王月暉,徐洪宇,張京芳*,侯力璇,成 冰
(西北農(nóng)林科技大學林學院,陜西 楊凌 712100)
多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)是一種含銅氧化酶,是引起果蔬酶褐變的主要酶類[1-2]。PPO催化氧化多酚類物質(zhì)變成醌,醌再經(jīng)過非酶促聚合形成褐色物質(zhì),從而導(dǎo)致果蔬產(chǎn)品感官品質(zhì)劣變,并降低了其營養(yǎng)價值[3]。
林向東等[4]認為葡萄干感官質(zhì)量下降的主要原因是由于葡萄中PPO催化氧化多酚類。目前已有葡萄PPO特性的研究報道[5-7]。Dry[8]、Virador[9]等分析了葡萄PPO晶體結(jié)構(gòu)及序列。Zheng等[10]分離純化了無核白葡萄的PPO,并研究了其生化特性,為控制葡萄制品褐變提供了依據(jù)。Rapeanu等[11]研究了Victoria葡萄PPO的活性及其抑制劑。Wissemann等[12]發(fā)現(xiàn)白葡萄PPO活力在整個成熟期內(nèi)呈現(xiàn)波動狀態(tài),在釀酒過程中鮮葡萄破碎時PPO活力最大,皮渣分離時PPO活力終止。不同品種釀酒紅葡萄PPO活力尚未見研究報道。
酶促褐變的底物多酚類具有較強的抗氧化活性及抑菌、抑腫瘤、抗衰老和抗心血管疾病的作用[13-14]??偡?total phenol,TP)含量是評價果蔬產(chǎn)品及葡萄酒抗氧化活性的重要指標之一[15]。作為葡萄的重要次生代謝產(chǎn)物,酚類物質(zhì)與葡萄的抗病性、采后生理、保鮮、貯存以及與葡萄汁(酒)的色澤、風味等品質(zhì)指標密切相關(guān)[16]。酚類物質(zhì)主要參與形成葡萄酒的味道、骨架、結(jié)構(gòu)和顏色等,尤其對紅葡萄酒的特征和質(zhì)量有重要影響[17]。在葡萄酒的生產(chǎn)過程中,20%的酚類物質(zhì)因為與空氣接觸造成氧化而損失[18]。含有較高PPO活力的葡萄品種,在同等條件下,其酚類物質(zhì)損失更多,因此選擇PPO活力低的葡萄品種有助于保護葡萄酒的營養(yǎng)價值及感官質(zhì)量。
本實驗測定27種釀酒紅葡萄品種的PPO活力、TP和褐變度(browning degree,BD),分析了其與干紅葡萄酒L*值之間的相關(guān)性,旨在闡明釀酒紅葡萄PPO活力及TP對干紅葡萄酒感官品質(zhì)的影響,并根據(jù)PPO活力和TP的不同,對葡萄品種進行分類,為釀制優(yōu)質(zhì)干紅葡萄酒的原料選擇提供依據(jù)。
27個釀酒紅葡萄品種(分別是巴柯、寶石解百納、赤霞珠、法國蘭、蓋吾莎、赫爾松、黑彼諾、黑后、黑賽比爾、黑賽林、紅艾基、紅星吉里、吉姆莎、佳麗釀、佳美、捷萊烏蘇姆、卡馬特、克里木波西、馬夫魯特、玫瑰香、梅鹿輒、品麗珠、蛇龍珠、塔夫里斯、塔烏西、維比林、依達),于2010年9月下旬至10月中旬手工采摘于新疆瑪納斯縣中信國安葡萄酒廠葡萄品種資源圃。資源圃生態(tài)條件:地處東經(jīng)86°13’,北緯47°17’,海拔470m,1998年定植,南北行向,株行距1.5m×2.0m,多主蔓扇形,冬季埋土,采用正常的生產(chǎn)園管理。
采收期確定:從已標記的10株植株果穗上(自轉(zhuǎn)色期開始)每7d從不同方位分別隨機選取100個果粒,測其可溶性固形物含量(手持式折光儀)和可滴定酸(NaOH中和滴定法),待可溶性固形物含量達到14%后,每隔3d取一次樣,繪制固酸比曲線進行成熟度控制,當曲線達到最大并穩(wěn)定后作為葡萄果實的最佳采收期。
采收方法:在葡萄架的上、中、下3個部位分別選取有代表性的葡萄果穗進行均勻采樣,采樣后立即放入保鮮袋,運至實驗室,待葡萄樣品散盡田間熱并達到室溫后,置于-40℃保存。
Folin-Ciocalteu試劑、Triton X-114 美國Sigma-Aldrich公司;無水乙醇、三氯乙酸、沒食子酸均為國產(chǎn)分析純。
