蛇龙珠新品系葡萄酒香气成分分析及评价

李红娟，孔维府，周新明，张卫强

（1.中国农业大学食品与葡萄酒学院（烟台），山东烟台 264670；2.烟台张裕公司，山东烟台 264008）

葡萄酒的质量潜存于葡萄浆果中，品种是最重要的因素之一[1]。世界各葡萄酒生产国都十分重视营养系选种，对原有的优良酿酒品种进行营养系筛选，去劣存优，优中选优便成了酿酒葡萄种植十分重要的内容[2]。作为构成葡萄酒质量的一个重要因素—挥发性香气成分，在葡萄酒的风格和个性化方面起到了主要作用。目前，根据已有的研究报道，葡萄酒中挥发性香气物质大约有900多种[3]，从香气来源方面来说，品种香是葡萄酒差异特征的主要来源，是由葡萄浆果中芳香物质的种类，及其香气的浓度以及优雅度所决定的。只有优良的葡萄品种，才能有优雅的葡萄果香，才能酿造出具有优雅果香的葡萄酒[4]。

近年来，随着色谱、质谱等现代分析技术的发展，基于挥发性成分分析的多种技术方法用于葡萄酒的区别和分类。固相微萃取（solid-phase micro extraction，SPME）-气相色谱-质谱联用（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）技术的特点是可有效分离单个挥发性成分并鉴定其结构，已广泛应用于葡萄酒中的香气分析[5-7]。李悦等[8]采用SPMEGC-MS法测定北冰红山葡萄酒中的香气成分，并根据葡萄酒香气轮盘对香味类型进行了划分。王雪薇等[9]采用HS-SPMEGC-MS与闻香仪相结合的方法，对来源于新疆4个产区10个品种葡萄酒的香气成分进行了测定，结果表明新疆4产区赤霞珠葡萄酒以酯类为主要的嗅闻呈香物质，不同产区的赤霞珠葡萄酒其嗅闻呈香物质具有较大差异。焦红茹等[10]对宁夏产区不同陈酿年份霞多丽干白葡萄酒香气成分研究表明：不同陈酿年份霞多丽干白葡萄酒中芳香物质种类一致且在含量上有显著性差异。张众等[11]分析比较了贺兰山东麓不同年份赤霞珠陈酿香气特征，结果表明该产区葡萄酒香气成分以酯类物质为主，其次是醇类和酸类物质。

山东烟台是中国最主要的优质酿酒葡萄主产区之一，蛇龙珠葡萄品种具有抗病性、抗旱性、抗抽干能力较好等特点[12]。本研究以烟台不同区域收集的在表现型、产量等方面有稳定差异的8个蛇龙珠新品系为材料，采用SPME-GCMS技术对蛇龙珠新品系葡萄酒的香气成分进行定量分析，结合经气味活性值（odor activity values，OAV）及隶属函数值分析比较[13-15]，为葡萄新品系从香气成分方面选种提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 供试葡萄

蛇龙珠品种各品系E-01～E-08均收集于烟台周边地区（E-01：蓬莱；E-02：栖霞北；E-03：栖霞南；E-04：幸福；E-05：莱山；E-06：龙口；E-07、E-08）：烟台开发区。株行距1.5 m×2.0 m，单干双臂整形，中梢修剪。土壤为沙质壤土。

1.1.2 化学试剂

氯化钠、乙醚、戊烷（均为分析纯）：中国医药集团上海化学试剂公司；2-辛醇（色谱纯）：美国Fluka公司。

1.2 仪器与设备

6890N-5975N气相色谱质谱联用仪：美国安捷伦公司；50/30 μmDVB/CAR/PDMS固相微萃取头：美国Supelco公司；MPS2自动SPME装置：德国Gerstel公司；DC-12型氮吹仪：上海安谱科学仪器有限公司；SHB-3型循环水多用真空泵：郑州杜甫仪器厂；MP-20C外循环恒温水浴锅：上海一恒科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 葡萄酒的加工工艺流程及操作要点

1.3.2 葡萄酒挥发性香气成分的测定[16-19]

