不同酵母发酵宁夏赤霞珠葡萄酒风味分析

马海燕，曹雪丹

（1.宁夏职业技术学院生物与制药技术系，宁夏银川750021；2.浙江省柑桔研究所，浙江台州318026）

不同酵母发酵宁夏赤霞珠葡萄酒风味分析

马海燕1，曹雪丹2

（1.宁夏职业技术学院生物与制药技术系，宁夏银川750021；2.浙江省柑桔研究所，浙江台州318026）

以宁夏产赤霞珠酿酒葡萄为原料，采用α-AstreeⅡ型电子舌和气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术对3种不同酵母酿造的干红葡萄酒的口感及挥发成分进行测定，并运用主成分分析进行辨别。结果表明，3种酵母发酵的赤霞珠干红葡萄酒pH值、可滴定酸含量等理化指标存在显著差异，且3种葡萄酒样品可以被电子舌很好的区分，第1主成分和第2主成分的贡献率分别为97.92%和1.25%，总贡献率为99.17%。同时，从这3种酵母发酵的赤霞珠干红葡萄酒中共鉴定出52种化合物，主要包括醇类化合物11种，酯类化合物28种，酮和醛类化合物4种，酸类化合物5种，其他化合物4种；虽然主要香气的组成基本相似，但不同香气物质的种类和含量均存在差异。

酵母；赤霞珠；葡萄酒；电子舌；气质联用

赤霞珠（Cabernet Sauvignon）又名解百纳，是优良的干红葡萄酒酿造品种，原产自法国波尔多（Bordeaux）地区，因其能够适应多种不同气候，现已在世界各地普遍种植。我国最早于1892年引入山东烟台后，又在90年代大量引进，目前在河北、新疆、宁夏、山东、甘肃、四川等十几个省均有种植。宁夏自治区位于中国西部，全区葡萄基地面积已达61万亩，其中酿酒葡萄53万亩，是我国集中连片最大的产区，2015年葡萄酒产量9.5万t，实现产值166亿元，这些葡萄酒主要来自我国九大优质葡萄产区之一的贺兰山东麓地区，该产区位于北纬37°43'～39°23'之间，日照充足，雨量适中，所产葡萄品质优良，自2003年4月国家质量监督检验检疫总局通过了对“贺兰山东麓葡萄酒”原产地域产品保护申请以来，现已逐渐成为世界知名的葡萄酒产区。其中赤霞珠约占该产区葡萄总种植面积的70%左右，因此赤霞珠干红葡萄酒风味、质量的提高对宁夏葡萄酒产业及原产地域保护均具重要意义。

酵母菌是葡萄酒酿造的主要微生物，主导酒精发酵的进行，不仅对葡萄酒的口感、香气、质量有很大影响，对葡萄酒特色和风格的形成也至关重要。即便是同一品种，不同酵母酿造出的葡萄酒，其酒质和风味也大不相同，存在显著差异[1]。目前葡萄酒中已被检出香味物质的挥发性化合物有1 000多种，其中400多种是在酵母的发酵过程中产生，主要包括高级醇、酯、芳香酮、萜烯类、脂肪酸和挥发性酚类等[2-4]。如果用本土酵母发酵，还可生产出具有地区特色的葡萄酒。所谓本土酵母，是指从葡萄园、葡萄果实、自然发酵汁中分离筛选出具有地域性特征的野生酵母菌株。一个地区的酵母种群，在每年的生长繁殖中，逐渐适应了该地区的特殊自然条件，并与当地的葡萄品种形成了良好的共生关系，易于在葡萄酒发酵中起到主导作用[5]，赋予葡萄酒特有的风味，酿造出独具风格和特色的地域性酒种[6-7]。但是，目前宁夏赤霞珠干红葡萄酒的酿造多选用普通的商品酵母，这在一定程度上造成香气等特征不突出，风格不明显，导致葡萄酒质量的同质化加剧等不足，长期依赖进口商品酵母甚至会影响本土资源的丰富性和多样性，限制自然酵母菌选育的有效性。近年来，世界知名葡萄酒产地的本土酵母菌群已被广泛关注，我国主要葡萄酒产区酵母种群的研究也越来越多。如姜凯凯等[8]及李双石等[9]对中国葡萄酒产区本土酵母种群的多样性进行了概括研究，刘爱国[10]从宁夏贺兰山东麓葡萄自然发酵汁中，分离得到葡萄酒相关酵母8个属10个种等。而本土酵母在宁夏赤霞珠干红葡萄酒的应用及风味研究鲜见报道。这项研究在一定程度上可为我国原产地域葡萄酒的分类、鉴别提供科学参考，并对我国地域特色葡萄酒品牌的建立以及葡萄酒产业的可持续发展具有重要意义。

