不同架式对‘南太湖特早’葡萄果实香气成分及品质的影响

张海军 张娟 贾毅男 王江龙 冯丽

摘要：为探索不同栽培架式对葡萄果实香气成分和品质的影响，以温棚种植的倾斜棚架栽培与常规“厂”字形栽培（CK）的6年生‘南太湖特早葡萄为试验材料，对倾斜棚架不同结果部位（前部，C1；中部，C2；后部，C3）的果实性状、挥发性香气物质进行评价，利用FlavourSpec?气相离子迁移谱联用仪（gas chromatography-ionmobility spectrometre，GC-IMS）对‘南太湖特早葡萄进行香气成分分析，测定树体和浆果的相关理化指标。结果表明，‘南太湖特早葡萄采用倾斜棚架栽培，与棚架其他结果部位及CK相比，从C1部位开始结果枝基粗依次增加，C1浆果的糖酸比适宜，花色苷含量最高，为438.69 mg·L?1，比C2、C3和CK分别增加21.4%、108.1%和8.9%。棚架各结果部位的酯类、醇类和醛类香气总量均高于CK，酯类香气物质C1最高，为4 944.24 μg·L?1，比C2、C3和CK分别增加1.5%、21.9%和37.9%；醇类香气物质总量C1最高，为15 930.07 μg·L?1，比C2、C3和CK分别增加了5.8%、7.7%和1.3%，但各结果部位与CK差异均不显著（P>0.05）；C1结果部位的醛类总量最高，为8865.41 μg·L?1，比C2、C3和CK分别增加1.5%、6.6%和17.2%。结果部位C1处的挥发性香气物质丁酸甲酯、（E）-2-己烯醇和α-蒎烯的香气活性值最大，可作为葡萄主要的呈香物质，C1、C3和CK浆果中的挥发性香气种类含量较多，香气更加突出；C1在甜香味上表现更加典型、浓郁。不同架式不同结果部位的‘南太湖特早葡萄表现出不同的香气特征和风味，研究结果为‘南太湖特早葡萄的栽培架式选择和风味机理的形成提供理论参考。

关键词：‘南太湖特早葡萄；不同架式；香气成分；果实品质

doi：10.13304/j.nykjdb.2022.1019

中图分类号：S663.1 文献标志码：A 文章编号：10080864（2024）01020113

葡萄的颜色由花色苷在果皮和果肉中积累而成。花色苷是一类广泛存在于植物体内的重要次生代谢物质，属黄酮类化合物，是决定葡萄果实色泽的主要物质，可使葡萄呈现出红色、紫红色、紫蓝色至蓝黑色等颜色[1]。香气是衡量葡萄果实品质的重要指标之一，其成分的组成与含量决定葡萄的风味和典型性[23]。葡萄果实中主要的挥发性物质包括萜烯、C13-降异戊二烯衍生物、酯类、苯类、羰基化合物、醇类和C6-化合物等[45]，挥发性香气物质的含量和变化都会带来葡萄香气的细微改变。香气物质按照来源不同，主要分为品种香气、发酵香气和陈酿香气[6]。香气活性值（odoractivity value，OAV）被认为是衡量香气物质贡献程度的指标，由该物质实际含量与香气阈值的比值决定，某物质的0AV>1的成分为样品的主体呈香物质，0AV越大，对香气的贡献也越大[78]。

‘南太湖特早葡萄果粒近圆形，果皮紫黑色、无涩味，果肉脆、无裂果，可溶性固形物含量17%～20%，具较浓的独特香味。‘南太湖特早集早熟、优质、美观、稳产、栽培省力于一体，是具有良好推广应用前景的优良鲜食早熟无核新品种之一。已有研究多集中在‘南太湖特早果实的生长发育和色泽形成规律[9]、果实发育过程中特征香气物质的变化规律[10]以及果皮花青苷形成规律[11]等，而棚架栽培对‘南太湖特早葡萄香气和品质影响方面的研究报道较少。本研究以棚架栽培不同结果部位的浆果和常规“厂”字形栽培作比较，采用FlavourSpec? 气相离子迁移谱联用仪（gaschromatography-ion mobility spectrometre，GC-IMS）对不同结果部位浆果的香气成分进行分析[12]，检测相关指标并进行综合评价，旨在探索‘南太湖特早葡萄新品种的栽培模式和风味积累机理，为研究棚架葡萄香气形成的机理和提升葡萄商品价值提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试材料 ‘南太湖特早鲜食葡萄，2022年5月21日采自宁夏永宁望洪镇。

