温泉水灌溉对赤霞珠葡萄果实香气成分的影响

张秀圆，黄丽鹏，肖秋红，邵小杰*

（山东农业大学园艺科学与工程学院，作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018）

温泉水灌溉对赤霞珠葡萄果实香气成分的影响

张秀圆，黄丽鹏，肖秋红，邵小杰*

（山东农业大学园艺科学与工程学院，作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018）

以5年生酿酒葡萄品种赤霞珠为试材，利用温泉水在转色期到成熟期进行6次灌溉处理，测定处理后的果实百粒重、可溶性固形物、可滴定酸、总酚和香气成分的变化，探究温泉水对香气等品质指标的影响。试验结果显示，葡萄的百粒重、可溶性固形物分别比对照增加10.4%、13.6%，可滴定酸降低1.2%，总酚增加10.3%；各处理中共检测出23种香气成分，其中，2-己烯醛含量最高，己醛次之；赤霞珠葡萄香气总量以及各香气成分含量均比对照有所增加，主要香气成分为正己醇、乙酸乙酯、2-己烯醛、己醛等，分别高于对照42.1%、29.6%、3.2%、13.1%；另外，增加了具有青草香味的 (Z)-3-己烯-1-醇。温泉水提高了葡萄果实质量及糖含量，降低了酸度，增加了香气的积累，果实品质得到改善。

温泉水；灌溉；赤霞珠；香气成分

葡萄果实的香气成分是葡萄与生俱来的属性之一，也是评价葡萄果实品质的重要性状，是葡萄与葡萄酒的重要感官质量指标之一[1]。葡萄果实香气物质主要是以异戊二烯、脂肪酸、氨基酸等为前体合成的，分别产生萜烯类、降C13异戊二烯类，直链脂肪醇、醛、酸、酯类、支链脂肪族类和芳香族类等香气成分[2]。葡萄果实中香气物质的种类、含量和组成比例受品种、果实成熟度、土壤环境及肥水条件的影响[3]。

温泉是由于地壳深处的地下水受地热作用而形成，温泉水富含偏硅酸、溴、铜、铁、锌钙、镁等有益人体健康的矿质元素，有一定的矿化度，对肥胖症、运动系统疾病、神经系统疾病等具有特殊疗效[4]，而相关研究表明，其中的大量元素和微量元素对于植物的生长发育是不可或缺的，并对果实品质有一定的改善作用[5-7]。

赤霞珠（Cabernet Sauvignon）为我国自1892年开始引入的的欧亚种（Vitis vinifera L.）酿酒品种，在全国葡萄主产区均有分布，是我国栽培面积最大的酿造红葡萄酒品种，也是山东省的酿酒葡萄主栽品种之一，不同于玫瑰香、泽香等玫瑰香型葡萄，赤霞珠属于非芳香型葡萄，具有典型的青草香气特征[8]。本试验通过对发育期的赤霞珠葡萄灌溉稀释的温泉水，探究温泉水灌溉对葡萄香气成分的影响，旨在为葡萄果实香气品质的改善和调控提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

试验于2016年8～10月在山东农业大学南校区葡萄试验园和园艺科学与工程学院实验室内进行。供试品种为赤霞珠，自根系5年生树，株行距为1.0 m×2.0 m，篱架露天栽培。

浇灌所用温泉水采自泰安市徂徕山温泉城，温泉水的水质指标为：①矿质离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、F-、Sr2+、Li+，其含量分别为8.60 mg/L、142.50～182.50 mg/L、77.70～89.40 mg/L、5.81～9.04 mg/L、87.62～10.33 mg/L、2.70 mg/L、2.5～30.8 mg/L、0.32～0.36 mg/L。②官能团、、SiO2，其含量分别为249.69～269.17 mg/L、232.35～283.99 mg/L、36～38 mg/L。③水性指标电导率为354.5～1306.9 us/cm，矿化度为0.23～0.87 g/L、总硬度231.26～247.17 mg/L、pH值7.5～8.2，呈现弱碱性[9]。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

2015年开展了预备试验确定了适宜的灌溉时期、灌溉浓度和灌溉次数；于2016年7月下旬（转色期）开始至9月（成熟前期），对长势一致的赤霞珠葡萄进行浓度为50%的温泉水（温泉水与清水以1:1的比例进行稀释）灌溉处理。每次每株浇灌8 L（根据土壤含水量的20%计算所得），以清水灌溉为对照（CK）。每处理选取1对立柱空间5～6株为小区进行沟灌，均浇灌6次，常规管理。于处理结束后一周后兼顾阴阳面、叶幕层内外中间果穗及每穗肩、中、顶部分随机取果实100粒，重复3次，样品采集完后，带回实验室测量单果重，液氮冷冻，于-40 ℃冰箱内保存。

