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      寧夏青銅峽小產(chǎn)區(qū)不同品種干紅葡萄酒的香氣成分分析

      2018-01-31 08:59:58謝春梅焦紅茹曹芳玲
      中國(guó)釀造 2018年1期
      關(guān)鍵詞:美樂(lè)西拉赤霞珠

      謝春梅,焦紅茹*,曹芳玲

      (寧夏葡萄酒與防沙治沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院,寧夏 銀川 750199)

      香氣是評(píng)價(jià)葡萄酒感官質(zhì)量特征的一個(gè)重要方面。目前,國(guó)內(nèi)常用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法檢測(cè)葡萄酒香氣物質(zhì),且已鑒定出約800多種香氣成分,研究手段已經(jīng)比較成熟[1-8]。葡萄酒香氣成分受多種因素影響[9-10],其中橡木桶能使其香氣更為復(fù)雜,但成本較高,所以只有最好的酒才能夠獲得橡木桶陳釀的待遇[11];葡萄品種對(duì)葡萄酒香氣物質(zhì)組成具有決定性作用,且在適宜的生態(tài)條件下能使葡萄酒呈現(xiàn)出獨(dú)特的風(fēng)味特征[1,9,12],因此研究不同品種葡萄酒在特定產(chǎn)區(qū)的香氣成分,對(duì)于預(yù)測(cè)產(chǎn)區(qū)內(nèi)不同葡萄酒產(chǎn)品風(fēng)味特征具有重要意義。

      近些年關(guān)于紅色單品種葡萄酒的香氣研究報(bào)道比較多。DOAZAN J P等[13]研究了法國(guó)優(yōu)質(zhì)葡萄酒香氣,發(fā)現(xiàn)源于波爾多地區(qū)的赤霞珠、品麗珠、美樂(lè)等酒樣香氣各自不同,但都具相似性。鄭青[14]對(duì)昌黎地區(qū)6個(gè)單品種酒進(jìn)行芳香物質(zhì)分析,發(fā)現(xiàn)主要差異性體現(xiàn)在酯類(lèi)的種類(lèi)和含量上,且赤霞珠、品麗珠與蛇龍珠干紅酒樣的香氣成分極為相似。姜文廣等[15]發(fā)現(xiàn)張?jiān)>魄f級(jí)不同批次蛇龍珠干紅葡萄酒香氣成分種類(lèi)和含量存在共性和差異之處。

      眾所周知,寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)的葡萄酒具有高品質(zhì)和獨(dú)特的風(fēng)格,國(guó)內(nèi)有不少研究都較關(guān)注該產(chǎn)區(qū)葡萄酒的香氣特征[9,14,16-18],但專(zhuān)門(mén)針對(duì)該產(chǎn)區(qū)內(nèi)不同品種橡木桶陳釀干紅葡萄酒香氣特征的分析研究比較少。為了一步提高和穩(wěn)定葡萄酒產(chǎn)品質(zhì)量和風(fēng)格,本研究采用頂空-固相微萃取(head space-solid phase microextraction,HS-SPME)與氣相色譜-質(zhì)譜(gaschromatography-massspectrometry,GC-MS)聯(lián)用的方法對(duì)寧夏青銅峽小產(chǎn)區(qū)主栽釀酒葡萄品種赤霞珠(Cabernet Sauvignon)、美樂(lè)(Merlot)、西拉(Syrah)的單品種橡木桶陳釀干紅葡萄酒中揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行分析,了解三者的主要香氣物質(zhì)種類(lèi)與含量,找出其香氣成分之間的共同與差異之處,以期為生產(chǎn)實(shí)踐中完善陳釀技術(shù)和不同品種葡萄酒的混釀工藝提供理論研究數(shù)據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 材料與試劑

      1.1.1 葡萄酒樣品

      本試驗(yàn)以赤霞珠、美樂(lè)、西拉單品種橡木桶陳釀干紅葡萄酒作為供試酒樣,采集自御馬酒莊,2015年份酒。原料均正常成熟(22~23°Bx),經(jīng)分選后除梗破碎,入罐過(guò)程中添加果膠酶和SO2,葡萄醪低溫浸漬(6~8℃,24 h)后接種酵母,酒精發(fā)酵溫度控制在26~28℃(浸漬發(fā)酵不少于7 d),發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行蘋(píng)果酸乳酸發(fā)酵,11月入橡木桶陳釀。每個(gè)品種隨機(jī)選取3個(gè)橡木桶各取250 mL,混合密封,冷藏運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。橡木桶陳釀時(shí)間9個(gè)月±7 d。橡木桶產(chǎn)地相同,均由法國(guó)橡木制作而成,紋理細(xì)膩,中度弧度烘烤。樣品基本信息見(jiàn)表1。

