4种酿酒红葡萄果实的挥发性香气成分分析

姜文广，李记明,，徐 岩,，范文来，于 英

(1.张裕集团公司技术中心，山东 烟台 264001；2.江南大学生物工程学院酿酒微生物与应用酶学实验室，教育部工业生物技术重点实验室，江苏 无锡 214122)

4种酿酒红葡萄果实的挥发性香气成分分析

姜文广1，李记明1,2，徐 岩1,2，范文来2，于 英1

(1.张裕集团公司技术中心，山东 烟台 264001；2.江南大学生物工程学院酿酒微生物与应用酶学实验室，教育部工业生物技术重点实验室，江苏 无锡 214122)

采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)和气相色谱-闻香(GC-O)技术检测蛇龙珠、赤霞珠、品丽珠和梅鹿辄中的挥发性香气成分。采用恒温振荡浸提葡萄中的成分，通过溶剂辅助蒸馏(SAFE)技术除去不挥发性成分，氮吹浓缩，然后进行GC-MS和时间-强度嗅闻方法(Osme)分析。结果表明：在4种葡萄果实中共检测出67种挥发性香气成分，鉴定出60种，其中己醛、1-己醇、顺-3-己烯-1-醇、乙酸、顺,反-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁酸、茴香脑、己酸、苯甲醇、β-苯乙醇、β-紫罗兰酮、2-己烯酸、对甲氧基苯甲醛以及一种未知的草药挥发性香气成分是主要的挥发性香气成分；在4种葡萄中挥发性香气成分的种类相似，但它们的香气强度存在一定差异；根据葡萄酒香气轮盘将各挥发性香气成分主要分为7个香气类型，即果香味、植物味、化学味、微生物味、花香味、焦糖味、其他味；在4种酿酒葡萄中化学味香气类型的香气强度值最大，其次是花香味、植物味和果香味。4种酿酒葡萄香气的不同主要与挥发性香气成分的含量差异有关。

蛇龙珠；赤霞珠；品丽珠；梅鹿辄；气相色谱-嗅闻；挥发性香气成分

挥发性香气成分是葡萄中重要的风味物质，其种类繁多，主要包括酸类、醇类、酯类、萜烯类、醛酮类和酚类等。这些成分的种类、含量、感觉阈值及其之间的相互作用决定着葡萄的风味质量，也决定着酿造出的葡萄酒的风味和典型性。不同葡萄品种之间风味成分存在着差异，研究挥发性香气成分对提高葡萄品质、品质育种以及确定其酿造工艺均具有重要意义。蛇龙珠、赤霞珠、品丽珠和梅鹿辄葡萄是我国主要酿酒红葡萄品种，因其品种香气独特、适应性较强，在我国许多酿酒葡萄产区均有栽培，是生产优质红葡萄酒的主要原料。有关赤霞珠、品丽珠、梅鹿辄和蛇龙珠葡萄中挥发性成分在国内外有较多的研究[1-5]，但其中对具有香气活性成分的研究并不多。

气相色谱-闻香(GC-O)技术是研究食品中挥发性香气成分的一种有效手段，已被应用于葡萄中挥发性香气成分的研究。Baek等[6]用GC-O技术检测Muscadine葡萄汁中挥发性香气成分，发现2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮(焦糖气味)是最主要的挥发性香气成分，它和邻氨基苯乙酮是Muscadine葡萄中糖果气味和狐臭气味的主要来源；Serot等[7]利用GC-O技术研究并找出了3种French-Romaninan杂交品种中的主要挥发性香气成分；Kotseridis等[8]利用GC-O方法研究赤霞珠中的挥发性香气成分，发现3-甲硫基丙醛、顺,反-2,6-壬二烯醛和癸醛具有最高的香气稀释因子(FD factor)。

葡萄果实的挥发性香气成分因种群、品种、产地、栽培等不同而具有较大的差异，本实验主要研究采用GC-O和气相色谱-质谱(GC-MS)技术找出张裕卡斯特酒庄葡萄园的蛇龙珠、赤霞珠、品丽珠和梅鹿辄果实中的挥发性香气成分，并比较它们间挥发性香气成分的差异，为提高4种葡萄品质及确定其酿造工艺提供指导性数据。

1 材料与方法

1.1 材料

蛇龙珠(Cabernet gernischt，CG)、赤霞珠(Cabernet sauvignon，CS)、品丽珠(Cabernet franc，CF)、梅鹿辄(Merlot，ML)于2002定植于张裕卡斯特酒庄葡萄园，自根系栽培，采用“单干双臂”式整形修剪。2006年9月26日精心挑选完全成熟，无病虫害果实5kg，速冻后－26℃贮藏待分析。