1.1.2 主要试剂 没食子酸，Sigma-Aldrich公司；单宁酸，上海山浦化工有限公司；乙酸乙酯（分析纯），烟台远东精细化工有限公司；无水硫酸钠、氯化钠、氢氧化钠、邻苯二甲酸氢钾、五水合硫酸铜、酒石酸钾钠（均为分析纯），广东光华科技股份有限公司。

1.1.3 仪器与设备 FlavourSpec?气相离子迁移谱联用仪（GC-IMS），德国G.A.S.公司；涂层覆盖的搅拌棒（Twister）（10.0 mm×0.5 mm），德国Gerstel公司；TU-1810型紫外分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；PL303型电子分析天平，瑞士Mettler Toledo 公司；BCD-160 型低温冰箱，青岛海尔有限公司；DZK/W-D2 型恒温水浴锅，北京永光明医疗仪器厂。

1.2 试验方法

1.2.1 材料处理及取样 所用材料为宁夏永宁县望洪镇农丰设施温棚园区种植的6年生‘南太湖特早葡萄树，倾斜棚架栽培和“厂”字形栽培温棚净面积均为660 m2。棚架葡萄株距2.0 m，距离温棚前屋面通风口1.0 m，东西行向，单行定植48株，单主蔓向温棚后屋面方向延伸6.6 m；温棚“厂”字形栽培葡萄株行距1 m×2 m，每公顷种植4 995株，单主蔓距地面65 cm。树体树势相对一致，生长良好并处于盛果期，每年肥水管理，花前、花后用赤霉素浸蘸花序2次[13-14]，温棚蓄冷及升温时间一致。

在葡萄成熟期分别随机采摘倾斜棚架前部（C1）、中部（C2）和后部（C3）的成熟葡萄，立柱间距2.0 m，如图1所示，以及“厂”字形树体上的葡萄（CK），如图2所示，取样时随机采集果穗的顶端、中间和底部各2～3粒浆果，每次采集300粒浆果，每个处理重复3次采样，取样后果粒于保鲜袋中置液氮冷冻[15]，取样后第2 天进行香气测定和品质方面的比较，对各处理进行理化指标测定和香气分析评价。

1.2.2 葡萄香气成分提取 从样品中取1 mL置于20 mL顶空瓶中，加入10 mL去离子水稀释样品，加盖密封，编号待测，用FlavourSpec?气相离子迁移谱联用仪（GC-IMS）测定香气物质含量，每处理重复3 次。顶空孵化温度40 ℃，孵化时间20 min，振荡加热，顶空进样针温度85 ℃，孵育转速500 r·min?1，进样量500 μL，不分流模式，载气为高纯氮气（纯度≥99.999%），清洗时间5 min。色谱柱为MXT-WAX（30 m×0.53 mm，1 μm）；流速2.0 mL·min?1，保持2 min；在10 min内线性上升至10.00 mL·min?1， 在20 min 内线性上升至100 mL·min?1。迁移管长98 mm，温度45 ℃，迁移电压500 V·cm?1，IMS探测器温度45 ℃[16]。

1.2.3 葡萄基本评价指标的测定 采用蒽酮比色法测定总糖（以葡萄糖计）含量[17]，采用NaOH 滴定法测定总酸（以酒石酸计）含量[18]，重复3 次。总酚的测定采用 Folin-Ciocalteu比色法[13，19]，结果以没食子酸当量计；单宁含量的测定采用Folin-Denis法[13，20]；总花色苷测定参照文献[13， 2122]的方法：取0.5 mL样品，分别用pH 1.0和pH 4.5的缓冲溶液定容至10 mL；室温下平衡1.5 h，以蒸馏水为对照，在最大吸收波长和700 nm处测定样品吸光度，根据公式（1）计算总花色苷含量。

式中，A为总吸光度；Amax为和A700 nm为最大吸收波长和700 nm处的吸光度；MW取493.2 g·mol?1；DF为稀释倍数；1为光程，cm；ε=28 000；10为摩尔消光系数，L·mol?1·cm?1。

1.2.4 香气活力值的计算 葡萄整体香气的贡献采用香气活性值（OAV）进行评价，一般认为OAV>1的成分为样品的主体呈香化合物[22]，根据公式（2）计算。

OAV=C/T

式中，C为香气物质的质量浓度，μg·L?1；T为相应的感官阈值，μg·L?1。

1.3 数据分析

试验数据的基本数据分析采用Excel 2013软件，用OriginPro 2018 进行图表制作，采用SPSS26.0统计软件进行方差分析。试验均重复3次，结果以平均值±标准偏差表示。