      表1 不同品種干紅葡萄酒樣品信息Table 1 Informations of dry red wine samples with different grape varieties

      1.1.2 化學(xué)試劑

      氯化鈉(分析純):國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;硫酸銅、酒石酸鉀鈉、葡萄糖(均為分析純):成都科龍化工試劑廠;氫氧化鈉(分析純):天津福晨化學(xué)試劑廠;酚酞(分析純):天津傲然精細(xì)化工研究所;亞甲基藍(lán)(分析純):天津北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開(kāi)發(fā)有限公司;鄰苯二甲酸氫鉀(分析純):天津光復(fù)科技發(fā)展有限公司;4-甲基-2-戊醇(色譜純):美國(guó)Aldrich公司。

      1.2 儀器與設(shè)備

      EUTECH pH 510臺(tái)式酸度計(jì):新加坡優(yōu)特儀器有限公司;JY2003N型電子天平:上海精密科學(xué)儀器有限公司;DB-WAX毛細(xì)管色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm):美國(guó)J&W公司;帶有PAL自動(dòng)進(jìn)樣器的GC-7890B/MS-5977A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀:美國(guó)Agilent公司。

      1.3 方法

      1.3.1 葡萄酒基本指標(biāo)的測(cè)定

      依據(jù)GB/T15038—2006《葡萄酒果酒通用分析方法》進(jìn)行常規(guī)理化指標(biāo)的檢測(cè)。其中:酒精度測(cè)定用密度瓶法,總酸測(cè)定用指示劑法,揮發(fā)酸采用水蒸氣帶餾法,pH值用單點(diǎn)校正法由酸度計(jì)測(cè)得。

      1.3.2 揮發(fā)性物質(zhì)成分分析

      揮發(fā)性物質(zhì)的提取:準(zhǔn)確量取8mL葡萄酒樣放入20mL頂空瓶,加入2 g氯化鈉,20 μL內(nèi)標(biāo)物(4-甲基-2-戊醇,質(zhì)量濃度2.000 g/L),密封壓緊。45℃預(yù)熱頂空瓶10 min,萃取頭萃取頂空瓶液面上方氣體45 min,頂空瓶不停搖動(dòng),萃取頭在進(jìn)樣口(250℃)解吸10 min,之后進(jìn)樣進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜分析。

      GC條件:DB-WAX毛細(xì)管色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm),程序升溫:初始溫度40℃,以1℃/min升到45℃,保持2 min,以3℃/min升至84℃,保持2 min,以3℃/min升至120℃,保持3 min,以3℃/min升至200℃,以5℃/min升至230℃,運(yùn)行時(shí)間71.67 min。進(jìn)樣口溫度250℃,采用不分流模式進(jìn)樣,恒定流速0.8 mL/min,載氣為氦氣。

      MS條件:電離方式為電子電離(electronionization,EI),離子源溫度為230℃,電子能量70 eV,接口溫度230℃,質(zhì)譜選擇SCAN模式進(jìn)行全掃描。

      定性分析:采用氣相色譜-質(zhì)譜-計(jì)算機(jī)聯(lián)用儀分析鑒定。分析結(jié)果運(yùn)用計(jì)算機(jī)譜庫(kù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(national institute of standards and technology,NIST)14.L進(jìn)行初步檢索和分析,將3次平行測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比對(duì),以相同或相近保留時(shí)間為準(zhǔn),找出重復(fù)出現(xiàn)并且匹配度較高的物質(zhì),再結(jié)合文獻(xiàn)進(jìn)行人工譜圖解析,最終確定揮發(fā)性物質(zhì)的各個(gè)化學(xué)成分。

      定量分析:采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析,揮發(fā)性物質(zhì)含量計(jì)算公式如下:

      1.3.3 數(shù)據(jù)處理

      每個(gè)樣品的香氣測(cè)定均重復(fù)測(cè)定3次。使用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,采用Minitab15軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)分析及處理采用單因素方差分析(analysisofvariance,ANOVA)、主成分分析(principal component analysis,PCA)和聚類(lèi)分析法(clusteringanalysis,CA)。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 不同葡萄品種干紅葡萄酒主要揮發(fā)性成分分析

