标化合物4-甲基-2-戊醇、薄荷醇以及其他香气标准品,Sigma公司;Cleanert PEP-SPE(500 mg/6 mL)固相萃取柱,天津博纳艾杰尔科技有限公司。

1.2 仪器与设备

Fotector Plus全自动固相萃取仪,睿科集团股份有限公司;Agilent 7890B气相色谱仪、Agilent 5975C质谱仪、Agilent 7000D三重四极杆串联质谱仪,美国安捷伦科技有限公司;CTC CombiPAL多功能自动进样器,瑞士思特斯分析仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 葡萄果实病虫害调查

首先通过普查了解葡萄病虫害的发生时期和危害程度。对于普查中发生严重的病虫害进行系统调查,深入了解其分布、发生规律和病情指数。

霜霉病:每个品种分3个点,每点调查7个当年抽生新蔓,自上而下调查全部叶片,记录每个叶片上葡萄霜霉病病斑情况,调查病叶率;按叶片的感病面积分级记载,统计病情指数。分级方法参照赵雪艳等[8]的方法分为0～9级,记录叶片受害情况并计算病叶率和病情指数。按公式(1)和公式(2)计算:

(1)

(2)

白腐病:每个品种分为2个点,每点调查全部果实,记录每穗果实上葡萄白腐病病斑情况,调查病穗率;按病果的感病面积分级记载,统计病情指数。按照方桂清等[9]的分级方法分为0～9级,记录果实受害情况并计算病穗数和病情指数。计算方法同公式(1)和公式(2)。

绿盲蝽虫害:每个品种分3个点,每点调查7个当年抽生新蔓,自上而下调查全部叶片,记录每个叶片的受绿盲蝽侵蚀的情况,调查病叶率。计算方法同公式(1)。

1.3.2 葡萄酒香气物质检测方法

采用顶空固相微萃取与气相色谱-质谱(head space-solid phase micro-extraction gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)测定葡萄酒中主要的挥发性香气物质[10]。具体为5 mL葡萄酒样品、1.5 g NaCl和10 μL内标4-甲基-2-戊醇(质量浓度1.0 g/L)于20 mL顶空瓶中,40 ℃平衡30 min后用2 cm聚二甲基硅氧烷/碳筛/二乙烯苯(DVB/CAR/PDMS)萃取头(Supelco, Bellefonte, PA., USA;50/30 μm)吸附30 min。GC-MS分析采用Agilent 7890B GC-5975C MS,5∶1分流模式进样,GC进样口温度250 ℃,热解析时间8 min。采用毛细管柱HP-INNOWAX(60 m×0.25 mm×0.25 μm),50 ℃保持1 min,以3 ℃/min升温到220 ℃保持5 min。电离方式EI,电子能量70 ev,离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃,质量扫描范围为29～350 u。每个样品2个独立重复。

采用固相萃取-气相色谱三重四极杆串联质谱联用(solid phase extraction-gas chromatography- triple quadrupole-tandem mass spectrometry, SPE-GC-QqQ-MS/MS)靶向测定葡萄酒中内酯和果香硫醇类物质[11]。Cleanert PEP-SPE固相萃取柱依次用10 mL甲醇,10 mL纯水活化。将10 mL样品、10 mL水、10 μL内标薄荷醇(质量浓度0.58 g/L)加入80 mL玻璃管中,混匀后以流速2 mL/min通过萃取柱。5 mL水淋洗去除色素、糖和酸等极性物质。10 mL二氯甲烷洗脱目标化合物。用2 g Na2SO4干燥后,氮吹浓缩至500 μL。GC-QqQ-MS/MS分析采用Agilent 7890B GC-7000D MS/MS,1 μL不分流进样,进样口温度250 ℃。采用毛细管柱HP-5MSUI(30 m×0.25 mm×0.25 μm),40 ℃/min保持1 min,以5 ℃/min升至160 ℃,再以30 ℃/min升至220 ℃,保持1 min,后运行280 ℃保持2 min。电离方式EI,电子能量70 eV,离子源温度230 ℃,MS1、MS2四极杆温度150 ℃。采集方式为多反应离子监测(multiple reaction monitoring, MRM)。每个样品2个独立重复。