以1%电子天平测定果粒重，数显式折光仪测定果实可溶性固形物，福林（F-C）试剂法测定葡萄总酚含量。

1.2.2 香气成分萃取方法

在15 mL的样品瓶中，加入取自-40 ℃冰箱去籽并用液氮冷冻后尽量粉碎的赤霞珠葡萄样品20 g、加入 l g NaCl（使香气成分充分被萃取）、3 μL 0.822 g/L的内标2-辛醇和磁力转子后，迅速用锡箔纸密封好后置于磁力搅拌加热台上，40 ℃，200 r/min，搅拌预热10 min，将已活化或热解析过的萃取头（DVB/CAR/PDMS）插入样品瓶的顶空部分，萃取头距离液面1 cm。在40 ℃，200 r/min搅拌加热条件下，吸附40 min，样品瓶中香气物质达到气-固和气-液平衡，然后将萃取头插入气相色谱进样口250 ℃，热解析10 min。

1.2.3 气相色谱-质谱（GC-MS）分析

采用HS-SPME-GC-MS（顶空固相微萃取结合气质联用）方法测定葡萄挥发性物质含量，参照Sanchez-Palomo等的方法，结合自身气质联用仪条件，略有改动。

仪器：GC-MS QP2010 Plus气相色谱-质谱联用仪，日本岛津公司；手动SPME进样器，固相微萃取装置，萃取头：50/30 μm CAR/DVB/PDMS，由美国supelco公司生产。

GC-MS分析条件：使用的色谱柱为Rtx-5 MS（60 m ×0.25 mm×0.25 μm）毛细管柱；载气为高纯氦气，流速为1.27 mL/min。固相微萃取手动进样，采用不分流模式。进样口温度250 ℃。柱温升温程序：初始40 ℃，保持2 min，以5 ℃/min的速度升温到230 ℃，保持5 min。质谱接口温度250 ℃，离子源温度230 ℃，电离方式EI，电子能量70 ev，全扫描模式，扫描范围：30～450 U。

1.2.4 定性定量方法

（1）定性分析：香味组分经气相色谱分离，不同组分形成其各自的色谱峰，用气相色谱-质谱-计算机联用仪进行分析鉴定。各组分质谱经计算机谱库（NIST/ WILEY）检索及资料分析，再结合有关文献进行人工谱图解析，确认香味物质的各个化学成分。

（2）定量分析：采用内标法进行定量。计算公式如下：各组分含量/(ng/g)=[各组分的峰面积/(内标的峰面积×样品量/g)]×内标浓度/(g/L)×内标用量/μL×1000。

1.3 数据处理

利用质谱全离子扫描（Scan）的图谱，结合NIST14和WILEY7比对结果及相关文献的参考对香气物质进行定性；采用面积归一化法定量，取3次重复平均值作为香气物质的相对含量。应用SPSS 19.0和Excel软件进行统计处理，差异显著性分析采用DPS数据分析软件（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 温泉水灌溉对赤霞珠果实品质指标的影响

温泉水浇灌赤霞珠后，除可滴定酸含量变化不显著，各品质指标均比对照显著增加（表1）。其中，果实百粒重比对照增加10.4%，可溶性固形物增加13.6%，总酚含量高出对照10.3%，可滴定酸含量比对照降低了1.2%。试验结果说明，温泉水浇灌对葡萄果实品质产生了明显的促进作用。

2.2 温泉水灌溉对赤霞珠香气成分的影响

2.2.1 赤霞珠葡萄的香气组成和含量

温泉水灌溉和清水处理的赤霞珠葡萄共检测到23种香气成分，共有醇类7种、醛类9种、酮类2种、酯类3种、烃类1种及其他1种，其中醇类、醛类为主要组成部分（表2）。经温泉水灌溉后的赤霞珠检测到21种香气，其中醇类7种、醛类7种，酮类2种、酯类3种、烃类1种及其他1种；清水处理的赤霞珠检测到20种香气，其中醇类5种、醛类9种、酮类2种、酯类3种及其他1种；二者共有香气18种，温泉水灌溉后的赤霞珠比对照增加了3种，分别为(E)- 3-己烯-1-醇、2-（羟甲基）-2-硝基-1, 3-丙二醇和1,8-二甲基萘。另外醇类物质主要包括乙醇、(E)-2-己烯醇、正己醇、2-甲基-3-丁烯-2-醇等；醛类包括己醛、2-己烯醛、壬醛等；酮类则以2-辛酮和2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4(H)吡喃-4-酮为主。