      3個(gè)葡萄酒樣品的揮發(fā)性成分總離子流圖見(jiàn)圖1,揮發(fā)性成分檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

      由表2可知,3個(gè)樣品共鑒定出88種香氣組分,其中美樂(lè)、赤霞珠、西拉樣品分別定性檢測(cè)出68、55、67種香氣化合物,三者共有組分41種,占已定性總組分?jǐn)?shù)的46.6%。美樂(lè)和赤霞珠相同成分47種,美樂(lè)特有成分21種、赤霞珠8種;美樂(lè)和西拉相同成分52種,美樂(lè)特有成分16種、西拉16種;赤霞珠和西拉相同成分43種,赤霞珠特有成分12種、西拉25種。三者香氣成分的共性與個(gè)性共同構(gòu)成了其風(fēng)味的相似性與典型性[8]。

      表2 美樂(lè)、赤霞珠及西拉干紅葡萄酒香氣成分含量、閾值及感官描述Table 2 Aroma components contents,sensory threshold and sensory description of Merlot,Cabernet Sauvignon and Syrah dry red wines

      續(xù)表

      續(xù)表

      由表2可知,酯類(lèi)化合物種類(lèi)最多(43種),其次為醇類(lèi)(18種)。美樂(lè)樣品中已定性的68種組分含量范圍0.03~126.37 mg/L,共計(jì)557.93 mg/L。赤霞珠樣品中55種組分含量范圍0.02~123.86 mg/L,共計(jì)427.28 mg/L。西拉樣品中67種組分含量范圍0.05~154.91 mg/L,共計(jì)620.10 mg/L。3個(gè)樣品含量排名前10位的香氣成分有8個(gè)相同,主要為酯類(lèi)、醇類(lèi),說(shuō)明三者在主要香氣成分組成上具有一致性。

      感覺(jué)閾值和感官描述由查閱李華《葡萄酒品嘗學(xué)》[19]和文獻(xiàn)[7,10,17]獲得。氣味活性值(odoractivityvalue,OAV)(即質(zhì)量濃度與閾值的比值)是目前估計(jì)單個(gè)香氣成分實(shí)際氣味貢獻(xiàn)的客觀方法[10,20-21],>1時(shí)認(rèn)為該物質(zhì)有香氣貢獻(xiàn)。供試樣品香氣成分的質(zhì)量濃度、感覺(jué)閾值與感官特征描述詳見(jiàn)表2。由表2可知,除感覺(jué)閾值不明確的物質(zhì),從OAV值看,美樂(lè)、赤霞珠、西拉樣品中分別有19、18、19種物質(zhì)有感官貢獻(xiàn),且有12種為共有物質(zhì),說(shuō)明三者香氣特征比較相近。

      2.2 不同品種干紅葡萄酒香氣成分的顯著性差異分析

      根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu),將香氣成分歸為醇類(lèi)、酯類(lèi)、有機(jī)酸類(lèi)、酮醛類(lèi)等類(lèi)別,分別計(jì)算3個(gè)樣品中各類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量,進(jìn)行分類(lèi)比較,結(jié)果見(jiàn)圖2。

      圖2 不同品種干紅葡萄酒香氣分類(lèi)相對(duì)含量比較Fig.2 Comparison of aroma components contents of dry red wines with different varieties of grape

      2.2.1 酯類(lèi)化合物

      酯類(lèi)是葡萄酒中最重要的香氣,也是影響新酒香氣的主要因素[23]。由圖2可知,美樂(lè)和西拉中酯類(lèi)相對(duì)含量較高。在檢出的43種酯類(lèi)物質(zhì)中,美樂(lè)有35種,占該品種已檢出組分總含量的56.32%,赤霞珠有30種,占45.20%,西拉有37種,占55.44%。三者共有酯類(lèi)22種(占51.16%),其中辛酸乙酯含量均為最高且有顯著差異(P<0.05),均貢獻(xiàn)甜蜜的果香、茴香味;乙酸乙酯對(duì)西拉無(wú)貢獻(xiàn),但在50 mg/L以下時(shí)可以增加葡萄酒的復(fù)雜性[23]。

      癸酸甲酯和棕櫚酸乙酯在三者中無(wú)顯著差異(P>0.05),屬于共性成分。美樂(lè)與赤霞珠有7種、美樂(lè)與西拉有10種、赤霞珠與西拉有8種酯類(lèi)物質(zhì)為共性成分,樣品間差異性成分和個(gè)性成分的種類(lèi)與數(shù)量均明顯多于共性成分。

