新疆葡萄酒酚类物质的味觉特征相关性分析

黄 翠，武 运*，薛 洁，于佳俊，李 涛，蔡 慧，张文昊，石 俊，张晓蒙

（1.新疆农业大学 食品科学与药学学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.中国食品发酵工业研究院有限公司，北京 100015）

葡萄酒的酚类化合物对葡萄酒品质、口感等起到至关重要的作用，部分酚类物质对葡萄酒的苦感、涩感等有着重要影响[1-2]；葡萄酒中酚类物质种类及含量受地域、栽培、工艺、陈酿等多种因素的影响，因此也决定着葡萄酒的风格及典型性[3-4]。酚类物质包括非类黄酮（对羟基肉桂酸类、羟基苯甲酸类等）与类黄酮（黄烷-3-醇、黄酮醇和花青素）[5-7]。有研究表明，引起酒体收敛感的酚类物质主要有非类黄酮、黄烷醇等[8]；它们是支撑酒体“骨架感”的重要酚类物质。

目前评价葡萄酒味觉差异除了传统的感官评定外，电子舌检测仪能将基本味觉指标进行定量分析[9-11]，对于葡萄酒酚类化合物的研究目前主要集中于营养健康、引起苦涩感等方面；而对于影响品种及产区葡萄酒口感突出的关键酚类物质研究较少；因此，研究不同葡萄酒味觉指标的关键酚类物质对选择适宜酿酒葡萄品种、优化酿造工艺具有重要的意义。

本研究采用高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）与电子舌分析技术针对来自新疆四大产区的11种葡萄酒中酚类物质进行分析，并对电子舌测定结果进行主成分分析（principal component analysis，PCA）及味觉与理化指标、酚类物质间相关性分析，比较影响不同产区、不同品种间葡萄酒味感属性的关键酚类物质，以期为优良口感葡萄酒的创新、葡萄酒工艺的优化奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

试验酒样均来自新疆焉耆盆地、吐哈盆地、天山北麓、伊犁河谷四大产区的11种葡萄酒；酒样基本信息见表1。

表1 葡萄酒样品的基本信息Table 1 Basic information about wine samples

1.1.2 试剂

酚类物质（杨梅素、橙皮苷、柚皮素、香草酸、咖啡酸、绿原酸、槲皮素、芦丁、香豆素、没食子酸、水杨酸等）标准品（纯度＞98%）：中国上海试剂总厂；无水乙醚（分析纯）：美国Sigma公司；甲醇、乙腈、甲酸（均为色谱纯）：美国Fisher公司。

1.2 仪器与设备

Agilent1200高效液相色谱仪、ZORBAX SB-C18色谱柱（4.6 mm×250 mm，3.5 m）：美国安捷伦科技有限公司；KQ100-DE超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；RN-36旋转蒸发器：上海安亭生化仪器厂；SHD-Ⅲ循水式多用真空泵：美国Milipore公司；TS-5000Z电子舌：日本INSENT公司。

1.3 方法

1.3.1 葡萄酒基础理化指标的检测

葡萄酒理化指标的测定采用安东帕葡萄酒自动分析仪，波数范围为550～6 000 cm-1，分辨率：8 cm-1，扫描速度为48次/35 s；每个样品测定3次平行，测定结果参照GB/T 15037—2006《葡萄酒》。

1.3.2 样品前处理

取50 mL酒样，按1∶1体积比加入无水乙醚萃取，取出酯相（上层），水相再萃取2次，合并3次酯相，然后35 ℃旋转蒸发至干（保证样品不被氧化），用10 mL甲醇溶解，过0.45 μm滤膜，-20 ℃条件下保存待测。

1.3.3 酚类物质含量的检测

参照赵昊等[12]的高效液相色谱法测定葡萄酒中的酚类物质。

色谱条件：流动相A为5%甲醇+0.1%甲酸+水，流动相B为5%乙腈+0.1%甲酸+甲醇；分别超声（超声功率100 W，温度20 ℃）30 min。洗脱程序为15～30 min，26%～40%B；30～50 min，40%～65%B；50～60 min，65%～80%B；60～66 min，80%～0%B。柱温35 ℃；流速1.0 mL/min；进样量10 μL；检测器检测波长280 nm。