1.3.3 葡萄酒香气物质的定性定量

利用自动质谱退卷积定性系统(automated mass spectral deconvolution and identification system, AMDIS)解谱,将GC-MS采集的峰质谱图与标准品或NIST 2011标准谱库的质谱信息进行匹配,并计算目标物的保留指数(retention index, RI),对葡萄酒中主要的挥发性香气物质进行定性。GC-QqQ-MS/MS靶向测定的内酯和果香硫醇类物质以对应标准品的保留时间和质谱碎裂信息为定性依据。

采用内标-标准曲线法进行定量分析。以体积分数12%的乙醇溶液为基质配制模拟酒溶液(2 g/L葡萄糖、7 g/L酒石酸,pH 3.2),加入香气物质标准品梯度稀释10个浓度梯度作为标准品溶液。采用1.3.2节的方法分别对葡萄酒中定性到的挥发性香气物质及12种内酯和2种果香硫醇进行测定。计算目标物峰面积与内标物峰面积的比值,利用峰面积比值和物质浓度成正比的关系,绘制各物质的标准曲线后进行定量。标准曲线的信息及定量结果如电子版增强出版附表1所示(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.034229)。

1.3.4 葡萄酒感官品评方法

参与感官实验的18名成员(4名男性,14名女性,年龄22～28岁)选拔自中国农业大学葡萄与葡萄酒研究中心感官小组。小组成员均接受过系统的感官品评培训,涉及葡萄酒各类香气的识别、分类、强度评级和标度训练,掌握葡萄酒感官评价基本实验方法[12-13]。

首先采用CATA法确定5种白葡萄酒样的感官特征。结合文献和前期对白葡萄酒的品评结果预先确定含有52个描述词的词汇表。将样品和词汇表同时提供给品评小组,小组成员从词汇表中分别勾选适合各样品的描述词,统计各描述词被勾选的频率并进行Cochran’s Q test统计检验和对应分析。进一步对5种葡萄酒进行感官定量描述性分析。首先依据CATA结果确定5个品种葡萄酒共有的被勾选次数较高的11个描述词,通过‘Le Nez du Vin’标准54香对柑橘/柠檬(No.1/No.3)、西柚(No.2)、菠萝/香蕉(No.4/No.5)、甜瓜/哈密瓜(No.7)、苹果/梨(No.9/No.10)、核果(No.19/No.20)、蜂蜜(No.27)、花香(No.25/No.26)及浸泡在模拟酒溶液中的实物百香果、青草和水果罐头分别进行感官识别培训。将5种葡萄酒等比例混合作为参考酒样,小组成员对参考酒样进行评价和讨论直至达到统一的打分标准(10分制)。之后对5种葡萄酒的描述词进行强度打分,评价员之间通过Friedman检验无显著差异(P>0.05)。最后参照《全球葡萄酒中国鉴评体系》标准评分表,对5个品种葡萄酒的感官品质进行评估。

1.4 统计分析与作图

单因素方差分析使用SPSS 20软件;Cochran’s Q test和对应分析使用XLSTAT 2019软件;柱形图使用GraphPad Prism 8软件绘制;雷达图使用Origin Pro 9.1软件绘制。

2 结果与分析

2.1 农艺性状及病虫害调查

由表2可知,5个白葡萄品种开花时间集中在5月下旬,转色期从7月末陆续开始。‘霞多丽’和‘维欧尼’的发育进程早于‘胡桑’和‘阿拉奈尔’。‘小芒森’属于晚熟品种,转色完成和采收期均最晚。5个品种新梢数量没有显著差异,‘胡桑’的结果枝百分率较低(结果枝/新梢总数),每新梢果穗数也较低,但单个果穗质量和出汁率较高。5个品种中‘维欧尼’的产量最高,‘小芒森’产量最低。‘小芒森’果实的种子数显著高于其他品种,每果实种子数平均3.47。总体来说在碣石山产区的风土条件下,5个白葡萄品种生长状况良好,具有较大的丰产潜力和经济效益。

表2 五个白色酿酒葡萄品种生长物候期及基本生长指标调查Table 2 Investigation on the phenological period and basic growth indicators of five white wine grape varieties

对病虫害发生情况进行普查发现,霜霉病在6月末至7月初(浆果豌豆粒大小后)开始发生,多见于葡萄叶片,其中在‘霞多丽’植株上最早发现霜霉病叶。白腐病在7月上旬开始出现,发病部位多见于葡萄果实,枝干和穗轴也有发生。虫害方面,碣石山产区整体虫害发生较少,以绿盲蝽为主。

