石河子產區三個地塊的‘赤霞珠’葡萄成熟期間品質的變化

南立軍，紹玲莉，李雅善*，崔長偉，寧娜，黃靜，張瑛莉，徐成東*

（1. 楚雄師范學院化學與生命科學學院，云南楚雄 675000；2. 昆明理工大學云南省食品安全研究院，云南昆明650550；3. 楚雄師范學院數學與統計學院，云南楚雄 675000；4. 新疆西域明珠葡萄酒有限公司，新疆石河子 832000）

石河子產區處于天山北麓中段，準葛爾盆地南緣（北緯43°30'～45°40'，東經85°00'～86°30'），是種植葡萄的“黃金地帶”，成為了近幾年新疆重點打造的核心產區[1]。石河子產區屬于典型的中溫帶干旱荒漠性氣候，較大的晝夜溫差使這里的葡萄積累了豐富的糖分和色素，冬天需要埋土防寒，因此特殊的氣候環境減少了病蟲害發生[1]。

‘赤霞珠’適宜在炎熱的沙質土中生長，充足的光照和較大的溫差賦予了‘赤霞珠’較高含量的色素、單寧以及糖分，石河子產區以沙壤土、沙質土、灰漠土、灌淤土為主，氣候炎熱，夏季最高氣溫可達42 ℃，正符合其土壤和氣候需求，因此，‘赤霞珠’成為了石河子產區優質的釀酒品種[2-3]，為釀造高品質的葡萄酒提供了優質原料[4]。而不同的土壤條件和管理方式能夠生產出不同品質的葡萄，因此研究石河子產區不同地塊‘赤霞珠’葡萄轉色至成熟期間品質的變化非常重要。

‘赤霞珠’葡萄漿果轉色后糖含量迅速增加，酸快速降低，而花色苷含量逐漸增加[5]。國內外有較多關于‘赤霞珠’果實從成熟度、酚類物質、糖、酸以及單寧等方面的研究。目前對于石河子地區‘赤霞珠’葡萄的研究主要有不同樹形、架式以及內生真菌對果實品質的影響。石河子產區氣候、光、熱、土壤、水等優越性有力減少了病蟲害的發生和農藥使用量，滿足了‘赤霞珠’葡萄的自然生長條件，糖分和單寧含量都較高，綜合性狀優良并且常量穩定[6]。

石河子產區‘赤霞珠’種植面積廣泛，其品質和適應性都比較高[6]，是釀造優質葡萄酒的必要原料，所以對于‘赤霞珠’葡萄品質變化的研究很有必要。轉色至成熟期間是葡萄養分和風味物質積累的關鍵時期；不同地塊土壤特性不一樣，對葡萄風味物質的積累效果不一樣。因此，本課題通過采集石河子產區這三個地塊的轉色至成熟期間‘赤霞珠’葡萄。在修剪、灌溉等統一管理的前提下，通過測定樣品中的糖、酸、pH、單寧、花色苷、色度、總酚，比較三個地塊的從轉色到成熟期間果實品質的變化及其差異，探討土壤含沙量以及不同農戶管理對于‘赤霞珠’品質的影響，以期為石河子產區‘赤霞珠’葡萄的合理種植和采收提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗場地選取新疆西域明珠葡萄酒業有限公司優質園區的三個地塊，每個地塊13.33 hm2，5-1地塊為100%的沙壤土結構，土壤通氣、排水及保水保肥性良好，夏季輻射強。散熱和吸熱效果一致，地面輻射到葡萄表面的光熱均一一致，有利于葡萄根系生長。5-2和5-3地塊的土壤結構有較大差異。5-3土壤結構除了含有20%沙壤土，還含有80%粘壤土，此土壤的特點是透氣性差，保溫性好，易積水，根部易窒息，促進嫌氣微生物活動，毒害根系，干旱時又易板結，對葡萄根系、地上部生長和果實品質均為不利（吸熱和散熱都不均勻）。5-2土壤含有70%沙壤土，30%粘壤土，即就沙壤土比例由高到低而言，5-1＞5-2＞5-3，粘壤土比例由高到低為5-3＞5-2＞5-1。都采用由南向北的籬架栽培，統一修剪和灌溉，樹形為單蔓傾斜45°短稍修剪。在轉色至成熟期間，2017/08/23、08/28、09/02、09/07和2018/08/23、08/28、09/02、09/07早上8點至10點采收一次葡萄樣品。采集的樣品立即置于冰箱中冷凍儲藏。分別于2017年10月和2018年10月測定。試驗結果取兩年測定結果的平均值，每年設置三次重復。

