中国怀来不同葡萄品种品质比较

马艳莉，丁玉峰，李素萍，梁静静，席晓丽，刘亚琼，王颉

（1.南阳理工学院河南省工业微生物资源与发酵技术重点实验室，河南南阳473004；2.河北农业大学食品科技学院，河北保定071000）

葡萄是世界上产量最大的水果作物之一，仅次于香蕉、苹果和西瓜[1]。因其口感、香气等外在品质和丰富的营养价值深受人们的喜爱。由于葡萄是酿造果酒的重要原料，所以果实品质和化学组成成为衡量葡萄酒品质的重要因素。葡萄酒行业素有“七分原料，三分工艺”的说法，因此对葡萄品质的评价就成为葡萄酒生产的一项重要经济指标。

影响葡萄生产的因素非常多可以分为文化因素和永久因素。永久因素可以进一步分为自然因素（气候、土壤和生物环境）和诱导因素（品种、砧木、种植密度、位置、树冠管理、行内和行间距）。在自然永久因素中，气候发挥着最强烈的作用，决定了葡萄栽培的潜力。中国葡萄的产地主要集中在4个区域，宁夏冲积平原、山西香宁、河北昌黎和河北怀来[2]，而怀来位于河北张家口东南部，燕山北部，具有得天独厚的地理位置—北纬40°，与红酒之都波尔多处于同一纬度[3]。且怀来年平均气温9.1℃，最高气温42℃，最低气温23.3℃，降水量为383 mm，雨量偏少，是优秀的葡萄生产基地。

葡萄成熟期间，生理和生化发生的复杂反应是形成各种化学成分的原因。葡萄浆果的化学成分包括：糖、有机酸、矿物质、含氮物质、酚类化合物（花青素、芪、黄酮醇和单宁）、果胶物质和维生素等。酚酸、有机酸和芳香化合物的积累决定着葡萄香气的丰富度，果胶物质、花青素的含量影响葡萄的感官评价。因此这些化学成分的种类和含量决定着最终葡萄的品质[4]。

到目前为止，由于葡萄酒行业的发展导致葡萄栽培面积迅速扩大，葡萄品种日益增多，人们越来越注重葡萄产量而忽略了葡萄品质。怀来作为我国葡萄的重要产地之一，不同葡萄品种的品质差异缺乏研究。因此有必要对该产区葡萄品质进行研究。本研究主要比较怀来地区8种不同葡萄品种的化学组成，阐明不同品种葡萄品质差异，以期为葡萄原料选择和葡萄酒酿造提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

葡萄品种（光系列、品丽珠、赤霞珠、夏黑、魏可、马瑟兰、北冰红、龙眼）于2019年9～10月采自于河北怀来，每个品种选取3个采样点，每个采样点随机采取3～5个果穗，随后混匀3个采样点选取的样品。

葡萄糖（纯度≥98%）、果糖（纯度≥98%）、蔗糖（纯度≥98%）、柠檬酸（纯度≥98%）、酒石酸（纯度≥98%）、苹果酸（纯度≥98%）、乳酸（纯度≥98%）、乙酸（纯度≥98%）、草酸（纯度≥98%）、没食子酸（纯度≥98%）、儿茶素（纯度≥98%）、香草酸（纯度≥98%）、阿魏酸（纯度≥98%）、愈创木酚（纯度≥98%）、苯甲酸（纯度≥98%）、水杨酸（纯度≥98%）、槲皮素（纯度≥98%）：上海源叶试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

搅拌分离器（XHF-DY）：宁波新芝生物科技有限公司；高速冷冻离心机（Neofuge 15R）：上海力申科学仪器有限公司；Waters液相色谱系统（包括二元泵、2489紫外可见光检测器、2707自动进样器、1500柱温箱）：沃特世科技（上海）有限公司；涡旋机（QL-861）：海门市其林贝尔仪器制造有限公司；A5 Chroma-Meter（CR300）：日本大阪Minolta公司；Hi-Plex Ca色谱柱（300 mm×7.7 mm）、C18 柱（3.9 mm×150 mm，5 μm）：安捷伦科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、pH值、颜色的测定