1.2 仪器和药品

6890N气相色谱仪和5973N/I质谱仪(GC-MS)、DBWax柱(30m×0.25mm，0.25μm) 美国安捷伦公司；溶剂辅助蒸馏装置 美国Sigma公司；嗅觉检测器 德国Gersterl公司。C5～C30烷烃标样及成分标准品 美国Sigma-Aldrich公司。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

取1kg冷冻葡萄样品，室温放置稍软后对葡萄除梗处理；在破碎机中破碎(种子完好)，破碎前加入100g NaCl和少许液氮；破碎后转入1L的锥形烧瓶中并加入100mL重蒸乙醚-戊烷溶剂(1:1，V/V)，充N2，封口，在振荡床上180r/min振荡2h，分液漏斗分离水相和有机相，重复两次，合并有机相，加无水Na2SO4干燥；通过溶剂辅助蒸馏(SAFE)处理样品；缓慢氮吹浓缩至500μL待GC-O和GC-MS分析。

1.3.2 GC-O分析

采用时间-强度嗅闻方法(Osme)，由两个经过6月训练的人员闻香，一男一女，记录每个挥发性香气成分的出现时间、强度和香气描述，强度采用7刻度法记录：0为没闻到，1为香气微弱，2为香气明显，3为香气很强；介于前述几者之间用0.5、1.5、2.5表示。

色谱条件：进样口温度250℃；程序升温：初温50℃，保持3min，以6℃/min升至150℃，以8℃/min升至230℃保持15min；载气He；进样量1μL；不分流进样。

1.3.3 GC-MS分析

色谱条件：进样口温度250℃，程序升温：初温50℃，保持3min，以6℃/min升至150℃，以8℃/min升至230℃保持15min；载气He；进样量1μL；不分流进样。

MS条件：EI电离源，电子能量70eV，离子源温度230℃，扫描范围33.00～350.00u。

1.3.4 定性分析

保留指数(RI)根据文献[9]计算。各个组分经NIST 05a谱库检索、标准品的RI值及参考文献的RI值对比、香气特征三者结合进行定性分析。

2 结果与分析

图1 蛇龙珠葡萄果实中挥发性香气成分GC-MS离子流图和GC-O闻香记录图Fig.1 GC-MS total ion chromatogram and GC-O log histogram of volatile aroma components in Cabernet Gernischt

表1 在DB-wax柱上采用Osme方法检测到的4种红葡萄果实中的挥发性香气成分Table 1 Identification of aroma components in four kinds of red grapes by Osme method on DB-wax column

本研究采用GC-MS和Osme结合的方法将4种酿酒葡萄的萃取样品(萃取方法见1.3.1节)，不经稀释，直接进行分析，每样品由两名经过训练的嗅闻人员分别嗅闻3～5次。在同一保留时间下相同气味描述出现3次以上判定为香气活性成分，其香气强度值为各次嗅闻记录的该成分香气强度的平均值。图1为蛇龙珠葡萄果实中挥发性香气成分的GC-MS总离子流图和GC-O闻香记录图，GC-O闻香记录图记录了挥发性香气成分的出峰时间及香气强度，4种葡萄果实中挥发性香气成分的检测结果请祥见表1。

采用Osme方法在4种葡萄中共检测出67种具有香气活性的成分，鉴定出60种(表1)。在4种葡萄果实中香气活性成分种类基本相似，但香气强度存在一定的差异。香气强度较强的成分有20种左右(香气强度＞2)，香气强度一般的成分约30(1＜香气强度＜2)，香气强度较弱的成分近20(0＜香气强度＜1)。在4种葡萄果实中有60种香气活性成分是共有的，没有发现某单一或某几个特征挥发性香气成分，很难简单根据这些数据来全面描述各葡萄香气特征。为了全面了解葡萄的整体香气，首先将各香气活性成分的香气描述结果根据葡萄酒香气轮盘划分为7个香气类型：果香味、植物味、化学味、微生物味、花香味、焦糖味、其他味[13]；然后将各香气类型中所包含的挥发性香气成分的强度值之和作为该类型的香气强度值。在4种酿酒葡萄中7个香气类型的具体香气强度值如图2所示。

