中國懷來不同葡萄品種品質(zhì)比較

馬艷莉，丁玉峰，李素萍，梁靜靜，席曉麗，劉亞瓊，王頡

（1.南陽理工學(xué)院河南省工業(yè)微生物資源與發(fā)酵技術(shù)重點實驗室，河南南陽473004；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定071000）

葡萄是世界上產(chǎn)量最大的水果作物之一，僅次于香蕉、蘋果和西瓜[1]。因其口感、香氣等外在品質(zhì)和豐富的營養(yǎng)價值深受人們的喜愛。由于葡萄是釀造果酒的重要原料，所以果實品質(zhì)和化學(xué)組成成為衡量葡萄酒品質(zhì)的重要因素。葡萄酒行業(yè)素有“七分原料，三分工藝”的說法，因此對葡萄品質(zhì)的評價就成為葡萄酒生產(chǎn)的一項重要經(jīng)濟指標。

影響葡萄生產(chǎn)的因素非常多可以分為文化因素和永久因素。永久因素可以進一步分為自然因素（氣候、土壤和生物環(huán)境）和誘導(dǎo)因素（品種、砧木、種植密度、位置、樹冠管理、行內(nèi)和行間距）。在自然永久因素中，氣候發(fā)揮著最強烈的作用，決定了葡萄栽培的潛力。中國葡萄的產(chǎn)地主要集中在4個區(qū)域，寧夏沖積平原、山西香寧、河北昌黎和河北懷來[2]，而懷來位于河北張家口東南部，燕山北部，具有得天獨厚的地理位置—北緯40°，與紅酒之都波爾多處于同一緯度[3]。且懷來年平均氣溫9.1℃，最高氣溫42℃，最低氣溫23.3℃，降水量為383 mm，雨量偏少，是優(yōu)秀的葡萄生產(chǎn)基地。

葡萄成熟期間，生理和生化發(fā)生的復(fù)雜反應(yīng)是形成各種化學(xué)成分的原因。葡萄漿果的化學(xué)成分包括：糖、有機酸、礦物質(zhì)、含氮物質(zhì)、酚類化合物（花青素、芪、黃酮醇和單寧）、果膠物質(zhì)和維生素等。酚酸、有機酸和芳香化合物的積累決定著葡萄香氣的豐富度，果膠物質(zhì)、花青素的含量影響葡萄的感官評價。因此這些化學(xué)成分的種類和含量決定著最終葡萄的品質(zhì)[4]。

到目前為止，由于葡萄酒行業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致葡萄栽培面積迅速擴大，葡萄品種日益增多，人們越來越注重葡萄產(chǎn)量而忽略了葡萄品質(zhì)。懷來作為我國葡萄的重要產(chǎn)地之一，不同葡萄品種的品質(zhì)差異缺乏研究。因此有必要對該產(chǎn)區(qū)葡萄品質(zhì)進行研究。本研究主要比較懷來地區(qū)8種不同葡萄品種的化學(xué)組成，闡明不同品種葡萄品質(zhì)差異，以期為葡萄原料選擇和葡萄酒釀造提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡萄品種（光系列、品麗珠、赤霞珠、夏黑、魏可、馬瑟蘭、北冰紅、龍眼）于2019年9～10月采自于河北懷來，每個品種選取3個采樣點，每個采樣點隨機采取3～5個果穗，隨后混勻3個采樣點選取的樣品。

葡萄糖（純度≥98%）、果糖（純度≥98%）、蔗糖（純度≥98%）、檸檬酸（純度≥98%）、酒石酸（純度≥98%）、蘋果酸（純度≥98%）、乳酸（純度≥98%）、乙酸（純度≥98%）、草酸（純度≥98%）、沒食子酸（純度≥98%）、兒茶素（純度≥98%）、香草酸（純度≥98%）、阿魏酸（純度≥98%）、愈創(chuàng)木酚（純度≥98%）、苯甲酸（純度≥98%）、水楊酸（純度≥98%）、槲皮素（純度≥98%）：上海源葉試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