为了研究本土酵母对宁夏赤霞珠干红葡萄酒风味的影响，本试验采用电子舌和GC-MS分析技术对分别采用宁夏本土筛选的酿酒酵母和常用的进口商品酵母酿造的3种赤霞珠干红葡萄酒样品进行风味及香味成分的鉴定，以期为宁夏赤霞珠干红葡萄酒的优化、鉴别和保护提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

葡萄：赤霞珠，产自宁夏贺兰山东麓鸽子山葡萄园。

酵母菌：安琪CECA型酵母（选自宁夏），上海鼎唐国际贸易有限公司提供，下称“安琪”；卓越XR型酵母（产自法国），宁夏诺盟生物科技有限公司提供，下称“诺盟”；Lalvin Clos型酵母（产自丹麦），上海杰兔工贸有限公司提供，下称“杰兔”。

氢氧化钠、菲林试剂、盐酸等均为分析纯。

1.2 仪器设备

α-AstreeⅡ型电子舌：法国Alpha M.O.S.公司；Agilent7890A型气相色谱仪、Agilent5975C质谱仪：美国Agilent公司；50/30μm DVB/CAR/PDMS的SPME萃取头：美国Supelco公司；PB-10普及型pH计：德国Sartorius公司。

1.3 方法

1.3.1 葡萄酒的制备工艺

1.3.2 理化分析

pH的测定采用pH计法；总酸、还原糖和酒精度的测定分别按GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的酸碱滴定法、直接滴定法和酒精计法[11]。

1.3.3 电子舌分析

1.3.3.1 电子舌校准

校准程序：将传感器阵列在超纯水中清洗10 s，然后使用0.01mol/L的盐酸作为校准液，在标准液中反应120 s，如此重复8次。

1.3.3.2 电子舌诊断

诊断程序：传感器阵列在超纯水中清洗10 s，然后在0.01mol/L的盐酸作为校准液反应120 s，在超纯水中清洗10 s，0.01mol/L的NaCl校准液反应120 s，再次清洗10 s，最后在0.01mol/L的谷氨酸钠校准液反应120 s，以上过程循环6次。上述3种标准溶液在主成分分析图中的贡献率必须达到99%以上，说明仪器传感器正常。

1.3.3.3 电子舌检测

分别量取80mL试验样品，与超纯水交错摆放在自动检测盘上，编辑自动检测程序，使样品检测和清洗交错进行。电子舌传感器检测时间120 s，每1秒采集1次数据，清洗时间：10 s，数据类型：cleaning。按照该段程序测量2次后，传感器响应强度趋于稳定，每样品重复检测8次，选取后6次的测量的数据进行主成分分析。

1.3.4 GC-MS分析

准确量取5mL酒样移入10mL钳口样品瓶中，加入2.60 g NaCl，20μL内标物环己酮（0.946mg/mL），聚四氟乙烯隔垫密封，在磁力搅拌器上60℃加热平衡30min后，采用50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头顶空吸附40min，插入GC进样口解析5min进行GC-MS分析。

