三种红色酿酒葡萄品种果实酚类物质比较

孙树霖，刘政海，张 丽

（山西农业大学 软件学院，山西 晋中 030801）

酿酒葡萄果实品质决定酿造葡萄酒的品质，其中酚类物质是葡萄酒最重要的风味物质之一，包括总酚、单宁、黄酮类、花色苷等，不仅影响葡萄酒的口感、颜色，还决定葡萄酒的一些生理活性功能[1]。研究不同品种果实成熟期不同部位酚类物质含量，对明确当地酿酒葡萄种植采收以及提高葡萄酒品质具有重要的指导意义。酿酒葡萄果实中酚类物质含量受品种、地域以及环境等因子的影响。目前我国栽培的酿酒红葡萄主要有赤霞珠、美乐、西拉、蛇龙珠、品丽珠、玫瑰香等[2]。赤霞珠起源于波尔多，酿造的葡萄酒颜色深、单宁强劲，酒体结构感强，且赤霞珠葡萄有很强的适应能力，可在不同条件下茁壮生长，且表现良好，现已在世界各地广泛种植[3-4]。对贺兰山东麓产区葡萄调查发现，总酚物质含量为赤霞珠＞美乐＞蛇龙珠[5]。酿酒葡萄果实中果皮和种子的酚类物质含量远超过果肉中含量，葡萄酒中的酚类物质也主要通过浸渍果皮和种子中的酚类物质[6]。黄土高原葡萄产区光线充足，昼夜温差大，在该地区栽培的美乐葡萄表现出高糖、高酸、高酚类物质[7]。蒋宝等[8]对品丽珠果实基本理化指标及多酚组成和含量进行检测，表明不同地形对品丽珠葡萄果皮中酚类物质含量有一定的影响。赤霞珠、美乐、品丽珠为黄土高原地区的主栽酿酒品种，对地区酿酒葡萄成熟期的采收没有明确的标准，本研究通过系统分析果实基本品质和不同部位酚类物质含量，科学描述与评价葡萄成熟期品质，为黄土高原地区不同酿酒葡萄品质判断提供方法，可作为农户种植酿酒葡萄品种的参考，为指导酿酒葡萄采收提供理论依据，提高地方葡萄酒品质。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酿酒葡萄品种美乐（Vitis viniferaL.cv.Merlot）、品丽珠（Vitis viniferaL.Cabernet Franc）、赤霞珠（Vitis viniferaL.cv.Cabernet Sauvignon）：栽培于山西省太谷县任村乡，均为20年生葡萄，为‘厂’字形立架栽培。将达到生产成熟的葡萄进行果实采样，采样通过对角线法则选取9棵葡萄树，每棵树分别需要在阴面和阳面的叶幕外层、结果部位居中的果穗上进行采果，每穗果在果穗上中下位置各选取3粒无病虫害无霉变的果粒，利用冰盒带回实验室。重复采样时选取不同的葡萄树。

甲醇、乙醇、正丁醇、氢氧化钠、亚硝酸钠、碳酸钠、氯化铝、盐酸（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；儿茶素、单宁酸（均为色谱纯）：美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

UV1902双光束紫外分光光度计：上海勤酬衡器有限公司；Z 326K型离心机：上海贺默仪器科技有限公司；JEB2002电子天平：上海蒲春计量仪器有限公司；ATAGO PAL-1数显折射仪：上海叶拓科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 不同品种酿酒葡萄成熟期品质评价

对成熟期果实品质进行如下测定：

平均粒质量：对采样后的葡萄称量；可滴定酸（titrable acid，TA）含量：采用NaOH 滴定法测定；总可溶性固形物（total soluble solid，TSS）：采用数显折射仪测定。果皮比重：称量30粒果实质量后，将30粒葡萄皮和种子进行分离，称量30粒葡萄果皮质量，果皮质量与果粒质量比值即为果皮比重；种子比重：称量30粒果实质量后，将30粒葡萄皮和种子进行分离，称量30粒葡萄种子质量，种子质量与果粒质量比值即为种子比重；出汁率：称100 g不带果蒂的果粒将其在自封袋中充分破碎，利用纱布过滤，测得的汁液质量与果粒总质量之比即为葡萄出汁率。

