破碎程度对‘丹菲特’葡萄酒香气物质的影响

成池芳，陈新军，张如意，刘宗昭

（新疆中信国安葡萄酒业有限公司/新疆酿酒葡萄与葡萄酒工程技术研究中心/新疆葡萄酒与葡萄烈酒工程技术研究中心，新疆玛纳斯 832200）

葡萄酒是以破碎或未破碎的新鲜葡萄或葡萄汁为原料，经发酵酿造的含有一定酒精度的饮料[1]。香气是构成葡萄酒感官品质的三大要素之一。随着气相色谱技术的发展，风味化学家和酿酒师对葡萄酒香气化学本质的了解也越来越深入。这些香气物质有不同的来源，对葡萄酒香气有不同程度的贡献[2]。发酵前处理和发酵工艺影响葡萄酒香气物质的种类和含量，其中比较重要的因素有发酵温度、浸渍方式、原料破碎度、酵母菌种等[3-6]。

原料的破碎度影响着葡萄酒的质量。对于葡萄酒生产来说，适当轻度的破碎，有利于葡萄皮中色素、优质单宁、果胶和香气成分以及果肉中一些香气成分的释放，而葡萄破碎程度过高，会将劣质单宁带入葡萄汁中，从而给葡萄酒带来不良风味[7]。陈嘉等[7]酿造的‘玫瑰香’干红葡萄酒，在陈酿6个月后调查了不同破碎度对其风味的影响，结果表明，破碎度以70%的表现最好。桂长莉等[2]研究表明，当不进行浸渍处理时，破碎度对葡萄浆中主要成分的溶出无明显影响；当采用8 ℃浸渍2 d后，破碎度超过60%时葡萄中各种成分浸出效果最好，葡萄酒中总酚、总花色苷和单宁含量分别是对照的1.86、2.06、1.20倍。

本研究通过对‘丹菲特’葡萄入罐时浆果的破碎程度控制，测定其发酵完成后葡萄酒中的香气物质，为该品种最适破碎度的选择提供一定的依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2015年定植的‘丹菲特’葡萄，种植于新疆中信国安葡萄酒业有限公司自建基地（44°14′N，86°15′E），株行距为1 m×3 m。采用VSP叶幕整形，主干高度约65 cm，自根苗。

1.2 方法

1.2.1 小规模发酵

在商业采收期共采收90 kg果实，经人工破碎除梗后入9个发酵罐，每个发酵罐10 kg。入罐前分别控制10%的浆果破碎（轻度）、50%的浆果破碎（中度）和90%的浆果破碎（重度）。每种破碎度3个罐，作为3个生物学重复。同时加入20 mL 4% H2SO3和0.4 g果胶酶。入罐24 h后添加4 g活化好的Lalvin D254酵母。干净纱布盖住发酵罐口，每天早晚压帽两次，控制酒精发酵温度在22 ℃左右，并测定发酵醪比重和温度。酒精发酵结束后（比重降至0.998以下且维持2 d不再变化）分离皮渣，自流汁和压榨汁移至10 L密闭玻璃容器，添加乳酸菌进行苹-乳发酵，水封隔绝氧气，控制发酵温度为20 ℃左右。苹-乳发酵结束后加入12 mL 6%的H2SO3并装瓶打塞，置于酒窖进行瓶储。

1.2.2 葡萄果汁基本理化指标的测定

用手持糖度计（PAL-1, Atago, Japan）测定果汁可溶性固形物含量；用pH计测定果汁pH值；可滴定酸使用NaOH滴定法，以酒石酸计。

1.2.3 葡萄酒香气物质检测

用农业农村部葡萄酒加工重点实验室已优化的顶空固相微萃取方法对葡萄汁和葡萄酒香气物质进行萃取，并利用气质联用方法分析样品中的香气物质[8]。样品在进行GC-MS分析前所用的前处理方法为顶空固相微萃取，将5 mL待测样品、1 g氯化钠以及10 μL 4-甲基-2-戊醇（作为内标，浓度为 1.0006 g·L-1）放入20 mL小瓶中，迅速用带有聚四氟乙烯隔垫的盖子拧紧后放置在顶空进样盘上。之后可由多功能自动进样器（CTC CombiPAL autosampler）自动完成萃取及进样，样品置于40 ℃加热槽中保持30 min，然后将已活化的萃取头插入到香气小瓶的顶空中，保持搅拌温度40 ℃并萃取30 min，再将萃取头插入到气相色谱进样口，热解析8 min，采用5∶1分流模式，进样口温度为250 ℃。每个样品重复萃取两次。GC-MS分析采用色谱柱的型号为HP-Innowax（60 m×0.25 mm×0.25 μm），载气为高纯氦气（He，>99.999%），流速为1 mL·min-1；进样口温度为250 ℃，采用不分流模式，解析8 min。升温程序为：从50 ℃保持 1 min，以3 ℃·min-1升温至230 ℃保持10 min。质谱接口温度设定为280 ℃，离子源温度设定为230 ℃，电离方式为EI，离子能量为70 eV，采用SCAN全离子扫描模式检测，质量扫描范围为 30～350 u。GC-MS 色谱图使用自动解卷积软件（Amdis，National institute of Standards and Technology，Gaithersburg，MD，USA）和MSD Chemstation（Agilent，Santa Clara，CA，USA）进行定性和定量分析。葡萄酒中有相应标准品的香气化合物根据其标准品的标准曲线直接定量，无相应标准品的香气化合物选择碳原子数与之相近且官能团与之一致的标准品的标准曲线进行半定量。