2 结果与分析

2.1 棚架葡萄不同结果部位和“厂”字形栽培树体及果实性状比较

从表1可看出，倾斜棚架葡萄不同结果部位结果枝基粗从C3到C1依次降低，其中C3最高，为0.70 cm，但均显著低于“厂”字形栽培（CK）的结果枝基粗；倾斜棚架葡萄也存在顶端优势，加上“厂”字形栽培与地面较近，枝蔓营养输送距离短，均有利于葡萄的营养生长，总糖含量CK最高，为22.27 g·L?1，较C3增加26.7%，倾斜棚架栽培各结果部位与CK差异显著（P<0.05）；总酸含量以C1最高，为12.40 g·L?1，CK最低，但各结果部位差异不显著；花色苷含量随倾斜棚架的升高而逐渐降低，其中C1 最高，为438.69 mg·L?1，比C2、C3 和CK分别增加108.1%、21.4%和8.9%，倾斜棚架各结果部位差异显著（P<0.05），但C1与CK差异不显著；倾斜棚架栽培与“厂”字形栽培模式在产量上差异不显著，果实性状C1表现出了适宜的糖酸比以及较高的花色苷含量。

2.2 ‘ 南太湖特早葡萄香气成分、特征香气OAV 及香气类型分析

通过FlavourSpec?气相离子迁移谱联用仪分析‘南太湖特早葡萄香气物质的种类和含量，结果如表2所示。

2.2.1 酯类物质 从表2可知，样品中共检测出酯类物质7种，与CK相比，棚架栽培不同结果部位酯类物质总量从C1到C3依次降低，但均显著高于CK，其中C1最高，为4 944.24 μg·L?1，比C2、C3和CK分别增加1.5%、21.9%和37.9%。其中，棚架栽培不同结果部位C1、C2、C3及CK处理挥发性物质含量先升高再降低的有丙酸乙酯、3-羟基丁酸乙酯和2-甲基丁酸丁酯；挥发性物质含量依次降低的有乳酸丁酯、3-甲基丁酸甲酯和丁酸甲酯；挥发性物质含量依次增加的有3-甲基丁酸乙酯；不同结果部位C1、C2和C3与CK存在显著差异（P<0.05）。OAV>1 的酯类挥发性物质有3-甲基丁酸乙酯、3-羟基丁酸乙酯和丁酸甲酯，推断其对葡萄香气有较大贡献。

2.2.2 醇类物质 样品中检测出醇类物质4 种（表2），醇类物质总量C1 结果部位最高，为15 930.07 μg·L?1，比C2、C3和CK分别增加5.8%、7.7% 和1.3%，从C1 到C3 不同结果部位依次降低；OAV>1 的醇类挥发性物质有（Z）-2-戊烯-1-醇、（E）-2-己烯醇和苯乙醇，推断为主要的呈香物质。

2.2.3 酸类物质 从表2可知，样品中共检测出酸类物质1种，即2-甲基丁酸，棚架栽培不同结果部位C3 含量最高，为145.97 μg·L?1，与C1、C2和CK存在显著差异，表现为奶酪和水果香气。

2.2.4 醛酮类物质 醛和酮主要是由酸的脱羧和醇的氧化形成[23]。从表2可知，不同结果部位和CK中检测出7种醛类物质，棚架栽培不同结果部位醛类总量与CK相比，从C1到C3挥发性香气物质依次降低，CK处理最低，C1醛类总量最高，为8 865.41 μg·L?1，比C2、C3 和CK 分别显著增加1.5%、6.6%和17.2%；挥发性醛类物质中己醛含量最高，C1中最高，达5 954.54 μg·L?1，各结果部位依次降低并且差异显著，主要表现为生油脂、青草和苹果香气。OAV>1的醛类挥发性物质有2-甲基丙烯醛、壬醛、（E）-2-辛烯醛和2-己烯醛，推断为主要的呈香物质。酮类物质只检测出2-庚酮，CK处理含量最高，为497.56 μg·L?1，棚架栽培各结果部位从C1到C3的2-庚酮含量依次增加，表现为草药和香辛料，另外，2-庚酮的OAV>1，推断为主要的呈香物质。另外，从挥发性酯类物质、醇类物质和醛类物质香气总量来看，采用倾斜棚架栽培更有利于‘南太湖特早葡萄香气的形成。