KQ-250DE型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;RE-52A旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠;SHB-Ⅲ循環(huán)式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司;DZKW-4電子恒溫水浴鍋 北京科偉永興儀器有限公司;UV-752紫外-可見分光光度計 上海光譜儀器有限公司;ALPHA 1-2 LD plus 冷凍干燥機 上海旦鼎國際貿(mào)易有限公司。
1.3.1 葡萄漿果預(yù)處理
參照Orak等[19]方法,稍作修改。將葡萄顆粒去籽后,加入液氮研磨成勻漿,稱取4.000g葡萄勻漿,加入0.1%鹽酸酸化甲醇40mL,超聲波室溫提取20min/次,至提取液無色(約5~6次),合并提取液,用旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)儀于35℃條件下濃縮至10~20mL,然后用0.1%鹽酸酸化甲醇定容至25mL,存放于-40℃?zhèn)溆谩?/p>
1.3.2 葡萄漿果TP含量的測定
參照Slinkard等[20]的方法,并略做改動。取0.15mL適當稀釋后的提取液,加入Folin-Ciocalteu試劑(稀釋10倍)1.5mL,混勻,靜置5min后,加入1.5mL 60mg/L碳酸鈉溶液,混勻后于75℃恒溫水浴中反應(yīng)2h,于760nm波長處測定吸光度。以沒食子酸為標準品,繪制標準曲線。根據(jù)標準曲線計算葡萄漿果TP含量,TP含量以每克葡萄勻漿中含有沒食子酸毫克數(shù)計,單位為mg/g。
1.3.3 葡萄漿果PPO活性測定
參 考N ú ? e z-D e l i c a d o 等[21]方 法。取 葡 萄 勻 漿(1.0±0.001)g,加入5mL 100mmol/L磷酸鈉緩沖液(pH7.3),快速攪拌后,用紗布過濾,于4℃條件下離心(4000×g,15min),棄掉上清液,再將沉淀懸浮在4mL 100mmol/L磷酸鈉緩沖液(pH 7.3,含4% Triton X-114)中,于4℃條件下保持15min,然后升溫至37℃繼續(xù)保持15min。此時,該混合物分層,形成的膠體沉淀中含有酚類和花色苷等成分,將分層后的溶液于25℃條件下離心(10000×g,15min),取上清液作為酶源,保存于-20℃?zhèn)溆谩?/p>
PPO活力測定:取3.0mL 10mmol/L兒茶酚 (10mmol/L磷酸鹽緩沖液,pH5.0)與50μL粗酶液,于25℃條件下反應(yīng)10min,于400nm波長處測定吸光度在10min內(nèi)的變化。以每分鐘吸光度變化0.001的酶量計為一個酶活力單位(U)。
1.3.4 葡萄漿果BD的測定
取0.2mL葡萄漿果的酸化甲醇提取液,冷凍干燥,加入3mL 10mmol/L McIlvaine緩沖溶液(pH5.0)及750μL PPO提取液,混勻,于25℃條件下反應(yīng)10min,于400nm波長處測定吸光度A1,BD以10×ΔA400nm表示。
式中:A0為褐變反應(yīng)前的吸光度;A1為反應(yīng)10min后的吸光度。
1.3.5 干紅葡萄酒釀造工藝
采用西北農(nóng)林科技大學葡萄酒學院“干紅葡萄酒小容器釀造法”[22]釀造27種不同品種干紅葡萄酒。
1.3.6 干紅葡萄酒色值的測定
運用透射量法,D65日光光源,測定L*、a*、b*值。L*為亮度,a*為紅度(-a*綠度),b*為黃度(-b*藍度)。
1.3.7 統(tǒng)計分析
運用SPSS 18.0進行數(shù)據(jù)分析,每個實驗重復(fù)3次。
