烟台产区‘赤霞珠’转色后指标的变化研究

崔文娟，赵玉平，田家浩，姜文广，赵 虎，郑斯元，李记明*

（1.烟台大学 生命科学学院，山东 烟台 264003；2.烟台张裕集团有限公司 山东省葡萄酒微生物发酵技术重点实验室，山东 烟台 264001）

好的葡萄原料是酿造优质葡萄酒的首要条件，品质好的酿酒葡萄应该具有较高的糖度和适宜酸度，同时较高的出汁率和典型的品种香气也是必要的[1]。糖和酸类物质主要存在于果肉中，影响发酵后葡萄酒酒精度和酸度的平衡，是葡萄酒构架的主要支撑物质[2]。多酚类物质主要存在于葡萄皮和葡萄籽中[3]。多酚类物质在葡萄浸渍发酵时被浸提出来，成为红葡萄酒的重要品质[4]。

葡萄的采收时间是影响葡萄品质的重要因素。LORRAIN B等[1]认为即使酿酒葡萄的品种再好，其成熟度达不到相应的要求，酿造出的葡萄酒品质也不会好。目前，国内外对葡萄成熟度和最佳采收期的研究较多。ROLLE L等[5]利用不同pH值的溶剂从Nebbiolo葡萄果实中提取酚类物质，测定果实成熟期间花色苷、类黄酮和总酚含量，从而判断酚成熟度。杨丽等[6]对嘉峪关地区不同成熟度佳美葡萄的理化成分跟踪研究，确定了该地区佳美葡萄的最佳采收日期。苏鹏飞等[7]研究了不同采收期的黑比诺葡萄对葡萄酒品质的影响，以指导黑比诺葡萄采收期的确定。

山东烟台酿酒葡萄产区是我国最知名的酿酒葡萄产区之一。‘赤霞珠’葡萄是烟台产区主要栽培的葡萄品种之一。‘赤霞珠’葡萄酒果香浓郁，酒体强劲有力，深受人们的喜爱。目前国内还没有关于烟台产区‘赤霞珠’葡萄的最佳采收时间的研究。本研究跟踪了2016年和2017年烟台产区‘赤霞珠’葡萄从转色后的理化指标和酚类物质指标的含量变化，并分析了各个指标间的相关性。利用主成分分析（principal component analysis，PCA），以理化指标和酚类物质指标为评价因子，综合评价不同采收时间‘赤霞珠’葡萄的果实品质，为该地区确定‘赤霞珠’葡萄的最佳采收期和优质葡萄酒的生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试样品为‘赤霞珠’葡萄：采自张裕公司烟台产区葡萄园。供试葡萄均定植于2010～2012年，栽培架式为倾斜独龙杆或单干双臂，株行距1.85 m×2.35 m，葡萄园采用常规管理。2016年和2017年分别采用“S”型取样法随机选定植株。葡萄转色期进行第一次采样，具体采样时间以转色后周数（weeks after verasion ，WAV）计，分别为0、1、2、3、4、5、6。每次采样每株葡萄选取1穗果，每个重复采集10穗果，3次重复。样品放入冷藏箱带回实验室。

对二甲氨基肉桂醛：上海卡迈舒生物科技有限公司；没食子酸、（+）-儿茶素：美国Sigma公司；福林酚试剂：上海鼎瑞化工有限公司；甲醇：四川西陇化工有限公司。所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

pH400酸度计：安莱立思仪器科技（上海）有限公司；722 E型可见分光光度计：上海奥析科学仪器有限公司；HT115ATC阿贝折光仪：苏州奇乐电子科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 理化指标测定

采用电子天平随机测量20粒果实的果粒质量、果皮质量、果籽质量，重复3次取平均值。还原糖、可滴定酸、pH值的测定参照参考文献[8]的方法，可溶性固形物采用阿贝折光仪测定，均重复3次，取平均值。