1.3.2 主成分分析

主成分分析法是研究指标体系的内在结构，然后利用降维思想把多指标转换成少数几个相互独立的综合指标（主成分），减少了信息的交叉，分析评估结果更具有客观性和准确性。可从众多酚类指标中找出品种间特征差异酚类物质，更客观分析酿酒葡萄不同品种间酚类物质含量差异。

1.3.3 测定方法

总酚和单宁：通过Folin-Ciocalteu法测定；总类黄酮：通过氯化铝比色法测定；黄烷醇：通过香草醛-盐酸法测定；原花色素：通过正丁醇-盐酸法测定；花色苷：通过pH值示差法测定[7]。测定结果以鲜质量计。

1.3.4 数据处理

利用Excel 2016软件进行平均数、标准差等计算及柱形图的制作，利用SAS9.0软件进行不同品种间品质显著性差异和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同酿酒葡萄果实基本成分比较

不同品种完全成熟的葡萄果实主要成分的测定结果见表1。由表1可知，赤霞珠成熟果实的平均单粒粒质量为1.42 g，显著低于美乐和品丽珠（P＜0.05）。三种酿酒葡萄间可溶性固性物含量差异不显著（P＞0.05），但可滴定酸存在显著差异（P＜0.05）。品丽珠和赤霞珠的果皮较厚，果皮比重显著高于美乐，且品丽珠种子较大，其种子比重为6.15%，显著高于其他两个品种（P＜0.05）。三个品种间出汁率差异不显著（P＞0.05），间于59.98%～61.38%。

表1 三种酿酒葡萄果实基本成分测定结果Table 1 Determination results of basal component of three wine grapefruits

2.2 不同酿酒葡萄果实果皮、果肉和种子中酚类物质比较

2.2.1 三种酿酒葡萄果实不同部位总酚含量比较

图1 三种酿酒葡萄果皮、果肉和种子中总酚含量Fig.1 Total phenolic contents in skins,flesh and seeds of three wine grapes

对酿酒葡萄美乐、品丽珠、赤霞珠葡萄果实不同部位总酚含量进行测定，结果见图1。由图1可知，赤霞珠果皮中总酚含量为28.82 mg/g，显著高于美乐和品丽珠（P＜0.05）；且在种子总酚含量表现为赤霞珠显著高于其他两个品种（P＜0.05），分别比美乐、品丽珠高68.47%、110%。三个品种果实果肉中总酚含量差异不显著（P＞0.05），含量间于2.33～2.53 mg/g。

2.2.2 三种酿酒葡萄果实不同部位单宁含量比较

单宁是葡萄酒品质的重要骨架，三个酿酒葡萄品种果实不同部位单宁含量测定结果见图2。由图2可知，赤霞珠果皮中单宁量含量最高，显著高于美乐（P＜0.05），而美乐果皮中单宁含量为20.37 mg/g，显著高于品丽珠（P＜0.05）；品丽珠果实果肉中单宁含量最高，为1.64 mg/g。赤霞珠种子中单宁含量与美乐差异不显著（P＞0.05），但显著高于品丽珠（P＜0.05）。

图2 三种酿酒葡萄果皮、果肉和种子中单宁含量Fig.2 Tannin contents in skins,flesh and seeds of three wine grapes

2.2.3 三种酿酒葡萄果实不同部位总类黄酮含量比较

三种酿酒葡萄果实不同部位总类黄酮含量测定结果见图3。由图3可知，酿酒葡萄不同部位总类黄酮含量差异明显，且不同品种间果实不同部位含量差异显著。美乐葡萄果皮中总类黄酮含量为8.70 mg/g，显著高于赤霞珠和品丽珠（P＜0.05），且赤霞珠显著高于品丽珠（P＜0.05）。同样，果肉中总类黄酮含量表现为美乐显著高于其他两个品种（P＜0.05）。赤霞珠果实种子中总类黄酮含量最高，为2.32mg/g，显著高于品丽珠和美乐果实种子中含量（P＜0.05）。

图3 三种酿酒葡萄果皮、果肉和种子中总类黄酮含量Fig.3 Total flavonoids contents in skins,flesh and seeds of three wine grapes