采用液-液微萃取（liquid-liquid microextraction，LLME），结合SPME-GC-MS技术定量葡萄酒挥发性香气成分。

样品前处理：10 mL葡萄酒样品，用20 mL煮沸过的去离子水稀释，加NaCl至饱和，用1 mL乙醚：戊烷（1∶1，V/V）为萃取溶剂振荡萃取，去上层有机相进GC-MS分析。直接进样，进样量为1 μL。

SPME萃取条件：10 mL葡萄酒样品放入SPME样品中，采用DVB/CAR/PDMS萃取头，在30 ℃条件下预热5 min，以250 r/min的转速萃取60 min；萃取完成后，再放入气相色谱进样口，解吸附5 min（进样口温度为250 ℃），进GC-MS分析。

气相色谱条件：色谱柱为CP-Wax 52 CB（0.32 mm×0.20 μm×50 m），起始温度50 ℃保持10 min，6 ℃/min速率升温至230 ℃，保持25 min；载气为高纯度氦气（He）（纯度99.99%），流速2 mL/min。

质谱条件：电子电离（electronic ionization，EI）源，离子源温度200 ℃，电子能量70 eV，扫描范围50～800 m/z。

定性定量方法：未知化合物的质谱通过与美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）05a.L谱库检索进行定性分析。定性结果通过与标准样品的质谱比对和查阅已经报道过的文献中相应物的保留时间确认。化合物的定量以2-辛醇为内标，用选择离子监测（selected ion monitoring，SIM）的方法对所有化合物进行积分，通过计算各检测化合物与内标物的峰面积之比求得其质量浓度，其计算方法是：

1.3.3 利用OAV值确定重要香气成分

挥发性物质对整体香气的贡献，需要结合对应的阈值才能准确判定。气味活度值（OAV）是通过挥发性物质浓度除以阈值而得，用来评价某一特定物质对酒体香气的贡献程度。一般来讲，OAV＜1，说明该组分对总体气味无实际作用；OAV＞1时，该化合物才能呈现香气。

1.3.4 应用隶属函数值评价各个品系

挥发性香气成分是构成葡萄酒质量的一个重要因素，各品系的香气成分由若干个指标构成，这些指标在相互独立的基础上又相互影响。隶属函数在模糊控制系统中所起的作用是将普通的清晰量转化为模糊量，以便进行模糊逻辑运算和推理。在试验结果分析中，隶属函数分析提供了一条在多指标测定基础上，进行综合评价的途径。赤霞珠葡萄各个品系应用模糊数学隶属函数值进行分析及评价[21]。

计算重要香气成分（由OAV值确定）在各品系中的具体隶属值→累加各品系重要香气成分的隶属值→根据各品系隶属值的大小进行比较

隶属函数值X（ij）计算公式如下：

式中：X（ij）表示i样品j指标的隶属值；Xij表示i样品j指标的测定值，μg/L；Xj max、Xj min为指标的最大值和最小值，μg/L。

2 结果与分析

2.1 蛇龙珠各品系葡萄酒中挥发性香气成分鉴定

采用SPME/GC-MS技术鉴定和分析蛇龙珠8个新品系葡萄酒中的挥发性香气成分，各成分含量测定结果见表1。

由表1可知，共鉴定出70种挥发性物质。其中，酯类化合物19种、醇类化合物10种、酸类化合物10种、醛酮类化合物6种、萜烯类化合物5种、芳香族化合物7种、硫化物1种、C13-降异戊二烯类2种、内酯类物质1种、挥发性酚类9种。

酯类化合物是检测结果中种类最丰富的化合物，其产生源于发酵过程中酵母或细菌的代谢及葡萄酒的陈酿过程[20]。酯类物质可以赋予葡萄酒水果或者花的香味，对葡萄酒的香气起着十分重要的作用[21]。鉴定出的19种酯类化合物中E-01～E-06定量18种，E-07、E-08定量17种。酸类化合物E-01～E-07定量9种，E-08定量10种。醛酮类化合物E01～E03定量5种，E04～E08定量4种。芳香族化合物E-06定量6种，其余品系定量7种。萜烯类化合物E-04及E06～E08定量4种，其余品系定量5种。其他化合物在种类上各品系没有差异。

表1 蛇龙珠新品系葡萄酒香气物质定量分析结果Table 1 Quantitative analysis results of aroma components in different new varieties of Cabernet Gernischt

