不同整形方式对‘梅鹿辄’葡萄酒品质及CIELAB色空间特征的影响

黄小晶，牛锐敏，沈甜，许泽华，陈卫平

(宁夏农林科学院 种质资源研究所，宁夏 银川,750002)

葡萄酒的色泽是其重要的感官特征之一[1-2]。葡萄果实中的花色苷是红葡萄酒中的主要呈色物质，经破碎、发酵等酿造工艺进入酒中[3]。花色苷的含量、组成等直接影响着葡萄酒的色泽、色度、色调及颜色的稳定性[4-5]，是葡萄酒颜色的物质基础[6]。而将通过计算得到的a*、b*和L*[7-9]与三维坐标轴相对应后构建的CIELAB色空间可直观表征葡萄酒颜色特征[7-8,10-11]。花色苷的含量、组成等与葡萄酒的颜色密切相关，并影响葡萄酒的CIELAB颜色参数[3, 6, 12]。

整形方式通过改变叶片分布结构及叶幕大小和形状等，从而调控果际环境气候，进而达到提高葡萄果实品质的目的，是一种简便易行的技术措施[13]。合理的叶幕类型可使花色苷等重要次生代谢物质含量达到最优水平[13]。棚架水平叶幕可增加花色苷单体含量[4]；水平龙干整形可显著提高‘赤霞珠’葡萄果实[14]及葡萄酒[15]中的单宁、花色苷、总酚等含量。

贺兰山东麓产区是中国葡萄酒新兴产区，产区内酿酒葡萄整形方式多样，管理水平差异较大，对该地区葡萄及葡萄酒的品质造成了一定影响。因此，本研究通过分析3种整形方式下‘梅鹿辄’葡萄酒基本理化指标、酚类物质含量、CIELAB色空间特征的差异，探讨了不同整形方式对‘梅鹿辄’葡萄酒品质、色泽的影响，以期增进整形方式对葡萄酒颜色及品质影响的了解，旨在为宁夏贺兰山东麓地区葡萄酒品质提升提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试葡萄为‘梅鹿辄’葡萄，2008年定植，行距3.0 m，株距1.0 m，南北行向，常规管理。

没食子酸、(+)-儿茶素、芦丁、p-DMACA，美国Sigma公司；Na2CO3、AlCl3、NaNO2、甲醇、NaOH，天津市奥博化工有限公司；焦亚硫酸钠,国药集团化学试剂有限公司。所有试剂均为分析纯。商业果胶酶EX、酵母F15、偏重亚硫酸钾，法国Lallemand公司。

1.2 仪器与设备

UV2600紫外分光光度计，上海天美科学仪器有限公司；ME204分析天平，FE-20K pH计，梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司；1580R高速冷冻台式离心机，基因有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 采样与葡萄酒酿造

试验于宁夏贺兰山东麓玉泉营南大滩葡萄试验基地进行，以2008年定植的‘梅鹿辄’葡萄为试材，设“厂”字形、“V”形、直立龙干3个整形处理，选取并标记45棵葡萄树，2017年9月23日，分别在标记的葡萄树阳面与阴面随机选取2～3穗葡萄，每个处理采样20 kg。

干红葡萄酒酿造工艺：3个处理的‘梅鹿辄’葡萄原料20 kg除梗破碎入罐(20 L玻璃罐)，添加果胶酶30 mg/L，偏重亚硫酸钾50 mg/L，于10～15 ℃下冷浸渍3 d后，添加质量浓度250 mg/L酿酒酵母于20～25 ℃下酒精发酵，当比重降至0.993后分离皮渣，启动苹果酸乳酸发酵，温度控制在(19.0±0.5)℃。苹果酸乳酸发酵结束后分离转罐，4.0 ℃保藏。

1.3.2 葡萄酒常规理化指标的测定

参照GB/T 15038—2006中方法[16]测定葡萄酒中还原糖(以葡萄糖计)、总酸(以酒石酸计)、挥发酸(以乙酸计)、酒精度、pH等指标，均重复测定3次。

1.3.3 葡萄酒酚类化合物含量的测定

葡萄酒中总酚含量采用Folin-Ciocalteu法测定(以没食子酸计)[17]，总单宁含量采用Folin-Denis法测定(以单宁酸计)[17]，总花色苷含量采用pH示差法测定(以二甲基花翠素-3-葡萄糖苷计)[18]，总类黄酮含量参考LIANG等[19]的方法测定(以芦丁计)，总黄烷-3-醇含量采用p-DMACA-盐酸法测定(以儿茶素计)[17]，均重复测定3次。