      從香氣貢獻(xiàn)看,丁酸乙酯、異戊酸乙酯等9種共有酯類(lèi)物質(zhì)的OAV均>1,使三個(gè)樣品表現(xiàn)出花香、甜果香、草莓香,但含量有差異。乙酸乙酯、琥珀酸二乙酯在西拉中OAV<1,但在美樂(lè)和赤霞珠中表現(xiàn)出甜果味。異丁酸乙酯只在赤霞珠中貢獻(xiàn)出草莓香;2-甲基丁酸乙酯在美樂(lè)中沒(méi)有香氣貢獻(xiàn),在赤霞珠和西拉中表現(xiàn)為青蘋(píng)果味;十一酸乙酯只在美樂(lè)中表現(xiàn)出椰子香。反-威士忌內(nèi)酯只在經(jīng)橡木桶儲(chǔ)存的葡萄酒中存在,是橡木桶處理工藝的一種標(biāo)志性產(chǎn)物[8,15],雖然是共有成分,但赤霞珠中OAV值稍>1,其余約等于1,分析認(rèn)為可能是橡木桶陳釀時(shí)間沒(méi)有達(dá)到完全一致而造成其差異性,其次是橡木桶本身的差異性造成的。

      2.2.2 醇類(lèi)化合物

      由圖2可知,美樂(lè)、赤霞珠、西拉樣品中醇類(lèi)物質(zhì)含量占總香氣成分含量的比例分別為35.64%、46.66%、35.80%。美樂(lè)與赤霞珠有8種醇類(lèi)為共性成分,美樂(lè)、赤霞珠分別與西拉有3種醇類(lèi)為共性成分,其中異戊醇OAV均>1,呈現(xiàn)微弱的脂肪味。在其他醇類(lèi)中,3個(gè)樣品中苯乙醇有顯著差異,但OAV均>1,表現(xiàn)為玫瑰、薔薇、蜂蜜香;1-辛醇在美樂(lè)和西拉中被檢出并表現(xiàn)玫瑰花和甜草藥味;1-癸醇僅在美樂(lè)中被檢出并賦予令人愉悅的橙花香和特有的淡油脂味。

      2.2.3 有機(jī)酸類(lèi)

      葡萄酒中大部分有機(jī)酸為發(fā)酵的副產(chǎn)物,少部分來(lái)源于葡萄漿果并代謝為其他化合物[22]。由表2看出,共檢出7種有機(jī)酸類(lèi),辛酸和癸酸在3個(gè)樣品中有顯著差異(P<0.05),辛酸在美樂(lè)和西拉中表現(xiàn)出奶酪味和澀味,癸酸在西拉中表現(xiàn)微弱的脂肪味,除反-2-己烯酸和壬酸的嗅覺(jué)閾值不清楚外,其余均不表現(xiàn)氣味特征。

      2.2.4 酮醛類(lèi)化合物

      美樂(lè)、赤霞珠和西拉樣品中共檢出4種酮醛化合物,在香氣總含量中所占比例均為最少,分別為0.80%、1.86%和0.10%。除苯甲醛和5-甲基呋喃醛的感覺(jué)閾值不明確,其余均無(wú)氣味貢獻(xiàn)。

      2.2.5 萜烯、酚類(lèi)、其他類(lèi)化合物

      萜烯化合物通常具有花香、果香、種子、樹(shù)葉、木頭以及根莖等氣味,主要源于漿果,葡萄酒中大多數(shù)酚類(lèi)則源于發(fā)酵過(guò)程中和橡木桶陳釀過(guò)程中形成的羥基苯乙烯酯類(lèi)化合物[23]。萜烯、酚類(lèi)、其他類(lèi)化合物共檢出16種,所占比例分別為美樂(lè)2.23%、赤霞珠3.04%、西拉3.18%。在已知感覺(jué)閾值且OAV>1的物質(zhì)中,大馬士酮僅在美樂(lè)中被檢出,賦予葡萄酒甜蘋(píng)果味;反式-橙花叔醇只在美樂(lè)和西拉中被檢出,且僅在西拉中貢獻(xiàn)出甜花香;香茅醇僅在西拉中被檢出,賦予青草、丁香花、薔薇花香;里那醇只在赤霞珠和西拉中被檢出,含量有顯著差異(P<0.05),但OAV均>1,表現(xiàn)出甜美的果香。苯乙烯、金合歡醇等6種物質(zhì)具有不同的香氣特征,但由于感覺(jué)閾值不明確,還有待進(jìn)一步研究。

