土壤質地對‘赤霞珠’葡萄酚類物質積累及葡萄酒色澤穩定性的影響

程軍，李進，劉晶晶，趙新節，楊陽，孫玉霞，管雪強，丁燕*

(1. 中糧長城酒業有限公司，北京 100020；2. 中糧長城葡萄酒（蓬萊）有限公司/山東省釀酒葡萄與葡萄酒技術創新中心，山東煙臺 265608；3. 齊魯工業大學（山東省科學院），山東濟南 250353；4. 山東省葡萄研究院/山東省葡萄栽培與精深加工工程技術研究中心/山東省釀酒葡萄與葡萄酒技術創新中心，山東濟南 250100；5. 龍口現代農業產業技術研究院，山東煙臺 265701）

葡萄生長受諸多因素的影響，如氣候、土壤、栽培管理等對葡萄果實與葡萄酒感官品質及風格的形成具有至關重要的作用[1-2]。其中，土壤為葡萄生長提供了必要的水分和營養，是葡萄生長和結果的重要基礎[3]。土壤類型、結構、土層厚度、溫度、肥力、持水度等理化性質均直接影響葡萄的生長發育和營養吸收[4]，因此，會對葡萄果實的糖度、色澤、風味物質等產生一定影響[5-10]。

葡萄果實中的酚類物質主要存在于葡萄皮和葡萄籽中，在發酵過程中通過皮渣浸漬作用進入葡萄酒中[11]，其中如花色苷、黃酮醇、兒茶酸等物質會對葡萄酒的色澤、口感以及陳釀潛力等產生重要影響[11-12]，而且酚類物質在發酵過程中還與香氣物質之間發生復雜的化學反應，從而對葡萄酒的香氣產生影響。葡萄原料中酚類物質的含量、種類等除了會受氣候條件、葡萄品種等影響外，土壤質地以及養分等因素對其影響也至關重要。

土壤條件是僅次于氣候條件對植物養分及果實品質起決定性作用的重要自然生態因子[13-14]。不同的土壤條件會影響葡萄果實及葡萄酒中香氣物質及酚類物質的含量和種類，從而賦予葡萄酒獨特的風味[13-17]。目前關于氣候因子對葡萄品質影響的研究較多，而土壤條件即土壤類型、結構、肥力、水分等與釀酒葡萄品質，尤其是與酚類物質關系的深入研究仍然較少。本試驗通過對蓬萊產區主要的兩個土壤質地砂壤土和粘壤土對‘赤霞珠’葡萄酚類物質及其葡萄酒顏色穩定性的影響進行研究，分析土壤質地與釀酒葡萄及葡萄酒品質之間的緊密關系，對于有針對性改善土壤結構，提升釀酒葡萄和葡萄酒品質，推動釀酒葡萄產業的可持續發展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在君頂酒莊葡萄園中進行。‘赤霞珠’種植于2012年，南北行向，株行距為1.5 m×2.5 m，根據葡萄品種和地區相應的標準栽培規程進行管理。從2020年8月14日葡萄轉色初期開始采樣，每隔2周取樣一次，至果實成熟時結束，共采集6次樣品。

采樣方法及預處理：分別在砂壤土和粘壤土的兩個葡萄園中（土壤機械組成及養分情況見表1）挑選樹齡、長勢和生長條件相同的植株，采用“Z”字型方法，隨機采摘葡萄果粒，將果皮、果肉及種子分離，液氮冷凍，于超低溫冰箱中保存備用。

表1 土壤機械組成及有效養分含量情況Table 1 Soil mechanical composition and effective nutrient content in two soil plots with different textures

1.2 主要試劑和設備

沒食子酸、蘆丁標準品、錦葵苷標準品，上海源葉生物科技有限公司；丙酮、甲酸、甲醇（色譜純），美國Sigma-Aldrich公司；碳酸鈉、硝酸鋁、亞硝酸鈉、福林酚試劑、氫氧化鈉，國藥集團化學試劑有限公司。

PHS-25型pH計，上海儀電科學儀器有限公司；BX-1數顯糖度計，京都電子KEM公司；UV-1800分光光度計，日本島津公司；RE-2000B旋轉蒸發儀，上海亞榮生化儀器廠；Avanti JXN-26高速冷凍離心機，美國Beckman Coulter公司。

1.3 測定方法

1.3.1 葡萄果實中多酚類物質的提取

酚類物質提取參照文獻Kennedy等[18]的方法；葡萄花色苷和黃酮類物質提取參照Downey等[19]的方法。

1.3.2 酚類物質等指標的測定

葡萄果實中總酚含量采用福林-肖卡法[20]測定；類黃酮物質含量參照文獻Ordonez等[21]的方法；葡萄及葡萄酒中花色苷參考文獻Giusti和Wrolstad等[22]的方法；葡萄酒顏色特征采用CIE L*a*b*色空間法[23]測定；聚合指數PPI參照文獻R-Gagon P[24]等的方法。

