謝春梅,焦紅茹*,曹芳玲

(寧夏葡萄酒與防沙治沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院,寧夏 銀川 750199)

香氣是評(píng)價(jià)葡萄酒感官質(zhì)量特征的一個(gè)重要方面。目前,國內(nèi)常用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法檢測(cè)葡萄酒香氣物質(zhì),且已鑒定出約800多種香氣成分,研究手段已經(jīng)比較成熟[1-8]。葡萄酒香氣成分受多種因素影響[9-10],其中橡木桶能使其香氣更為復(fù)雜,但成本較高,所以只有最好的酒才能夠獲得橡木桶陳釀的待遇[11]；葡萄品種對(duì)葡萄酒香氣物質(zhì)組成具有決定性作用,且在適宜的生態(tài)條件下能使葡萄酒呈現(xiàn)出獨(dú)特的風(fēng)味特征[1,9,12],因此研究不同品種葡萄酒在特定產(chǎn)區(qū)的香氣成分,對(duì)于預(yù)測(cè)產(chǎn)區(qū)內(nèi)不同葡萄酒產(chǎn)品風(fēng)味特征具有重要意義。

近些年關(guān)于紅色單品種葡萄酒的香氣研究報(bào)道比較多。DOAZAN J P等[13]研究了法國優(yōu)質(zhì)葡萄酒香氣,發(fā)現(xiàn)源于波爾多地區(qū)的赤霞珠、品麗珠、美樂等酒樣香氣各自不同,但都具相似性。鄭青[14]對(duì)昌黎地區(qū)6個(gè)單品種酒進(jìn)行芳香物質(zhì)分析,發(fā)現(xiàn)主要差異性體現(xiàn)在酯類的種類和含量上,且赤霞珠、品麗珠與蛇龍珠干紅酒樣的香氣成分極為相似。姜文廣等[15]發(fā)現(xiàn)張?jiān)＞魄f級(jí)不同批次蛇龍珠干紅葡萄酒香氣成分種類和含量存在共性和差異之處。

眾所周知,寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)的葡萄酒具有高品質(zhì)和獨(dú)特的風(fēng)格,國內(nèi)有不少研究都較關(guān)注該產(chǎn)區(qū)葡萄酒的香氣特征[9,14,16-18],但專門針對(duì)該產(chǎn)區(qū)內(nèi)不同品種橡木桶陳釀干紅葡萄酒香氣特征的分析研究比較少。為了一步提高和穩(wěn)定葡萄酒產(chǎn)品質(zhì)量和風(fēng)格,本研究采用頂空-固相微萃取(head space-solid phase microextraction,HS-SPME)與氣相色譜-質(zhì)譜(gaschromatography-massspectrometry,GC-MS)聯(lián)用的方法對(duì)寧夏青銅峽小產(chǎn)區(qū)主栽釀酒葡萄品種赤霞珠(Cabernet Sauvignon)、美樂(Merlot)、西拉(Syrah)的單品種橡木桶陳釀干紅葡萄酒中揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行分析,了解三者的主要香氣物質(zhì)種類與含量,找出其香氣成分之間的共同與差異之處,以期為生產(chǎn)實(shí)踐中完善陳釀技術(shù)和不同品種葡萄酒的混釀工藝提供理論研究數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 葡萄酒樣品

本試驗(yàn)以赤霞珠、美樂、西拉單品種橡木桶陳釀干紅葡萄酒作為供試酒樣,采集自御馬酒莊,2015年份酒。原料均正常成熟(22～23°Bx),經(jīng)分選后除梗破碎,入罐過程中添加果膠酶和SO2,葡萄醪低溫浸漬(6～8℃,24 h)后接種酵母,酒精發(fā)酵溫度控制在26～28℃(浸漬發(fā)酵不少于7 d),發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行蘋果酸乳酸發(fā)酵,11月入橡木桶陳釀。每個(gè)品種隨機(jī)選取3個(gè)橡木桶各取250 mL,混合密封,冷藏運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。橡木桶陳釀時(shí)間9個(gè)月±7 d。橡木桶產(chǎn)地相同,均由法國橡木制作而成,紋理細(xì)膩,中度弧度烘烤。樣品基本信息見表1。

