釀酒葡萄成熟期間果實質地特性和花色苷含量變化

劉 旭，楊 麗，張芳芳，張振文*

（西北農林科技大學葡萄酒學院，陜西省 葡萄與葡萄酒工程中心，陜西 楊凌 712100）

釀酒葡萄成熟期間果實質地特性和花色苷含量變化

劉 旭，楊 麗，張芳芳，張振文*

（西北農林科技大學葡萄酒學院，陜西省 葡萄與葡萄酒工程中心，陜西 楊凌 712100）

研究釀酒葡萄果實成熟期間質地特性和花色苷含量的變化規律，以釀酒葡萄赤霞珠（Vitis vinifera L.）為研究對象，采用物性分析儀對其果皮機械特性和果實質構多面特性進行分析，并測定了果皮中總花色苷和9種花色苷組分的含量，以及花色苷可提取率。研究表明：赤霞珠葡萄果實成熟期間果皮中總花色苷和可提取花色苷含量逐漸增加，至轉色后第6周達到最高，分別為880.29 mg/kg和841.38 mg/kg。果實成熟期間果皮厚度逐漸增加，并與花色苷含量呈極顯著正相關（R2=0.568），與花色苷可提取率呈極顯著負相關（R2=—0.475）。表征果皮硬度的參數楊氏模量（Esk）與花色苷含量呈極顯著正相關（R2=0.581），與花色苷可提取率呈顯著負相關（R2=—0.609）。果實質構多面分析各參數與果皮花色苷含量和可提取率之間均無相關性。

釀酒葡萄；質地特性；花色苷

花色苷是葡萄與葡萄酒中一類重要的酚類化合物，主要存在于葡萄漿果表皮下3～4 層細胞的液泡中[1]，對葡萄酒的顏色深淺和色調至關重要[2]。葡萄果實轉色后花色苷開始迅速積累，并于果實成熟時含量達到最高[3]。此時花色苷的組分、含量以及提取率很大程度上決定了其在酒中的含量和葡萄酒的相關品質[4]。研究發現，葡萄果實轉色后其質地特性不斷發生變化[5]，并與果皮細胞壁組分、細胞結構、組織膨壓的變化[6]，以及果膠酶主導的果皮細胞壁降解等有關[7-9]。另外，在葡萄浸漬發酵階段果皮中花色苷的釋放能力也與果實質地特性密切相關[10-11]。

質地特性是葡萄果實的重要物理特性之一，國內外自20世紀80年代開始在鮮食葡萄的成熟進程、采后生理等方面開展了相關研究[12-13]，并側重于建立果實硬度變化與糖含量變化之間的關系，從而用于預測果實成熟過程中糖含量[14]和貯藏過程中果實硬度的變化[15-16]。目前國內對釀酒葡萄成熟期間果實質地特性的變化規律及其與花色苷含量變化的關系還沒有進行過系統研究。國外的相關研究也主要集中于果實質地特性的品種差異，并發現葡萄果皮的機械特性和漿果的質地特性是葡萄品種的重要特征之一，特別是果實硬度、咀嚼性、黏附性以及果皮硬度能較好地區分不同品種[17]，并且在不同的產地和氣候條件下表現出一定的差異。

由于釀酒葡萄的花色苷主要存在于果皮中，在果實成熟期間含量不斷增加，并伴隨著果皮硬度和厚度以及漿果質地特性的相應變化。因此，二者之間可能存在一定的相關性。本實驗以紅色釀酒葡萄赤霞珠為材料，研究了果實成熟期間花色苷含量和質地特性的動態變化規律，并分析了二者之間的相關性，為下一步構建釀酒葡萄果實中花色苷含量的快速檢測提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

赤霞珠果實采自陜西省涇陽縣釀酒葡萄種植園，籬架栽培，單干單臂整形。2013年果實轉色1周后（weeks after veraison，WAV）開始，每隔7 d采樣1次，共6 次。具體采用“Z”字形方法采樣：選擇有代表性的兩行葡萄樹，分別標記每行的第7、14、21、28、35、42、49、56、63、70棵樹。第1次取樣為第1行的第7、21、35、49、63棵葡萄樹和第2行的第14、28、42、56、70棵葡萄樹，每株采集1 穗果，共計10 穗。為了兼顧植株東西兩側的果穗，第1行均采集植株東面的果穗，第2行采集植株西面的果穗。第2次取樣從第1行的第6棵植株和第2行的第13棵植株開始，同上依次取樣。樣品迅速帶回實驗室，用剪刀逐粒剪下，并隨機分為3 份作為重復。

鹽酸、甲醇、氯化鈉、醋酸、醋酸鈉 國藥集團化學試劑公司；乙腈、二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷 美國Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設備