气相色谱条件：毛细管柱为DB-WAX（30 m× 320μm×0.25μm），程序升温，起始温度40℃，保持3 min，以3℃/min升至160℃，保持2 min，再以8℃/min升至220℃，保持3min，进样口温度250℃。

质谱条件：离子源温度230℃，四极杆温度150℃，离子化方式EI，电子能量70 eV，质量范围为30 AMU/ sec～550AMU/sec。

定性分析：应用气相色谱-质谱联用仪进行分析鉴定，并利用C6-C20正构烷烃的保留时间计算各个色谱峰的保留指数。分析结果运用计算机谱库（NIST05a）进行初步检索及资料分析，再结合文献的保留指数进行比对并进行人工谱图分析，确认挥发性物质的各个化学组成。

1.3.5 统计分析

试验结果以均值±标准误差（Mean±S.E）表示。所有试验均进行3次重复。应用SPSS11.5统计软件对数据进行方差分析。用Origin 8.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同酵母发酵葡萄酒的理化分析结果

3种不同酿酒酵母发酵宁夏赤霞珠干红葡萄酒的pH值、可滴定酸、还原糖和酒精度等理化指标检测结果如表1所示。

表1 不同酵母发酵赤霞珠葡萄酒的理化指标Table1 Physical-chemical indexes of Cabernet Sauvignon wines fermented by different yeast

由表1可知，“安琪”酵母发酵的赤霞珠葡萄酒的pH值和可滴定酸与“诺盟”和“杰兔”具有显著差异（P＜0.05），其中“安琪”的pH值较低，且可滴定酸含量也比较低，这可能是因为葡萄酒中酸的强弱程度和金属离子的缓冲能力有关，导致pH值与酸度之间没有必然的线性对应的关系。同时，3种样品的还原糖含量和酒精度也存在明显的差异。

2.2 不同酵母发酵葡萄酒的电子舌分析结果

电子舌（electronic tongue，ET）是一种利用多传感阵列感测液体样品的特征响应信号，通过信号模式识别处理及专家系统学习识别，对样品进行定性或定量分析的一类新型分析测试技术设备[12-13]。主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是将多个指标化为较少的几个综合指标的一种统计方法。采用PCA方法分析3种不同酿酒酵母发酵的宁夏赤霞珠干红葡萄酒的电子舌响应值结果如图1所示。

图1 不同酵母酿造赤霞珠葡萄酒电子舌信号主成分分析图Fig.1 Electronic tongue analysis results of Cabernet Sauvignon wines fermented by different yeast

由图1可知，第1主成分和第2主成分的贡献率分别为97.92%和1.25%，总贡献率为99.17%。这两个主成分几乎可以包含样品的所有信息，“安琪”、“诺盟”和“杰兔”3个酵母发酵的干红葡萄酒风味成分的电子舌响应值没有重叠区域，区分度较好。并且，“安琪”酵母发酵的赤霞珠葡萄酒样品的电子舌相应信号分析值位于横坐标轴的负值区域，与“诺盟”和“杰兔”两个样品相距较远，说明3个样品中“安琪”酵母发酵的葡萄酒风味相对而言更加独特，较易区分。

2.3 不同酵母发酵葡萄酒的GC-MS分析结果

3种不同酿酒酵母发酵宁夏赤霞珠干红葡萄酒的挥发性成分总离子流色谱图如图2所示。结合气相色谱保留指数和有关文献[1，14-20]从中鉴定出挥发性化合物的具体名称、保留时间及匹配度等分析结果见表2。

图2 不同酵母发酵赤霞珠葡萄酒香气成分GC-MS总离子流色谱图Fig.2 GC/MS total ion chrom atogram of volatile com pounds in Cabernet Sauvignon wines fermented by different yeast

表2 赤霞珠葡萄酒中挥发性成分的GC-MS分析结果Table2 GC/MS analysis results of volatile components in Cabernet Sauvignon wines fermented by different yeast