表 1 27個釀酒紅葡萄品種的總糖、總酸含量及pH值(±s,n=3)Table 1 Total soluble solid content, titrate-acid and the pH value of 27 red wine grape cultivars (±s,n=3)
表 1 27個釀酒紅葡萄品種的總糖、總酸含量及pH值(±s,n=3)Table 1 Total soluble solid content, titrate-acid and the pH value of 27 red wine grape cultivars (±s,n=3)
注:同列字母不同表示差異性顯著(P<0.05)。表2 同。
序號 葡萄品種 總糖含量/(g/L)總酸含量/(g/L)pH 1巴柯(Bacol noir)208.2±2.2hi5.86±0.06j3.56±0.02fi 2 寶石解百納(Ruby Cabernet)205.0±2.1ei5.19±0.01l3.95±0.05a 3 赤霞珠(Cabernet Sauvignon)256.2±4.2k7.16±0.08d3.91±0.07ab 4法國蘭(Blue French)189.7±2.2cd7.11±0.04de3.29±0.05klm 5蓋吾莎(Чeнyca Чибил)209.7±3.8hi6.65±0.05hi3.64±0.03efg 6赫爾松(Херсонесский)244.4±0.6k9.31±0.04a3.29±0.03lm 7黑彼諾(Pinot noir)209.9±2.3hi8.14±0.04c3.18±0.03m 8黑后(Heihou)198.8±3.6di6.47±0.04i2.92±0.03n 9黑賽比爾(Seibel noir)193.7±5.8dg5.88±0.02j3.74±0.04cde 10黑賽林(Cepин Чepный)167.2±2.6b6.67±0.03h3.65±0.01efg 11紅艾基(Эким Κара)209.6±2.5hi5.50±0.07k3.53±0.03ghi 12紅星吉里(Чингpи Kapa)247.7±4.5k8.54±0.01b3.43±0.03hij 13吉姆莎(Kadarka)197.9±1.1dh4.34±0.02o3.86±0.02abc 14佳麗釀(Carignan)191.5±1.5cde5.40±0.02k3.39±0.05jkl 15佳美(Gamay)179.1±1.5bc8.57±0.06b3.19±0.01m 16捷萊烏蘇姆(Дере Узюм)204.0±7.5ei4.92±0.03m3.30±0.03jm 17卡馬特(Kapц Maт)212.7±3.4ij8.66±0.07b3.43±0.03ijk 18 克里木波西(Κ рымпошие)226.0±6.8j8.03±0.04c3.27±0.03lm 19馬夫魯特(Мавруд)205.8±1.0fi 6.81±0.05fh3.57±0.05fgh 20玫瑰香(Muscat Hamburg)193.2±2.0def5.17±0.03l3.81±0.06bcd 21梅鹿輒(Merlot)205.8±2.0fi 6.78±0.04gh3.56±0.06fi 22品麗珠(Cabernet Franc)224.1±5.9j5.97±0.08j3.65±0.03efg 23 蛇龍珠(Cabernet Gernischet)207.7±5.1ghi6.91±0.07fg3.39±0.02jkl 24塔夫里斯(Taвpиц)201.8±4.6di7.27±0.02d3.61±0.02efg 25塔烏西(Tayщ)150.3±0.7a8.53±0.05b3.38±0.02jkl 26維比林(Вэй Билин)173.4±2.4b4.58±0.03n3.68±0.03def 27依達(ИДa)196.7±0.6dh6.97±0.05ef3.37±0.04jkl平均值204.076.1783.502