TA-XTplus型物性分析儀 英國Stable Micro System公司；UV2450紫外分光光度計、LC-2010A高效液相色譜儀 日本Shimadzu公司。

1.3 方法

1.3.1 質地特性測試

質地特性測試系統如圖1所示，由物性分析儀和計算機組成。物性分析儀搭載一個HDP/90和負載5 kg的平臺，工作頻率為400 Hz，質地分析軟件為Texture Expert Exceed（version 2.54）。

圖 1 質地特性測試系統示意圖Fig.1 Schematic diagram of textural analysis system

質地特性測試包括果皮機械特性和果實質構多面分析（texture profile analysis，TPA），經預實驗確定的測試參數見表1。每次測試前進行校準力和距離的校正。

表 1 質地特性測試參數Table 1 Operating conditions for determination of textural properties

具體測試方法為：每個重復隨機取20 粒大小相近的漿果，測定果粒赤道線處的果皮硬度。本實驗中分別用果皮穿刺力（Fsk）、果皮穿刺能量（Wsk）和楊氏模量（Esk）表征果皮硬度。測試結束后用刀片小心撕下0.25 cm2的果皮，并盡量去掉果皮上的果肉，然后置于物性儀測試平臺上，防止果皮卷曲，測定果皮厚度。另從每個重復中隨機選取20 粒大小相近的漿果進行質構多面分析。其表征參數為：硬度（berry hardness，BH）、凝聚性（berry cohesiveness，BCo）、黏附性（berry gumminess，BG）、彈性（berry springiness，BS）、咀嚼性（berry chewiness，BCh）和回復性（berry resilience，BR）。質地特性測試的特征曲線如圖2所示。

圖 2 釀酒葡萄果實質地分析典型曲線Fig.2 Typical TPA curves: grape skin hardness (a), grape skin thickness (b) and grape berry TPA (c)

1.3.2 花色苷含量的測定

對每個采樣時期的樣品進行質構多面分析后，將所有漿果（20 粒）的果皮小心撕下來用于花色苷含量測定?；ㄉ仗崛?、總花色苷含量、可提取花色苷含量以及花色苷組分含量的測定參考文獻[18]進行，花色苷含量以二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷表示，單位為mg/kg。

1.4 數據處理

實驗數據采用SPSS 19.0軟件進行統計分析和Excel作圖。

2 結果與分析

2.1 赤霞珠果實成熟期間果皮機械特性的變化

表征果皮硬度的參數Fsk定義為探針穿透果皮需要的力，而Wsk定義為探針穿透果皮所做的功，為穿刺力和穿刺距離的乘積，因此本實驗中這兩個表征參數的變化規律相似。Esk用以表征果皮受力后形變的大小，其數值越大說明果皮越不容易發生形變，即果皮越硬。

由圖3可見，赤霞珠果實成熟期間表征果皮硬度的參數Fsk和Wsk的變化規律相似，均在果實轉色后第2周（2 WAV）達到最高，分別為0.528 N和0.459 mJ。隨著果實的發育有所下降，5 WAV時達到最低值，分別為0.364 N和0.284 mJ，此時葡萄接近充分成熟，果皮進一步變軟，硬度顯著降低。但是，兩個參數在技術成熟度時即6 WAV顯著上升（P≤0.05），這與當年果實成熟后期連續的高溫干旱有關，造成果粒不同程度的脫水，甚至部分果粒出現皺縮現象，因此其Fsk和Wsk值在6 WAV時有所增加。這與在Mondeuse[19]、Nebbiolo[20]葡萄上的研究結果一致。而表征果皮硬度的參數Esk在果實轉色后總體上表現出較為明顯的下降趨勢，在6 WAV時達到最低值，為0.481 N/mm。葡萄果實轉色后果皮逐漸變軟，但果皮厚度逐漸增加，果皮硬度參數Fsk和Wsk既和穿刺果皮所需要力的大小有關，同時受果皮厚度影響。而Esk則表現為穿刺單位厚度的果皮所需要的力，排除了厚度的影響。

由圖3b可以看出，果實轉色后隨著葡萄的發育其果皮厚度逐漸增加，在技術成熟度時（6 WAV）達到最大，為249 μm。這與轉色后果皮細胞體積和細胞間的間隙增加，以及胞內物質如花色苷等的含量急劇增加有關[21]。

圖 3 赤霞珠葡萄成熟期間果皮機械特性的變化Fig.3 Changes in mechanical properties of CS grape skin during ripening: hardness (a) and thickness (b)

2.2 赤霞珠果實成熟期間質構多面分析特性的變化

圖 4 赤霞珠葡萄成熟期間漿果質構多面分析參數的變化Fig.4 Changes in textural profi le analysis parameters of CS grape during maturation