可溶性糖、可滴定酸按GB/T 15038-2006《葡萄酒果酒通用分析方法》测定，pH值按GB 5009.237-2016《食品安全国家标准食品pH值的测定》测定，可溶性固形物按NY/T 2637-2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定折射仪法》测定，颜色通过使用A5 Chroma-Meter测定。

1.3.2 总酚、单宁的测定

采用福林酚比色法测定葡萄中的总酚[5]，标准曲线方程为Y=0.001 1x+0.009 3，R2=0.995 3。采用Folin-Denis法对葡萄中的单宁进行测定[6]，标准曲线方程为Y=2.651 7x+0.077 4，R2=0.990 6。

1.3.3 葡萄糖和果糖的测定

利用高效液相色谱-蒸发光检测器法（high performance liquid chromatography-evaporative light scattering detection，HPLC-ELSD）对葡萄中葡萄糖和果糖进行检测。采用Hi-Plex Ca（300 mm×7.7 mm）色谱柱；流动相超纯水；流速0.5 mL/min，柱温85℃，进样体积10 μL，氮气作为辅气。

各称取葡萄糖、果糖、蔗糖10 mg，用超纯水配置成浓度1 mg/mL的母液。配置成浓度梯度为90、120、150、240、450、900 mg/mL 的混标，记录各单标的保留时间以确定色谱峰的成分。

将各葡萄样品放入高速分散机中进行破碎，转速10 000 r/min，时间1 min，然后将葡萄汁放于离心管中，使用高速冷冻离心机在转速8 000 r/min，4℃下离心15 min，取上层汁液，并对其进行适当倍数稀释，然后使用0.45 μm孔径的微孔滤膜过滤。滤液供HPLCELSD 分析[7]。

1.3.4 有机酸的测定

利用高效液相色谱（HPLC）对葡萄中的有机酸含量进行分析。HPLC配备了Waters-1525二元高效液相色谱泵、Waters-2707自动进样器、CTO-20AC烘箱、DGU-20A5R脱气器和Waters 2489紫外可见检测器；采用C18柱；柱温箱温度为30℃，紫外可见检测器波长为210 nm。

用去离子水将约5 mL葡萄汁样品稀释20倍，并加入 2 mL K4[Fe（CN）6]·3H2O（10.6%）和 2 mL ZnSO4（30%）的混合物中。静置后离心，上清液经C18柱和0.45 μm 膜过滤后分析。流动相（0.02 mol/L NaH2PO4；用H3PO4调节pH值至2.7）的流速为1 mL/min。

1.3.5 酚酸的测定

葡萄中酚酸含量的测定采用高效液相色谱法。HPLC系统与上述所述一致，葡萄中酚酸测定参照文献中的方法[8]，取20 mL的样品与20 mL的乙酸乙酯混匀，回收上清液，重复进行3次，将回收的上清液置于50℃旋转蒸发仪上去除有机溶剂，将蒸干后的固体复溶于4 mL的甲醇溶液中，置于-20℃保存备用，上机测定前过膜。流动相（2%的乙酸溶液）的流速为1 mL/min。

1.4 统计分析

使用SPSS 20.00进行统计学分析。利用单因素方差分析以确定不同葡萄样品的显著性差异。利用Simca做主成分分析，评估不同葡萄品种与化学组成的相关性。

2 结果与分析

2.1 不同品种酿酒葡萄果实常规品质指标分析

果糖、葡萄糖和蔗糖的标准色谱图如图1所示。

图1 蔗糖、葡萄糖、果糖的标准色谱图Fig.1 Standard chromatograms of sucrose，glucose and fructose

经过检测发现，果糖和葡萄糖是8种葡萄品种中主要的糖类，并未检测出蔗糖，这与之前报道的相一致[9]。且在这几种葡萄葡萄品种中果糖含量均比葡萄糖含量高。

不同葡萄品种的基本理化参数见表1。

表1 不同葡萄品种的基本理化参数Table 1 Basic physicochemical parameters of different grape varieties

