新疆吐魯番產(chǎn)區(qū)‘美樂’葡萄成熟度指標體系研究

劉怡萱，袁春龍，2，常 遠，許志良，劉秀海，宋青春

(1.西北農(nóng)林科技大學 葡萄酒學院，陜西楊凌 712100；2.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術研究中心，陜西楊凌 712100；3.吐魯番樓蘭酒莊股份有限公司，新疆鄯善 838201)

新疆地處中國西北內(nèi)陸，以溫帶大陸性干旱氣候為主，是國內(nèi)最大的鮮食、釀酒葡萄栽培區(qū)[1]，具有豐富的水土熱量資源，光照時間長，無霜期長，有效活動積溫高，晝夜溫差大，年均氣溫日較差為14～16 ℃，十分有利于釀酒葡萄的 生長。

高品質(zhì)的葡萄原料是釀造優(yōu)質(zhì)葡萄酒的必備條件，葡萄果實的基本成分、多酚類化合物、芳香類物質(zhì)等受到果實成熟度的影響，因此，葡萄酒質(zhì)量與葡萄的成熟狀況密切相關[2]。一般認為紅色釀酒葡萄果實成熟度的判斷方法有3種：技術成熟度[3]、酚成熟度[4]和香氣成熟度[5]。在中國，一般靠糖、酸含量或糖酸比來監(jiān)控葡萄的成熟度并確定采收期。梁艷英等[6]以技術成熟度(成熟度系數(shù)M值)初步確定楊凌地區(qū)‘赤霞珠’‘品麗珠’‘黑比諾’等幾個紅色釀酒品種的最佳采收期。但是，除了糖和酸外，酚類物質(zhì)也對葡萄酒的品質(zhì)、顏色、口感等有重要影響，研究發(fā)現(xiàn)，酚類物質(zhì)決定葡萄及其加工產(chǎn)品的顏色、澀感、苦味、氧化性能等[7-8]。因此，在監(jiān)控成熟度時有必要考慮酚類物質(zhì)的含量。目前，已有研究對寧夏、甘肅、陜西等地的釀酒葡萄進行成熟度初步判定[9-13]，探討與葡萄成熟度相關性較高的基本理化指標和多酚指標，初步建立了成熟度指標體系。新疆主要通過觀測果實外觀、檢測糖酸等基本理化指標含量的變化、監(jiān)測幾種葡萄果實中酚類物質(zhì)含量的積累特性來判斷葡萄果實的生長情況及品質(zhì)的最佳時期[14-18]，這些研究沒有將所有的指標綜合起來建立成熟度指標體系，從而缺乏一定的簡便性、系統(tǒng)性。因此，急需一套科學、準確、系統(tǒng)、且具有一定可操作性的成熟度判定方法。

本試驗基于以上理論基礎、研究現(xiàn)狀和新疆的實際生產(chǎn)情況，將對糖、酸及酚類物質(zhì)等重要成熟度指標進行定期監(jiān)控，建立以糖、總酸為主要指標，酚類物質(zhì)為次級指標的綜合性釀酒葡萄成熟度控制指標體系，為葡萄成熟度的監(jiān)控及確定最佳采收期提供理論依據(jù)。這對獲得優(yōu)質(zhì)葡萄原料和釀造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)地葡萄酒具有重要現(xiàn)實意義[19]，并為其他產(chǎn)區(qū)成熟度控制指標體系的建立提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘美樂’葡萄(Merlot，ML)采自新疆吐魯番樓蘭酒莊葡萄種植基地(北緯42°56′，東徑90°17′，暖溫帶大陸性干旱荒漠氣候，全年日照時數(shù) 3 200 h，年積溫5 300 ℃以上，無霜期達270 d，年平均氣溫14.4 ℃)。

牛血清蛋白，美國Amresco公司；沒食子酸、兒茶素、蘆丁，美國Sigma公司；三乙醇胺(TEA)，四川西隴化工有限公司；對二甲基肉桂醛(DMACA)，上海源葉生物科技有限公司；十二烷基硫酸鈉(SDS)、福林酚，北京索萊寶科技有限公司；碳酸鈉、氫氧化鈉、氯化鋁、甲醇、亞硝酸鈉，天津市奧博化工有限公司。