由圖4可見，6 個表征參數可以近似地分為兩組，其中葡萄BS、BCo和BR這3 個參數在成熟期間的變化較為平緩，特別是果實BCo在成熟期間沒有顯著變化。BCo反映的是咀嚼葡萄果肉時果肉抵抗牙齒咀嚼破壞而表現出的內部結合力，反映了果肉組織細胞間結合力的大小。BS指樣品經過第1次壓縮以后能夠再恢復的程度。BR則指表示樣品在第1次壓縮過程中回彈的能力。在釀酒葡萄上，上述3 個參數與果實除梗破碎后汁液的浸出效率和發酵結束后的壓榨效率密切相關。本實驗條件下葡萄漿果BS、BCo和BR的動態變化較為平緩說明赤霞珠葡萄在成熟期間果肉組織的完整性比較穩定，成熟后期果實軟化進程較為緩慢，有利于葡萄原料的采收和實現機械采收。

但是，由圖4可以看出果實轉色后BH、BG和BCh的變化較為復雜。其中BH隨著果實的成熟而逐漸降低，直至6 WAV時降到最低值，為4.24 N。BG和BCh分別在2 WAV達到最大值，分別為3.79 N和2.75 mJ，果實成熟前變化較小。果實BH反映的是葡萄整個漿果在外力作用下發生形變所需要的屈服力大小。BG用于描述半固態測試樣品的黏性特性。BCh為牙齒咀嚼果實樣品時需要的能量，綜合反映了果實對咀嚼的抵抗能力。研究發現，葡萄果實轉色后果皮中多種細胞壁降解酶（如果膠酯酶、多聚半乳糖醛酸酶及β-半乳糖苷酶等）促使細胞壁物質降解引起細胞壁結構變化，而果肉中的原果膠在果膠酶的作用下分解為果膠，細胞間失去黏結作用，使果實細胞組織變得松弛，從而果實的硬度和堅實度下降[22-23]。

2.3 赤霞珠葡萄成熟期間花色苷含量的變化

紅葡萄酒中的花色苷含量取決于葡萄漿果中花色苷的總量及可提取率。赤霞珠果實成熟期間果皮中花色苷含量的變化如表2所示。

表 2 赤霞珠葡萄成熟期間果皮中花色苷含量和可提取率的變化Table 2 Changes in anthocyanins content and extractability in CS grape skin during maturation

由表2可以看出，葡萄轉色后隨著果實的發育果皮中的總花色苷含量和可提取花色苷含量均顯著增加（P≤0.05），并在技術成熟度時（6 WAV）達到最大值，分別為880.29 mg/kg和841.38 mg/kg。而在轉色后第1周果皮中的難提取花色苷含量最大，為88.78 mg/kg，然后顯著降低，但轉色后2周至果實成熟時果皮中難提取花色苷的含量變化較小，差異不顯著。由表2還可以看出，赤霞珠葡萄果實轉色后不同發育階段果皮中的大部分花色苷均可被提取出來，其可提取率在整個成熟期間呈上升趨勢，尤其是在2 WAV時顯著上升（P≤0.05），此后各個時期間的差異不顯著，并保持在95%左右。紅色釀酒葡萄轉色后隨著果實的發育果皮中的細胞壁降解酶含量也逐漸增加，果皮逐漸變軟，位于果皮細胞液泡中的花色苷能更加容易地被浸提出來。

2.4 赤霞珠果實成熟期間花色苷特性的變化

表 3 赤霞珠葡萄成熟期間果皮中9 種花色苷組分含量的變化Table 3 Changes in the contents of 9 anthocyanins components in of CS grape skin during maturation

由表3可以看出，葡萄果實的不同成熟階段，在檢測的9種主要花色苷中含量最多的是二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-O-（6-O-乙酰）葡萄糖苷。其中，二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷的含量在2 WAV時顯著增加，但隨后變化規律不明顯，這與果皮中不同花色苷組分的合成途徑和相互轉化有關。在技術成熟度時（6 WAV）二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷含量達到最高，為281.36 mg/kg，占總花色苷含量的37.67%；其次是二甲花翠素-3-O-（6-O-乙酰）葡萄糖苷，果實成熟期間其含量變化規律和二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷相似。在6 WAV時達到最高，為186.44 mg/kg，占總花色苷含量的24.96%。上述兩種花色苷組分的含量構成了赤霞珠葡萄果皮中花色苷的主要部分，在果實成熟期間占花色苷總量的59.97%～73.74%，這與在紅色釀酒葡萄Syrah[24]和 Tempranillo[25]上的研究結果一致。

2.5 赤霞珠果實成熟期間質地特性與花色苷含量的相關性

表 4 赤霞珠葡萄成熟期間質地特性與花色苷含量的相關性Table 4 Correlation between textural parameters and anthocyanins contents of CS grape during maturation