葡萄的成熟系数是酿酒的重要参数，一般来说酿酒葡萄的成熟系数在30～40之间，由表1可以看到在5种葡萄（龙眼、品丽珠、马瑟兰、赤霞珠、北冰红）中，北冰红的成熟系数最高，达到64.46，鲜食葡萄魏可的成熟系数最低，为24.03。由表1可知可溶性固形物在15.4 °Brix～28.87 °Brix之间变化，龙眼中可溶性固形物最低，北冰红中可溶性固形物最高，比王红梅等研究的5个品种葡萄理化特性及酚类物质组成的可溶性固形物含量范围（16.10～18.57）要高[10]，这可能归因于气候条件以及风土因素。不同葡萄品种间pH值存在显著差异，非酿酒葡萄品种光系列的pH值最高，为4.05，酿酒葡萄品种北冰红的pH值最低，为3.34。

2.2 不同葡萄品种颜色比较分析

不同葡萄品种的颜色差异见表2。

表2 不同葡萄品种的颜色差异Table 2 Color differences of different grape varieties

L*代表亮度，从 0（黑色）延伸到 100（白色），ΔE=[（ΔL*）2+（Δa*）2+（Δb*）2]1/2[11]，由表2可知马瑟兰、赤霞珠、光系列颜色偏暗，龙眼颜色比较透亮。a*代表颜色从红色（+）向绿色（-）变化，仅马瑟兰和光系列的a*呈负值，说明二者比其它的葡萄品种颜色绿。b*代表颜色从黄色向蓝色变化，龙眼和魏可与其它品种差异较大，分别为14.85和15.17。

2.3 不同葡萄品种有机酸含量比较

不同葡萄品种中有机酸含量见图2。

图2 不同葡萄品种中有机酸含量Fig.2 Content of organic acids in different grape varieties

酿酒葡萄的有机酸如酒石酸不仅决定着葡萄成熟度，可加工性，对葡萄酒酒体风味、颜色以及葡萄酒稳定性，陈酿后熟过程也有着密不可分的关系。在葡萄酒酿造过程中以及微生物分解代谢的作用下，有机酸有一个缓慢的变化过程[12]。一般来说酒石酸、苹果酸和柠檬酸是葡萄中的最主要有机酸，而在发酵结束后，琥珀酸、乳酸、乙酸也会以一定的含量存在，因此考察酿酒葡萄和非酿酒葡萄中的有机酸差异对葡萄酒酿造具有实际的指导意义。

通过对8种葡萄品种的有机酸含量的检测，含量最高的是酒石酸和苹果酸、其次是柠檬酸。与江雨等研究的中国野生葡萄果实基本品质、酚类物质含量相比，本文检测到的这8个品种有机酸含量相对较低[13]，这可能归因于“风土因素”。如图2所示，夏黑中总有机酸含量最高，主要是苹果酸和酒石酸，其次是北冰红、马瑟兰。柠檬酸在品丽珠和魏可中未检测到，而龙眼和光系列有机酸含量相差不多。

2.4 不同葡萄品种单宁和酚酸含量比较

酚类物质是一类重要的次级代谢产物，它包括非类黄酮、类黄酮和单宁化合物。非类黄酮主要是酚酸类物质，它是指那些对羟基苯甲酸和对羟基苯丙烯酸的衍生物，如苯甲酸、香草酸、咖啡酸、香豆酸、没食子酸、原儿茶酸、阿魏酸等[14]。单宁主要存在于葡萄皮和籽中，是构成葡萄酒风味、结构、质地的重要物质[15]。不同葡萄品种单宁含量见图3。