1.3.2 总酚、黄烷醇、花色苷的提取及测定

称取3.0 g葡萄皮、2.0 g葡萄籽，将其分别浸入20 mL甲醇中，在25℃条件下提取12 h，溶液轻轻移入干净容器。残渣用20 mL体积分数80%的甲醇溶液提取90 min，溶液移入干净容器，残渣继续用20mL体积分数50%的甲醇溶液提取90 min，溶液再次轻轻移入其他容器，最后将所有提取液混合。按照参考文献[9-11]的方法进行测定。

1.3.3 数据处理

采用Microsoft Office Excel 2010对数据进行计算，并用统计产品与服务解决方案（statistical product and service solution，SPSS）16.0对数据进行差异性显著分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 转色后‘赤霞珠’理化指标的变化规律

葡萄的各指标在成熟过程中处在不断变化的状态，成熟度不同，各指标也存在差异。葡萄的糖酸比即技术成熟度是目前判断葡萄成熟度最常用的方法之一。一般认为糖酸比≥20时，才能酿造出优质的葡萄酒[12]。2016年和2017年烟台产区‘赤霞珠’转色后各理化指标及糖酸比的变化情况见表1、表2。

表1 2016年‘赤霞珠’葡萄果实转色后理化指标的变化Table 1 Changes of physicochemical indexes of Cabernet Sauvignon grapes in 2016

表2 2017年‘赤霞珠’葡萄果实转色后理化指标的变化Table 2 Changes of physicochemical indexes of Cabernet Sauvignon grapes in 2017

由表1、表2可见，‘赤霞珠’果实转色后的果粒、果籽、果皮质量变化不大，但果粒、果籽质量整体有上升的趋势；还原糖含量、可溶性固形物含量、糖酸比呈不断上升的趋势，在5WAV后趋于稳定。2016年葡萄在1WAV时糖酸比就达到技术成熟度（21.20±3.30），2017年葡萄在4WAV时达到技术成熟度（22.95±1.47）且糖酸比整体低于2016年。采样日期越推后，有机酸被降解得越多，总酸含量呈不断下降趋势。

3 WAV前下降较迅速，后趋于稳定。保持在5～6 g/L。与总

酸含量变化趋势相反，葡萄的pH不断升高，后期趋于稳定。

2.2 转色后‘赤霞珠’酚类物质指标的变化规律

葡萄中的酚类物质有总酚、花色苷、黄烷醇等，是葡萄伴随次生代谢的过程中产生的一类重要化合物[13]。酚类物质对葡萄的品质、葡萄酒的颜色、口感等有重要影响，不仅决定着葡萄酒涩味和苦味的优劣与强弱，而且影响着葡萄酒的色泽、贮藏寿命及生物化学稳定性，是葡萄酒的“骨架成分”[14-15]。

图1 不同采收期‘赤霞珠’葡萄总酚（A，C）及黄烷醇（B，D）含量变化Fig.1 Changes of total phenols(A,C)and flavanols(B,D)contents in Cabernet Sauvignon grapes at different harvest periods

由图1A可见，随着采收期的推移，果皮总酚含量呈先上升后下降的趋势，且相互间均存在显著性差异（P＜0.05）。2016年在4 WAV达到最高值（16.37±0.48）mg/g，之后开始下降，最后一次采收（6WAV）时含量为（15.50±1.05）mg/g。相比2016年，2017年的果皮总酚含量整体偏低，从（6.00±1.41）mg/g（0 WAV）上升至（12.96±1.21）mg/g（4 WAV），之后开始下降。

由图1B可见，果皮黄烷醇含量的变化趋势与总酚含量的变化趋势一致，均呈先升高后下降的趋势。且2017年的含量整体低于2016年。在2 WAV前果皮黄烷醇含量上升迅速，之后速度较为缓慢。两年均在4 WAV达到最高含量，2016年为（2.18±0.17）mg/g，2017年为（2.15±0.17）mg/g。