1.2 儀器與設備

Cary-60紫外-可見分光光度計，安捷倫科技(中國)有限公司；立式恒溫搖床，上海南榮實驗室設備有限公司；PHS-3C 雷磁pH計，上海精密科學儀器有限公司；XW-80A 旋渦混合儀，海門市其林貝爾儀器制造公司；5417R 離心機，艾本德(中國)有限公司；HZ84-2 磁力攪拌機，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；HH-S6 電熱恒溫水浴鍋，北京科偉永興儀器有限公司。

1.3 方 法

1.3.1 采樣方法 葡萄轉(zhuǎn)色完成后開始采樣，每7 d左右采1次樣，共采樣5次。采用5點取樣法，在地塊的中心點附近，4個角和中心點連線的中點附近，共5個點，標記10棵葡萄樹，選取植株上、中、下部各2穗葡萄，兼顧陽面和陰面，每穗葡萄在上、中部各采2粒，下部采1粒，每次采樣300粒左右，檢測基本理化指標與酚類物質(zhì)。

1.3.2 釀酒方法 釀酒所用葡萄采用“1.3.1”的五點取樣法進行采樣，每次采樣時在每棵葡萄樹的上、中、下部分別隨機選取2穗葡萄，兼顧陽面和陰面，每次采10 kg左右，用10 L的玻璃發(fā)酵罐釀酒，釀酒步驟見圖1。

圖1 干紅釀酒工藝流程

1.3.3 基本理化指標測定 參照王華[20]的分析方法，檢測pH(pH計測定)、還原糖(斐林試劑法，結(jié)果以葡萄糖計)、總酸(酸堿滴定法，結(jié)果以酒石酸計)、揮發(fā)酸(結(jié)果以醋酸計)、酒度(密度瓶法)以及游離SO2(碘量法)。

1.3.4 葡萄果皮和葡萄籽中酚類物質(zhì)的提取及測定 酚類物質(zhì)的提取參照Stefano等[21]的方法，結(jié)合實際情況稍作調(diào)整。選取30粒葡萄果實，隨機分成3組，每組10粒葡萄。剝離出葡萄果皮和葡萄籽，用濾紙去除表面果肉，稱量，置于50 mL離心管(用黑膠帶或錫箔紙包裹)，加入30 mL模擬酒緩沖液(φ=18% 乙醇、900 mg/L焦亞硫酸鈉、7.5 g/L酒石酸配制搖勻，用1.5 mol/L NaOH將緩沖液pH調(diào)到3.20)，于 25 ℃，100 r/min搖床上充分浸提3 d，取上清液于-25 ℃冰箱中避光保存，用于測定酚類物質(zhì) 含量。

葡萄果皮、籽及葡萄酒中的總酚測定參照Jayaprakasha等[22]的方法(福林-肖卡法，結(jié)果以沒食子酸表示)；總花色苷的測定參照翦祎等[23]的方法(pH示差法，結(jié)果以錦葵色素-3-葡萄糖苷表示)；總類黃酮的測定參照Peinado等[24]的方法(結(jié)果以蘆丁表示)；總單寧的測定參照胡立志等[25]的方法(蛋白沉淀法，結(jié)果以兒茶素表示)；總黃烷醇的測定參照Li等[26]的方法(p-DMACA-鹽酸法，結(jié)果以兒茶素表示)，稍作 修改。

1.3.5 感官品評 成立10人感官品評小組(男性5人，女性5人，年齡為23～28歲，皆為葡萄酒學院碩士研究生)，對小組成員進行閾值測試(共2次，感官培訓前后各1次)和感官培訓(共16次，1周2次，共進行8周)，對不同采收時期釀造的葡萄酒進行感官評價，在外觀(15分，其中顏色10分，澄清度5分)、香氣(30分，其中純正度6分，濃郁度8分，質(zhì)量16分)、口感(44分，其中純正度6分，濃郁度8分，持久性8分，質(zhì)量22分)、整體平衡性(11分)四個方面進行打分(總分100分)，依據(jù)葡萄酒品嘗評分表對數(shù)據(jù)進行分析和 整理。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