图2 4种葡萄各香气类型的香气强度Fig.2 Aroma intensities in four kinds of grapes

从图2可看出，4种葡萄果实香气类型的总体趋势相似，化学味是香气强度值最大的香气类型；其次果香味、花香味、植物味次之；然后是微生物味、焦糖味和其他味。但在不同葡萄品种中各类型香气强度是存在一些差异的，在蛇龙珠中香气强度值由大到小依次为：化学味＞花香味＞果香味＞植物味＞其他味＞微生物味＞焦糖味；赤霞珠和品丽珠中为：化学味＞花香味＞植物味＞果香味＞其他味＞微生物味＞焦糖味；而梅鹿辄与其他品种相差最大依次为：化学味＞植物味＞花香味＞果香味＞微生物味＞其他味＞焦糖味。在4种葡萄中化学味和果香味香气类型所包括的成分种类最多，均有12～13种；其次为花香味、植物味和微生物味，挥发性香气成分种类均在8～10种范围内；焦糖味和其他味最少，挥发性香气成分均为6种。

在4种葡萄果实中化学味是香气强度值最大的香气类型，主要因为属于该类型香气种类较多，包括乙醇味、醋酸味、橡胶味、苯酚味和药味等。在4种葡萄果实中与之相对应的香气活性成分种类最多，主要有2-甲基丙醇、1-丁醇、乙酸、己酸、2-己烯酸、萘、苯酚、4-甲基苯酚以及两种具有草药气味的未知成分等。在4种葡萄果实中，化学味香气强度相差不大，在22.51～24.90之间，赤霞珠中强度值最大，而梅鹿辄中最小。

在4种葡萄中共检测出10种属于花香味香气类型的香气活性成分，其中主要是芳香族化合物(如苯甲醛、苯甲醇和β-苯乙醇等)、萜烯化合物(如4-萜品醇等)，这些芳香物质来源于莽草酸生物合成途径(shikimic acid biosynthetic pathway)的支链化合物，包括芳香族氨基酸、苯甲酸、肉桂酸、木质素、二羟甲基戊酸的衍生物，以及单萜、胡萝卜素降解的异戊二烯等[14]。在蛇龙珠、赤霞珠和品丽珠中花香味的香气强度仅次于化学味香气类型，相比之下，梅鹿辄中花香味香气强度值较低(18.67)，在化学味和植物味之后，低于赤霞珠2.76。在赤霞珠葡萄中苯甲醇和β-紫罗兰酮的花香气味最强，品丽珠中苯乙醛和β-苯乙醇最强，蛇龙珠中为β-苯乙醇，梅鹿辄中为β-紫罗兰酮。此外，苯甲醇和β-苯乙醇在4种葡萄果实中都具有很高的离子峰，是4种葡萄果实中含量较高的香气活性成分。

植物味香气类型在4种葡萄中差别较大，在梅鹿辄葡萄中香气强度值最大(21.09)，在蛇龙珠最小(17.25)。在4种葡萄中植物味香气类型主要包括青草味、树叶味、青椒味和黄瓜味。青草和树叶气味主要来自C6化合物，如己醛、己烯醛和己烯醇等，主要来自不饱和酯肪酸的酶解反应[15]。C6化合物离子峰面积占总色谱峰面积的50%以上，是4种葡萄中主要的挥发性成分。2-甲氧基-3-异丁基吡嗪具有青椒气味，其阈值极低0.5ng/L[16]，因其4种葡萄中的含量很低，通过GC-MS未能检测出来，但其含量高于阈值，采用GC-O和与标准品RI对比方法鉴定出来。另外，两种香气很强似黄瓜味的成分为顺,反-2,6-壬二烯醛和2-羟基苯甲酸甲酯，尤其是顺,反-2,6-壬二烯醛在4种葡萄中的香气强度均大于2.50，是重要的挥发性香气成分。Kotseridis曾采用AEDA方法检测赤霞珠葡萄汁中的挥发性香气成分，发现顺,反-2,6-壬二烯醛是稀释因子(FD factor)最高的挥发性香气成分[8]。

果香味也是4种酿酒葡萄中重要的香气类型，在蛇龙珠中果香味香气强度值最大。果香味主要来自酯类成分，在葡萄中主要来自酸和醇的酯化反应[17]。在4种酿酒葡萄中共检测出了7种酯类物质，其中乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯和辛酸乙酯是果香味较强酯类成分。此外，果香味还包括2种醇类、2种醛类和2种萜烯类成分，例如1-辛醛、1-己醇和里哪醇等均具有较强的水果气味，它们也对果香味香气类型具有重要的贡献。

根据葡萄酒香气轮盘，4种酿酒葡萄中微生物味主要是汗臭味、酪臭味等。丙酸、2-甲基丙酸、丁酸、3-甲基丁酸等酸类成分具有酸臭(汗臭)气味，是葡萄中微生物味主要来源。葡萄中这些酸类物质主要是浆果转色前由植株绿色部分的呼吸作用产生的[17]。在梅鹿辄葡萄中微生物味香气强度明显高于其他3个葡萄品种。