由图1C可见，葡萄籽总酚含量呈先下降后上升的趋势，且存在显著性差异（P＜0.05）。在1 WAV之前下降较为缓慢（2016年时稍有上升），1～4WAV时下降迅速，后开始缓慢上升。2016年葡萄籽总酚含量为（55.27±2.80）～（35.20±2.75）mg/g，2017年葡萄籽总酚含量为（52.13±2.60）～（33.60±3.48）mg/g。

由图1D可见，与果籽的总酚含量变化趋势相同，果籽黄烷醇含量均呈先下降后升高的趋势，在葡萄的成熟过程中存在显著性差异（P＜0.05）。2016年和2017年葡萄子黄烷醇最高含量为（18.56±0.10）mg/g和（20.16±1.09）mg/g，均在4 WAV下降至最低，之后开始上升。

图2 不同采收期‘赤霞珠’葡萄花色苷含量变化Fig.2 Changes of anthocyanin contents in Cabernet Sauvignon grapes at different harvest periods

由图2可见，花色苷含量呈不断上升的趋势，在葡萄的成熟过程中均存在显著性差异（P＜0.05）。2016年葡萄转色后花色苷的含量在（2.78±0.97）～（6.28±0.86）mg/g；2017年葡萄转色后花色苷的含量在（1.30±0.46）～（4.38±0.40）mg/g。2017年‘赤霞珠’葡萄花色苷的含量显著低于2016年。

2.3 基本理化指标和酚类物质指标的相关性

为了研究烟台产区‘赤霞珠’葡萄成熟过程中理化指标和酚类物质指标之间的关系，以两年实验结果数据的平均值，对葡萄的基本理化指标和酚类物质指标做相关性分析，结果见表3。由表3可见，葡萄的糖酸比与可溶性固形物含量、还原糖含量呈极显著正相关（P＜0.01），与总酸含量呈显著负相关（P＜0.05），与葡萄的果粒质量、果籽质量、果皮质量呈现正相关（P＜0.05），但相关性不显著（P＞0.05）。与葡萄皮中的多酚含量呈显著正相关（P＜0.05），即随着葡萄的成熟，葡萄皮中的总酚、黄烷醇、花色苷含量有所增加；与葡萄籽中的多酚含量呈显著负相关（P＜0.05），即随着葡萄的成熟，葡萄籽中的总酚和黄烷醇含量不断下降。葡萄皮中的总酚含量和黄烷醇含量呈显著正相关（P＜0.05）。葡萄籽中的总酚含量与葡萄籽中的黄烷醇含量存在正相关，且相关性也达到了显著水平（P＜0.05）。

表3 ‘赤霞珠’葡萄基本理化指标和酚类物质指标的相关性Table 3 Correlation between basic physicochemical and phenols indexes of Cabernet Sauvignon grapes

由以上分析结果可知，葡萄的理化指标和酚类物质指标之间存在着一定的相关性甚至显著相关，说明不同指标之间存在着信息的重叠。由于检测所用的指标会增加生产成本，降低工作效率，因此，可通过主成分分析的方法，找到各个指标的相关性同时结合葡萄酒质量综合分析，选择其中对葡萄酒质量影响最大的指标，用于葡萄成熟度的监控[3]。

2.4 ‘赤霞珠’葡萄的主成分分析及品质评价

用SPSS软件分别对不同成熟度的‘赤霞珠’葡萄的各指标进行主成分分析，计算出特征值、方差贡献率和累计方差贡献率，结果如表4所示。

表4 ‘赤霞珠’葡萄主成分方差分析Table 4 Variance analysis of the principal components of Cabernet Sauvignon grapes

根据累计贡献率＞85%的原则，提取出了2个主成分y1和y2，其累计贡献率达到90.302%，能够全面反映不同成熟度赤霞珠葡萄果实的品质，葡萄果实多指标主成分分析结果见图3。

图3 ‘赤霞珠’葡萄果实各指标的主成分分析Fig.3 Principle component analysis of indexes of Cabernet Sauvignon grapes