定性定量方法：根据保留时间定性，采用峰面积比定量。

1.3.4 电子舌检测

电子舌化学传感器响应类型分为AAE（鲜味灵敏）、CTO（咸味灵敏）、CAO（酸味灵敏）、COO（苦味灵敏）、AEI（涩味灵敏）、ACO（苦味回味灵敏）。所得数值代表味觉强度值大小，负值代表人所不能感知到的味觉强度，且数值越大代表强度越强。电子舌检测：每个样品量取50 mL倒入电子舌仪器专用烧杯，放入进样定位板孔中自动进样，每次检测5个平行样本；数据采集时间120 s，采集周期为1次/s，采集延迟10 s，搅拌速度1 r/s，样品间采用超纯水清洗60 s；取3次传感器在120 s时三个相对稳定数据进行分析。

1.3.5 数据分析

采用SPSS 20.0 Duncan法对样品理化指标进行显著性检验（P＜0.05），采用皮尔逊（Pearson）相关性系数表示用于相关性分析；采用Origin8.0作图。

2 结果与分析

2.1 葡萄酒的基本理化指标分析

不同产区、不同品种葡萄酒样品的基础理化指标见表2，其中红葡萄酒总多酚含量为1.78～3.00 g/L，丙三醇含量为8.4～8.9 g/L，固形物含量为32.5～37.66 g/L；白葡萄酒酒总多酚含量为0.11～1.05 g/L，丙三醇含量为4.00～6.23 g/L，固形物含量为21.76～26.50 g/L；11种酒样中的葡萄糖酸含量为0.09～0.5 g/L，总糖含量为0.4～4 g/L，pH在3.26～4.02；可滴定酸在4.63～6.12 g/L，挥发酸含量为0.18～0.71 g/L，均符合GB/T 15037—2006《葡萄酒》；因此，红葡萄酒的总多酚、丙三醇、固形物含量3个理化指标显著高于白葡萄酒（P＜0.05）。丙三醇作为乙醇发酵主要副产物之一，可以带给葡萄酒圆润的口感，有文献表明丙三醇的产生来源于酒精发酵的糖酵解途径，其差异与酿酒葡萄品种、发酵菌株、发酵温度等有较大的关系[13-15]。综合可知，葡萄酒中的总多酚、丙三醇、固形物含量是明显区分白葡萄酒、红葡萄酒口感差异的关键指标。

表2 11种酒样基础理化指标检测结果Table 2 Determination results of basic physicochemical indexes of 11 wine samples

2.2 葡萄酒中酚类物质含量分析

11种酒样中酚类物质含量占比结果见图1。由图1A可知，11种葡萄酒样品中4#没食子酸、阿魏酸、儿茶素含量最高，分别为292 mg/L、129.7 mg/L、139.37 mg/L；样品5#中表儿茶素含量最高，为130.28 mg/L；在样品3#绿原酸中含量最高，为251.07 mg/L，样品1#中水杨酸含量最高，为105.25 mg/L；说明不同产区、不同品种间酚类物质含量差异显著。

图1 11种酒样中酚类物质含量（A）及占比（B）Fig.1 Contents (A) and proportion (B) of phenolic substances in 11 wine samples

由图1B可知，对羟基肉桂酸类、对羟基苯甲酸类在酚类物质中含量较高，红葡萄酒中的对羟基肉桂酸含量为147.5～419.82 mg/L，对羟基苯甲酸含量为147.17～379.37 mg/L，其中样品中4#的对羟基苯甲酸类、对羟基肉桂酸类含量最高，达419.828 mg/L、379.37 mg/L；说明天山北麓产区的赤霞珠葡萄对该两类酚类物质的积累具有较大的影响。黄酮醇类含量为44.25～100.09 mg/L，样品6#中含量最高；黄烷-3-醇类含量为68.81～304.36 mg/L，其在样品5#中的含量最高。白葡萄酒中对羟基肉桂酸含量为16.69～76.8 mg/L，且样品11#中的含量最高；黄酮醇类含量为7.68～34.13 mg/L，其在8#样品中的含量最高；且红葡萄酒中含量明显高于白葡萄酒。就含量占比而言，对羟基苯甲酸类在白葡萄酒中占比较大，含量为27.4～146.57 mg/L，但在样品11#中，对羟基肉桂酸含量占比较大。