表1 温泉水对赤霞珠果实品质的影响

表2 温泉水灌溉后果实主要香气组分及其含量

表3 温泉水对赤霞珠香气成分含量的影响 （单位：μg/g）

表4 温泉水对葡萄特征香气成分的影响 （单位：μg/g）

2.2.2 温泉水灌溉对赤霞珠香气种类和香气总量的影响

温泉水灌溉赤霞珠果实后的香气总量和清水灌溉产生显著差异，比对照增加10.5%（表3）。另外醇类、醛类等主要香气组分也有显著增加，其中，醇类比对照提高47.2%，醛类高出对照近5.9%；其他各类物质也都比对照有所提高。因此可知：温泉水对葡萄挥发性香气的影响明显优于清水灌溉。

2.2.3 赤霞珠葡萄主要香气物质比较

温泉水灌溉赤霞珠葡萄，不仅影响了葡萄香气总含量，而且对各香气组分也影响显著（表4）。其中主要醇类、醛类物质的含量均比对照有明显增加，其中主要组分中的正己醇、2-己烯醛、己醛比对照增加较显著，分别高于对照42.1%、3.2%、13.1%，并且新产生了具有青草香味的(Z)-3-己烯-1-醇。

3 讨论

葡萄等果树的物质代谢、生理活动与矿质元素紧密相关，矿质营养对葡萄形态建成、果实品质与产量形成起着极其重要的作用[10-12]。

温泉水灌溉处理后的赤霞珠葡萄果实重量比对照增加10.4%，可溶性固形物、总酚含量分别增加13.6%、10.3%，可滴定酸含量比对照降低1.2%。在检测到的23种香气中，二者共有香气为18种，温泉水灌溉的赤霞珠共检测到21种香气，比对照增加了3种，分别为(E)- 3-己烯-1-醇、2-(羟甲基)-2-硝基-1,3-丙二醇和1,8-二甲基萘，香气总量由清水灌溉的10.39 μg/g升高到11.60 μg/g，比对照增加11.7%。试验结果表明灌溉温泉水促进了葡萄对矿质元素的吸收，明显提高了葡萄的香气等品质指标，葡萄香气物质的组成除受品种影响外，还因矿质营养、生长环境和栽培管理方式的差异而不同[13]。李宝江等[14]对苹果果实内Ca、K、P、Mg、Zn和Mn等元素与苹果风味品质的关系进行研究，结果表明Ca、K与果实风味呈极显著的正相关关系。本试验用水采自山东省泰安市徂徕镇的温泉水资源，其温泉水中富含大量的矿质离子，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Li+等含量较大幅度超过了正常灌溉水，其中Ca2+含量达到77.70～89.40 mg/L、Mg2+含量达到5.81～9.04 mg/L，而且其pH值和矿化度等指标均在正常灌溉水范围内，由此可见，灌溉温泉水对果实品质有显著的提升效果。

我们还观察到，本试验从赤霞珠葡萄果实中共检测到香气成分23种，并将其归类为醇类、醛类、酮类、酯类和烃类，以醛类和醇类为主，其中醛类物质所占比例最高，达到香气总量的78.7%，其次是醇类。醛类含量最高的是2-己烯醛，为5.51 μg/g，其次是己醛、5-羟甲基糠醛，三者分别比对照增加3.2%、13.1%、6.25%；醇类含量最高的是正己醇，为0.27 μg/g，高出对照42.1%。除此之外，温泉水处理后的果实香气成分中比对照还增加了一种青草味的C6醇，即(Z)-3-己烯-1-醇，矿质元素主要影响葡萄果实中具有生青味的C6类香气物质的积累，并且可以促进赤霞珠等葡萄果实主要香气物质中的C6醇向C6醛的转化[15]，上述结果表明温泉水中丰富的矿质元素满足了葡萄生长所需的营养条件，促进了葡萄香气等营养物质的合成尤其是C6醛和C6醇的合成，提高了果实品质。

4 结论

灌溉富含矿质元素的温泉水增加了赤霞珠葡萄的果重、可溶性固形物含量和多酚含量，显著提高了葡萄果实的香气含量，增加了香气种类，主要香气成分2-己烯醛、己醛、乙酸乙酯、正己醇分别比对照增加3.2%、13.1%、29.6%、42.1%，显著改善了赤霞珠葡萄的果实品质特别是香气品质。

[1] 张明霞, 吴玉文, 段长青. 葡萄与葡萄酒香气物质研究进展[J].中国农业科学, 2008(7): 2098-2104.

