釀酒圓葉葡萄Noble和Carlos漿果揮發性成分分析

張勁，楊瑩，管敬喜，周詠梅，黃羽，時曉芳，李瑋

（廣西農業科學院葡萄與葡萄酒研究所，廣西南寧530007）

釀酒圓葉葡萄Noble和Carlos漿果揮發性成分分析

張勁，楊瑩，管敬喜，周詠梅，黃羽，時曉芳，李瑋*

（廣西農業科學院葡萄與葡萄酒研究所，廣西南寧530007）

采用固相微萃取-氣相色譜-質譜法（SPME-GC-MS）對釀酒圓葉葡萄品種Noble和Carlos漿果中揮發性成分進行鑒定，共鑒定出49種化合物，其中含有醇類、酯類、醛類、酮類等成分。Noble的揮發性成分總含量高于Carlos，2個品種中含量最高的成分都是(E)-2-甲基環戊醇和4-羥基-2-丁酮，二者在揮發性組分種類和含量上有一定的相似性。

圓葉葡萄；品種；揮發性組分；檢測

圓葉葡萄（Vitisrotundifolia）為葡萄科葡萄屬圓葉葡萄亞屬，起源于美國東南部，是美國東南部的主栽葡萄品種，栽培歷史超過400年。圓葉葡萄果實具有特殊的芳香風味，除鮮食外還可以加工成各種產品，如果汁、果脯、果醬、葡萄干、葡萄酒、果凍等。圓葉葡萄品種繁多，分鮮食品種、鮮食加工兼用品種及釀酒加工品種等，特征之一是具有獨特的濃郁香氣，使得其加工產品如葡萄酒具有典型性的強烈香氣[1]。

2007年，廣西農業科學院從美國佛羅里達農工大學引進兩個加工型圓葉葡萄品種Noble、Carlos，種植于廣西農業科學院葡萄種質資源圃，2008年開始掛果，2009年進入豐產期，目前具有較好的栽培表現[2]。作為釀酒加工型品種，揮發性香氣組分是重要的特征指標。美國東南部圓葉葡萄中自由態香氣組分[3-5]和鍵合態香氣組分[6]在國外都有一定程度的研究。目前國內對Noble和Carlos 2個品種的揮發性組分的研究鮮有報道。本研究采用氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用儀對廣西引種的釀酒圓葉葡萄揮發性組分和香氣特征進行研究和探討，為評價圓葉葡萄在我區的引種表現、評價其釀造特性及其葡萄酒后期發酵和陳釀香氣變化規律研究提供科學依據。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

圓葉葡萄Noble和Carlos葡萄：2013年7月31日采摘于南寧明陽工業園廣西農業科學院葡萄與葡萄酒研究所圓葉資源圃（N22°36′24.63″E108°14′47.51″），葡萄為3年葡萄樹。挑選具有較高成熟度、無機械傷、無病蟲害、香氣濃郁的果實進行實驗。

內標物2-辛醇（100μg/mL，純度≥99.5%）：美國Aldrich公司；正構烷烴混標（C6～C26，分析純）：美國Supelco公司。

1.2儀器與設備

固相微萃取（solid phase micro extraction，SPME）系統包括手柄、75μmCar/PDMS萃取頭：美國Sigma公司；FW100型高速萬能粉碎機：天津泰斯特儀器有限公司；85-2A型恒溫磁力攪拌器、HH-S4型電熱恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市醫療儀器廠；Trace MS2000氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用儀：美國Thermo Finnigan公司；DB-WAX色譜柱：美國Agilent公司。

1.3實驗方法

1.3.1樣品制備

稱取100g葡萄，去籽，用液氮速凍，放入粉碎機，加液氮粉碎成均勻粉末狀，迅速裝入20mL頂空瓶中，至半瓶左右，并對樣品進行準確稱量，擰緊瓶蓋，冷凍備用[7]。

1.3.2頂空-固相微萃取

頂空-固相微萃取（head space solid-phase micro-extractions，HS-SPME）條件：頂空瓶中加入磁力轉子，加入5μL的2-辛醇作為內標。將老化后的75μm Car/PDMS萃取頭插入樣品瓶頂空部分，于45℃吸附30min，吸附后的萃取頭取出后插入氣相色譜進樣口，于250℃解吸3min，同時啟動儀器采集數據[8]。