2.3 电子舌检测结果

2.3.1 味觉差异性结果分析

新疆四大产区11种葡萄酒样品味觉指标雷达图见图2。由图2可知，苦味、苦味回味、酸味可以作为影响11款酒样口感品质的关键参数。就不同产区红葡萄酒而言，天山北麓红葡萄酒样品（4#）苦味、苦味回味、涩味、涩味回味和丰富度最高；焉耆盆地红葡萄酒样品（5#）涩味、苦味等味觉特征较弱；这可能是受南北疆光照强度、光照时间的影响。就不同品种红葡萄酒而言，“赤霞珠”酒样（1#～4#）苦味、苦味回味、涩味、涩味回味最强，“马瑟兰”品种酒样（7#）涩味、苦味回味最弱。而不同品种的白葡萄酒，“雷司令”干白葡萄酒样（11#）酸味最强；“白诗南”干白葡萄酒样（9#）涩味最弱。说明了红葡萄酒的典型味觉特征是苦味、涩味、苦味回味、涩味回味，而酸味则是白葡萄酒的主要味觉特征。综合可知，白葡萄酒样品（11#）酸味较为突出，红葡萄酒样品（4#）苦味、苦味回味较为突出，可能是由于上述对羟基苯甲酸类、对羟基肉桂酸类含量差异所引起的。

图2 新疆四大产区葡萄酒样品味觉指标雷达图Fig.2 Radar map of taste indicators in four major production areas in Xinjiang

11种葡萄酒样品的电子舌响应值主成分分析结果见图3。由图3可知，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的方差贡献率分别为66.9%和22.8%，累计方差贡献率为89.7%，可以认为PCA基本可以反映样品整体信息，表明电子舌味觉测试可将这11个样品进行较好区分。其中样品1#、2#、3#距离相近，表明同品种葡萄酒样品的口感相似度较高；酒样6#、7#位于不同象限且距离较远，两种酒虽产自同一产区但由于品种的不同造成了味感差异；但对于白葡萄酒而言，酒样10#、11#位于不同象限，不同产区对白葡萄酒风格影响也很大。说明影响红葡萄酒味觉特征主要是葡萄品种，产区是影响白葡萄酒味觉特征的主要因素。

图3 11种葡萄酒样品的电子舌响应值主成分分析结果Fig.3 Principal component analysis results of electronic tongue response values of 11 wine samples

2.3.2 葡萄酒理化指标与味觉指标间相关性分析

不同葡萄酒样品的味觉特征不但受其品种、产区、发酵工艺的影响，还与各酒样理化指标密切相关。有研究认为pH对于酒体中的酸味、涩味强度影响较为明显[17]，主要是因为pH值的高低通过影响蛋白与酚类物质氢键结合的强弱程度进而影响酒体口感[18]。对此本研究进行了味觉指标与理化指标间的相关性分析，结果见表3。

表3 味觉指标与理化指标间相关性分析结果Table 3 Correlation analysis results between taste indexes and physicochemical indexes

葡萄酒的味觉指标受理化指标的影响因素较大[19]。通过理化指标与电子舌响应值的相关性分析得出，可滴定酸、挥发酸呈显著正相关（P＜0.05），pH与酸味呈极显著负相关（P＜0.01）；总多酚、pH与葡萄酒的涩味呈极显著正相关（P＜0.01），总多酚与涩味回味呈极显著正相关（P＜0.01），朱艳云等[20]研究表明，红葡萄酒中收敛性强度与酒中总多酚呈显著正相关，这与本研究结果一致。酒精度及pH与鲜味呈显著负相关（P＜0.01）；总多酚、固形物与丰富度呈极显著正相关（P＜0.01），而挥发酸和丙三醇与丰富度呈显著负相关（P＜0.05）；固形物与咸味呈极显著正相关（P＜0.01），这可能是葡萄酒各理化指标综合作用的结果。