表1 不同品種干紅葡萄酒樣品信息Table 1 Informations of dry red wine samples with different grape varieties

1.1.2 化學(xué)試劑

氯化鈉(分析純):國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；硫酸銅、酒石酸鉀鈉、葡萄糖(均為分析純):成都科龍化工試劑廠；氫氧化鈉(分析純):天津福晨化學(xué)試劑廠；酚酞(分析純):天津傲然精細(xì)化工研究所；亞甲基藍(lán)(分析純):天津北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開發(fā)有限公司；鄰苯二甲酸氫鉀(分析純):天津光復(fù)科技發(fā)展有限公司；4-甲基-2-戊醇(色譜純):美國Aldrich公司。

1.2 儀器與設(shè)備

EUTECH pH 510臺(tái)式酸度計(jì):新加坡優(yōu)特儀器有限公司；JY2003N型電子天平:上海精密科學(xué)儀器有限公司；DB-WAX毛細(xì)管色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm):美國J&W公司；帶有PAL自動(dòng)進(jìn)樣器的GC-7890B/MS-5977A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀:美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 葡萄酒基本指標(biāo)的測(cè)定

依據(jù)GB/T15038—2006《葡萄酒果酒通用分析方法》進(jìn)行常規(guī)理化指標(biāo)的檢測(cè)。其中:酒精度測(cè)定用密度瓶法,總酸測(cè)定用指示劑法,揮發(fā)酸采用水蒸氣帶餾法,pH值用單點(diǎn)校正法由酸度計(jì)測(cè)得。

1.3.2 揮發(fā)性物質(zhì)成分分析

揮發(fā)性物質(zhì)的提取:準(zhǔn)確量取8mL葡萄酒樣放入20mL頂空瓶,加入2 g氯化鈉,20 μL內(nèi)標(biāo)物(4-甲基-2-戊醇,質(zhì)量濃度2.000 g/L),密封壓緊。45℃預(yù)熱頂空瓶10 min,萃取頭萃取頂空瓶液面上方氣體45 min,頂空瓶不停搖動(dòng),萃取頭在進(jìn)樣口(250℃)解吸10 min,之后進(jìn)樣進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜分析。

GC條件:DB-WAX毛細(xì)管色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm),程序升溫:初始溫度40℃,以1℃/min升到45℃,保持2 min,以3℃/min升至84℃,保持2 min,以3℃/min升至120℃,保持3 min,以3℃/min升至200℃,以5℃/min升至230℃,運(yùn)行時(shí)間71.67 min。進(jìn)樣口溫度250℃,采用不分流模式進(jìn)樣,恒定流速0.8 mL/min,載氣為氦氣。

MS條件:電離方式為電子電離(electronionization,EI),離子源溫度為230℃,電子能量70 eV,接口溫度230℃,質(zhì)譜選擇SCAN模式進(jìn)行全掃描。

定性分析:采用氣相色譜-質(zhì)譜-計(jì)算機(jī)聯(lián)用儀分析鑒定。分析結(jié)果運(yùn)用計(jì)算機(jī)譜庫美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(national institute of standards and technology,NIST)14.L進(jìn)行初步檢索和分析,將3次平行測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比對(duì),以相同或相近保留時(shí)間為準(zhǔn),找出重復(fù)出現(xiàn)并且匹配度較高的物質(zhì),再結(jié)合文獻(xiàn)進(jìn)行人工譜圖解析,最終確定揮發(fā)性物質(zhì)的各個(gè)化學(xué)成分。

定量分析:采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析,揮發(fā)性物質(zhì)含量計(jì)算公式如下:

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)樣品的香氣測(cè)定均重復(fù)測(cè)定3次。使用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,采用Minitab15軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)分析及處理采用單因素方差分析(analysisofvariance,ANOVA)、主成分分析(principal component analysis,PCA)和聚類分析法(clusteringanalysis,CA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同葡萄品種干紅葡萄酒主要揮發(fā)性成分分析