1.3.3氣相色譜-質譜（GC-MS）分析

GC條件：色譜柱為DB-Wax（30m×0.25mm×0.25μm）；初始溫度40℃保持4min，以6.0℃/min升至80℃，再以10.0℃/min升至230℃，保持6min；進樣溫度250℃，載氣為He，流速0.8mL/min，不分流。

MS條件：電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量為70eV，離子源溫度200℃，掃描范圍30～500u。

1.3.4揮發性組分的定性定量

保留指數（retention index，RI）鑒定：使用的C6～C26正構烷烴混標，以同樣的進樣條件進行GC-MS分析，利用其保留時間按照線性方程計算各揮發性組分的保留指數[9]，RI=100n+100[tR（x）-tR（n）]/[tR（n+1）-tR（n）]，tR（x）為被測組分的保留時間（min），tR（n）和tR（n+1）分別為具有n和n+1個碳原子的正構烷烴的保留時間（min）。

質譜定性：分析結果與美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）標準信息庫以及Wiely數據庫進行比對定性。測定的保留指數與文獻進行比對，結合保留指數和質譜庫的比對結果對揮發性組分進行定性鑒定。定量：利用內標物的出峰面積與檢測組分的峰面積對比，計算揮發性組分在樣品中的含量。

2　結果與分析

2.1 Noble和Carlos揮發性組分分析結果

應用GC-MS分析Noble和Carlos葡萄揮發性組分，得到的總離子色譜圖分別見圖1和圖2，經過GC-MS分析、RI比對和內標法定量，得到其揮發性組分種類和含量，結果列于表1中。

由圖1、圖2及表1可知，2個品種的圓葉葡萄揮發性組分分布結構有一定的相似性。定性定量結果表明，2種葡萄共鑒定出揮發性組分49種，其中Noble含有37種，Carlos含有36種，兩者共有24種相同組分。從揮發組分總含量方面來看，Noble揮發組分總含量為4629.8μg/kg，高于Carlos（揮發組分總含量3757.5μg/kg）。

Noble中單組分含量較高的6種成分，從高到低依次為：（E）-2-甲基環戊醇、4-羥基-2-丁酮、（E）-2-己烯醛、乙酸異丙酯、正己醇、（E）-2-己烯醇；Carlos中單組分含量最高的6種成分，從高到低依次為：（E）-2-甲基環戊醇、4-羥基-2-丁酮、2-環己烯-1-醇、乙酸丁酯、正己醇、乙酸丙酯。可見兩者具有相同的最高含量揮發組分為（E）-2-甲基環戊醇和4-羥基-2-丁酮，分別具有青香、草味、木瓜香和甜香、烤香，對此2個品種整體香氣有較為重要的貢獻。

圖1　Noble揮發性組分GC-MS總離子色譜圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile components of Noble grape

圖2　Carlos揮發性組分GC-MS總離子色譜圖Fig.2 GC-MS total ion chromatogram of volatile components of Carlos grape

應用SPSS 15.0對兩者的揮發性組分含量進行相關性分析（未檢測的物質含量以0計），結果表明兩組揮發性組分含量Pearson相關系數r為0.797，具有一定的正相關性，說明Noble和Carlos同屬圓葉葡萄亞屬，在揮發組分方面有較強的一致性，可能表現出一定相似度的香氣特征。將揮發組分分類，結果見圖3。由圖3可知，醇類化合是2種葡萄中含量最高的揮發組分，而兩者在酯類、酮類和醛類化合物的含量上有差異，導致其香型的差異性。