分别在病害发生盛期调查5个品种葡萄叶片霜霉病和果穗白腐病的发病率和病情指数,以及在3个时间点调查葡萄叶片绿盲蝽危害叶片的发生率(表3)。结果表明‘小芒森’的霜霉病病叶率和病情指数相对较低,‘胡桑’较高,但是5个品种之间无显著差异。根据北京市农林科学院植病研究团队前期制定的葡萄品种对霜霉病的抗性分类标准[8],5个品种的霜霉病病情指数均在15.00～25.00属于中抗(MR)。5个品种白腐病的病穗率都达到70%左右,其中‘维欧尼’的病穗率和病情指数较低,‘胡桑’的病情指数则显著高于另外4个品种。对于绿盲蝽虫害,‘胡桑’病叶率较高,‘阿拉奈尔’较低。

表3 五个白色酿酒葡萄品种病虫害情况调查Table 3 Investigation on diseases and pests of five white wine grape varieties

2.2 挥发性物质组成差异

5个品种葡萄酒中挥发性香气物质共定量77种(电子增强出版附表1),包括C6/C9类7种,高级醇类13种,脂肪酸类6种,乙酸酯类8种,脂肪酸乙酯类14种,萜烯、降异戊二烯类10种,苯类5种,内酯类12种和硫醇类2种,各类物质总量如图1所示。‘阿拉奈尔’的C6/C9类和内酯类物质浓度较高。C6/C9类物质在葡萄酒中表现为植物/生青味,是葡萄酒不成熟的表现[14],内酯则通常贡献杏、桃、椰子和焦糖等甜香[11]。萜烯、降异戊二烯类物质在‘阿拉奈尔’和‘胡桑’中质量浓度较高,这类物质在酒中阈值较低,多数被描述为花香,少数具有柑橘类香气[15],也能与内酯协同贡献核果类香气[16]。乙酸酯类和脂肪酸乙酯类物质是贡献果香的主要化合物[17],在‘霞多丽’、‘胡桑’和‘维欧尼’中浓度较高。高级醇和脂肪酸是酵母代谢的产物,在葡萄酒中过高则会表现为不愉悦的香气,尤其当高级醇总量超过400 mg/L时[18]。尽管‘小芒森’的高级醇和脂肪酸的浓度显著高于其他品种,但高级醇类物质的总量并没有超过300 mg/L。另外,‘小芒森’的硫醇类(3-巯基己醇和3-巯基己基乙酸酯)显著高于其他品种,这类物质在葡萄酒中的阈值为ng/L水平[19],主要表现为百香果、西番莲和葡萄柚等热带水果香气,也被认为是‘小芒森’葡萄酒的特征香气物质[12]。

a-C6/C9类;b-高级醇类;c-脂肪酸类;d-乙酸酯类;e-脂肪酸乙酯类;f-内酯类;g-苯类;h-萜烯、降异戊二烯类;i-硫醇类

2.3 感官品质分析

采用CATA法分析5个品种白葡萄酒的感官属性差异,其中16个香气属性描述词有显著性差异(P<0.05)。进一步做对应分析可知(图2),‘小芒森’被更多描述为西柚、百香果、坚果、矿物、动物皮毛/湿羊毛、肉桂、矿物、煤油香气,与我国东部地区的‘小芒森’存在一致性[20]。‘阿拉奈尔’被更多描述为青草、青苹果香气。‘霞多丽’、‘胡桑’和‘维欧尼’的香气特征比较相似,这3个品种被更多描述为甜瓜、菠萝、水蜜桃、槐花、梨、芒果、糖渍水果/水果罐头香气。

图2 基于Cochran’s Q test分析结果的对应分析Fig.2 Correspondence analysis based on Cochran’s Q test analysis results