      2.3 不同品種干紅葡萄酒香氣主成分分析

      本研究對(duì)檢測(cè)出的88種香氣成分進(jìn)行了主成分分析。根據(jù)Minitab15分析的結(jié)果,從中選擇了前四種主成分,其特征值及貢獻(xiàn)率見(jiàn)表3。

      表3 葡萄酒香氣主成分分析的特征值及其貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalues and contribution rate of aroma principal components analysis in wine

      根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣表,計(jì)算得出88個(gè)特征值和特征向量之間是相互正交,且方差是遞減的,前4個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到94.4%,原始數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)變異分別達(dá)到50.3%、33.6%、5.5%、4.9%,且第一主成分和第二主成分明顯高于其他成分貢獻(xiàn)率,在前兩個(gè)主成分中,各成分在的貢獻(xiàn)率都<0.2,大多數(shù)成分的貢獻(xiàn)率位于0.1左右。因此,在區(qū)分3個(gè)樣品香氣特征方面,由于香氣成分種類(lèi)較多且比較分散,要利用少數(shù)幾個(gè)成分來(lái)區(qū)別不同品種酒的香氣特征是十分困難的,這與胡博然[9]區(qū)分不同品種葡萄酒香氣主成分分析的結(jié)論一致。

      2.4 不同品種干紅葡萄酒香氣成分的聚類(lèi)分析

      對(duì)3個(gè)樣品的香氣成分進(jìn)行相似性聚類(lèi)分析,將相近的聚為一組,聚類(lèi)分析結(jié)果見(jiàn)圖3。

      圖3 香氣成分對(duì)葡萄酒的聚類(lèi)圖Fig.3 Cluster of aroma components for wine

      圖3 中橫軸為樣本數(shù),1~3、4~6、7~9依次為美樂(lè)、赤霞珠、西拉的3次重復(fù)測(cè)定樣本。由圖3可知,每個(gè)品種的3個(gè)重復(fù)之間有著較高的相似性,被聚為一類(lèi),美樂(lè)與西拉相對(duì)較為接近,但3個(gè)樣品間的香氣物質(zhì)相似性均不足50%,從聚類(lèi)分析的整體情況來(lái)看,不同品種橡木桶陳釀干紅葡萄酒中的香氣物質(zhì)有較大差異。

      3 結(jié)論

      本研究分析得出,供試樣品在主要香氣成分組成上具有一致性,主要為酯類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)。通過(guò)顯著性差異分析和OAV值檢驗(yàn),3個(gè)樣品中有感官貢獻(xiàn)的共有成分中有12種相同,其中僅異戊醇為共性成分,其余物質(zhì)有差異,可以說(shuō)三者香氣特征比較相近。此外,乙酸乙酯和琥珀酸二乙酯只在美樂(lè)和赤霞珠中表現(xiàn)出甜果味;辛酸只在美樂(lè)和西拉中表現(xiàn)出奶酪味、澀味;美樂(lè)和西拉酒樣均含有1-辛醇,賦予玫瑰花、甜草藥味;赤霞珠和西拉酒樣均含里那醇和2-甲基丁酸乙酯,呈現(xiàn)甜果香和青蘋(píng)果味;這些成分中除乙酸乙酯均有顯著差異(P<0.05)。1-癸醇、大馬士酮和十一酸乙酯僅在美樂(lè)酒樣中被檢出,賦予橙花、特有的淡油脂味、明顯的椰子香;癸酸、反式-橙花叔醇和香茅醇僅在西拉中貢獻(xiàn)出微弱的脂肪味、甜花香和薔薇花香;異丁酸乙酯僅在赤霞珠中賦予草莓香。這些含量有顯著差異且有貢獻(xiàn)香氣的化合物可能是各酒樣的特征香氣成分,但要進(jìn)一步明確,還需要大量樣本進(jìn)行深入研究,以獲取更多信息。

      通過(guò)主成分分析發(fā)現(xiàn),香氣成分種類(lèi)較多且比較分散,要利用少數(shù)幾個(gè)成分來(lái)區(qū)別不同品種酒樣的香味特征十分困難。通過(guò)聚類(lèi)分析,3個(gè)樣品的香氣物質(zhì)相似性均不足50%,不同品種酒樣間的香氣物質(zhì)有較大差異。

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