焦糖味香气类型的香气强度值在4种葡萄中非常接近(10.21～10.83)。该类型的挥发性香气成分包括乙偶姻、β-大马酮、4-甲氧基苯甲醛、香草酸甲酯、乙酰香草酮和一种未知成分，其中4-甲氧基苯甲醛、香草酸甲酯、乙酰香草酮和一种未知成分对4种葡萄中焦糖味香气类型贡献较大。

其他味香气类型在品丽珠和梅鹿辄中香气强度值较大。根据葡萄酒香气轮盘，本研究中其他味香气类型主要指坚果味(2种未知成分)、香料味(α-萜品醇和茴香脑)、泥土味(1-辛烯-3-酮)和木材味(香草醛)4个香气类型。这些成分对4种酿酒葡萄的香气具有较大的贡献，如α-萜品醇和茴香脑具有似茴香般气味，香气强度值分别为2.13～2.83和1.88～3.00范围内。

3 结 论

采用液液萃取和溶剂辅助蒸馏技术(SAFE)提取葡萄中的挥发性香气成分，通过GC-MS和GC-O技术鉴定出67种具有香气活性成分，较好的了解了4种葡萄果实中香气特点并找出了主要的挥发性香气成分，基本达到该研究的主要目的。蛇龙珠中香气强度大于2.80的成分有1-己醇、乙酸、3-甲基丁酸、β-紫罗兰酮以及一种草药香气的未知成分；在赤霞珠葡萄中为己醛、1-己醇、反-3-己烯-1-醇、乙酸、己酸、苯甲醇、β-紫罗兰酮以及一种草药香气的未知成分；品丽珠中有乙酸、顺,反-2,6-壬二烯醛、苯乙醛、α-萜品醇、茴香脑、己酸、β-苯乙醇、对甲氧基苯甲醛、香草醛以及一种草药香气的未知成分；而在梅鹿辄中有1-己醇、反-3-己烯-1-醇、乙酸、苯甲醛、3-甲基丁酸、β-苯乙醇和2-己烯酸。

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Analysis of Aroma Components in Four Red Grape Varieties

JIANG Wen-guang1，LI Ji-ming1,2，XU Yan1,2，FAN Wen-lai2，YU Ying1
(1. Center of Science and Technology, Changyu Group Co. Ltd., Yantai 264001, China；2. Key Laboratory of Industrial Biotechnology, Ministry of Education, Laboratory of Brewing Microbiology and Applied Enzymology, School of Biotechnology,Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

The aroma components in Cabernet Gernischt, Cabernet Sauvignon, Cabernet Franc and Merlot were identified by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and gas chromatography-olfactometry (GC-O). The aroma components in grapes were extracted by vibrating extraction at constant temperature, and the non-volatile components were removed by solvent-assisted flavor evaporation (SAFE). The volatile components were condensed by N2 and analyzed by GC-MS and GCO methods. A total of 67 aroma compounds were detected and 60 aroma compounds were identified in four kinds of grapes. The major aroma compounds were hexanal, 1-hexanol, (Z)-3-hexen-1-ol, acetic acid, (E,Z)-2,6-nonadienal, 3-methylbutanoic acid,anethole, hexanoic acid, benzyl alcohol,β-phenylethyl alcohol,β-ionone, 2-hexenoic acid, 4-methoxy benzaldehyde, and an unknown herb-like compound. Although similar aroma components were observed in four kinds of grapes, the aroma intensities of these aroma components were different. These aroma components were classified into seven categories including fruit aroma, plant flavor, chemical flavor, microbiological flavor, floral flavor, caramel flavor and other flavors according to wine aroma wheel. Among 4 kinds of grapes,the chemical flavor exhibited the highest aroma intensity, which was followed by floral flavor, plant flavor and fruit flavor. The aroma characters of four winemaking grapes were closely correlated with the contents of volatile aroma compounds.

Cabernet gernischt；Cabernet sauvignon；Cabernet franc；Merlot；gas chromatography-olfactometry；aroma component

TS207.3

A

1002-6630(2011)06-0225-05

2010-04-19

姜文广(1981—)，男，硕士研究生，研究方向为葡萄酒酿造工艺。E-mail：cyjiangwg@gmail.com

*通信作者：李记明(1966—)，男，研究员，研究方向为葡萄酒工艺和葡萄栽培。E-mail：zyljm@163.com