運用Excel 2016和SPSS 23.0軟件對數(shù)據(jù)進行匯總、分析及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同采收期葡萄基本理化指標分析

表1為不同采收期葡萄基本理化指標的變化，由表1可知，隨采收時間的延長，所有指標的各個數(shù)據(jù)間均存在顯著性差異(P<0.05)，‘美樂’葡萄的百粒質(zhì)量呈現(xiàn)先增長，后下降，隨后又繼續(xù)增長的趨勢，由(126.25±0.72)g增長到(148.24±0.45)g，后下降到(115.21±0.40)g，最后又增長到(130.93±0.28)g；pH和還原糖呈非線性增長，pH由3.42±0.01逐漸增長到3.75± 0.01，還原糖由(170.08±4.23)g/L逐漸增長到223.37±3.30 g/L；總酸含量逐漸減少，從(9.10±0.05)g/L逐漸減少為(5.66±0.04)g/L，在最后一次樣品中的含量出現(xiàn)上升的趨勢，增長到(6.92±0.04)g/L；糖酸比(M值)逐漸增大，由 18.69±0.36增長到37.88±0.17，最后一次樣品中的含量出現(xiàn)下降的趨勢，下降到 32.29±0.32。一般認為糖酸比大于或等于20時，釀造出的葡萄酒才是優(yōu)質(zhì)的[27]。從8月14日起，隨后采收葡萄的糖酸比皆大于20，因此，選取8月21日、8月28日和9月3日這3個日期的果實釀制葡萄酒，檢測酒樣的基本理化指標和酚類物質(zhì)含量，并對酒樣進行感官品評。

表1 不同采收期‘美樂’(ML)的基本理化指標

2.2 不同采收期釀制葡萄酒基本理化指標分析

表2為3個時期釀制葡萄酒的基本理化指標。其中pH、總酸的變化趨勢與葡萄的變化趨勢相似，酒度與葡萄中還原糖的含量相符合，殘?zhí)欠细杉t葡萄酒釀制的范圍，揮發(fā)酸和游離SO2的含量均符合國標要求。

表2 不同采收期釀造‘美樂’葡萄酒(MLW)常規(guī)理化指標分析

2.3 不同采收期葡萄中酚類物質(zhì)含量變化分析

由圖2-A可知，‘美樂’葡萄果皮中各個指標在不同采收期之間具有顯著差異(P<0.05)，皮總酚、皮總黃烷醇、皮總單寧、皮總花色苷含量隨采收時間的延長均呈先下降后上升再下降的趨勢，皮總酚的變化最大，從8月7日的起始值(12.51±0.05)mg/g下降到8月14日的最小值(3.31±0.04)mg/g，隨后又上升到8月28日的最大值(27.06±0.09)mg/g，最后9月3日的含量為(13.25±0.06)mg/g；皮總黃烷醇的變化次之，從8月7日的起始值(10.01±0.06)mg/g下降到8月14日的最小值(4.28±0.07)mg/g，隨后又上升到8月28日的最大值(14.78±0.09)mg/g，最后9月3日的含量為(8.03±0.06)mg/g；皮總單寧的變化最小，從8月7日的起始值(3.10±0.05)mg/g下降到8月14日的最小值2.89±0.06 mg/g，隨后又上升到8月21日的最大值(3.28±0.07)mg/g，最后9月3日的含量為(2.76±0.07)mg/g；皮總花色苷從8月7日的起始值(8.70±0.05)mg/g下降到8月14日的最小值(7.15±0.03)mg/g，隨后又上升到8月28日的最大值(9.12±0.05)mg/g，最后9月3日的含量為(6.49±0.10)mg/g；皮總類黃酮呈先上升，最后一次采樣下降的趨勢，從8月7日的起始值(5.59±0.07)mg/g一直上升到8月28日的最大值(10.92±0.10)mg/g，最后9月3日的含量下降為(4.74±0.04)mg/g。皮總酚、皮總黃烷醇、皮總類黃酮、皮總花色苷均在8月28日時的含量達到最大，皮總單寧在8月21日時的含量最大，與8月28日的含量相差不大，僅為(0.26±0.02)mg/g。