由表1可知,同一產(chǎn)地及相同年份27種釀酒紅葡萄品種總糖、總酸含量及pH值之間存在顯著性差異(P<0.05)。由于氣候等因子對釀酒葡萄成熟度的影響,造成同一產(chǎn)地不同年份的葡萄糖、總酸含量及pH值發(fā)生變化[23],以赤霞珠為例,新疆瑪納斯地區(qū)2005年[24]和2008年[25]最佳采收期時總糖含量分別為210.3g/L和249.7g/L、總酸含量為7.9g/L和5.97g/L、pH值為3.64和3.67;這與本研究測定的2010年瑪納斯地區(qū)的赤霞珠葡萄,其總糖含量256.2g/L、總酸含量7.16g/L及pH3.91,均存在差異。不同產(chǎn)地同一品種葡萄總糖、總酸及pH值亦不相同[26]。
由表2可知,不同釀酒紅葡萄品種的PPO活力、TP含量及BD存在顯著性差異(P<0.05)。釀酒紅葡萄品種PPO活力平均值為23.83U/mL,以黑后的PPO活力最大(50.43U/mL),其次是佳麗釀和赫爾松(分別為41.58、36.77U/mL),黑賽林的最小(10.43U/mL)。27個釀酒紅葡萄品種的TP含量范圍(1.04~5.15mg/g),Yi等[27]報道的7個釀酒紅葡萄品種TP含量范圍(1.4~3.1mg/g),本實驗測定釀酒紅葡萄品種的TP含量范圍更寬,原因是所用品種及栽培條件不同。27個釀酒紅葡萄品種中以黑賽比爾的TP最高,蛇龍珠次之,紅艾基最低,分別為5.15、5.08、1.04mg/g。黑后的BD最大(8.22),巴柯次之(7.32),而法國蘭BD最小(0.46)。由此可見,本研究選取的27個釀酒紅葡萄品種中,黑后的PPO活力及BD最大,而黑賽比爾和蛇龍珠的TP較高且PPO活力較低。
表 2 27個釀酒紅葡萄品種的PPO活力、TP含量、BD及η值(±s,n=3)Table 2 PPO activity, total phenolic content, browning degree and the value of η of 27 red wine grape cultivars (±s,n=3)
表 2 27個釀酒紅葡萄品種的PPO活力、TP含量、BD及η值(±s,n=3)Table 2 PPO activity, total phenolic content, browning degree and the value of η of 27 red wine grape cultivars (±s,n=3)
序號 葡萄樣品PPO活力/(U/mL) TP含量/(mg/g)BDη(PPO活力/TP含量)1巴柯(Bacol noir)33.75±0.08d4.04±0.03c 7.32±0.04b8.36 2 寶石解百納(Ruby Cabernet)30.90±0.31e4.60±0.06b 5.15±0.05d6.72 3 赤霞珠(Cabernet Sauvignon)19.30±0.35jk3.71±0.01d 1.73±0.03j5.21 4法國蘭(Blue French)15.53±0.41mno1.83±0.01jk 0.46±0.00q8.49 5蓋吾莎(Чeнyca Чибил)31.54±0.63e3.01±0.07e 0.92±0.02lm10.47 6赫爾松(Херсонесский)36.77±0.66c1.82±0.02jk 0.76±0.05no20.15 7黑彼諾(Pinot noir)25.59±0.39g1.58±0.01kl 2.93±0.07g16.24 8黑后(Heihou)50.43±0.36a2.61±0.07fgh 8.22±0.02a19.35 9黑賽比爾(Seibel noir)16.87±0.51lmn5.15±0.13a 2.78±0.01hi3.28 10黑賽林(Cepин Чepный)10.43±0.84q1.62±0.03kl 2.94±0.04g6.43 11紅艾基(Эким Κара)14.26±0.17op1.04±0.01n 0.60±0.04pq13.73 12紅星吉里(Чингpи