1.2 儀器

冰箱（BCD-416KZ58型，TCL集團股份有限公司）、電子天平（Quinti×224-1CN型，上海上天精密儀器有限公司）、分光光度計（UV-5500型，上海元析儀器有限公司）、酸度計（PB-10型，賽多利斯科學儀器有限公司）

1.3 方法

用酸度計測定pH值；斐林試劑滴定法測定總糖含量；NaOH標準溶液滴定法（以酒石酸計）測定總酸含量；用分光光度計分別在420 nm、520 nm、620 nm下測OD值測定色度；pH示差法測定花色苷含量；福林-肖卡試劑比色法測定總酚含量；高錳酸鉀氧化法測定單寧含量。用Excel 處理試驗數據。

2 結果與分析

2.1 pH值和總酸

漿果pH值會隨著成熟度的提高而增加，適宜pH值在3.00～3.60，高pH值會增加微生物的相對活性，降低花色苷的顯色能力和游離SO2的有效量，并降低葡萄酒的陳釀潛力[5]。由圖1可知，三個地塊的pH都呈上升趨勢，5-3上升趨勢最明顯，從最低上升至最高，5-2始終處于中等水平，5-1變化趨勢較平緩，從最高緩慢上升至最低，這與地塊的土壤結構有關。三個地塊土壤結構的差異導致了地表面的光和熱反射到葡萄表面的效果不一樣，進而導致了葡萄白天和夜間吸熱的效果不一樣，葡萄成熟水平不一致，最終引起了pH的差異。9月7日pH值偏高，這與葡萄品種自身的特性有關，與土壤結構、管理人員技術水平和管理措施無關。同一時間不同地塊的‘赤霞珠’葡萄pH相差0.02～0.15，隨‘赤霞珠’漿果成熟度的增加，5-3上升趨勢最明顯，增加最多，這除了與土壤結構有關，與田間管理措施也有很大關系。5-3土壤的沙壤土最少，粘壤土最多，至9月7日，高溫期已過，氣溫明顯下降，沙壤土散熱快，不保溫，粘壤土較溫涼，保溫效果好，土壤升溫慢，葡萄接受的熱量降低，導致pH上升加快；相反，5-1土壤的沙壤土最多，粘壤土最少，土壤散熱快，葡萄接受的熱量多，整個生長期葡萄pH上升較快，所以，三個地塊的‘赤霞珠’葡萄果實的pH的變化趨勢為5-3＞5-2＞5-1。

圖1 三個地塊‘赤霞珠’pH的變化Figure 1 Changes of pH on 'Cabernet Sauvignon' in three plots

‘赤霞珠’葡萄漿果成熟過程中，總酸含量的變化趨勢與總糖含量的變化趨勢相反。進入轉色期以后，果實的糖含量和酸含量變化迅速，隨著糖含量的增加，酸含量下降[6]。由圖2可知，整個成熟期間，5-1總酸呈現較低水平，5-2總酸由最低上升到最高，再降低到中等水平，5-3在整個成熟期間都相對較高，這與土壤結構有直接關系。沙壤土有利于促進葡萄的快速成熟，加速葡萄酸度降低的速度。三個地塊總酸的高低順序為5-1＜5-2＜5-3（圖2）。至9月7日，5-1總酸由7.7 g/L降至5.3 g/L，5-2總酸由7.5 g/L降至5.9 g/L，5-3總酸由8.6 g/L降至6.0 g/L，5-1‘赤霞珠’的總酸偏低。有研究認為，釀酒葡萄的適宜酸度應保持在6～10 g/L，酸過低會乏味，過高會粗硬[7]。總體來說，總酸含量的變化情況是：5-3＞5-2＞5-1。

圖2 三個地塊‘赤霞珠’總酸的變化Figure 2 Changes of total phenol on 'Cabernet Sauvignon' in three plots

