机械修剪方式下不同叶幕厚度对晋中地区赤霞珠葡萄酒香气的影响

赵 婷，王 珍，侍朋宝,2，张振文,*

（1.西北农林科技大学葡萄酒学院，陕西 杨凌 712100；2.河北科技师范学院食品科技学院，河北 昌黎 066600）

叶片是葡萄进行光合作用，为树体生长、果实发育供应营养的重要器官。叶幕管理即调整叶幕的叶片数量、叶面积指数，达到一方面改变架幕的温湿度，另一方面影响单片叶光能截留率及叶幕光能总截留率，调节叶幕的群体光合速率等目的[1-2]。近年来，国内外关于葡萄叶幕管理的研究日益增加，其中叶幕厚度是葡萄园叶幕机械化管理重要的参数之一，但这方面的相关研究很少。有研究表明不同的叶幕管理能够影响光照在叶幕内部的分布，改变叶片光合面积和光能利用率，平衡植株营养生长和生殖生长之间的关系[3]，进而影响葡萄植株连年稳产丰产的能力和树体对冬季的抗性，同时对葡萄的抗病性及果实品质如果形指数、颜色、果汁含糖量、酚类物质及香气物质等也有显著影响[4-9]。葡萄叶幕管理是一项劳动密集型作业，但人工劳动作业效率低，效果差，导致葡萄质量参差不齐，急需机械化管理技术解放劳动力，降低生产成本，提高作业效率，从根本上改善葡萄酒酿造原料[10-11]。

葡萄酒是以葡萄浆果发酵而成，葡萄浆果中的各类酚类物质与香气成分直接影响葡萄酒的质量，叶幕厚度的改变能够改善葡萄植株的光合、温湿度，从而影响浆果质量。酿酒葡萄的品质由许多因素决定，包括糖、酸、酚类物质、香气成分的含量及组成等。其中挥发性香气成分是葡萄中重要的风味物质，其种类繁多，主要包括酸类、醇类、酯类、萜烯类、醛酮类和酚类等[12]。葡萄酒中的香气物质除与葡萄品种、酿造工艺及发酵微生物等有关外，还受葡萄生长的环境条件和果实品质等方面的影响[4,13-15]，是形成不同特色和风格葡萄酒的关键因素，也是衡量葡萄酒品质的一个主要指标[16]。但目前国内外关于叶幕管理对葡萄酒香气物质影响的研究较少，因此本实验研究机械修剪方式下不同叶幕厚度对葡萄酒的主要质量指标的影响，为机械化修剪确定最佳的叶幕厚度，同时为国内相似的葡萄生态产区机械化叶幕管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

赤霞珠2012年定植于山西省襄汾县尧京酒庄（年平均气温11.5 ℃，年降雨量550 mm左右，无霜期185 d），株距1 m，行距3 m，南北行向，斜拉厂子型整形，长势基本一致，半机械化管理，除叶幕修剪外，土肥水等均采用基地统一管理方式。

乙酸乙酯、葡萄糖、氢氧化钠、硫酸钠、硫酸铵、五倍子酸、甲酸、甲醇、乙腈、乙酸 天津市博迪化工有限公司；福林-酚试剂 北京索莱宝科技有限公司；甲基纤维素、（+）-儿茶素、没食子酸（均为分析纯），内标物4-甲基-2-戊醇、标品香茅醇、壬醛、乙醇（均为色谱纯） 美国Sigma-Aldrich公司；Lallzyme EX果胶酶（酶活力5 700 U/g） 法国Lallemand公司；Red fruit酵母干粉 意大利Enartis公司。

1.2 仪器与设备

PAL-1数显手持式折糖仪 日本ATAGO公司；FD5系列真空冷冻干燥机 美国Gold Sim公司；PB-10标准型pH计 德国Sartorius公司；AUW220D电子天平、UV-1800型紫外-可见分光光度计 日本岛津公司；KQ-300DE型数控超声器 昆山市超声仪器有限公司；CentriVap离心浓缩仪 美国Labconco公司；Synergy-UV超纯水系统 德国Merck Millipore公司；5804R型低温冷冻离心机 德国Eppendorf公司；1100系列LC/MSD Trap-VL液相色谱-离子阱质谱联用仪、7890AGC system-5975C inert XL EI/CI/MSD气相色谱-质谱联用仪（配备PSMS/CAR/DVB萃取头） 美国Aligent公司。