2.2酯類組分分析

酯類組分是釀酒葡萄中重要的香氣成分，賦予果實果香、花香、甜香等令人愉快的香氣，且在葡萄酒發酵和陳釀過程中會出現更多的酯類物質，形成葡萄酒中清新愉快的香氣[14-15]。2種圓葉葡萄中共鑒定出12種酯類組分，其中Noble含8種，Carlos含10種，兩者共有酯類6種成分：乙酸異丙酯、乙酸丙酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯、2-丁烯酸乙酯、乙酸己酯。Noble總酯含量為659.2μg/kg，略高于Carlos總酯含量597.4μg/kg。由表1可知，Noble中含量較高的酯類為乙酸異丙酯、乙酸丁酯，帶有甜蘋果香和杏仁、青草味；Carlos中含量較高的為乙酸丁酯、乙酸丙酯，后者主要表現為果香、梨香。2-丁烯酸乙酯又叫巴豆酸乙酯，在2種葡萄中均有一定含量，表現出強烈酸焦香和水果香氣，有朗姆酒香和醚香，可能對圓葉葡萄濃烈、略有刺激的整體香氣有一定貢獻作用。

表1　圓葉葡萄Noble和Carlos漿果揮發性組分GC-MS分析結果Table 1 GC-MS analysis results of volatiles in Noble and Carlos

續表

圖3　Noble和Carlos葡萄中不同類別揮發性組分的含量分布Fig.3 Distribution of different category volatiles in Noble and Carlos

2.3醇類組分分析

從圖3可見，醇類化合物是2種圓葉葡萄中含量最為豐富的揮發性組分，Noble中醇類總含量有1 805.4μg/kg，Carlos中有醇類總含量2 017.4μg/kg。2種葡萄中共鑒定出16種醇類化合物，主要為C6醇，其他還有低級醇和雜環醇等。Noble中含有13種，Carlos種含有11種，兩者共同含有醇類8種。Noble中含量較高的醇類化合物有（E）-2-甲基環戊醇、正己醇、（E）-2-己烯醇，Carlos中含量較高的醇類化合物有（E）-2-甲基環戊醇、2-環己烯-1-醇、正己醇、（E）-2-己烯醇，均為C6醇，主要提供青香和樹葉氣味，主要來自于不飽和脂肪酸酶解過程，屬于脂肪酸衍生物[16]。2個品種中含量最高的醇類均為（E）-2-甲基環戊醇，據報道，（E）-2-甲基環戊醇是木瓜中主要香氣成分[17]，主要表現青香、草味、木瓜香等香氣特征[12]。

2.4醛類組分分析

Noble和Carlos共鑒定出9種醛類揮發性組分，占全部揮發性組分中相對較小的比例，Noble中醛類總含量為966.5μg/kg，Carlos中醛類總含量為231.4μg/kg。Noble中含8種醛類組分，Carlos中含有7種醛類組分，2種共同含有6種醛類。Noble中含量最高醛類組分是（E）-2-己烯醛，而Carlos中醛類的含量均不太高，兩者中均已C6醛為主，如（Z）-3-己烯醛、（E）-2-己烯醛、（E，E）-2，4-己二烯醛、（E，Z）-2，4-己二烯醛等。這些組分雖含量不高，但具有較低的氣味閾值，往往表現出突出的香氣特征，如（E）-2-己烯醛在Noble中含量為742.0μg/kg，閾值為17μg/kg[10]；（Z）-3-己烯醛在Noble和Carlos中含量分別為16.1、7.9μg/kg，仍遠遠超過氣閾值（0.25μg/kg[10]）。C6醛同樣以青香韻為主，往往帶有一些脂肪香氣，有油膩味。醛類物質在這兩種葡萄中具有一定的含量，且閾值較低，是一類重要的香氣組分。