同指標不同柱狀圖小寫字母表示具有顯著性差異(P<0.05)。下同

由圖2-B可知，‘美樂’葡萄籽中各個指標在不同采收期之間具有顯著差異(P<0.05)，籽總酚、籽總類黃酮的含量呈先下降后上升再下降的趨勢，籽總類黃酮的變化最大，從8月7日的起始值(92.57±0.08)mg/g下降到8月14日的最小值(70.40±0.17)mg/g，隨后又上升到8月21日的最大值(129.40±0.15)mg/g，最后下降到9月3日的含量為(77.27±0.08)mg/g；籽總酚的變化次之，從8月7日的起始值(60.24±0.09)mg/g下降到8月14日的最小值(14.80±0.11)mg/g，隨后又上升到8月28日的最大值(65.27±0.11)mg/g，最后9月3日的含量為(47.64±0.12)mg/g；籽總黃烷醇含量先上升，隨后逐漸下降，從8月7日的起始值(22.96±0.08)mg/g上升到8月14日的最大值(23.02±0.15)mg/g，隨后逐漸下降到9月3日的最小值(18.01±0.14)mg/g；籽總單寧含量呈先下降，隨后逐漸上升的趨勢，從8月7日的起始值(2.36± 0.03)mg/g下降到8月14日的最小值(2.25± 0.04)mg/g，隨后逐漸上升到9月3日的最大值(2.83±0.08)mg/g。花色苷主要存在于果皮中，因此，葡萄籽中未檢測。籽總黃烷醇、籽總類黃酮、籽總酚和籽總單寧分別在8月14日、8月21日、8月28日和9月3日含量最多。

2.4 不同采收期釀制葡萄酒中酚類物質(zhì)含量變化分析

圖3為不同采收期釀造的‘美樂’葡萄酒(MLW)中酚類物質(zhì)含量的變化，MLW中各個指標存在顯著差異(P<0.05)，總酚和總單寧呈逐漸上升趨勢，9月3日含量最高，分別為(640.06±1.80)mg/L和(92.95±0.70)mg/L，8月21日含量最低，分別為(322.83±0.36)mg/L和(44.67±0.26)mg/L。總黃烷醇、總類黃酮和總花色苷變化趨勢為先升后降，8月28日含量最高，分別為(283.53±0.98)mg/L、(1 775.53±1.27)mg/L和(49.56±1.04)mg/L，8月21日含量最低，分別為(184.96±0.66)mg/L、(855.33±0.31)mg/L和(26.37±0.11)mg/L。

圖3 不同采收期‘美樂’葡萄酒(MLW)酚類物質(zhì)含量

2.5 感官分析

由圖4可知，MLW1澄清度8.7分，顏色4分，外觀綜合得分12.7；香氣純正度4.6分，香氣濃郁度6.1分，香氣質(zhì)量13.2分，香氣綜合得分23.9；口感純正度4.3分，口感濃郁度5.8分，口感持久性4.7分，口感質(zhì)量18.4分，口感綜合得分42.4；總體評價9.2分，總分79。MLW2澄清度9.5分，顏色4.7分，外觀綜合得分14.2；香氣純正度5.3分，香氣濃郁度6.9分，香氣質(zhì)量15分，香氣綜合得分27.2；口感純正度5.6分，口感濃郁度6.4分，口感持久性6.6分，口感質(zhì)量 20.8分，口感綜合得分27.2；總體評價10.6分，總分91.4。MLW3澄清度7.3分，顏色3分，外觀綜合得分10.3；香氣純正度4.2分，香氣濃郁度6分，香氣質(zhì)量10.4分，香氣綜合得分20.6；口感純正度3.9分，口感濃郁度5.4分，口感持久性4分，口感質(zhì)量15.4分，口感綜合得分36.7；總體評價8分，總分67.6。