攪拌分離器（XHF-DY）：寧波新芝生物科技有限公司；高速冷凍離心機（Neofuge 15R）：上海力申科學(xué)儀器有限公司；Waters液相色譜系統(tǒng)（包括二元泵、2489紫外可見光檢測器、2707自動進樣器、1500柱溫箱）：沃特世科技（上海）有限公司；渦旋機（QL-861）：海門市其林貝爾儀器制造有限公司；A5 Chroma-Meter（CR300）：日本大阪Minolta公司；Hi-Plex Ca色譜柱（300 mm×7.7 mm）、C18 柱（3.9 mm×150 mm，5 μm）：安捷倫科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、pH值、顏色的測定

可溶性糖、可滴定酸按GB/T 15038-2006《葡萄酒果酒通用分析方法》測定，pH值按GB 5009.237-2016《食品安全國家標準食品pH值的測定》測定，可溶性固形物按NY/T 2637-2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定折射儀法》測定，顏色通過使用A5 Chroma-Meter測定。

1.3.2 總酚、單寧的測定

采用福林酚比色法測定葡萄中的總酚[5]，標準曲線方程為Y=0.001 1x+0.009 3，R2=0.995 3。采用Folin-Denis法對葡萄中的單寧進行測定[6]，標準曲線方程為Y=2.651 7x+0.077 4，R2=0.990 6。

1.3.3 葡萄糖和果糖的測定

利用高效液相色譜-蒸發(fā)光檢測器法（high performance liquid chromatography-evaporative light scattering detection，HPLC-ELSD）對葡萄中葡萄糖和果糖進行檢測。采用Hi-Plex Ca（300 mm×7.7 mm）色譜柱；流動相超純水；流速0.5 mL/min，柱溫85℃，進樣體積10 μL，氮氣作為輔氣。

各稱取葡萄糖、果糖、蔗糖10 mg，用超純水配置成濃度1 mg/mL的母液。配置成濃度梯度為90、120、150、240、450、900 mg/mL 的混標，記錄各單標的保留時間以確定色譜峰的成分。

將各葡萄樣品放入高速分散機中進行破碎，轉(zhuǎn)速10 000 r/min，時間1 min，然后將葡萄汁放于離心管中，使用高速冷凍離心機在轉(zhuǎn)速8 000 r/min，4℃下離心15 min，取上層汁液，并對其進行適當倍數(shù)稀釋，然后使用0.45 μm孔徑的微孔濾膜過濾。濾液供HPLCELSD 分析[7]。

1.3.4 有機酸的測定

利用高效液相色譜（HPLC）對葡萄中的有機酸含量進行分析。HPLC配備了Waters-1525二元高效液相色譜泵、Waters-2707自動進樣器、CTO-20AC烘箱、DGU-20A5R脫氣器和Waters 2489紫外可見檢測器；采用C18柱；柱溫箱溫度為30℃，紫外可見檢測器波長為210 nm。

用去離子水將約5 mL葡萄汁樣品稀釋20倍，并加入 2 mL K4[Fe（CN）6]·3H2O（10.6%）和 2 mL ZnSO4（30%）的混合物中。靜置后離心，上清液經(jīng)C18柱和0.45 μm 膜過濾后分析。流動相（0.02 mol/L NaH2PO4；用H3PO4調(diào)節(jié)pH值至2.7）的流速為1 mL/min。

1.3.5 酚酸的測定

葡萄中酚酸含量的測定采用高效液相色譜法。HPLC系統(tǒng)與上述所述一致，葡萄中酚酸測定參照文獻中的方法[8]，取20 mL的樣品與20 mL的乙酸乙酯混勻，回收上清液，重復(fù)進行3次，將回收的上清液置于50℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上去除有機溶劑，將蒸干后的固體復(fù)溶于4 mL的甲醇溶液中，置于-20℃保存?zhèn)溆茫蠙C測定前過膜。流動相（2%的乙酸溶液）的流速為1 mL/min。

1.4 統(tǒng)計分析

使用SPSS 20.00進行統(tǒng)計學(xué)分析。利用單因素方差分析以確定不同葡萄樣品的顯著性差異。利用Simca做主成分分析，評估不同葡萄品種與化學(xué)組成的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種釀酒葡萄果實常規(guī)品質(zhì)指標分析

果糖、葡萄糖和蔗糖的標準色譜圖如圖1所示。

圖1 蔗糖、葡萄糖、果糖的標準色譜圖Fig.1 Standard chromatograms of sucrose，glucose and fructose

經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，果糖和葡萄糖是8種葡萄品種中主要的糖類，并未檢測出蔗糖，這與之前報道的相一致[9]。且在這幾種葡萄葡萄品種中果糖含量均比葡萄糖含量高。