3個(gè)葡萄酒樣品的揮發(fā)性成分總離子流圖見圖1,揮發(fā)性成分檢測(cè)結(jié)果見表2。

由表2可知,3個(gè)樣品共鑒定出88種香氣組分,其中美樂、赤霞珠、西拉樣品分別定性檢測(cè)出68、55、67種香氣化合物,三者共有組分41種,占已定性總組分?jǐn)?shù)的46.6%。美樂和赤霞珠相同成分47種,美樂特有成分21種、赤霞珠8種；美樂和西拉相同成分52種,美樂特有成分16種、西拉16種；赤霞珠和西拉相同成分43種,赤霞珠特有成分12種、西拉25種。三者香氣成分的共性與個(gè)性共同構(gòu)成了其風(fēng)味的相似性與典型性[8]。

表2 美樂、赤霞珠及西拉干紅葡萄酒香氣成分含量、閾值及感官描述Table 2 Aroma components contents,sensory threshold and sensory description of Merlot,Cabernet Sauvignon and Syrah dry red wines

續(xù)表

續(xù)表

由表2可知,酯類化合物種類最多(43種),其次為醇類(18種)。美樂樣品中已定性的68種組分含量范圍0.03～126.37 mg/L,共計(jì)557.93 mg/L。赤霞珠樣品中55種組分含量范圍0.02～123.86 mg/L,共計(jì)427.28 mg/L。西拉樣品中67種組分含量范圍0.05～154.91 mg/L,共計(jì)620.10 mg/L。3個(gè)樣品含量排名前10位的香氣成分有8個(gè)相同,主要為酯類、醇類,說明三者在主要香氣成分組成上具有一致性。

感覺閾值和感官描述由查閱李華《葡萄酒品嘗學(xué)》[19]和文獻(xiàn)[7,10,17]獲得。氣味活性值(odoractivityvalue,OAV)(即質(zhì)量濃度與閾值的比值)是目前估計(jì)單個(gè)香氣成分實(shí)際氣味貢獻(xiàn)的客觀方法[10,20-21],＞1時(shí)認(rèn)為該物質(zhì)有香氣貢獻(xiàn)。供試樣品香氣成分的質(zhì)量濃度、感覺閾值與感官特征描述詳見表2。由表2可知,除感覺閾值不明確的物質(zhì),從OAV值看,美樂、赤霞珠、西拉樣品中分別有19、18、19種物質(zhì)有感官貢獻(xiàn),且有12種為共有物質(zhì),說明三者香氣特征比較相近。

2.2 不同品種干紅葡萄酒香氣成分的顯著性差異分析

根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu),將香氣成分歸為醇類、酯類、有機(jī)酸類、酮醛類等類別,分別計(jì)算3個(gè)樣品中各類物質(zhì)的相對(duì)含量,進(jìn)行分類比較,結(jié)果見圖2。

圖2 不同品種干紅葡萄酒香氣分類相對(duì)含量比較Fig.2 Comparison of aroma components contents of dry red wines with different varieties of grape

2.2.1 酯類化合物

酯類是葡萄酒中最重要的香氣,也是影響新酒香氣的主要因素[23]。由圖2可知,美樂和西拉中酯類相對(duì)含量較高。在檢出的43種酯類物質(zhì)中,美樂有35種,占該品種已檢出組分總含量的56.32%,赤霞珠有30種,占45.20%,西拉有37種,占55.44%。三者共有酯類22種(占51.16%),其中辛酸乙酯含量均為最高且有顯著差異(P＜0.05),均貢獻(xiàn)甜蜜的果香、茴香味；乙酸乙酯對(duì)西拉無貢獻(xiàn),但在50 mg/L以下時(shí)可以增加葡萄酒的復(fù)雜性[23]。

癸酸甲酯和棕櫚酸乙酯在三者中無顯著差異(P＞0.05),屬于共性成分。美樂與赤霞珠有7種、美樂與西拉有10種、赤霞珠與西拉有8種酯類物質(zhì)為共性成分,樣品間差異性成分和個(gè)性成分的種類與數(shù)量均明顯多于共性成分。