1.3 方法

1.3.1 叶幕处理及酿酒

叶幕高度统一为2 m（地面以上），叶幕厚度管理方式共设置为3 个处理，分别为叶幕厚度70、85 cm和100 cm，如图1所示。每个处理设置3 个重复，每个重复50 株，共450 株。利用叶幕修剪机按预设叶幕厚度每7 d修剪一次。

图1 不同叶幕厚度下的赤霞珠Fig. 1 Cabernet Sauvignon with different canopy thickness treatments

从浆果转色开始，当果实含糖量低于180 g/L时每隔7 d采样，当果实含糖量高于180 g/L时每隔3～5 d采样。采样后立即带回实验室，破碎挤汁测定葡萄汁可溶性固形物和含酸量，并绘制成熟曲线，确定果实采收期。果实成熟后每个处理随机采集100 kg，进行葡萄酒酿造实验。果实破碎入罐后立即加入亚硫酸溶液（SO2质量浓度40 mg/L）搅匀，1 h后加入20 mg/L果胶酶，发酵启动后每天对温度和相对密度（20 ℃时，相同体积下葡萄酒质量与水的质量比）进行监控，发酵温度控制在23～25 ℃，24 h后加入用5%糖水、37 ℃活化30 min的活性干酵母200 mg/L进行乙醇发酵，待相对密度降至1.000以下进行皮渣分离，继续发酵并于残糖质量浓度低于2 g/L时加入亚硫酸溶液（SO2质量浓度60 mg/L）终止发酵，去除酒泥，20 ℃自然澄清2 个月后取样测定葡萄酒各品质指标。

1.3.2 葡萄与葡萄酒指标测定

1.3.2.1 葡萄与葡萄酒基本指标的测定

可溶性固形物采用数显式折糖仪测定；还原糖和残糖含量采用斐林试剂滴定法测定，结果以葡萄糖质量浓度（g/L）计；总酸和可滴定酸含量采用NaOH滴定法测定，结果以酒石酸质量浓度计（g/L）；pH值采用pH计测量；乙醇体积分数的测定采用密度瓶法；挥发酸的测定采用蒸馏法；干浸出物的测定采用密度瓶法。酚类物质的测定：总酚采用福林肖卡比色法测定，结果以没食子酸计（mg/g，果皮干粉）[17]；单宁采用甲基纤维素法测定，结果以儿茶素计（mg/g，果皮干粉）[18]；总花色苷采用pH示差法测定，结果以二甲花翠素-3-葡萄糖苷计（mg/g，果皮干粉）[19]。酚类物质的测定在避光条件下操作。

1.3.2.2 葡萄酒香气物质的提取及测定

香气物质的提取：取5 m L待测酒样，加入1 g NaCl、10 μL内标（4-甲基-2-戊醇）和磁转子，加盖置于磁力搅拌加热台上40 ℃、500 r/min平衡30 min，将萃取头插入样品瓶顶部吸附30 min，再插入气相色谱进样口测定。

香气成分采用气相色谱-质谱联用仪测定，在农业部葡萄加工重点实验室完成。萃取头：PSMS/CAR/DVB萃取头；初始温度50 ℃；最高温度250 ℃，最终温度220 ℃；质谱接口温度280 ℃；速率3 ℃/min；全离子、选择离子质量扫描范围为29～300 u[20]。香气图谱分析使用气相色谱-质谱联用分析软件，通过检索NIST 05质谱库，结合保留时间和文献资料进行定性分析，用已有标样的标准曲线进行定量分析[21]。

1.4 数据分析

数据采用Excel 2010统计，SPSS 20.0（IBM，Armonk，NY，USA）进行方差分析（analysis of variance，ANOVA），采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 叶幕厚度对赤霞珠葡萄理化指标的影响