1.2.4 葡萄酒的感官评价

由新疆中信国安葡萄酒业有限公司10位专业品评员对各处理葡萄酒进行感官品评，每个处理3个重复的酒样进行等比例混合。感官评价指标为澄清度和色度、香气的浓郁度、优雅细腻度、复杂性与变化；酒体的结构协调性、醇厚感、单宁的质感及强度、层次变化、回味，以及总体评价，其中每项指标各10分。颜色指标10分，香气类指标共30分，口感类指标共50分，总体评价10分，满分为100分。

1.2.5 数据处理

采用SPSS 22.0进行统计分析，采用SIMCA 14.1进行主成分分析并绘图。

2 结果与分析

2.1 入罐葡萄汁的基本理化指标

不同破碎程度下入罐葡萄汁基本理化指标如表1所示。结果表明，随着破碎程度的增加，葡萄汁的可溶性固形物含量呈现轻微上升的趋势。中度破碎处理的可溶性固形物含量比轻度破碎高0.3个百分点，可滴定酸受破碎度的影响较小。pH方面，与轻度破碎相比，中度破碎和重度破碎显著提高了果汁的pH。

表1 不同破碎程度对入罐葡萄汁基本理化指标的影响Table 1 Effects of different crushing degrees on physicochemical parameters of grape juice in tanks

2.2 不同破碎程度对葡萄酒香气物质的影响

表2显示，共检测到56种香气物质，包括2种C6醇类物质，2种降异戊二烯类物质，2种萜烯类物质，29种酯类物质，9种高级醇类物质，1种硫醇类物质，4种芳香族类物质，7种脂肪酸类物质。

表2 不同破碎程度对葡萄酒香气物质浓度的影响Table 2 Effect of different crushing degree on aroma compounds of wine μg·L-1

在本研究中，随着破碎程度的增加，葡萄酒中正己醇的浓度升高。与轻度破碎相比，中度破碎的正己醇含量可增加150 μg·L-1左右，重度破碎的正己醇含量可增加400 μg·L-1左右。这表明随着破碎程度的增加，葡萄酒的生青味增加。但对于3-己烯醇，虽然重度破碎的含量仍然高于轻度破碎和中度破碎，但中度破碎的含量要低于轻度破碎。

在检测到的4种物质中，只有大马士酮受到破碎度的显著影响。中度破碎和重度破碎的葡萄酒中大马士酮浓度显著高于轻度破碎。这表明随着破碎程度的增加，葡萄酒的花香味得到了提高。其他物质例如香茅醇和里那醇，虽然在中度破碎和重度破碎处理中的浓度要高于轻度破碎，但未达到显著水平。

酯类物质作为葡萄酒中果香的主要贡献者，共有11种酯类物质在不同破碎度处理中呈现出显著差异。其中乙酸庚酯、乙酸己酯、2-羟基-丙酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、3-甲基-戊酸甲酯、辛酸甲酯、3-甲基-辛酸丁酯、癸酸异戊酯均在高破碎程度处理中有较高的浓度。这表明随着破碎程度的增加，葡萄酒的果香得到增强。只有庚酸乙酯在中度破碎处理的浓度高于重度和轻度破碎处理。

高级醇方面，丙醇、正丁醇、2-甲基-丁醇、3-甲基-丁醇均受到破碎程度的显著影响。但丙醇和正丁醇均在轻度破碎程度处理中浓度较高，而2-甲基-丁醇和3-甲基-丁醇均在重度破碎处理中的浓度较高。脂肪酸方面，2-甲基-丙酸和3-甲基-丁酸在重度破碎处理中的浓度均高于其他两个破碎度。

2.3 葡萄酒中香气物质的主成分分析

将不同破碎度处理葡萄酒中的香气物质进行主成分分析，如图1所示。两个主成分t[1]和t[2]分别占所有数据方差的62.5%和14.6%，累积贡献率为77.1%，能够较好的代表原始数据。从3个处理组的位置来看，主成分分析能够明显的区分重度破碎度处理和轻度破碎度处理。其中重度破碎处理组主要位于坐标轴的第一、四象限，而轻度破碎处理主要位于坐标轴的第二象限。而中度破碎处理组位于其余两组之间。结合载荷图（图2）可以发现，重度破碎处理组中具有较高的酯类物质的浓度，这与之前的分析结果一致。除酯类物质外，2-甲基-丙酸、3-甲基-丁酸、2-甲基-丙醇和3-甲基-丙醇在重度破碎处理组中也较为丰富。对于轻度破碎处理组来说，丙醇、正丁醇、萘、苯丙酸乙酯和3-甲基-丁酸乙酯的浓度较高。