從香氣貢獻(xiàn)看,丁酸乙酯、異戊酸乙酯等9種共有酯類物質(zhì)的OAV均＞1,使三個(gè)樣品表現(xiàn)出花香、甜果香、草莓香,但含量有差異。乙酸乙酯、琥珀酸二乙酯在西拉中OAV＜1,但在美樂和赤霞珠中表現(xiàn)出甜果味。異丁酸乙酯只在赤霞珠中貢獻(xiàn)出草莓香；2-甲基丁酸乙酯在美樂中沒有香氣貢獻(xiàn),在赤霞珠和西拉中表現(xiàn)為青蘋果味；十一酸乙酯只在美樂中表現(xiàn)出椰子香。反-威士忌內(nèi)酯只在經(jīng)橡木桶儲(chǔ)存的葡萄酒中存在,是橡木桶處理工藝的一種標(biāo)志性產(chǎn)物[8,15],雖然是共有成分,但赤霞珠中OAV值稍＞1,其余約等于1,分析認(rèn)為可能是橡木桶陳釀時(shí)間沒有達(dá)到完全一致而造成其差異性,其次是橡木桶本身的差異性造成的。

2.2.2 醇類化合物

由圖2可知,美樂、赤霞珠、西拉樣品中醇類物質(zhì)含量占總香氣成分含量的比例分別為35.64%、46.66%、35.80%。美樂與赤霞珠有8種醇類為共性成分,美樂、赤霞珠分別與西拉有3種醇類為共性成分,其中異戊醇OAV均＞1,呈現(xiàn)微弱的脂肪味。在其他醇類中,3個(gè)樣品中苯乙醇有顯著差異,但OAV均＞1,表現(xiàn)為玫瑰、薔薇、蜂蜜香；1-辛醇在美樂和西拉中被檢出并表現(xiàn)玫瑰花和甜草藥味；1-癸醇僅在美樂中被檢出并賦予令人愉悅的橙花香和特有的淡油脂味。

2.2.3 有機(jī)酸類

葡萄酒中大部分有機(jī)酸為發(fā)酵的副產(chǎn)物,少部分來源于葡萄漿果并代謝為其他化合物[22]。由表2看出,共檢出7種有機(jī)酸類,辛酸和癸酸在3個(gè)樣品中有顯著差異(P＜0.05),辛酸在美樂和西拉中表現(xiàn)出奶酪味和澀味,癸酸在西拉中表現(xiàn)微弱的脂肪味,除反-2-己烯酸和壬酸的嗅覺閾值不清楚外,其余均不表現(xiàn)氣味特征。

2.2.4 酮醛類化合物

美樂、赤霞珠和西拉樣品中共檢出4種酮醛化合物,在香氣總含量中所占比例均為最少,分別為0.80%、1.86%和0.10%。除苯甲醛和5-甲基呋喃醛的感覺閾值不明確,其余均無氣味貢獻(xiàn)。

2.2.5 萜烯、酚類、其他類化合物

萜烯化合物通常具有花香、果香、種子、樹葉、木頭以及根莖等氣味,主要源于漿果,葡萄酒中大多數(shù)酚類則源于發(fā)酵過程中和橡木桶陳釀過程中形成的羥基苯乙烯酯類化合物[23]。萜烯、酚類、其他類化合物共檢出16種,所占比例分別為美樂2.23%、赤霞珠3.04%、西拉3.18%。在已知感覺閾值且OAV＞1的物質(zhì)中,大馬士酮僅在美樂中被檢出,賦予葡萄酒甜蘋果味；反式-橙花叔醇只在美樂和西拉中被檢出,且僅在西拉中貢獻(xiàn)出甜花香；香茅醇僅在西拉中被檢出,賦予青草、丁香花、薔薇花香；里那醇只在赤霞珠和西拉中被檢出,含量有顯著差異(P＜0.05),但OAV均＞1,表現(xiàn)出甜美的果香。苯乙烯、金合歡醇等6種物質(zhì)具有不同的香氣特征,但由于感覺閾值不明確,還有待進(jìn)一步研究。