由表4可以看出，表征果皮硬度的兩個參數Fsk和Wsk與質構多面分析的各參數及果皮中花色苷含量間沒有相關性。但是當用Esk表征果皮硬度時其與果實BH、BG、BCh均呈顯著或極顯著正相關（R2為0.781、0.681、0.657）。另外，Esk與果皮總花色苷含量呈顯著正相關（P≤0.05），而與花色苷可提取率呈現出顯著的負相關（P≤0.05）。Esk值越大，表示穿過單位厚度的果皮需要的力越大，該參數既考慮了穿刺所需要的力，同時考慮了穿刺距離。另外，本實驗條件下果皮厚度與總花色苷含量呈極顯著正相關（R2=0.568），表明隨著赤霞珠葡萄果實的逐步成熟，其果皮逐漸加厚，果皮細胞液泡中的花色苷總量逐漸增加。TPA各參數與果皮花色苷含量和提取率之間沒有相關性。因為TPA表征的是整個漿果水平的質地特點，與果皮和果肉特性，以及種子的數量和大小等均有關[26]。

在本實驗條件下赤霞珠葡萄果實BH與BCh呈較好的正相關性（R2=0.960），而與BCo呈負相關，這說明葡萄果實BH越大，BCh越強，二者均能反映果實的致密度及堅實度。此外，果實BH與BG也呈極顯著的正相關性（P≤0.01）。果實BCh與BH、BG則呈現出極顯著的正相關性（R2為0.960、0.993），這說明葡萄果實BCh越強，果實彈性越好，BG也越強。

3 結 論

1）釀酒葡萄赤霞珠果實成熟期間總花色苷和可提取花色苷含量逐漸增加，至轉色后第6周（6 WAV）達到最大，分別為880.29 mg/kg和841.38 mg/kg。2）赤霞珠葡萄果實成熟期間果皮厚度逐漸增加，并與其花色苷含量呈極顯著正相關（R2=0.568，P≤0.01），與可提取率呈極顯著負相關（R2=—0.475，P≤0.01）。表征果皮硬度的3個參數中Esk與花色苷含量呈極顯著正相關（R2=0.581，P≤0.01），與花色苷可提取率呈顯著負相關（R2=—0.609，P≤0.05）。其他兩個硬度參數Fsk和Wsk與花色苷含量和可提取率之間無相關性。3）質構多面分析各參數與果皮花色苷含量和可提取率之間均無相關性。

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Changes in Textural Properties and Anthocyanins Content of Wine Grape during Maturation

LIU Xu, YANG Li, ZHANG Fangfang, ZHANG Zhenwen*
(Shaanxi Engineering Research Center for Viti-Viniculture, College of Enology, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)

The changes in textural properties and anthocyanins content of Cabernet Sauvignon (Vitis vinifera L.) grapes were determined during maturation in the present study. The mechanical properties of grape skins and texture profile analysis (TPA) of berries were detected with a texture analyzer. Furthermore, the total anthocyanins content, the contents of 9 anthocyanins components and the extraction rate of anthocyanins in grape skin were determined at different maturity stages by spectrophotometry and high performance liquid chromatography (HPLC). The results showed that the contents of total and extractable anthocyanins in the skins of Cabernet Sauvignon grapes gradually increased after veraison, reaching the maximum level (880.29 and 841.38 mg/kg berry, respectively) at 6 weeks after veraison (WAV). The skin thickness increased during maturation and was signifi cantly positively correlated with the anthocyanins content in skin (R2= 0.568). However, the skin thickness showed an extremely negative correlation with the extraction rate of anthocyanins (R2= - 0.475). One of the skin hardness parameters, Young’s modulus (Esk) was found to be positively correlated with the anthocyanins content in skin (R2= 0.581), and to be negatively correlated with the extraction rate of anthocyanins (R2= - 0.609). However, no statistical relationship was found among the TPA parameters, the anthocyanins content and the extraction rate of anthocyanins in skin.

wine grape; textural properties; anthocyanins

S663.1

A

1002-6630（2015）02-0105-05

10.7506/spkx1002-6630-201502020

2014-04-04

中央高?；究蒲袠I務費專項（QN2011099）；國家葡萄產業技術體系釀酒葡萄栽培崗位子項目（CARS-30-02A）；

西北農林科技大學基本科研業務費專項（XNY2013-60）；“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD31B07）；

陜西省農業攻關項目（2014K01-08-01）

劉旭（1980—），男，講師，博士，研究方向為葡萄果實生理與質量控制。E-mail：liuxu@nwsuaf.edu.cn

*通信作者：張振文（1960—），男，教授，碩士，研究方向為葡萄栽培生理與生態。E-mail：zhangzhw60@nwsuaf.edu.cn