圖4 ‘美樂’葡萄酒(MLW)感官分析

MLW1和MLW3除香氣濃郁度、口感純正度、口感濃郁度之外的指標評分皆差距較大，其中MLW1所有指標的評分皆優(yōu)于MLW3。MLW2在香氣純正度、口感持久性、口感質(zhì)量上明顯優(yōu)于MLW1和MLW3，其他方面差距較小，但皆優(yōu)于MLW1和MLW3。綜合評分中的質(zhì)量評價(有缺陷<65，合格≥65，好≥75，優(yōu)≥85)中，MLWl達到好，MLW2達到優(yōu)，MLW3達到合格。綜合以上分析可得出感官品質(zhì)表現(xiàn)為MLW2>MLW1>MLW3。

2.6 不同采收期葡萄果實多酚指標的相關性

由表3可知，‘美樂’葡萄不同采收期的a7(籽總黃烷醇)與a9(籽總單寧)、a10(pH)與a11(還原糖)呈極顯著相關。a2(皮總黃烷醇)與a6(籽總酚)、a4(皮總單寧)與a8(籽總類黃酮)、a10(pH)與a12(總酸)呈顯著相關。其余指標之間相關性不顯著。

表3 不同采收期‘美樂’(ML)果實指標的相關性

2.7 ‘美樂’果實主成分分析及成熟度控制指標體系建立

對葡萄的基本理化指標與多酚指標進行篩選，葡萄果實中共選出12個指標(a1～a12)，葡萄酒中共選出8個指標(b1～b8分別表示總酚、總類黃酮、總黃烷醇、總單寧、總花色苷、pH、還原糖、總酸)。

PC1 = 0.891a1+0.778a2+0.565a3+ 0.088a4+0.337a5+0.617a6-0.638a7+0.418a8-0.632a9+0.875a10+0.777a11-0.940a12

(1)

PC2 = 0.435a1+0.338a2+0.574a3+ 0.908a4+0.890a5+0.165a6+0.742a7+0.687a8-0.705a9-0.378a10-0.506a11+0.107a12

(2)

PC3 =-0.074a1+0.517a2-0.237a3-0.254a4+0.293a5+0.750a6-0.009a7-0.402a8+0.286a9-0.297a10-0.372a11+0.224a12

(3)

PC1 = 0.999b1+0.987b2+0.987b3+ 0.999b4+0.986b5+0.995b6-0.608b7-0.880b8

(4)

‘美樂’果實共提取出3個主成分PC1、PC2和PC3，‘美樂’葡萄酒提取出1個主成分PC1。由表4可知，果實提取的3個主成分的貢獻率分別為45.469%、35.041%和13.003%，累積貢獻率為93.513%，葡萄酒的累積貢獻率為 88.101%，根據(jù)主成分累計貢獻率大于85%的原則，所提取的主成分均能夠很好地概括所有原始數(shù)據(jù)。根據(jù)SPSS 23.0軟件得出的相應得分系數(shù)表，可分別得出葡萄果實的3個主成分與12個指標之間的線性組合為公式(1)、(2)和(3)，葡萄酒的主成分與8個指標之間的線性組合為公式(4)。

表4 主成分方差解釋

由公式(1)、(2)和(3)可知，在PC1中起主要作用的指標是a1(皮總酚)和a12(總酸)；在PC2中起主要作用的指標是a4(皮總單寧)和a5(皮總花色苷)；在PC3中起主要作用的指標是a2(皮總黃烷醇)和a6(籽總酚)，其中，a12、a4和a6對葡萄品質(zhì)的影響最大。由公式(4)可知，在PC1中起主要作用的指標是b1(總酚)和b4(總單寧)。葡萄酒中的酚類物質(zhì)來自于葡萄果實，因此，對葡萄和葡萄酒品質(zhì)影響最大的理化指標為a12(總酸)，多酚指標為a4(皮總單寧)和a6(籽總酚)。同時，它們分別與a10(pH)、a8(籽總類黃酮)和a2(皮總黃烷醇)存在顯著相關性，故a12、a4和a6可在一定程度上反映a10、a8和a2含量的變化。