续表

2.2 利用OAV值确定重要香气成分

挥发性物质对整体香气的贡献，需要结合对应的阈值才能准确判定。气味活度值（OAV）是通过浓度除以阈值而得，用来评价某一特定物质对酒体香气的贡献程度。一般来讲，OAV＜1，说明该组分对总体气味无实际作用；OAV＞1时，该化合物才能呈现香气。蛇龙珠各品系中重要香气成分OAV值计算结果见表2。

由表2可知，通过计算各物质的OVA值，可知乙酸乙酯（水果香）、2-甲基丙酸乙酯（水果香）、丁酸乙酯（水果香）、3-甲基丁酸乙酯（水果香）、乙酸异戊酯（果香）、己酸乙酯（水果气味）、乳酸乙酯（水果香）、辛酸乙酯（煮果香）、癸酸乙酯（青香、葡萄香）、3-甲基丁醇（闷臭气味）、乙酸（酸味）、丁酸（酸臭气味）、3-甲基丁酸（酸臭气味）、己酸（酸臭味）、辛酸（汗臭味、干酪味）、2,3-丁二酮（黄油香）、里哪醇（花香）、二氢肉桂酸乙酯（果香）、β-大马酮（糖果气味）、4-甲基苯酚（烟熏味）、4-乙烯基愈创木酚（丁香、调味品味）、2,6-二甲氧基苯酚（坚果、烟熏味）为蛇龙珠各品系葡萄酒中有贡献的挥发性香气成分。其中，3-甲基丁醇、乙酸、丁酸、3-甲基丁酸、己酸、辛酸（共6种）在葡萄酒中起到的是不良风味作用，酸类物质的产生主要来源于发酵过程中醛类的氧化，其浓度取决于未发酵葡萄汁的初始成分及发酵条件[22]。

乙酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯、丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、2,3-丁二酮、里哪醇、二氢肉桂酸乙酯、β-大马酮、4-甲基苯酚、4-乙烯基愈创木酚、2,6-二甲氧基苯酚（共16种）作为重要香气成分在葡萄酒香气中起到了积极作用。其中，品种E-01、E-03中乳酸乙酯OAV值＞1，其他品系OAV值＜1；品种E-07、E-08中3-甲基丁酸乙酯及E-06、E-07、E-08中里哪醇含量较少，无法定量。

2.3 应用隶属函数值评价葡萄各品系

通过OAV值确定了16种重要香气成分，以重要香气成分进行隶属函数值计算并比较。结果见表3。

表3 根据重要香气成分评价蛇龙珠葡萄各品系Table 3 Evaluation of different varieties of Cabernet Gernischt according to important aroma components

隶属函数分析提供了一条在多指标测定基础上，对葡萄酒香气成分进行综合评价的途径。从表3可以看出，在蛇龙珠新品系当中，隶属函数值由高到低依次为E-04＞E-01＞E-03＞E-06＞E-05＞E-07＞E-08＞E-02。从而确定新品系中E-04香气表现最好，其次是E-01、E-03。

3 结论

采用SPME/GC-MS技术鉴定和分析了蛇龙珠8个新品系葡萄酒中的挥发性成分，共鉴定出70种挥发性物质。其中，酯类19种，醇类10种，酸类10种，醛酮类6种，萜烯类5种，芳香族7种，硫化物1种，C13-降异戊二烯类2种，内酯类物质1种，挥发性酚类9种。

其中品种E-07、E-08中3-甲基丁酸乙酯，品种E-01～E-07中壬酸，品种E-04～E-08中癸醛、品种E-06～E-08里哪醇、E-04中4-萜品醇、品种E-06中苯乙醛含量较低，未能定量检测。

OAV值法共鉴定出16种对葡萄酒香气有积极作用的活性香气成分（OAV＞1）包括：乙酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯、丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、2,3-丁二酮、里哪醇、二氢肉桂酸乙酯、β-大马酮、4-甲基苯酚、4-乙烯基愈创木酚、2,6-二甲氧基苯酚。16种重要香气成分中，乳酸乙酯（E-01、E-03）OAV值大于1，其他品系小于1；3-甲基丁酸乙酯（E-07、E-08）和里哪醇（E-06、E-07、E-08）含量较少，未能定量检测。

隶属函数值分析比较，蛇龙珠新品系当中，品种E-04香气表现最好，其次是品种E-01、E-03。