2.2.5 其他类物质 从表2可以看出，样品中检测出其他类物质5种，棚架栽培不同结果部位C2的其他类香气物质总量最高，为3 178.85 μg·L?1，与C1、C3和CK存在显著差异（P<0.05）；其中，三硅氧烷含量最高，不同结果部位C1的三硅氧烷含量高达2 300.62 μg·L?1，与C3和CK处理存在显著差异；OAV>1的其他类挥发性物质有α-蒎烯、2-乙基-3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪和苯乙烯，推断为主要的呈香物质。

2.2.6 特征香气OAV分析 为更直观地反映‘南太湖特早的香气结构，对棚架葡萄不同结果部位浆果和CK进行特征香气OAV分析（表3）。酯类挥发性香气物质共有3种超过其香气阈值，其中丁酸甲酯在酯类中OAV最高，对香气贡献最大，表现为苹果和干酪香气，其中C1处的挥发性香气物质丁酸甲酯OAV最大，为42 985.07，香气表现最突出；挥发性香气物质3-羟基丁酸乙酯的贡献次之，表现为果香、棉花糖、青草香味；3-甲基丁酸乙酯相对较低，表现出苹果和桑葚香气；3-甲基丁酸乙酯、3-羟基丁酸乙酯和丁酸甲酯3种酯类的香气OAV>1，是‘南太湖特早葡萄的主要呈香物质，对酯类香气的贡献最大。

醇类香气中共有3种超过其香气阈值，（E）-2-己烯醇对香气的贡献最大，表现出青叶和水果的香气，结果部位C1的（E）-2-己烯醇的OAV最大，为22.96，对香气贡献最大，显著高于其他结果部位和CK；挥发性香气苯乙醇次之，表现出烘烤和甜味；（Z）-2-戊烯-1-醇相较最低，表现出清香和橡皮的味道，此3种醇类物质OAV>1，为醇类香气中的主导性香气，香气表现突出。结果部位C3的挥发性物质2-甲基丁酸OAV 最高，为0.29，但低于香气阈值，香气贡献较弱。醛类香气中共有5种超过其香气阈值，OAV表现为2-甲基丙烯醛>壬醛>（E）-2-辛烯醛>2-己烯醛>己醛，结果部位C3 的2-甲基丙烯醛OAV最高，为28 051.49，表现为不愉快的刺激性气味；C1中的醛类物质（E）-2-辛烯醛和2-己烯醛OAV最大，表现出清香、花香和水果等愉快的香气外，其余均表现出青草和辛辣味。2-甲基丙烯醛、己醛、壬醛、（E）-2-辛烯醛和2-己烯醛的OAV>1，是葡萄主要的呈香物质。CK中的2-庚酮OAV最大，为73 170.84且OAV>1，表现为草药和香辛料味，是葡萄主要的呈香物质。其他类香气物质中，α-蒎烯的OAV最高，表现为松萜香气，结果部位C1的α-蒎烯OAV最大，对香气的贡献突出，2-乙基-3-甲基吡嗪、α-蒎烯和苯乙烯的OAV>1，是葡萄主要的呈香物质。

2.3 ‘南太湖特早葡萄香气成分热图分析

利用R软件对‘南太湖特早香气成分原数据进行聚类热图分析，将香气成分聚为2 大类（图3）。第1 类包括3-羟基丁酸乙酯、2-甲基丁酸、2-乙基-3-甲基吡嗪、3-甲基-2-丁烯醛等；在C3和CK样品中（E）-2-己烯醇、2-甲基丙烯醛、2-庚酮和3-甲基-2-丁烯醛等香气物质高于C1和C2，整体上看C3在第1大聚类中香气物质含量高于其他结果部位和CK。在第2大聚类中，C1的香气物质含量显著高于其他结果部位和CK，包括α-蒎烯、3-甲基丁酸丙酯、己醛和丙酸乙酯等。聚类分析将4个样品各3次重复聚为4类（图3），能够较好地将棚架葡萄不同结果部位C1、C2、C3 和CK进行优化区分，体现了棚架栽培‘南太湖特早葡萄应有的典型香气特征。