表1 不同叶幕厚度下赤霞珠葡萄理化指标Table 1 Physicochemical parameters of Cabernet Sauvignon with different canopy thickness treatments

由表1可知，100 cm叶幕厚度的处理葡萄的总酸含量和pH值显著地高于其他两个处理组，可溶性固形物和还原糖的含量均显著低于其他两个处理组，表明较厚叶幕不利于葡萄果实的成熟。酚类物质是酿酒葡萄重要的品质因子，对葡萄酒颜色和稳定性具有重要作用。由表1可以看出，随着叶幕厚度的增加，果实中单宁的含量逐渐增加，总花色苷含量逐渐下降，表明较薄的叶幕有利于果实还原糖、花色苷的积累。

2.2 叶幕厚度对葡萄酒基本指标的影响

表2 不同叶幕厚度下赤霞珠葡萄酒基本指标Table 2 Physicochemical parameters of Cabernet Sauvignon wine with different canopy thickness treatments

由表2可知，不同叶幕厚度下葡萄酒残糖质量浓度均低于2 g/L，随叶幕厚度的增加，残糖含量增加，且100 cm叶幕厚度处理组的残糖含量显著高于其他处理组。各处理葡萄酒可滴定酸含量也以100 cm叶幕厚度的处理最高，但值得注意的是该处理组的pH值并非最低，这可能是因为不同叶幕厚度不仅影响了酸的含量，同时也影响了酸的种类。各处理葡萄酒的干浸出物和乙醇体积分数均随叶幕厚度的增加而显著降低，结合残糖的变化可以看出叶幕越厚越不利于发酵的彻底进行。各处理葡萄酒挥发酸含量均在正常范围之内。赤霞珠葡萄酒的总酚、总花色苷和单宁含量随叶幕厚度的增加而显著降低。

2.3 叶幕厚度对葡萄酒香气成分的影响

赤霞珠酒样的香气成分气相色谱-质谱检测结果见表3，香气描述与气味阈值参照Zhang Li[22]、Jiang Bao[23]、Peng Chuantao[24]等和李华[25]的研究。共检测到81 种香气成分，包括17 种高级醇类、35 种酯类、9 种脂肪酸类、7 种醛酮类、7 种萜烯和降异戊二烯类，以及6 种挥发性苯类衍生物。其中85 cm叶幕厚度的处理中未检出2-壬醇。2-庚醇、1-庚醇、己酸甲酯、反-3-己烯酸乙酯、乙酸庚酯、3-羟基丁酸乙酯、芸香酮7 种物质含量极低，无法进行定量分析。

高级醇是赤霞珠葡萄酒中重要的香气组成成分，不同叶幕厚度处理高级醇的总量占香气总量的84%以上。其中，70 cm叶幕厚度处理高级醇的总量为518 212.99 μg/L，85 cm叶幕厚度处理高级醇的总量为525 022.77 μg/L，100 cm叶幕厚度处理高级醇的总量为518 926.21 μg/L。85 cm叶幕厚度处理的高级醇含量高于其他两个处理组。处理间各高级醇组分含量差异较小，含量较高的高级醇有3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、2,3-丁二醇、3-甲硫基丙醇和1-己醇。