2.8 不同采收期‘美樂’果實品質(zhì)得分分析

結(jié)合公式(1)、(2)和(3)中各成分指標在3個主成分中對應的特征向量，利用公式(5)和(6)計算出不同成熟時期‘美樂’葡萄果實品質(zhì)的綜合 得分。

(5)

(6)

式(5)中Fi為各成分指標某一時期的3個主成分得分；X表示葡萄某一主成分指標的不同采收時期；ρi為該指標在3個主成分中對應的特征向量值。式(6)中F總為各成分指標某一時期的主成分綜合得分；μi為各成分對應的貢獻率，μ總為最大累積貢獻率。

由表5可知，‘美樂’果實主成分的最佳品質(zhì)出現(xiàn)在8月28日，第二品質(zhì)出現(xiàn)在8月21日，第三品質(zhì)出現(xiàn)在8月7日，第四品質(zhì)為9月3日，第五品質(zhì)為8月14日。因此，可認為8月28日前后‘美樂’葡萄品質(zhì)相對最好。

表5 不同采收期‘美樂’果實主成分綜合得分

3 討論與結(jié)論

葡萄作為釀造葡萄酒的原料，與葡萄酒質(zhì)量關系緊密，在成熟過程中，葡萄中的糖、酸、酚類物質(zhì)、香氣物質(zhì)不斷變化，葡萄品質(zhì)也在不斷變化。新疆作為中國九大釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)之一，其葡萄及葡萄酒的品質(zhì)對國內(nèi)葡萄酒市場有著重要影響，因此，研究該產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄的成熟情況，可為提高葡萄果實和葡萄酒品質(zhì)及后續(xù)相關研究提供理論依據(jù)，具有一定現(xiàn)實意義。不同葡萄品種、產(chǎn)區(qū)、氣候、栽培條件等因素都會影響采收時間，其中氣候是一個很大的不確定因素，每年的氣候都具有一定差別，即使是同一產(chǎn)地、同一品種，不同年份葡萄的成熟情況都可能不一樣。本研究的結(jié)果只針對2018年新疆樓蘭酒莊所種植的‘美樂’葡萄，為該地區(qū)2018年‘美樂’葡萄最佳采收期的確定提供理論參考。同時，本研究的研究方法和分析方法，也可為其他地區(qū)、年份和品種葡萄最佳采收期的確定提供方法參考。由于新疆當?shù)氐臍夂蛟颍咛堑退崾窃摦a(chǎn)區(qū)葡萄及葡萄酒的一個顯著特點，每年糖度很快就達到了釀酒要求，而酸度卻經(jīng)常不足，所以總酸是本研究重點關注的對象，本研究的結(jié)果與預期相一致，總酸是判定葡萄果實成熟度最重要的一級指標。

葡萄果實成熟過程中，8月14日及之后采收的葡萄果實糖酸比皆大于20，從技術成熟度上達到了可以釀酒的成熟狀況，葡萄酒的各基本理化指標皆符合國家標準。葡萄果皮、籽、葡萄酒中酚類物質(zhì)的總量皆在8月28日達到最高，感官分析結(jié)果顯示8月28日酒樣的感官品質(zhì)最佳。

綜合‘美樂’葡萄果實的技術成熟度、多酚成熟度、果實品質(zhì)綜合得分和葡萄酒的理化指標、酚類物質(zhì)含量、感官分析結(jié)果可以確定8月28日前后的‘美樂’葡萄果實與葡萄酒品質(zhì)最好。運用主成分分析篩選出一級指標總酸、二級指標皮總單寧和三級指標籽總酚作為評價新疆吐魯番地區(qū)‘美樂’葡萄最佳采收期的指標體系。當3個指標在‘美樂’葡萄果實中的含量分別在5.66 g/L、3.02 mg/g、65.27 mg/g左右時，葡萄的成熟度最佳，利于生產(chǎn)更加優(yōu)質(zhì)的葡萄酒。因此，可在8月28日前后對‘美樂’葡萄進行采收。