2.3 不同品種干紅葡萄酒香氣主成分分析

本研究對(duì)檢測(cè)出的88種香氣成分進(jìn)行了主成分分析。根據(jù)Minitab15分析的結(jié)果,從中選擇了前四種主成分,其特征值及貢獻(xiàn)率見表3。

表3 葡萄酒香氣主成分分析的特征值及其貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalues and contribution rate of aroma principal components analysis in wine

根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣表,計(jì)算得出88個(gè)特征值和特征向量之間是相互正交,且方差是遞減的,前4個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到94.4%,原始數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)變異分別達(dá)到50.3%、33.6%、5.5%、4.9%,且第一主成分和第二主成分明顯高于其他成分貢獻(xiàn)率,在前兩個(gè)主成分中,各成分在的貢獻(xiàn)率都＜0.2,大多數(shù)成分的貢獻(xiàn)率位于0.1左右。因此,在區(qū)分3個(gè)樣品香氣特征方面,由于香氣成分種類較多且比較分散,要利用少數(shù)幾個(gè)成分來區(qū)別不同品種酒的香氣特征是十分困難的,這與胡博然[9]區(qū)分不同品種葡萄酒香氣主成分分析的結(jié)論一致。

2.4 不同品種干紅葡萄酒香氣成分的聚類分析

對(duì)3個(gè)樣品的香氣成分進(jìn)行相似性聚類分析,將相近的聚為一組,聚類分析結(jié)果見圖3。

圖3 香氣成分對(duì)葡萄酒的聚類圖Fig.3 Cluster of aroma components for wine

圖3 中橫軸為樣本數(shù),1～3、4～6、7～9依次為美樂、赤霞珠、西拉的3次重復(fù)測(cè)定樣本。由圖3可知,每個(gè)品種的3個(gè)重復(fù)之間有著較高的相似性,被聚為一類,美樂與西拉相對(duì)較為接近,但3個(gè)樣品間的香氣物質(zhì)相似性均不足50%,從聚類分析的整體情況來看,不同品種橡木桶陳釀干紅葡萄酒中的香氣物質(zhì)有較大差異。

3 結(jié)論

本研究分析得出,供試樣品在主要香氣成分組成上具有一致性,主要為酯類和醇類物質(zhì)。通過顯著性差異分析和OAV值檢驗(yàn),3個(gè)樣品中有感官貢獻(xiàn)的共有成分中有12種相同,其中僅異戊醇為共性成分,其余物質(zhì)有差異,可以說三者香氣特征比較相近。此外,乙酸乙酯和琥珀酸二乙酯只在美樂和赤霞珠中表現(xiàn)出甜果味；辛酸只在美樂和西拉中表現(xiàn)出奶酪味、澀味；美樂和西拉酒樣均含有1-辛醇,賦予玫瑰花、甜草藥味；赤霞珠和西拉酒樣均含里那醇和2-甲基丁酸乙酯,呈現(xiàn)甜果香和青蘋果味；這些成分中除乙酸乙酯均有顯著差異(P＜0.05)。1-癸醇、大馬士酮和十一酸乙酯僅在美樂酒樣中被檢出,賦予橙花、特有的淡油脂味、明顯的椰子香；癸酸、反式-橙花叔醇和香茅醇僅在西拉中貢獻(xiàn)出微弱的脂肪味、甜花香和薔薇花香；異丁酸乙酯僅在赤霞珠中賦予草莓香。這些含量有顯著差異且有貢獻(xiàn)香氣的化合物可能是各酒樣的特征香氣成分,但要進(jìn)一步明確,還需要大量樣本進(jìn)行深入研究,以獲取更多信息。

通過主成分分析發(fā)現(xiàn),香氣成分種類較多且比較分散,要利用少數(shù)幾個(gè)成分來區(qū)別不同品種酒樣的香味特征十分困難。通過聚類分析,3個(gè)樣品的香氣物質(zhì)相似性均不足50%,不同品種酒樣間的香氣物質(zhì)有較大差異。

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