2.2 總糖

進入轉色期后，葡萄漿果的糖含量呈上升趨勢，總糖是重要的品質指標，是色素和風味物質的基礎[8]。本試驗得到相似的結果（圖3）。

圖3 三個地塊‘赤霞珠’總糖的變化Figure 3 Changes of total sugar on 'Cabernet Sauvignon' in three plots

總糖積累呈現上升趨勢。5-1總糖盡管呈現上升趨勢，但是始終最低，上升速度相對比較平緩；5-2總糖由8月23日的較低水平開始上升至最高水平，上升最明顯；5-3總糖由8月23日的最高水平開始上升至中間水平，上升相對比較平緩。這個變化趨勢與常規趨勢有明顯的差異，表明沙壤土多少都不合適葡萄總糖的積累，適宜的砂壤土含量對葡萄的生長才是有利的。沙壤土多，粘壤土少，土壤蓄水量太少，容易產生干旱脅迫作用，尤其是這個時期氣溫下降，光合作用和蒸騰作用降低，產生的干旱產物糖的總量較少，延遲了葉片中的總糖向果實中的運輸；沙壤土少，粘土多，土壤存蓄大量的水分，氧化還原電位高，根系容易產生毒害現象，影響樹體和果實之間養分的運輸和光合作用，也會延遲果實成熟[9]。5-2地塊的土壤特點介于兩者之間，養分運輸較通暢，所以總糖積累最快、最多。隨著漿果成熟度的增加，三個地塊的總糖含量不斷上升，5-2上升趨勢最明顯，5-3上升最小，且與5-1幾乎呈現平行上升趨勢。總體而言，總糖的變化趨勢為5-2＞5-3＞5-1。

2.3 花色苷

花色苷是葡萄酒的主要呈色物質，其含量決定果實色度和葡萄酒色調，花色苷可以衡量漿果的成熟度[10]。由圖4可看出，三個地塊‘赤霞珠’漿果的花色苷總體呈現上升趨勢。8月23日至8月28日是葡萄果皮花色苷快速積累的關鍵時期。5-1和5-3地塊葡萄果皮花色苷的積累呈現平行的變化趨勢，先迅速上升后變得平緩，隨著果實的成熟最終維持在一個較高水平，表明花色苷的積累與土壤結構沒有直接的關系，這是地塊的土壤特征和管理措施共同作用的結果；5-2地塊葡萄果皮的花色苷處于較高的水平，8月28日之前快速上升，8月28日至9月2日有輕微下降，之后又快速上升趨勢。這與當時葡萄葉幕的分布和果實接收到的光照有很大關系。9月2日以后光線照射到葡萄表面的角度和葡萄的葉幕一致，也就是葡萄充分接受了光線的照射，所以，9月2日以后花色苷開始快速積累。由圖4可知，8月28日后花色苷的變化較小，趨勢變得平緩。5-2花色苷含量高于5-1和5-3，而5-1和5-3相差僅在1.36～8.4 mg/100mL，表明5-2地塊最適合花色苷的積累，5-1和5-3兩個地塊葡萄果皮花色苷的積累水平一致。總而言之，花色苷含量的積累特點為5-2＞5-1＞5-3。

圖4 三個地塊‘赤霞珠’花色苷的變化Figure 4 Changes of anthocyanin on 'Cabernet Sauvignon' in three plots

圖5 三個地塊‘赤霞珠’果皮色度的變化Figure 5 Change of skin chroma on 'Cabernet Sauvignon' in three plots