Kapa)21.08±0.69ij2.06±0.03ij 0.87±0.01mn10.22 13吉姆莎(Kadarka)28.08±0.96f2.46±0.04h 0.66±0.02op11.41 14佳麗釀(Carignan)41.58±0.07b2.51±0.07gh 6.25±0.04c16.59 15佳美(Gamay)25.74±0.07g2.04±0.02ij 1.02±0.07l12.65 16捷萊烏蘇姆(Дере Узюм)13.65±0.63op1.92±0.02ij 3.48±0.00f7.12 17卡馬特(Kapц Maт)17.17±0.08lm2.62±0.05fgh 0.84±0.00mn6.55 18 克里木波西(Κ рымпошие)27.08±0.21fg1.26±0.05mn 1.05±0.05l21.45 19馬夫魯特(Мавруд)30.41±0.08e2.98±0.13e 1.40±0.06k10.20 20玫瑰香(Muscat Hamburg)12.44±0.43o2.17±0.10i 0.59±0.00pq5.74 21梅鹿輒(Merlot)18.12±0.48kl2.77±0.08efg 1.29±0.01k6.55 22品麗珠(Cabernet Franc)21.82±0.08hi2.81±0.11ef 2.64±0.07i7.76 23 蛇龍珠(Cabernet Gernischet) 16.41±0.24lmn5.08±0.20a 2.86±0.02gh9.46 24塔夫里斯(Taвpиц)15.07±0.80no1.50±0.04lm 0.94±0.00lm3.23 25塔烏西(Tayщ)14.28±0.10op1.97±0.09ij 0.96±0.01lm10.07 26維比林(Вэй Билин)32.03±0.27de1.26±0.02mn 0.54±0.03pq7.26 27依達(ИДa)23.03±1.01h1.52±0.02lm 3.79±0.06e25.49 平均值23.832.522.3315.14
由表3可知,釀酒紅葡萄中PPO活力與TP含量之間無顯著相關(guān)性(P>0.05),這與Wissemann等[12]的報道一致。BD與PPO活力、TP含量之間存在極顯著正相關(guān)(P<0.01),相關(guān)系數(shù)分別為0.548和0.376,說明PPO活力及TP含量含量對釀酒葡萄的褐變有至關(guān)重要的影響,且PPO活力對BD的貢獻大于TP含量。因此,釀酒葡萄PPO活力愈強,其愈容易褐變。
葡萄酒色澤是影響葡萄酒感官質(zhì)量的重要指標之一[28]。由表3Pearson相關(guān)分析可知,釀酒紅葡萄的PPO活力、TP含量及BD分別與干紅葡萄酒L*值呈顯著或極顯著負相關(guān),其相關(guān)系數(shù)由大至小,分別為TP含量(0.754)>BD(0.569)>PPO活力(0.441),表明三者對葡萄酒L*值有顯著影響。PPO活力愈強,酚性成分氧化褐變愈嚴重,從而影響干紅葡萄酒的感官品質(zhì)及營養(yǎng)價值。因此,有必要選擇PPO活力低且TP含量高的釀酒葡萄品種,從原料上保證干紅葡萄酒的營養(yǎng)及感官品質(zhì)。
表 3 釀酒紅葡萄PPO活力、TP含量、BD及葡萄酒色值Pearson相關(guān)性分析Table 3 Pearson correlations among PPO activity, total phenolic content, the degree of browning of red wine grape and wine color
圖 1 27種釀酒紅葡萄η值 (PPO活力/TP含量)聚類分析樹狀圖Fig.1 Clustering of 27 red wine grape varieties by η (PPO activity/TP content) values