[2] SCHWAB W, DAVIDOVICH-RIKANATI R, LEWINSOHN E. Biosynthesis of plant-derived flavor compounds[J]. The Plant Journal, 2008, 54(4): 712-732.

[3] OLIVEIRA J M, FARIA M, SÁ F, et al. C6-alcohols as varietal markers for assessment of wine origin[J]. Analytica Chimica Acta, 2006, 563(1): 300-309.

[4] 彭淑琼. 恩平市温泉水部分重金属元素的检测[J]. 旅行医学科学, 2006(4): 28-30.

[5] BAXTER I. Ionomics: Studying the social network of mineral nutrients[J]. Current Opinion in Plant Biology, 2009, 12(3): 381-386.

[6] HÄNSCH R, MENDEL R R. Physiological functions of mineral micronutrients (Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Mo, B, Cl)[J]. Current Opinion in Plant Biology, 2009, 12(3): 259-266.

[7] SINGH U M, SAREEN P, SENGAR R S, et al. Plant ionomics: a newer approach to study mineral transport and its regulation[J]. Acta Physiologiae Plantarum, 2013, 35(9): 2641-2653.

[8] GOMEZ. E, MARTINEZ. A , LAENCINAZ. J. Localization of free and bound aromatic compounds among skin, juice and pulp fractions of some grape varieties[J]. Vitis, 1994, 33(1): 1-4.

[9] 王杨, 张秀圆, 黄丽鹏, 等. 温泉水灌溉对葡萄品质和土壤理化性质的影响[J]. 落叶果树, 2016(2): 20-22.

[10] 聂松青, 田淑芬. 葡萄矿质营养概况及微生物肥的应用[J]. 中外葡萄与葡萄酒, 2015(5): 46-51.

[11] 路超, 薛晓敏, 王翠玲, 等. 山东省苹果园果实品质指标、叶片营养与土壤营养元素的相关性分析[J].中国农学通报, 2011, 27(25): 168-172.

[12] 覃杰凤. 果树矿质营养的研究进展[J]. 安徽农学通报, 2011, 17(7): 94-96.

[13] 周建梅, 曹耀鹏, 贾名波, 等. 山东不同产区巨峰葡萄香气物质分析[J]. 中外葡萄与葡萄酒, 2013(2): 16-20.

[14] 李宝江, 林桂荣, 刘风君. 矿质元素含量与苹果风味品质及耐贮性的关系[J]. 果树科学, 1995, 12(3): 141-l45.

[15] 刘迪, 张也, 杨玉梅, 等. 叶面喷施微量元素和稀土元素混合液对酿酒葡萄果实中矿质元素及主要香气物质的影响[J]. 果树学报, 2015(4): 620-632.

Effects of thermal spring water irrigation on aroma quality of Cabernet Sauvignon grapes

ZHANG Xiuyuan, HUANG Lipeng, XIAO Qiuhong, SHAO Xiaojie*
（College of Horticultural Science and Engineering, Shandong Agricultural University, State Key Laboratory of Crop Biology, Tai'an, Shandong 271018, China）

The 5 years old of Cabernet Sauvignon was irrigated by using the local rich thermal spring water resources for 6 times during the period of varison to maturity. The changes of 100 berries weight, soluble solids, titratable acid, total phenol and aroma components were investigated, to explore the effect of thermal spring water on the aroma quality of Cabernet Sauvignon grape. The results showed that the 100 berries weight and soluble solids content of grape fruit increased 10.4%、13.6%, the titratable acid decreased by 1.2%, and the total phenol content increased by 10.3% compared with the control; 23 kinds of aroma components were detected in all treatments, among which, 2-Hexenal was the highest, Hexanal was second, the total amount and components of aroma of Cabernet Sauvignon were increased than the control after the treatment of thermal spring water. The main aroma components were1-Hexanol, Ethyl acetate, 2-Hexenal and Hexanaldehyde, significantly higher than that of the control, respectively increased 42.1%, 3.2%, 13.1%. In addition, (Z)-3-Hexen-1-ol, were added. The fruit quality of grape was increased, the acidity was decreased, the accumulation of aroma was increased, the fruit quality was increased signifi cantly after thermal spring water, so this research was worthy to be popularized in production.

thermal spring water; irrigation; Cabernet Sauvignon; aroma component

S663.1

A

10.13414/j.cnki.zwpp.2017.03.008

2017-04-10

国家现代葡萄产业体系建设专项（CARS-30），山东省自然科学基金项目（ZR2012CM023）

张秀圆（1990-），女，山东济宁人，在读研究生，研究方向为葡萄栽培生理。E-mail: 1456850648@qq.com

*通讯作者：邵小杰，E-mail: shaoxj65@163.com