2.4 色度

一般來說，色度會隨著果實成熟度的增加而上升，能夠直接從感官上反映果實的成熟情況[8]。由圖5可知，隨著果實的成熟，三個地塊葡萄果皮的色度發生了明顯的變化。5-1地塊葡萄果皮的色度在轉色初期平緩上升，這與土壤結構有關。5-1土質含有較多的沙壤土成分，吸熱和散熱能力較強；葡萄中花色苷的含量在20 ℃時會顯著提高，而30 ℃時花色苷的積累幾乎停止[11]。溫度過低或過高都會引起紅葡萄找色不良，花色苷合成的適宜溫度在17～26 ℃，同時花色苷的積累與曝光量呈正相關，但是強度曝光的果實反而會因為果實溫度升高導致花色苷濃度下降[12-13]，因此導致此時期色度（花色苷、單寧等）積累較慢；成熟期平緩下降，主要是此期氣溫下降，加上降雨，稀釋了葡萄的色度，導致色度降低；只在轉色過程中（8月28日至9月2日）出現快速上升趨勢，與此時的氣候有關。5-2和5-3的色度在8月28日之前平行上升。5-2地塊葡萄果皮的色度呈現直線上升趨勢，主要是該地塊適宜比例的土壤結構和土壤吸熱和散熱性好，導致了葡萄周圍的光照和熱量均在葡萄花色苷積累的適宜范圍內，從而有利于葡萄果皮均勻的進行光合作用和物資運輸，以及合理的修剪樹型有利于葡萄均勻的接受光照；5-3地塊葡萄果皮的色度在轉色初期和成熟期都呈現緩慢上升趨勢，而在轉色過程中沒有明顯變化，除了與上升因素有關外，主要原因之一是這個時期是葡萄第二次生長期，天氣晴朗加速了葡萄葉片、新梢的生長和果實的膨大，降低了葡萄果皮花色苷等色素類物質的積累比例和速度，導致了平緩的積累。綜合分析，三個地塊葡萄果皮色度的變化情況為5-2＞5-1＞5-3。

2.5 總酚

由圖6可知，總體上，三個地塊的‘赤霞珠’葡萄果皮的總酚含量呈現上升趨勢。5-1總酚含量呈現緩慢平穩上升趨勢，但是低于5-2和5-3，表明沙質土壤不利于總酚的積累，主要是沙質土壤反光較強，散發的熱量較多，抑制了總酚的積累。8月28日之前，5-2和5-3總酚積累一致，主要是這個時期的一次降雨降低了這兩種土壤中的沙壤土的反光強度和葡萄周圍的溫度，同時降雨降低了這兩種土壤中粘土的溫度，從而抑制了總酚的積累，使這兩種土壤中總酚的積累效果一樣；之后，兩者總酚含量開始發生明顯變化，5-3總酚含量變化趨勢與5-1一樣平穩上升，但是低于5-2，表明5-1和5-3都能平穩積累總酚，只是兩者積累的水平不一致，5-2總酚含量至9月2日之后，加速上升，在9月7日上升至最高，表明石河子產區‘赤霞珠’葡萄果皮總酚積累的最佳時期始于9月2日（接近采收期）。總體上，果皮中總酚含量的變化趨勢為5-2高于5-1和5-3。

圖6 三個地塊‘赤霞珠’果皮總酚的變化Figure 6 Changes of berry peel total phenol on 'Cabernet Sauvignon' in three plots

圖7 三個地塊‘赤霞珠’果皮單寧含量的變化Figure 7 Changes of berry peel tannin content on 'Cabernet Sauvignon' in three plots

2.6 單寧

葡萄酒中高濃度的單寧來自于葡萄皮，葡萄漿果的顏色和品質間接影響葡萄酒的顏色、單寧和品質等[14]，因此‘赤霞珠’漿果的品質對于葡萄酒品質至關重要。如圖7，總體上‘赤霞珠’葡萄果皮中的單寧含量呈現上升趨勢。5-1地塊葡萄果皮中的單寧含量處于較低的積累水平（8月28日之前穩定積累），表明沙壤土地積累單寧的能力有限。5-2和5-3地塊葡萄果皮中的單寧含量變化趨勢和水平基本一致，表明混合土壤適合葡萄果皮中單寧的積累，但是兩者的單寧水平有一定差異，這是土壤中沙壤土和粘壤土所占比例不同的體現。5-2地塊葡萄果皮中的單寧含量呈現先上升再輕微下降，最后上升的趨勢。上升的趨勢與土壤結構有關，5-2地塊含有較多的沙壤土和部分粘壤土，提高了單寧含量的積累。5-3地塊‘赤霞珠’葡萄果皮中的單寧含量呈現緩慢上升（比5-2上升緩慢）的趨勢，主要是5-3地塊含有較多的粘土和部分沙壤土。因此，單寧的積累需要混合土壤的作用，沙質土壤為主的土壤更合適單寧的積累，這與Sradnick等[15]和宋建強等[16]的研究結果一致。至9月7日，單寧含量達到較高水平。總體上，‘赤霞珠’葡萄果皮單寧含量的變化趨勢為5-2＞5-3＞5-1。