2.5酮類組分分析

2種葡萄中共檢測出3種酮類物質，其中4-羥基-2-丁酮為共有的組分，且在兩者中含量均較高，分別為976.3μg/kg、807.3μg/kg，是這2種葡萄中的關鍵香氣組分之一，4-羥基-2-丁酮具有甜香、烤香、霉香、甘草及咖啡氣息，存在于甘草的揮發性組分和卷煙燃燒的煙霧中，賦予Noble和Carlos圓葉葡萄一些不同于其他葡萄品種的特殊香氣。據報道，典型歐亞葡萄汁中未鑒定出酮類物質[18]。另外，在Carlos葡萄中鑒定出丙酮和3-羥基-2-丁酮，含量較低，分別為36.1μg/kg、5.3μg/kg，遠低于各自的閾值（丙酮50mg/kg，3-羥基-2-丁酮150mg/kg[10]）而未表現出香氣特征。

2.6其他組分分析

2種葡萄中鑒定的其他類組分有酸、烷、烯、呋喃類化合物，這些組分中部分不具有香味，部分具有令人不愉快的氣息，但由于其含量均較低，而閾值范圍高，故不表現出典型的香氣特征。

3　結論

圓葉葡萄Noble和Carlos中共鑒定出49種揮發性組分，其中Noble含有37種，Carlos含有36種，兩者共有24種相同組分。在揮發組分總含量上，Noble（4 629.8μg/kg）高于Carlos（3 757.5μg/kg）。

2種圓葉葡萄揮發性組分類型主要有醇類、酯類、醛類、酮類和其他化合物，Noble中單組分含量較高的6種成分，從高到低依次為：（E）-2-甲基環戊醇、4-羥基-2-丁酮、（E）-2-己烯醛、乙酸異丙酯、正己醇、（E）-2-己烯醇；Carlos中單組分含量最高的6種成分，從高到低依次為：（E）-2-甲基環戊醇、4-羥基-2-丁酮、2-環己烯-1-醇、乙酸丁酯、正己醇、乙酸丙酯。2個品種在揮發性組分分布和含量上具有一定的相似度。

Noble和Carlos中揮發性成分中含有大量的C6的醇類和醛類化合物以及一些低級酯類，具有強烈的青香、花香、水果香等香韻特征，給人清新愉快的嗅覺感受，而這些物質容易在發酵和陳釀過程中經氧化等反應消失和變化，因而，2種圓葉葡萄適宜釀造新鮮消費型干紅和干白葡萄酒，香氣宜人清新。另外，酮類等其他化合物賦予2種圓葉葡萄一些烤香、甘草、咖啡及脂肪類的香氣，形成圓葉葡萄較為濃烈的典型性香氣，具有釀造典型性葡萄酒的特性。

進一步研究其中的特征香氣組分和整體香氣特征，需要借助其他研究分析手段，如氣味活性分析法和氣相色譜-嗅聞儀（gaschromatography-olfactometry，GC-O）等。研究圓葉葡萄的揮發性組分在葡萄酒釀造過程中的變化規律，需要對發酵香氣和陳釀香氣（即一類和二類香氣）進一步探索。

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Volatile component analysis ofVitis rotundifoliaNoble and Carlos

ZHANG Jin,YANG Ying,GUAN Jingxi,ZHOU Yongmei,HUANG Yu,SHI Xiaofang,LI Wei*
(Grape and Wine Research Institute,Guangxi Academy of Agriculture Science,Nanning 530007,China)

Volatile components in Noble and CarlosVitis rotundifoliawere detected by solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry(SPME-GC-MS).Forty-nine volatiles were identified including alcohol,ester,aldehyde,ketone and other ingredients.Total volatile content in Noble was higher than that in Carlos.The highest content components in both cultivars were(E)-2-methyl-cyclopentanol and 4-hydroxy-2-butanone, and the two volatile component had certain similarities in variety and content.

Vitis rotundifolia;varieties;volatile components;detection

TS261.2

A

0254-5071（2014）04-0134-05

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.04.032

2014-03-04

廣西農業科學院科技發展基金項目（桂農科2013JQ11）；廣西自然科學基金青年基金項目（2013GXNSFBA019074）；廣西農科院基本科研業務專項資助項目（桂農科2012YM19）

張勁（1986-），男，研究實習員，碩士，研究方向為農產品加工。

*通訊作者：李瑋（1984-），男，助理研究員，博士，研究方向為發酵工程。