1.3.4 葡萄酒色度、色调的测定

酒样经0.45 μm滤膜过滤，测定其pH。用相同pH的Na2HPO4-柠檬酸缓冲液稀释10倍，于1 cm比色皿中，测定波长420、520、620 nm处的吸光度值，三者之和的10倍为葡萄酒的色度。420 nm/520 nm为色调，均重复测定3次。

1.3.5 葡萄酒CIELAB颜色参数的分析

1.4 数据统计分析

采用Excel 2013进行数据统计，通过IBM SPSS Statistics 23对数据进行分析，利用Origin 2017 Pro软件绘图。

2 结果与分析

2.1 不同整形方式下‘梅鹿辄’葡萄果实指标的差异分析

由表1可知，整形方式可显著影响‘梅鹿辄’葡萄果实的品质。

表1 不同整形方式下‘梅鹿辄’葡萄果实理化指标含量Table 1 The physical and chemical indexs of ‘merlot’ grape berries in different trellis system

“厂”字形处理葡萄果实的还原糖、酚类物质含量均显著高于其他处理，其中“厂”字形处理的总酚、花色苷质量浓度分别较直立龙干处理显著增加了28.38%、16.18%，说明“厂”字形的整形方式可提高葡萄果实的成熟度[23]。

2.2 不同整形方式下‘梅鹿辄’葡萄酒理化指标的差异分析

由表2可知，不同处理所得葡萄酒的基本理化指标均符合国标(GB/T 15037—2006)要求。其中，“厂”字形处理酒样的酒度高于其他处理，而总酸含量较直立龙干处理低0.46 g/L，说明“厂”字形处理的叶幕结构有利于促进果实还原糖质量浓度的增加，同时保证糖酸的平衡[23]，进而增加葡萄酒的酒度，保证酒体的协调；色度可表征葡萄酒颜色的深浅，色度值越高表明酒体颜色越深，而色调可表征葡萄酒中颜色的种类及组合，色调越大表明酒体颜色整体偏黄色调[24-25]，“厂”字形处理的色度、色调均显著高于其他处理，较直立龙干处理显著增加了15.94%、15.09%；说明“厂”字形处理的酒体颜色较深。葡萄酒中色度、色调受酚类物质及花色苷存在形式的影响[7, 26]，“厂”字形处理通过增加浆果中的酚类物质含量进而改变葡萄酒的色度及色调。

表2 不同处理干红葡萄酒的常规理化指标Table 2 Routine physical and chemical indexes of dry red wine treated differently

2.3 不同整形方式对‘梅鹿辄’葡萄酒酚类物质的影响

酚类物质影响着葡萄酒的色泽、苦味、收敛性等感官品质[27]，葡萄酒在发酵过程中，葡萄浆果中的主要营养物质转移至葡萄醪中，进而决定了葡萄酒的品质[3, 28]。整形方式通过提高果实的总酚、类黄酮、花色苷等物质质量浓度，进而提高葡萄酒的质量(图1)。“厂”字形处理可显著提升‘梅鹿辄’葡萄酒中单宁、花色苷、总酚、总类黄酮及总黄烷-3-醇的质量浓度。其中，“厂”字形处理葡萄酒中的总类黄酮、总黄烷-3-醇质量浓度及总花色苷质量浓度较直立龙干处理显著增加了44.07%、51.92%、44.29%。

图1 不同处理干红葡萄酒中酚类物质含量Fig.1 Content of phenolic substances in dry red wine under different treatments

2.4 不同整形方式下‘梅鹿辄’葡萄酒酒样可见吸收光谱特征的差异分析

3个处理的酒样在400～780 nm的可见光吸收光谱如图2所示。3个处理酒样的吸光度在400～520 nm先降低后增大，520 nm左右达到最大，在520～700 nm吸光度显著下降，当波长接近700 nm时，吸光度逐渐趋于0。各处理的吸收光谱曲线趋势一致，说明各处理的花色苷等呈色成分的组成比例相近[9]；酒中有色物质对光的吸收主要集中在600 nm前，且各处理的吸收光谱差异较大，说明处理间的花色苷等呈色物质含量的差异显著。各吸收光谱在520 nm附近有明显出峰，反映出酒样中的二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷比例较高[9]，其中，“厂”字形处理在520 nm处的吸光度显著高于其他处理，较直立龙干处理显著增高8.94%。