图1 葡萄酒中香气物质的主成分分析Figure 1 Principal component analysis of aroma compounds in wine

图2 葡萄酒中香气物质的主成分分析载荷图Figure 2 Principal component analysis loading pot of aroma compounds in wine

2.4 不同破碎程度对葡萄酒感官评价的影响

由图3看出，从葡萄酒的感官得分来看，中度破碎处理（79.9）>重度破碎处理（79.6）>轻度破碎处理（74.5）。这表明品评员对中度破碎处理的葡萄酒在感官上的认可度最高，而轻度破碎处理的感官认可度最低。从颜色和澄清度来看，重度破碎和中度破碎的评分值相近，均高于轻度破碎。葡萄酒的香气方面，重度破碎处理在香气浓郁度和复杂性这两项指标的评分值最高，而中度破碎处理在香气优雅细腻度方面评分值更高。在酒体醇厚感和层次变化这两个指标上，均为重度破碎处理葡萄酒的感官评分最高。在单宁质感和强度以及回味这两项指标来看，中度破碎处理组的评分值要高于重度和轻度破碎处理组。

图3 不同破碎程度对葡萄酒感官评价的影响Figure 3 Effect of different crushing degrees on sensory analysis of wine

3 讨论

葡萄酒中的香气物质作为葡萄酒质量评估的重要一环，直接影响着消费者的感官喜好。C6醇类物质，又称为绿叶气味组分，是由于具有新鲜割草的独特气味。绿叶气味组分对葡萄酒的香气感官具有重要贡献，给人留下葡萄酒不成熟的印象。在本研究中，随着破碎程度的增加，葡萄酒中的C6醇类物质增加，类似结论已有很多类似报道，在机械采收、破碎和压榨酿造的葡萄酒中，C6醇的浓度远高于手工采摘和手工压榨酿造的葡萄酒[9]。降异戊二烯和萜烯类物质作为葡萄品种香的重要来源，对葡萄酒的花香和果香的呈现起着重要作用。二者在酿酒葡萄中的含量相对较低，均来源于异戊二烯代谢，且阈值较低。相比于10%轻度破碎处理，50%中度和90%重度破碎处理均显著提高了葡萄酒中的大马士酮含量。不同处理香气物质的差异也体现在葡萄酒的感官评价上，90%破碎处理葡萄酒香气浓郁度和复杂性这两项指标的评分值最高，这与之前分析中90%破碎处理显著提高了葡萄酒中C6醇、部分萜烯（香茅醇和里那醇）、大部分酯类以及部分高级醇（2-甲基-丙醇和3-甲基-丙醇）和脂肪酸（2-甲基-丙酸、3-甲基-丁酸）的浓度有关。但值得注意的是，在香气的优雅细腻度方面，50%破碎处理葡萄酒的评分值更高。这说明虽然90%处理显著提高了多类香气物质的浓度，但C6醇、高级醇、脂肪酸类物质的提高会相应地增加葡萄酒的生青味、化学味和脂肪味，从而影响葡萄酒的优雅细腻度[10]。

除香气外，葡萄酒的口感也是评价葡萄酒质量的重要因素。在酒体醇厚感和层次变化这两个指标上，均为90%破碎处理葡萄酒的感官评分最高。这可能是由于90%破碎处理不仅有利于酚类物质的浸出[11]，其他风味物质的浸出率也较高，表现较为复杂的口感。在单宁质感和强度以及回味这两项指标中，50%破碎处理组的评分值要高于90%破碎处理组，这可能是由于90%破碎处理中种子单宁的完全浸出，导致了葡萄酒中‘粗糙’单宁含量的增加。之前的研究表明，当品尝葡萄酒时，葡萄酒中的果皮单宁给人以精细丰满的印象；而源于种子和果梗的单宁，通常被认为是更涩、更粗糙和更干的感官响应[12-14]。而对于10%破碎处理的葡萄酒来说，浸出较少的果皮和种子单宁导致其葡萄酒的酒体较弱，从而在口感方面的评分最低。

4 结论

本研究主要探究了入罐时不同破碎程度对‘丹菲特’葡萄酒香气物质的影响。利用顶空固相微萃取-气相色谱质谱（HS-SPME-GC/MS）联用方法进行了葡萄酒中香气物质的测定，共检测出56种香气物质。结果表明，随着破碎程度的增加，葡萄酒的大部分香气物质的浓度呈现上升的趋势。90%重度破碎处理显著提高了萜烯、降异戊二烯和酯类物质的浓度，对葡萄酒中的花香和果香有显著的提升作用。但也显著提高了葡萄酒中C6醇类物质、脂肪酸类物质和高级醇类物质的浓度，增加了葡萄酒的生青味、脂肪味和化学味，香气更加复杂。不同破碎度处理对香气物质的影响也体现在了葡萄酒的感官品评上，90%重度破碎处理较强的生青味、脂肪味和化学味也导致了其优雅细腻度的评分弱于中度破碎处理；50%中度破碎处理避免了粗糙单宁的浸出，同时酒体要强于10%轻度破碎处理，总体评价最高。