酯类是赤霞珠葡萄酒中种类最多的香气物质，由高级醇和脂肪酸在酶的催化作用下形成，使葡萄酒具有丰富的果香及花香。赤霞珠酒样中共检出35 种酯类，约占香气总量的10%，其中85 cm叶幕厚度处理的酯类总量低于70 cm和100 cm叶幕厚度处理。各组分在含量上出现不同程度的差异，乙酸乙酯、乳酸乙酯、γ-丁内酯是主要的酯类物质。乙酸乙酯是酯类中含量最高的物质，85 cm叶幕厚度处理的乙酸乙酯质量浓度为45 109.95 μg/L，高于其他两个处理组。乳酸乙酯具有明显的乳香味及树莓香气，而85 cm叶幕厚度处理乳酸乙酯质量浓度仅为4 063.62 μg/L，约为其他两个处理组乳酸乙酯含量的30%～40%。γ-丁内酯除带有果香、甜味外，能赋予葡萄酒烤面包、焦糖气息，100 cm叶幕厚度处理中γ-丁内酯的含量显著高于70 cm和85 cm叶幕厚度处理组。丁二酸二乙酯和3-甲丁基琥珀酸乙酯含量相对较高，85 cm叶幕厚度处理的丁二酸二乙酯和3-甲丁基琥珀酸乙酯含量均显著地低于其他两个处理组。乙酸异戊酯、己酸乙酯和乙酸苯乙酯质量浓度均在100 μg/L以上，其余的酯类物质质量浓度均低于100 μg/L。

脂肪酸通常具有脂肪、奶酪气息，3 种处理组中共检测到9 种脂肪酸，总量分别为20.12 mg/L（70 cm）、22.50 mg/L（85 cm）、20.81 mg/L（100 cm）。主要的脂肪酸有异戊酸、异丁酸、乙酸和己酸。85 cm叶幕厚度处理中异戊酸、异丁酸、己酸的含量均高于其他处理，而乙酸的含量低于其他处理。此外，辛酸、丁酸和n-癸酸质量浓度均高于100 μg/L。

醛酮类物质在酒样中的含量相对较少，只检测到7 种。醛酮类物质总量分别为3 008.43 μg/L（70 cm）、3 194.88 μg/L（85 cm）、2 919.98 μg/L（100 cm）。苯乙醛是含量最高的醛类物质，占总量的73%以上，能使葡萄酒带有玫瑰花香、蜂蜜香。乙偶姻具有黄油、脂肪味，70 cm叶幕厚度处理乙偶姻的含量显著高于其他处理，其中85 cm叶幕厚度处理组质量浓度最低，不足200 μg/L。苯甲醛质量浓度均高于250 μg/L，85 cm叶幕厚度处理组苯甲醛含量显著高于其他两个处理组。其余的醛酮类组分质量浓度均低于50 μg/L。

萜烯类及降戊二烯类物质是赤霞珠葡萄酒中含量最低的挥发性香气物质，主要来源于葡萄品种，是重要的品种特征香气，能赋予葡萄酒青香、木香、柑橘果香。在赤霞珠酒样中检测出7 种物质，分别为里那醇、橙花醇、γ-香叶醇、橙花叔醇、3,7-二甲基-3,6-辛二烯酸甲酯、香茅醇和β-大马士酮。含量较高的萜烯类及降戊二烯类物质有橙花叔醇、香茅醇和里那醇，100 cm叶幕厚度处理组橙花叔醇和里那醇的含量均高于其他两个处理组。β-大马士酮是一种重要的萜烯类香气，85 cm叶幕厚度处理组的β-大马士酮含量高于70 cm和100 cm叶幕厚度处理组。

挥发性苯类衍生物是赤霞珠葡萄酒中种类最少的香气物质，只检出6 种物质。其中，2,4-叔丁基苯酚质量浓度在650 μg/L左右，其余各挥发性苯类衍生物质量浓度均低于100 μg/L，且各处理间差异较小。

综合来看，70 cm叶幕厚度处理可以提高酒中酯类物质的含量，但不利于萜烯类和降戊二烯类物质的积累；85 cm叶幕厚度处理可以提高酒中高级醇、脂肪酸、醛酮类和挥发性苯类衍生物的含量，但对酯类物质有较大的影响，且含量均低于其他两个处理组；100 cm叶幕厚度处理可以提高酯类、萜烯类和降戊二烯类物质的含量，但不利于其他类香气物质的积累。

表3 不同叶幕厚度下赤霞珠葡萄酒挥发性香气物质的种类及含量Table 3 Analysis of volatile aroma compounds of Cabernet Sauvignon wine with different canopy thickness treatments