图2 酒样在可见光区的吸收光谱图Fig.2 Visible absorption spectra of wine samples

2.5 不同整形方式对‘梅鹿辄’葡萄酒CIELAB参数的影响

3个处理酒样的CIELAB颜色参数如表3所示，整形方式对‘梅鹿辄’葡萄酒CIELAB参数有显著影响。供试酒样整体明度L*较低，酒体光泽度一般，可能是游离花色苷与单宁结合所形成的复合物更加稳定，使得葡萄酒亮度降低，颜色加深[29]；3个处理的红色色调a*>50.0，而黄色色调b*<20.0，说明酒体颜色中红色色调占比较大，“厂”字形处理酒样的a*、b*均显著低于其他处理。

表3 酒样CIELAB参数Table 3 CIELAB parameters of wine samples

2.6 不同整形方式下‘梅鹿辄’葡萄酒指标相关性分析

表4 不同处理干红葡萄酒指标的相关系数Table 4 Correlation coefficients of dry red wine indexes with different treatments

2.7 主成分分析

利用不同整形方式下‘梅鹿辄’葡萄酒的17个品质指标进行主成分分析，第1主成分(principal component 1，PC1)、第2主成分(PC2)累积方差贡献率为98.41%，能够很好地反映原数据的变异信息。由不同指标的载荷图(图3-A)可知，花色苷、总酚等酚类物质位于PC1正向端，L*、a*等CIELAB相关指标位于PC1的负向端，总酸及酒度位于PC2的正向端，而pH与之相反。

A-荷载图；B-得分图图3 不同处理酒样品质指标主成分分析分析图Fig.3 PCA result of quality index of wine indexes with different treatments注：色度；y7-色调；y8-单宁；y9-总酚；y10-花色苷；y11-总黄酮；y12-总黄烷-3-醇；y13-总酸；y14-挥发酸；y15-还原糖；y16-酒度；y17-pH；x1-“厂”字形处理；x2-“V”形处理；x3-直立龙干形处理

图3-B表示经过降维后的不同处理在二维上的分布图，横、纵坐标表示不同处理酒样在主成分1和主成分2上的分布情况。第1主成分表明不同处理的酚类物质及颜色参数差异，“厂”字形处理位于第1象限，表明酚类物质含量较高，但CIELAB的相关指标得分较低，直立龙干形处理与之相反，而“V”形处理位于第3象限，其酚类物质及颜色参数处于中等水平；第2主成分显示了不同处理在酒度、pH、总酸的分布情况，“V”形处理的pH较高，但总酸较低，直立龙干形处理及“厂”字形处理拥有较高的酒度及总酸含量。“厂”字形处理酚类物质含量较高，直立龙干形处理CIELAB的相关指标较高，而“V”形处理酒样品质处于中等水平。

主成分F1和F2从不同方面反映了不同整形方式下‘梅鹿辄’葡萄酒的品质，用F1和F2的方差贡献率做权重数，对F1和F2进行加权，然后加和得到每个处理的总成分Q的得分函数，以对不同整形方式下‘梅鹿辄’葡萄酒的品质进行综合评价。按照不同处理酒样综合得分值的大小，得出不同整形方式下‘梅鹿辄’葡萄酒的品质的排名情况(表5)。综合得分越高，排名越靠前，葡萄酒品质就越好，通过对酒样基本理化指标、多酚指标及颜色指标的研究，得出“厂”字形处理下，‘梅鹿辄’葡萄酒品质最佳。

表5 ‘梅鹿辄’葡萄酒品质的综合评价Table 5 Comprehensive level of Merlot wine quality

3 结论

整形方式主要改变葡萄植株叶幕微环境，对葡萄果实的品质产生影响，进而影响葡萄酒品质。“厂”字形的整形方式可提高葡萄果实的成熟度，增加葡萄酒中的花色苷、总酚等酚类物质含量(质量浓度)；直立龙干形的整形方式由于负载较高，葡萄果实成熟度不均一，其葡萄酒总酸含量较高，酒中酚类物质含量显著低于其他整形方式的酒样；“V”形整形方式的酒样的品质较为中等。而酒中酚类物质含量与CIELAB相关颜色指标呈显著负相关，直立龙干形的整形方式可增加酒体的明度L*、红色色调a*及黄色色调b*，酒体明亮鲜艳，“厂”字形整形方式酒样得分最高，其酒体颜色更深，呈紫红或宝石红，外观品质较好。

综上，“厂”字形的整形方式可显著提高葡萄酒中花色苷、总酚等酚类物质含量(质量浓度)，并显著改善酒体色泽，对葡萄酒的颜色品质有积极的稳定作用，且葡萄酒酒体平衡，整体质量较高，因此“厂”字形的整形方式更有利于得到颜色品质佳的‘梅鹿辄’葡萄酒。本研究结果对指导贺兰山东麓产区葡萄栽培及酿酒生产具有重要意义。