续表2 赤霞珠葡萄酒中挥发性成分的GC-MS分析结果Continue table2 GC/MS analysis results of volatile components in Cabernet Sauvignon wines fermented by different yeast

由表2可知，从3种不同酿酒酵母发酵的宁夏赤霞珠干红葡萄酒中共鉴定出52种化合物，主要包括醇类化合物11种，酯类化合物28种，酮和醛类化合物4种，酸类化合物5种，其他化合物4种。

从“安琪”酵母酿造的宁夏赤霞珠干红葡萄酒中鉴定出52种化合物，占总挥发性成分的93.28%；其中，酯类和醇类化合物分别占61.37%和19.62%，是主要的挥发性成分。

从“诺盟”酵母酿造的宁夏赤霞珠干红葡萄酒中鉴定出48种化合物，占总挥发性成分的93.33%；其中，酯类和醇类化合物分别占61.72%和19.94%，是主要的挥发性成分。

从“杰兔”酵母酿造的宁夏赤霞珠干红葡萄酒中鉴定出49种化合物，占总挥发性成分的92.98%。其中，酯类和醇类化合物分别占62.63%和18.11%，是主要的挥发性成分。

其中环己烷、己酸乙酯、庚酸乙酯、3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇4种化合物并非3种葡萄酒样品所共有，可能是不同酿酒酵母发酵香气特征的重要化合物。

3 结论

1）3种酵母发酵的赤霞珠干红葡萄酒中，本土酵母“安琪”发酵样品的pH值和可滴定酸含量显著低于其他二者（P＜0.05），且三者在还原糖含量和酒精度这两个指标也存在一定的差异。

2）α-AstreeⅡ型电子舌可以对3种样品进行很好的区分，其第1主成分的贡献率高达97.92%，第1主成分和第2主成分的总贡献率为99.17%。且本土酵母“安琪”发酵样品的电子舌相应信号分析值与“诺盟”和“杰兔”相距较远，说明其口感风格更加独特。

3）采用GC-MS联用技术从3种样品中共鉴定出52种化合物，主要包括醇类化合物11种（含量≥18.11%），酯类化合物28种（含量≥61.37%），酮和醛类化合物4种，酸类化合物5种，其他化合物4种。其中本土酵母“安琪”发酵样品中鉴定出化合物52种，高于“诺盟”48种和“杰兔”49种，说明其香气成分更加复杂。

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Flavour Analysis of Ningxia Cabernet Sauvignon Wine Fermentated by Different Yeast

MA Hai-yan1，CAO Xue-dan2
（1.Department of Biotechnology and Pharmaceutical Technology，Ningxia Polytechnic，Yinchuan 750021，Ningxia，China；2.Zhejiang Citrus Research Institute，Taizhou 318026，Zhejiang，China）

Dry red wine was made by Cabernet Sauvignon planted in Ningxia.The taste and volatile components of wine samples which was fermented by three different yeast strains were analyzed by an α-Astree Ⅱelectronic tongue and gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）with principal component analysis.The results showed that its physical-chemical indexes like the pH and content of titratable acids in the wines fermented by three different yeast strains were quite different，and the three wine samples could be separated in different groups by the electronic tongue.In principal component analysis（PCA），the first and second principal component contributory ratio were 97.92%and 1.25%respectively，the two principal components could explain 99.17%of the total information.The main aromatic components of these wine samples were basically similar，52 aroma constituents were identified，contained 11 alcohols，28 esters，4 aldehyde and ketone compounds，5 acids and 4 others；but there were differences on the categories and contents of aroma components.

yeast strains；Cabernet Sauvignon；wine；electronic tongue；GC-MS

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.03.033

2016-08-31

宁夏职业技术学院（或宁夏广播电视大学）科研发展基金资助“宁夏本土酿酒酵母发酵葡萄酒的品质分析”（XJ201501）

马海燕（1982—），女（回），助教，硕士，研究方向：葡萄与葡萄酒。