根据对CATA结果的统计,选出勾选频率较高的香气属性并经过讨论,最终形成5个品种葡萄酒共有的11种描述词进行10分制强度评价(图3)。结合挥发性物质差异可知(图1),‘阿拉奈尔’植物味得分较高,可能是由于较高的C6/C9类物质。‘霞多丽’柑橘/柠檬、菠萝/香蕉香气较突出,酯类物质也较高,与SIEBERT等[21]报道一致。‘维欧尼’整体香气轮廓平衡,并未发现前人研究中所述的突出核果类香气特点[16, 22],可能是由于碣石山产区不同的气候条件对该品种特性造成的差异。‘胡桑’甜瓜/哈密瓜、苹果/梨、花香、糖渍水果/水果罐头/糖果香气得分高于其他品种,萜烯、降异戊二烯类物质在‘胡桑’中含量也较高,能够促进新鲜花果香的感知[23],推测是贡献其香气特征的主要因素。‘小芒森’的百香果得分较高,与果香硫醇的感官表达相符[24],西柚和蜂蜜得分也高于其他品种,与GARDNER等[25]利用电子鼻描绘的‘小芒森’葡萄酒的香气轮廓一致。

图3 五种白葡萄酒的感官定量描述分析Fig.3 Sensory quantitative descriptive analysis of five white wines

为了对5个品种白葡萄酒的感官品质有更全面的评价,采用《全球葡萄酒中国鉴评体系》进行打分(表4)。

表4 基于《全球葡萄酒中国鉴评体系》下5种白葡萄酒的感官品质得分Table 4 Sensory quality scores of five white wines based on ‘China Rating System for Global Wine’

对于外观品质,‘霞多丽’得分最高,‘小芒森’得分最低,但是各项均在3分以上,说明其无明显浑浊、透光性良好且色调比较纯正。对于香气品质,‘霞多丽’各项得分均在4分以上,整体香气较为愉悦。‘维欧尼’和‘胡桑’的各项香气得分相近,复杂性和优雅细腻度得分较高,香气品质较优。‘小芒森’香气浓郁度和持久性的得分最高。‘阿拉奈尔’香气得分整体稍低于其他4个品种,香气浓郁度不足。对于口感品质,‘小芒森’作为一款甜型葡萄酒,口感得分最高。其余干型葡萄酒中,‘维欧尼’平衡协调性、口香品质和纯净度得分较高。‘霞多丽’酒体饱满度和余味得分较高。‘胡桑’味感结构得分较高。‘阿拉奈尔’除纯净度外,整体口感指标偏低。综合外观、香气、口感和整体得分,5个品种的总分由高到低排序为‘小芒森’、‘维欧尼’、‘胡桑’、‘霞多丽’、‘阿拉奈尔’。

3 结论与讨论

本文通过调查酿酒葡萄农艺学性状及病虫害、分析葡萄酒中的香气物质差异以及进行感官研究,全面探究了‘霞多丽’、‘维欧尼’、‘胡桑’、‘阿拉奈尔’和‘小芒森’5个白色酿酒葡萄品种在碣石山产区的不同风格特点。‘小芒森’成熟较晚,果实高糖高酸,可酿造成品质优良的甜型葡萄酒,成品酒呈禾秆黄色,香气浓郁持久,含有典型的果香硫醇类物质,百香果、西柚、蜂蜜香气突出,伴有坚果、矿物、动物皮毛、湿羊毛、肉桂和煤油香气,酒体丰满、甜润柔滑、余味悠长。‘维欧尼’果实酸度较低,可用于酿造优质的干型葡萄酒,成品酒呈禾秆黄色,香气复杂且优雅细腻、协调,菠萝、香蕉、核果香气明显,口感纯净、轻盈舒爽、平衡愉快。‘胡桑’可酿造成品质良好的干型葡萄酒,成品酒呈禾秆黄色,香气优雅细腻,具有甜瓜、哈密瓜、苹果、梨、糖渍水果香气,花香浓郁,萜烯、降异戊二烯类物质的浓度较高,但酒精度较高,口感稍酸,口香品质得分较低,且抗病性较差,栽培方面需要采取相应防治措施。‘霞多丽’也可酿造成品质良好的干型葡萄酒,成品酒呈禾秆黄色,明亮愉快,酯类物质的浓度较高,柑橘、柠檬、菠萝、香蕉和核果香气突出,口感清爽、酒体饱满。‘阿拉奈尔’葡萄酒,成品酒呈禾秆黄色,香气较淡,具有植物、青苹果以及花香,但口感总分得分较低。研究结果为碣石山产区白葡萄酒的生产酿造提供了一定的参考。