2.2.4 三种酿酒葡萄果实不同部位黄烷醇含量比较

图4 三种酿酒葡萄果皮、果肉和种子中黄烷醇含量Fig.4 Flavanols contents in skins,flesh and seeds of three wine grapes

黄烷醇主要为葡萄酒品质提供苦涩味，具有抗氧化保健功能，且对提高葡萄酒的风味具有关键作用。三种酿酒葡萄果实不同部位黄烷醇含量测定结果见图4。由图4可知，赤霞珠葡萄果皮中黄烷醇含量为41.19 mg/g，比美乐葡萄果皮中含量高24.40%（P＜0.05），比品丽珠高34.96%（P＜0.05）。三种酿酒葡萄果肉和种子中黄烷醇含量差异不显著（P＞0.05），其中果肉中黄烷醇含量间于0.41～1.07 mg/g，种子中黄烷醇含量间于4.37～4.81 mg/g。

2.2.5 三种酿酒葡萄果实不同部位原花色素含量比较

原花色素是一类由黄烷-3-醇通过C4-C8或C4-C6聚合而来的多聚体，对葡萄酒口感有较大影响。三种酿酒葡萄果实不同部位原花色素含量测定结果见图5。

图5 三种酿酒葡萄果皮、果肉和种子中原花色素含量Fig.5 Proanthocyanidins contents in skins,flesh and seeds of three wine grapes

由图5可知，在葡萄果实的果皮中含量较高，美乐葡萄果皮中原花色素含量为10.72 mg/g，分别比品丽珠、赤霞珠果皮中含量高96.70%（P＜0.05）、179.23%（P＜0.05）。三种酿酒葡萄果肉和种子原花色素含量均比较少，果肉中最高含量为0.042 mg/g，种子中最高含量为0.13 mg/g。三种酿酒葡萄果肉和种子中原花色素含量差异不显著（P＞0.05）。

2.2.6 三种酿酒葡萄果皮中花色苷含量比较

红葡萄酒中的颜色主要来源于葡萄果皮中的花色苷，花色苷不仅赋予红葡萄酒颜色，还对酒体的收敛性、澄清度、稳定性等有重要作用。三种葡萄酿酒果皮花色苷含量测定结果见图6。

图6 三种酿酒葡萄果皮花色苷含量Fig.6 Anthocyanin contents in skins of three wine grapes

由图6可知，赤霞珠葡萄果实完全成熟时果皮中花色苷含量最高为9.25 mg/g，显著高于其他两个品种（P＜0.05）。美乐与品丽珠果皮中花色苷含量差异不显著（P＞0.05），分别为5.11 mg/g、4.23 mg/g。

2.3 三种酿酒葡萄果实不同部位酚类物质主成分分析

三种酿酒葡萄成熟果实不同部位酚类物质主成分分析结果见表2。由表2可知，第一主成分和第二主成分累计方差贡献率为100%，可以完全反映不同酿酒葡萄果实中酚类物质含量差异。第一主成分方差贡献率为79.91%，在果皮中总酚、种子中总酚、果皮中单宁、果皮黄烷醇、花色苷权较大且为正数。第二主成分方差贡献率为20.09%，在果皮总类黄酮、果皮原花色素权较大且为正数。结果表明，果实中酚类物质含量与果肉中酚类物质含量相关性不大，且与种子中原花色素、种子中黄烷醇含量相关性不大，与果皮中酚类物质相关性较大，可作为不同酿酒品种酚类物质含量差异的主要指标。

表2 三种酿酒葡萄果实不同部位酚类物质主成分分析结果Table 2 Principal component analysis results of phenolic substances in different parts of three wine grapes

对第一和第二主成分计算结果见表3。由表3可知，赤霞珠在第一主分得分最高，为54.431分，且赤霞珠在第一和第二主分综合得分也大于美乐和品丽珠，为82.272分，由综合得分可以得出，在黄土高原地区三种酿酒葡萄酚类物质含量由高到低为赤霞珠＞美乐＞品丽珠。

表3 三种酿酒葡萄果实酚类物质指标主成分得分结果Table 3 Principal component score results of phenolic indicators of three wine grapes