由图3可见，主成分1中有较大载荷值的包括可溶性固形物、还原糖、糖酸比、pH及花色苷、果皮黄烷醇、果皮总酚。因此主成分y1从糖酸比和葡萄皮中的多酚反应葡萄果实的品质。葡萄的总酸、果籽黄烷醇和果籽总酚均在横轴的负半轴，对主成分y1呈负面贡献。对主成分y2贡献最大的指标是果籽质量。与5 WAV和6 WAV关联性较大的指标还原糖、糖酸比、可溶性固形物、花色苷、果粒质量、果籽质量，这些指标能够很好地表征5 WAV和6 WAV的葡萄品质。

通过SPSS分析，提取出两个主成分y1和y2，分别从不同方面反映不同成熟度赤霞珠葡萄果实的品质，但是单独使用某一个主成分难以对不同成熟度葡萄果实的品质进行综合评价。因此，将主成分按照贡献率比例计算，综合得分为Y=y1×λ1/（λ1+λ2）+y2×λ2/（λ1+λ2）（其中Y为综合得分，y为提取的主成分，λ为特征根），以综合得分对葡萄品质进行综合评价。综合得分越高，葡萄品质越好，从而确定最佳成熟度，结果见表5。

表5 不同采收期'赤霞珠'葡萄综合品质评价Table 5 Comprehensive quality evaluation of Cabernet Sauvignon grapes at different harvest period

由表5可知，葡萄果实的综合品质得分越来越高。由此可见，对于山东烟台产区的赤霞珠葡萄来说，其最佳采收时间在转色后5周左右。

3 结论

葡萄的含糖量决定了所酿葡萄酒的潜在酒精度，总酸是影响葡萄口感的重要指标，适量的酸对葡萄和葡萄酒的品质及生物稳定性具有重要作用。本研究结果表明，随着葡萄成熟度的增加，其还原糖含量，可溶性固形物含量和糖酸比均逐渐上升，总酸含量下降。

本研究结果表明，烟台产区‘赤霞珠’葡萄从转色后，葡萄皮中的总酚和黄烷醇含量呈先升高后下降的趋势，花色苷呈不断升高的趋势，但与第一次采收（0 WAV）相比，最后一次采收时（6 WAV）含量均显著增加（P＜0.05）。

赤霞珠葡萄理化指标和多酚指标的相关性分析表明，葡萄的糖酸比与可溶性固形物含量、还原糖含量、pH值呈极显著正相关（P＜0.01），总酸含量呈显著负相关（P＜0.05），与葡萄的粒质量、籽质量、皮质量呈正相关。与葡萄皮中的多酚含量呈显著正相关（P＜0.05），与葡萄籽中的多酚含量呈显著负相关（P＜0.05），即随着葡萄的成熟，葡萄皮中多酚含量有所增加，葡萄籽中多酚含量有所下降。葡萄皮中的总酚含量与黄烷醇含呈显著正相关（P＜0.05）。葡萄籽中的总酚含量与葡萄籽中的黄烷醇含量存在显著正相关（P＜0.05）。

综合2016年和2017年两年的实验数据，通过主成分分析，提取出主成分2，累计方差贡献率达到90.438%，能够全面反映不同成熟度‘赤霞珠’葡萄的果实品质。通过两个主成分对不同成熟度的‘赤霞珠’葡萄品质进行综合评价，结果表明烟台产区‘赤霞珠’葡萄的最佳采收期在转色后5周前后。虽然此结果是综合了两年的研究，但是由于温度、降水等气候条件差异性，尚不能确定以后年份中烟台产区‘赤霞珠’葡萄在该日期采收是否最好，这仍然需要进一步的研究。但本研究充分了解了与葡萄酒质量关系密切的葡萄理化指标和多酚指标在葡萄成熟过程中的变化规律，进而可以更好地监控葡萄的成熟度，合理地确定最佳采收期。

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