不同葡萄品種的基本理化參數(shù)見表1。

表1 不同葡萄品種的基本理化參數(shù)Table 1 Basic physicochemical parameters of different grape varieties

葡萄的成熟系數(shù)是釀酒的重要參數(shù)，一般來說釀酒葡萄的成熟系數(shù)在30～40之間，由表1可以看到在5種葡萄（龍眼、品麗珠、馬瑟蘭、赤霞珠、北冰紅）中，北冰紅的成熟系數(shù)最高，達到64.46，鮮食葡萄魏可的成熟系數(shù)最低，為24.03。由表1可知可溶性固形物在15.4 °Brix～28.87 °Brix之間變化，龍眼中可溶性固形物最低，北冰紅中可溶性固形物最高，比王紅梅等研究的5個品種葡萄理化特性及酚類物質(zhì)組成的可溶性固形物含量范圍（16.10～18.57）要高[10]，這可能歸因于氣候條件以及風(fēng)土因素。不同葡萄品種間pH值存在顯著差異，非釀酒葡萄品種光系列的pH值最高，為4.05，釀酒葡萄品種北冰紅的pH值最低，為3.34。

2.2 不同葡萄品種顏色比較分析

不同葡萄品種的顏色差異見表2。

表2 不同葡萄品種的顏色差異Table 2 Color differences of different grape varieties

L*代表亮度，從 0（黑色）延伸到 100（白色），ΔE=[（ΔL*）2+（Δa*）2+（Δb*）2]1/2[11]，由表2可知馬瑟蘭、赤霞珠、光系列顏色偏暗，龍眼顏色比較透亮。a*代表顏色從紅色（+）向綠色（-）變化，僅馬瑟蘭和光系列的a*呈負值，說明二者比其它的葡萄品種顏色綠。b*代表顏色從黃色向藍色變化，龍眼和魏可與其它品種差異較大，分別為14.85和15.17。

2.3 不同葡萄品種有機酸含量比較

不同葡萄品種中有機酸含量見圖2。

圖2 不同葡萄品種中有機酸含量Fig.2 Content of organic acids in different grape varieties

釀酒葡萄的有機酸如酒石酸不僅決定著葡萄成熟度，可加工性，對葡萄酒酒體風(fēng)味、顏色以及葡萄酒穩(wěn)定性，陳釀后熟過程也有著密不可分的關(guān)系。在葡萄酒釀造過程中以及微生物分解代謝的作用下，有機酸有一個緩慢的變化過程[12]。一般來說酒石酸、蘋果酸和檸檬酸是葡萄中的最主要有機酸，而在發(fā)酵結(jié)束后，琥珀酸、乳酸、乙酸也會以一定的含量存在，因此考察釀酒葡萄和非釀酒葡萄中的有機酸差異對葡萄酒釀造具有實際的指導(dǎo)意義。

通過對8種葡萄品種的有機酸含量的檢測，含量最高的是酒石酸和蘋果酸、其次是檸檬酸。與江雨等研究的中國野生葡萄果實基本品質(zhì)、酚類物質(zhì)含量相比，本文檢測到的這8個品種有機酸含量相對較低[13]，這可能歸因于“風(fēng)土因素”。如圖2所示，夏黑中總有機酸含量最高，主要是蘋果酸和酒石酸，其次是北冰紅、馬瑟蘭。檸檬酸在品麗珠和魏可中未檢測到，而龍眼和光系列有機酸含量相差不多。

2.4 不同葡萄品種單寧和酚酸含量比較

酚類物質(zhì)是一類重要的次級代謝產(chǎn)物，它包括非類黃酮、類黃酮和單寧化合物。非類黃酮主要是酚酸類物質(zhì)，它是指那些對羥基苯甲酸和對羥基苯丙烯酸的衍生物，如苯甲酸、香草酸、咖啡酸、香豆酸、沒食子酸、原兒茶酸、阿魏酸等[14]。單寧主要存在于葡萄皮和籽中，是構(gòu)成葡萄酒風(fēng)味、結(jié)構(gòu)、質(zhì)地的重要物質(zhì)[15]。不同葡萄品種單寧含量見圖3。