3 讨论

葡萄酒的品质取决于酿酒葡萄果实的品质，其风味与果实的糖酸比、酚类物质含量、香气物质浓度有决定性联系[9-11]。酚类物质是酿酒葡萄在生长过程中的此生代谢物，主要包括单宁、总类黄酮、黄烷醇、原花色素等物质，受酿酒品种、种植地域、当年气候等影响[12]。杨中等[13]为了建立酿酒葡萄品质评价指标，测定了酿酒葡萄品种的单果质量、糖酸比、出汁率、维生素C、总可溶性固形物（TSS）、可滴定酸（TA）、风味等9项加工品质指标。本试验中通过测定了三种常见酿酒红葡萄成熟果实的平均果粒质量、糖酸比、皮肉籽比重、出汁率以及酚类物质含量，能够全面的分析这三个酿酒品种在黄土高原地区栽培条件下酿酒品质。试验测得赤霞珠和品丽珠果皮比重较高，且品丽珠种子比重较高。

酿酒葡萄果实不同部位酚类物质含量不同，张娟等[1]对20个酿酒红品种果实不同部位酚类测定发现，果皮中酚类物质含量最高，果肉中最少，且不同品种间酚类物质含量存在显著差异，与本试验中三个品种酚类物质含量以及主成分分析结果一致。为了建立综合评价酿酒葡萄品种特性，张灵敏等[14]对三个酿酒品种多酚和抗氧化分析得出，康贝尔葡萄的酚酸和黄酮类物质含量较高。酚类物质一般分为非花色苷和花色苷酚，张轲等[15]分析酿酒葡萄不同时期非花色苷酚含量，表明了天山北麓产区5个酿酒葡萄品种的品种特性，直观的反映了各品种在产区的表现，得出赤霞珠葡萄在天山北麓产区槲皮素类物质含量较高，与本试验中赤霞珠葡萄在黄土高原产区总酚含量较高一致。马力文等[16]利用模型反推与葡萄酒品质相对应的气象因子阈值和赤霞珠品质气象分类标准法系发现总糖、总酸、糖酸比和单宁的模拟效果较好，均方根误差（root mean square error，RMSE）较小。总类黄酮物质在果皮和种子中含量较高，是葡萄酒品质的关键因素[17]。代红军等[18]对赤霞珠不同时期果皮中总类黄酮含量的分析证明，在果实完熟时期含量最高，且与苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸4-羟基化酶、4-香豆酸辅酶A连接酶活性密切相关。黄烷醇和原花色素是葡萄酒中重要的苦涩物质，增加葡萄酒风味，提高葡萄酒的抗氧化品质[19]。OTTAVIANI J I等[20]利用8年的时间对黄烷醇和原花色素的研究证明，黄烷醇和原花色素在疾病风险降低、初级疾病预防和健康老化方面发挥重要作用，且可应用特定于健康维护和初级疾病预防的评估标准。本研究中分析证明赤霞珠、美乐、品丽珠葡萄果皮中黄烷醇和原花色素含量较高，可作为建立评价酿酒葡萄品质的模型数据。红葡萄酒的颜色主要来源于果皮，果皮中的花色苷不仅提供葡萄酒的颜色，对葡萄酒的澄清度、稳定性等有重要作用[21]。研究表明[22-23]，不同地域不同环境下，同一品种花色苷含量存在显著差异。葛谦等[24]研究五个酿酒葡萄品种花色苷组分含量，通过主成分分析法将6种成分简化为4种成分。本试验中通过主成分分析法将果实中酚类含量主要差异简化为果皮和种子中酚类物质含量。

4 结论

结果表明，不同酿酒葡萄品种间果实果皮中酚类物质含量存在显著差异，对酚类物质主成分分析表明，酿酒葡萄果皮和种子中总酚、单宁、总类黄酮以及果皮花色苷、黄烷醇、原花色素等可以反映果实酚类品质，可作为不同酿酒葡萄酚类物质含量差异的比较，比较发现在黄土高原栽培条件下赤霞珠葡萄为酚类含量比较丰富的品种，为地方种植酿酒葡萄品种提供理论依据，提高当地葡萄酒品质。