為了區(qū)分PPO活力低而多酚含量高的葡萄品種,以PPO活力與多酚含量的比值η(PPO活力/TP含量)為依據(jù)(表1)進行聚類分析。η越小,其PPO活力愈低,TP含量愈高。27種釀酒紅葡萄η聚類分析樹狀圖,如圖1所示,在距離為5處劃分可將27個葡萄品種分為4大類:第1類(3.23≤η≤8.49),分別為蛇龍珠、黑賽比爾、赤霞珠、玫瑰香、黑賽林、梅鹿輒、卡馬特、寶石解百納、捷萊烏蘇姆、塔烏西、品麗珠、巴柯、法國蘭;第2類(10.07≤η≤13.73),分別是塔夫里斯、馬夫魯特、紅星吉里、蓋吾莎、吉姆莎、佳美、紅艾基;第3類(15.14≤η≤21.45),依達、黑彼諾、佳麗釀、黑后、赫爾松、克里木波西;第4類(η為25.49)只有維比林。由于此方法不能客觀地評價PPO活力及TP含量同時高或同時低的品種,如第1類的巴柯η為8.36(PPO活力33.75U/mL,TP含量4.04mg/g),黑賽林η為6.43(PPO活力10.43U/mL,TP含量1.62mg/g。因此,為了更有效地對釀酒紅葡萄品種進行劃分,本實驗依據(jù)PPO活力及TP含量各自的平均值進行象限分布,進一步優(yōu)化適宜品種范圍。
圖 2 系統(tǒng)聚類中第一類13個釀酒紅葡萄品種的PPO活力及TP含量象限分布Fig.2 Quadrant distribution between PPO activity and total phenolic content of 13 red wine grape varieties belonging to fi rst class of system clustering
由圖2可知,區(qū)塊劃分將13個品種劃分到4個區(qū)域,以PPO活力和TP含量的平均值為坐標軸,形成坐標系。第1象限:PPO活力和TP含量同時大于平均值(23.83U/mL,2.52mg/g)的品種,有巴柯、寶石解百納;沒有品種位于第2象限;第3象限為PPO活力和TP含量同時小于平均值的品種,分別是玫瑰香、黑賽林、捷萊烏蘇姆、塔烏西、法國蘭;第4象限為同時滿足PPO活力小于總平均值(23.83U/mL),TP含量大于總平均值(2.52mg/g的優(yōu)良釀酒葡萄品種,分別是蛇龍珠、黑賽比爾、赤霞珠、梅鹿輒、卡馬特及品麗珠,以蛇龍珠和黑賽比爾最佳,其PPO活力分別為16.41U/mL和16.87U/mL,明顯低于大多數(shù)品種,而相應(yīng)的TP含量分別為5.08mg/g和5.15mg/g,是TP含量平均值的2倍以上。赤霞珠葡萄作為目前世界上栽培最為廣泛的釀酒紅葡萄酒的品種,其PPO活力較低(19.30U/mL),TP含量較高(3.71mg/g)。與赤霞珠相比較,蛇龍珠和黑賽比爾的PPO活力更低而TP含量更高,在釀造感官品質(zhì)(L*)良好及營養(yǎng)價值高的干紅葡萄酒方面,更具有發(fā)展?jié)摿Α?/p>
本實驗測定了27個釀酒紅葡萄品種的PPO活力、TP含量及BD,并分析了其與干紅葡萄酒L*值的相關(guān)性。不同釀酒紅葡萄品種PPO活力、TP含量及BD之間存在顯著性差異,PPO活力與TP含量之間無顯著相關(guān)性,但二者均與BD呈正相關(guān)(P<0.05),PPO活力對BD的影響大于TP含量。PPO活力、TP含量及BD均與干紅葡萄酒L*值呈顯著性負相關(guān)。按照η(PPO活力/TP含量)進行系統(tǒng)聚類將27個釀酒紅葡萄品種劃分成4大類,再利用平均值象限分布將系統(tǒng)聚類中第一類(3.23≤η≤8.49)切割到4個象限,以位于第4象限的6個釀酒紅葡萄品種(分別是蛇龍珠、黑賽比爾、赤霞珠、梅鹿輒、卡馬特及品麗珠)在PPO活力和TP含量方面表現(xiàn)最佳。該研究結(jié)果為釀造感官品質(zhì)(L*)良好及營養(yǎng)價值高的干紅葡萄酒的原料選擇提供依據(jù)。
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