续表3

续表3

2.4 葡萄酒香气物质的香气值

葡萄酒中香气值可以用于评价香气物质对酒的整体香气贡献，一般认为香气值大于1的对整体香气有贡献，而且香气值越大，其对整体香气的贡献也越大[20,26-27]。香气值可用香气物质的含量与香气物质阈值的比值表示，香气值=香气物质的含量/香气物质的阈值。根据表3可知，81 种香气物质中只有15 种物质的香气值大于1，表4展示了15 种香气物质的香气值，包括3 种高级醇、7 种酯类、2 种脂肪酸、1 种醛酮类、1 种萜烯类和1 种挥发性苯类衍生物。根据香气值发现，苯乙醛、β-大马士酮、己酸乙酯、乙酸异戊酯、3-甲硫基丙醇和3-甲基-1-丁醇是赤霞珠葡萄酒中主要的香气物质，这些香气物质的气味描述主要为花香、果香和奶酪味。其中85 cm叶幕厚度处理中苯乙醛、β-大马士酮、乙酸异戊酯、己酸乙酯、3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、乙酸乙酯、2,4-二叔丁基苯酚的香气值均高于其他处理组。

表4 不同叶幕厚度下赤霞珠葡萄酒香气物质的香气值Table 4 OAVs of volatile aroma compounds of Cabernet Sauvignon wine with different canopy thickness treatments

3 讨论与结论

有研究表明，叶幕光热微气候与葡萄生理作用、产量以及品质之间均有一定的关系[28-30]，适宜的叶幕处理大小、密度等形成不同的叶幕微气候，对葡萄含糖量、含酸量产生不同影响[31-32]。通过改变叶幕结构、新梢与副梢的比例可以有效地调节叶幕的叶龄结构，使营养生长和生殖生长达到最佳平衡，既有利于树体成熟又能很好地促进有机物在果实中的积累，提高酿酒葡萄果实品质，并间接影响葡萄酒质量。生长期控制叶幕厚度能在一定程度上提高葡萄叶片和冠层的光合特性[33]，刘笑宏等[34]对直立叶幕和水平叶幕对‘摩尔多瓦’葡萄的研究发现，水平叶幕可以增加果穗微域环境的湿度，果实的还原糖、总酸、总酚及果皮花色苷含量均有相应地增加。本研究中，随着叶幕厚度的增加，葡萄酒中总酚的含量逐渐下降，叶幕厚度为70 cm时，酒样中单宁和总花色苷含量均显著高于其他2 个处理组，与其他研究结果一致[33]。葡萄酒中的香气物质是形成不同特色和风格葡萄酒的关键因素，不同叶幕厚度条件下，果实发育及成熟过程中挥发性芳香物质的组成和含量均存在差异[35]，本研究中，85 cm叶幕厚度处理可以提高酒中高级醇、脂肪酸、醛酮类和挥发性苯类衍生物的含量，并可以提高一些重要香气成分的含量，其中苯乙醛、β-大马士酮、乙酸异戊酯、己酸乙酯、3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、乙酸乙酯、2,4-二叔丁基苯酚的香气值均高于其他处理组。

综上所述，葡萄酒的干浸出物和乙醇体积分数均随叶幕厚度的增加而显著降低，结合残糖的变化可以看出叶幕越厚越不利于发酵的彻底进行。赤霞珠葡萄酒的总酚、总花色苷和单宁含量随叶幕厚度的增加而显著降低，70 cm的叶幕厚度能够增加赤霞珠葡萄酒中总酚、单宁和总花色苷的含量。对葡萄酒香气物质而言，70 cm的叶幕厚度不利于香气物质的积累；85 cm的叶幕厚度能够增加高级醇、脂肪酸、萜烯类和降戊二烯类、挥发性苯类衍生物的含量，其中具有花香、果香与奶酪味的3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯、β-大马士酮、苯乙醛、苯乙醇的香气值均高于其他处理组；100 cm叶幕厚度处理可以提高酯类、萜烯类和降戊二烯类物质的含量，但不利于其他类香气物质的积累。总体而言，机械修剪方式下85 cm叶幕厚度有利于赤霞珠葡萄酒中香气物质的积累。