2.4 味觉指标与酚类物质间的相关性

葡萄酒中的总多酚与苦味、涩味、涩味回味和丰富度等味觉特征密切相关，但是受土壤特征、气候条件与生产工艺的影响[21]，其多酚含量、组成等也与味觉特征密切相关，不同葡萄酒由于酚类物质组成，以及含量等的差异，使得酒体在感官特性上呈现极大的差异性[22]；谭立杭等[23]研究表明，红葡萄酒收敛性强度与酒中总酚、总类黄酮、黄烷-3-醇等呈显著正相关。一般情况下，黄烷-3-醇（包括（+）-儿茶素和（-）-表儿茶素）浓度的升高也会伴随着收敛性的增强；且浓度与收敛性也具有显著相关性[24]。李辉等[25]通过研究贺兰山东麓不同陈酿年份赤霞珠干红葡萄酒中酚类物质对涩感质量的影响，发现主要因素还包括酚类物质结构的差异、酚类物质间的化学反应。诸如此类关于酚类物质的研究较多，且对酒中各酚类物质引起口腔涩感、收敛感等的阈值研究也较为广泛，但对影响酒体综合味感的关键酚类物质研究确很少。本研究分析了葡萄酒中酚类物质与味觉指标间的关系，结果见表4。

表4 味觉指标与酚类物质间相关性分析结果Table 4 Correlation analysis results between taste indexes and phenolic substances

由表4可知，不同酚类物质可呈现不同的味觉特征，同一味觉特性可能是由于多种酚类物质共同作用的结果。多种酚类物质具有协同作用且带给酒体复杂性；儿茶素、槲皮素和咖啡酸与涩味呈极显著正相关（P＜0.01），而没食子酸、槲皮素与涩味回味呈极显著正相关（P＜0.01），说明槲皮素的涩感持续时间较长。影响葡萄酒苦感的酚类物质主要包括没食子酸、原儿茶酸、杨梅素和表儿茶素（P＜0.05），其中没食子酸含量极显著影响葡萄酒的苦味（P＜0.01），影响丰富度酚类物质较多。没食子酸、原儿茶酸、杨梅素同时与涩味、涩味回味、苦味和丰富度4个味觉指标呈显著正相关（P＜0.05）；阿魏酸、咖啡酸、绿原酸、儿茶素同时与涩味、涩味回味、丰富度呈显著正相关（P＜0.05）；因此这7种酚类物质是为11种葡萄酒提供味觉贡献的主体酚类物质。

3 结论

本研究基于高效液相色谱法测定11种葡萄酒中19种酚类物质，结果表明，11种不同的葡萄酒中检测出19种酚类物质且含量均有差异，酒样4#中没食子酸、儿茶素含量最高，分别为292 mg/L、139.37 mg/L；酒样5#中表儿茶素含量最高，为130.28 mg/L；酒样3#中绿原酸含量最高，为251.07 mg/L；酒样1#中水杨酸含量最高，为105.25 mg/L。对羟基肉桂酸在红葡萄酒中占比较大，而羟基苯甲酸类在白葡萄酒中占比较大。电子舌结果表明，酸味、苦味、苦味回味是影响11种酒样口感差异的关键性参数；PCA结果表明，葡萄品种影响红葡萄酒味觉特征，产区影响白葡萄酒味觉特征。相关性分析表明，没食子酸、原儿茶酸、杨梅素、阿魏酸、咖啡酸、绿原酸、儿茶素对葡萄酒味觉指标影响较大。该研究可为后续研究葡萄酒口感品质、口感复杂性奠定基础。