3 討論與結論

通過測定三個地塊的‘赤霞珠’葡萄漿果相關指標，發現隨著果實成熟度的提高，地塊間各指標的變化規律有明顯差異。進入轉色期后葡萄漿果糖含量呈上升趨勢，花色苷含量先升高后降低；但漿果完全成熟時，花色苷含量比開始轉色時高。葡萄酒中的高濃度單寧來自于葡萄皮，葡萄果皮的顏色和品質間接影響葡萄酒的顏色和品質，漿果的成熟情況決定葡萄酒品質[17-18]。通過對比‘赤霞珠’葡萄的各成熟度指標可以判斷其漿果品質。試驗發現，隨著葡萄的成熟，pH、總酸、總糖、色度、花色苷、總酚、單寧含量都會增加，隨著總糖含量的不斷升高，總酸含量則持續下降。降低的氣溫抑制了這些指標的升高。對比各項指標發現，總酸含量的變化趨勢為5-3＞5-2＞5-1，總糖含量5-2＞5-3＞5-1，5-1地塊總糖和總酸都是相對較低的，表明高濃度的沙質土壤不合適總糖和總酸的積累，混合土壤是最佳的選擇，不同結構的土壤比例對葡萄果實糖酸積累的影響有差異。除此之外，管理措施也是一個重要因素。9月2日，‘赤霞珠’葡萄的pH以及總酸已經達到了較適宜的值，漿果已經達到適宜采收期。色度變化趨勢為5-2＞5-1＞5-3，花色苷含量變化趨勢為5-2＞5-1＞5-3，總酚含量變化趨勢為5-2＞5-3＞5-1，單寧含量變化趨勢為5-2＞5-3＞5-1。總體分析認為，5-2地塊的‘赤霞珠’葡萄品質優于5-1和5-3。漿果中的酚類物質、單寧、花色苷的含量及種類決定葡萄酒的色調、香氣和酒體，是葡萄酒品質的重要標志。‘赤霞珠’適宜在炎熱的沙質土中生長，石河子產區5-1、5-2、5-3三個地塊均為適宜‘赤霞珠’葡萄生長的沙壤土，5-1地塊土壤含沙量高于5-2、5-3地塊的情況下，‘赤霞珠’葡萄的理化指標存在著明顯的差異，5-2地塊的‘赤霞珠’葡萄單寧、花色苷、總酚、總糖等均高于5-1和5-3，說明含沙量對于‘赤霞珠’葡萄漿果品質有重要影響，并不是含沙量越高越好，不同的指標需要不同的土壤結構；5-2、5-3由不同農戶管理，測定的理化指標存在顯著差異，5-2地塊的葡萄的總糖、單寧、總酚、花色苷含量均高于5-3，表明不同管理人員或者人為因素也會影響葡萄品質。要獲得優質葡萄原料，除了土壤條件外，人為的田間管理措施也是一個重要因素。

通過比較各理化指標的差異性，在土壤含沙量不同的情況下，綜合各項指標得出結論，5-1和5-3葡萄的品質存在輕微差異，5-2漿果品質略優于5-1，說明土壤含沙量影響‘赤霞珠’葡萄的品質，并不是含沙量越高越好，需要配合適宜比例的粘壤土。5-2品質更好，適宜的土質是獲得優質葡萄原料的重要途徑。

砂壤土至采收期，總酸和pH由高到低的排列順序為5-3＞5-2＞5-1，色度和花色苷的積累特點為5-2＞5-1＞5-3，果實總糖、果皮總酚和單寧的變化趨勢均為5-2＞5-3＞5-1。因此，5-2有利于‘赤霞珠’葡萄果實特征物質（色度、花色苷、總糖、總酚和單寧）的積累，5-3有利于總酸和pH的積累。土壤含沙量對‘赤霞珠’葡萄成熟期間的品質改善有重要影響。