图3 不同葡萄品种单宁含量Fig.3 Tannin content in different grape varieties

由图3可知，酿酒葡萄品种比鲜食葡萄品种中单宁含量高，且各个葡萄品种之间差异显著。

据报道，葡萄酒中的总酚含量可达3 000 mg/L，有研究表明适量饮酒可降低冠心病和动脉粥样硬化的发病率。这可能是由于葡萄酒中酚类化合物的保护作用更强，尤其是红酒[16]。不同葡萄品种酚酸含量见表3。

由表3可知，在酿酒葡萄中赤霞珠葡萄中的总酚含量最高，而龙眼的含量最低，Yi等报道了7个酿酒葡萄品种中总酚的含量范围在1.40 mg/g～3.10 mg/g之间[17]，与本研究结果基本一致。非酿酒葡萄中总酚的含量在1.31 g/kg～2.75 g/kg。酚酸在葡萄浆果中一般与糖、有机酸以及各种醇类以酯化形式存在，只有20%～25%的酚酸以游离态形式存在[18]。酿酒葡萄与非酿酒葡萄酚酸含量存在显著差异，赤霞珠中的没食子酸含量最高，其次是北冰红，龙眼中的含量最低。儿茶素在非酿酒葡萄品种光系列中最高，夏黑中最低。槲皮素是主要的黄酮醇，在酿酒葡萄品种间差异不显著，非酿酒葡萄品种间差异显著。香草酸在北冰红中含量最高，酿酒葡萄品种比鲜食葡萄品种中阿魏酸含量高，综上可知酿酒葡萄品种比鲜食葡萄品种多酚含量高，红葡萄品种比白葡萄品种含量高。

表3 不同葡萄品种酚酸含量Table 3 Contents of organic and phenolic acids in different grape varieties

2.5 不同葡萄品种品质指标主成分分析

进行主成分分析（principal components analysis，PCA）以图形方式总结不同葡萄品种中23个化学变量的分布，结果见图4。

图4 两个主成分的分析结果Fig.4 Analysis results of two principal components

如图4所示，总变差的95%由前两轴解释。PC1主要区分这3个品种与其它品种，PC2主要区分夏黑、北冰红、品丽珠与其它葡萄品种，前两个主成分的变量分布，位于PC1上负半轴上的魏可、龙眼、夏黑样品的特征是较高的颜色参数L*（rPC1=-0.29）、a*（a）（rPC1=-0.15）、b*（b）（rPC1=-0.26），表明这3种葡萄样品相较于其它样品颜色较浅，赤霞珠、北冰红、马瑟兰、品丽珠、光系列与PC1的正半轴呈正相关，其特征是含量较高的总酚（rPC1=0.30）、酚酸、糖类和有机酸，尤其是阿魏酸（rPC1=0.21）、苯甲酸（rPC1=0.28）、水杨酸（rPC1=0.28）、葡萄糖（rPC1=0.24）、果糖（rPC1=0.22）。与 PC2呈正相关的魏可、光系列、赤霞珠、马瑟兰样本主要是通过较高水平的总酸（rPC2=0.40）、pH 值（rPC2=0.31）、没食子酸（rPC2=0.17）、阿魏酸（rPC2=0.19）、儿茶素（rPC2=0.35）、丙酮酸（rPC2=0.07）、总酚（rPC2=0.14）表现出来。

3 结论

通过调查8种不同葡萄品种的品质差异得出总糖介于 151 g/L～285 g/L，总酸介于 3.93 g/L～8.4 g/L，酒石酸含量占总有机酸含量的62%～87%，说明怀来产区葡萄属于高糖低酸型，高酒石酸型且不同葡萄品种间各物质含量存在显著差异。测定了部分生物活性物质并利用主成分分析建立的相关性表明赤霞珠、马瑟兰、北冰红中含有较高的多酚类物质。根据这些化学组成的不同可以很好地区分酿酒葡萄与非酿酒葡萄，为葡萄酒行业的经济发展奠定了基础，通过多变量统计分析对多个变量的归纳总结为数据的科学性提供了可靠手段。