2.4 ‘南太湖特早葡萄特征香气归类热图分析

为了更好地体现‘南太湖特早香气类型与组间差异，对各组分棚架栽培不同结果部位的香气活性值（OAV）>0.01的21种物质按照不同香气类型归类，在此基础上利用R软件对样品特征香气成分OAV香气类型进行聚类热图分析，将特征香气类型聚为2大类（图4）。第1类包括烘烤味、花香味和干果味，C1和CK在烘烤味、花香味和干果味的香气类型OAV 高于C2和C3；第2类包括植物味、香料味、脂肪味/奶油味、甜香味等6类，C1在植物味、香料味等香气类型OAV低于C2、C3和CK，各结果部位的水果味、脂肪味/奶油味的香气类型OAV均高于CK，C3在化学味和甜香味的香气类型OAV均高于C1、C2和CK。从棚架栽培结果部位整体上看，C1、C3和CK在归类热图中香气特征突出，香气类型复杂，香气较浓郁。

2.5 ‘南太湖特早葡萄香气类型主成分分析

由图5可知，主成分1（principal component 1，PC1）和主成分2（principal component 2，PC2）的贡献率分别为48.57%和31.70%，这2个主成分对整体方差的累计贡献达到80.27%，表明这2个主成分可代表样品挥发性风味香气归类的主要特征。CK的3组重复分布在PC1和PC2的正半轴区域，即烘烤味、花香味和干果味与PC1和PC2均呈正相关；C2的3组重复处于PC1的负半轴和PC2的正半轴区域，即香料味、植物味、化学味与PC1呈负相关，与PC2呈正相关；C3的3组重复分布在PC1和PC2的负半轴区域，即水果味、脂肪味/奶油味与PC1和PC2均呈负相关；C1的3组重复处于PC1的正半轴和PC2的负半轴区域，即甜香味与PC1呈正相关，与PC2呈负相关。C1与甜香味的分布接近，C2与香料味、植物味、化学味的分布接近，C3与水果味、脂肪味/奶油味的分布接近，而CK与烘烤味、花香味和干果味的分布接近。

3 讨论

结果部位是决定葡萄果实品质的主要因素之一，特别是设施条件下，架面不同高度的温度、采光程度、CO2等均有差异，植株光合作用与光照时长、强度、密度及光质相关，且温度、湿度、气体分压均不同程度地影响光合利用率。葡萄喜光，弱光环境会降低葡萄的光合能力［24］，本研究通过对‘南太湖特早葡萄的倾斜棚架栽培与常规“厂”字形栽培模式的果实香气成分和品质的分析发现，棚架栽培模式更有利于酯类、醇类和醛类香气总量的形成，特别是C1（靠近温棚前屋面通风处）部位，浆果糖酸比适宜，花色苷含量最高，葡萄香气和品质优于其他结果部位和常规“厂”字形栽培，但葡萄产量差异性不显著。赵妮等［25］研究表明，在日光温室条件下，棚架栽培的‘夏黑无核葡萄的叶片光合特性及果实品质都优于篱架栽培，这与本研究的结论一致。倾斜棚架结果部位C1酯类香气总量最高，比C2、C3 和CK 分别增加了1.5%、21.9%和37.9%，醇类香气物质总量中C1最高，比C2、C3 和CK 分别增加了5.8%、7.7% 和1.3%，且C1的醛类总量最高，比C2、C3和CK分别增加1.5%、6.6% 和17.2%。王海波等［26］、袁园园等［27］研究认为，‘巨峰葡萄果实中酯类物质的含量及种类较丰富；陆媚［28］发现‘夏黑醛类物质含量较高。本研究中，无论棚架栽培还是“厂”字形栽培各类香气物质均被有效证明。另外，本研究发现，棚架栽培模式中C1结果部位的香气成分和品质优于同株同棚架其他结果部位，主要挥发性香气物质丁酸甲酯、（E）-2-己烯醇和α-蒎烯的OAV最大，可作为葡萄主要的呈香物质，不同结果部位C1和C3浆果中的挥发性香气种类含量较多，香气更加突出；C1在甜香味上表现更加典型、浓郁。可能是棚架栽培不同结果部位的C1（前屋面通风处）和C3（后屋面通风处）距离通风口近，光照充足，空气流通，容易控温控湿，加上夜间后屋面的热辐射作用，有利于葡萄成熟和风味物质的积累，因而在果实香气成分和品质表现上C1 和C3部位更佳。本研究中，倾斜棚架不同结果部位以及“厂”字形栽培的果实性状和香气存在显著性差异，但从营养供给、产量调控和树体发育机理方面还有待于进一步研究。总之，不同架式的使用只是葡萄栽培管理的一种重要手段，只有在提高果实商品价值的同时，加强树体管理和肥水调控相结合才能达到葡萄高产、优质的目的。

参 考 文 献

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（责任编辑：胡立霞）