圖3 不同葡萄品種單寧含量Fig.3 Tannin content in different grape varieties

由圖3可知，釀酒葡萄品種比鮮食葡萄品種中單寧含量高，且各個葡萄品種之間差異顯著。

據(jù)報道，葡萄酒中的總酚含量可達3 000 mg/L，有研究表明適量飲酒可降低冠心病和動脈粥樣硬化的發(fā)病率。這可能是由于葡萄酒中酚類化合物的保護作用更強，尤其是紅酒[16]。不同葡萄品種酚酸含量見表3。

由表3可知，在釀酒葡萄中赤霞珠葡萄中的總酚含量最高，而龍眼的含量最低，Yi等報道了7個釀酒葡萄品種中總酚的含量范圍在1.40 mg/g～3.10 mg/g之間[17]，與本研究結(jié)果基本一致。非釀酒葡萄中總酚的含量在1.31 g/kg～2.75 g/kg。酚酸在葡萄漿果中一般與糖、有機酸以及各種醇類以酯化形式存在，只有20%～25%的酚酸以游離態(tài)形式存在[18]。釀酒葡萄與非釀酒葡萄酚酸含量存在顯著差異，赤霞珠中的沒食子酸含量最高，其次是北冰紅，龍眼中的含量最低。兒茶素在非釀酒葡萄品種光系列中最高，夏黑中最低。槲皮素是主要的黃酮醇，在釀酒葡萄品種間差異不顯著，非釀酒葡萄品種間差異顯著。香草酸在北冰紅中含量最高，釀酒葡萄品種比鮮食葡萄品種中阿魏酸含量高，綜上可知釀酒葡萄品種比鮮食葡萄品種多酚含量高，紅葡萄品種比白葡萄品種含量高。

表3 不同葡萄品種酚酸含量Table 3 Contents of organic and phenolic acids in different grape varieties

2.5 不同葡萄品種品質(zhì)指標主成分分析

進行主成分分析（principal components analysis，PCA）以圖形方式總結(jié)不同葡萄品種中23個化學(xué)變量的分布，結(jié)果見圖4。

圖4 兩個主成分的分析結(jié)果Fig.4 Analysis results of two principal components

如圖4所示，總變差的95%由前兩軸解釋。PC1主要區(qū)分這3個品種與其它品種，PC2主要區(qū)分夏黑、北冰紅、品麗珠與其它葡萄品種，前兩個主成分的變量分布，位于PC1上負半軸上的魏可、龍眼、夏黑樣品的特征是較高的顏色參數(shù)L*（rPC1=-0.29）、a*（a）（rPC1=-0.15）、b*（b）（rPC1=-0.26），表明這3種葡萄樣品相較于其它樣品顏色較淺，赤霞珠、北冰紅、馬瑟蘭、品麗珠、光系列與PC1的正半軸呈正相關(guān)，其特征是含量較高的總酚（rPC1=0.30）、酚酸、糖類和有機酸，尤其是阿魏酸（rPC1=0.21）、苯甲酸（rPC1=0.28）、水楊酸（rPC1=0.28）、葡萄糖（rPC1=0.24）、果糖（rPC1=0.22）。與 PC2呈正相關(guān)的魏可、光系列、赤霞珠、馬瑟蘭樣本主要是通過較高水平的總酸（rPC2=0.40）、pH 值（rPC2=0.31）、沒食子酸（rPC2=0.17）、阿魏酸（rPC2=0.19）、兒茶素（rPC2=0.35）、丙酮酸（rPC2=0.07）、總酚（rPC2=0.14）表現(xiàn)出來。

3 結(jié)論

通過調(diào)查8種不同葡萄品種的品質(zhì)差異得出總糖介于 151 g/L～285 g/L，總酸介于 3.93 g/L～8.4 g/L，酒石酸含量占總有機酸含量的62%～87%，說明懷來產(chǎn)區(qū)葡萄屬于高糖低酸型，高酒石酸型且不同葡萄品種間各物質(zhì)含量存在顯著差異。測定了部分生物活性物質(zhì)并利用主成分分析建立的相關(guān)性表明赤霞珠、馬瑟蘭、北冰紅中含有較高的多酚類物質(zhì)。根據(jù)這些化學(xué)組成的不同可以很好地區(qū)分釀酒葡萄與非釀酒葡萄，為葡萄酒行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，通過多變量統(tǒng)計分析對多個變量的歸納總結(jié)為數(shù)據(jù)的科學(xué)性提供了可靠手段。