1.4 數據處理及統計分析

采用SPSS 22.0進行數據統計分析，采用單因素方差分析（ANOVA）比較組間差異。

2 結果與分析

2.1 土壤質地對葡萄果實中總酚的影響

從圖1中還可以看出，在葡萄轉色期開始時，砂壤土葡萄皮中的總酚含量為2.78 g·kg-1，隨著果實成熟，果皮中總酚含量不斷升高，轉色后8周，砂壤土葡萄皮總酚含量達到最高值3.48 g·kg-1，顯著高于粘壤土，隨即開始下降，葡萄成熟時達到3.45 g·kg-1，較轉色開始時增加了23.02%；轉色初期，粘壤土果皮中的總酚含量為2.73 g·kg-1，與砂壤土無明顯差異，隨后始終呈上升趨勢，于轉色后10周左右葡萄成熟時達到最高3.47 g·kg-1，較轉色初期增加了28.10%，成熟后兩種土壤條件下葡萄皮中總酚無明顯差異。兩種土壤條件下葡萄籽中總酚含量隨著果實生長發育呈現出先增高后下降的趨勢。在轉色初期，砂壤土和粘壤土的葡萄籽總酚含量分別為6.35 g·kg-1和5.79 g·kg-1，砂壤土顯著高于粘壤土，轉色后8周左右達到最高，分別為9.78 g·kg-1和9.39 g·kg-1；隨即均開始下降，于葡萄成熟時最終含量達到9.57 g·kg-1和9.20 g·kg-1，砂壤土顯著高于粘壤土4.02%?？傮w來看，砂壤土條件下的葡萄果實酚類成熟度要好于粘壤土。

圖1 不同土壤質地‘赤霞珠’果皮和種籽中總酚的變化Figure 1 Change of total phenols in 'Cabernet Sauvignon' grape skin and seed under different soil textures

2.2 土壤質地對葡萄果皮和種籽中類黃酮的影響

從圖2可以看出，砂壤土在轉色初期到轉色后8周之間果皮中類黃酮含量不斷積累，轉色后8周左右達到最高值，為206.46 mg·kg-1，此后開始有所下降，最終含量為155.29 mg·kg-1，比轉色初期增加了48.34%。粘壤土果皮中的類黃酮含量在轉色初期至轉色后6周之間不斷累積，達到最高值161.52 mg·kg-1，果實成熟即轉色后10周左右降至136.86 mg·kg-1，比轉色初期增加了35.20%。在整個葡萄果實發育和成熟過程中，粘壤土葡萄果皮中的類黃酮含量始終顯著低于砂壤土。

從圖2可以看出，葡萄籽中黃類酮物質含量在轉色初期至轉色后8周之間呈上升趨勢，然后開始逐漸下降。轉色初期，砂壤土和粘壤土葡萄籽中類黃酮含量分別為92.14 mg·kg-1和93.71 mg·kg-1，無顯著差異；隨著果實發育成熟，種籽中類黃酮含量不斷累積，轉色后8周左右達到最高值，分別為151.75 mg·kg-1和160.74 mg·kg-1；至葡萄成熟時兩種土壤條件下葡萄種籽中類黃酮含量分別降至139.85 mg·kg-1和140.02 mg·kg-1，無顯著差異，但比轉色初期分別增加了51.78%和49.42%。

圖2 不同土壤質地‘赤霞珠’果皮和種籽中類黃酮物質的變化Figure 2 Change of total flavonoids in 'Cabernet Sauvignon' grape skin and seed under different soil textures

如圖2所示，兩種土壤質地的‘赤霞珠’果皮和種籽中的類黃酮物質含量在轉色后6～8周含量達到峰值，而且砂壤土果皮中類黃酮含量始終顯著高于粘壤土，而成熟時種籽中類黃酮含量與粘壤土無明顯差異，但砂壤土產葡萄中類黃酮的增長率顯著高于粘壤土。

2.3 土壤質地對‘赤霞珠’果皮中花色苷的影響

由圖3可以看出，在果實發育成熟過程中，兩種土壤質地的‘赤霞珠’果實中花色苷含量均呈現不斷上升的趨勢。隨著果實成熟變軟，花色苷開始不斷積累。轉色初期砂壤土和粘壤土葡萄果皮中的花色苷含量分別為3.75 g·kg-1和3.71 g·kg-1，二者無明顯差異。隨著葡萄果實發育成熟，果皮中花色苷含量開始迅速累積，最終于葡萄成熟時，即轉色后10周左右達到最大值，分別為7.11 g·kg-1和6.96 g·kg-1，砂壤土葡萄果皮中的花色苷含量增加了89.60%，而粘壤土較最初增加87.60%。

圖3 不同土壤質地‘赤霞珠’果皮中花色苷的變化Figure 3 Change of total anthocyanins in 'Cabernet Sauvignon' grape skin under different soil textures

2.4 土壤質地對葡萄酒花色苷及色澤穩定性的影響

花色苷是葡萄酒中主要的呈色物質，其含量及存在形式直接影響葡萄酒色度、色調及穩定性[25]。從表2中可見，砂壤土所產葡萄酒中花色苷顯著高于粘壤土，而隨著陳釀時間的延長，兩種土質產葡萄酒花色苷含量均呈現顯著下降趨勢，陳釀一年后砂壤土葡萄酒花色苷下降至257.56 mg·L-1，降幅達36.7%；粘壤土產葡萄酒花色苷降至249.45 mg·L-1，降幅相對低一些，為34.7%。

聚合指數（polymerised pigments index，PPI）表示結合態花色苷在紅葡萄酒色素中所占的比例[24]。表2顯示，兩種土質所產新鮮葡萄酒聚合指數無顯著差異，但隨著陳釀時間的延長，游離態花色苷逐漸向結合態轉化，因此聚合指數均呈現顯著增加趨勢，而且陳釀一年后兩者聚合指數出現顯著差異，砂壤土產葡萄酒聚合指數顯著高于粘壤土產葡萄酒，更有利于顏色的穩定和提高?？傮w來看，砂壤土有利于花色苷與酚類物質的聚合，所產葡萄酒的色澤相比粘壤土產葡萄酒要更趨于穩定。

表2 不同土壤條件下葡萄酒花色苷及聚合指數的變化Table 2 Evolution of anthocyanins content and polymerised pigments index in wines from different soil textures

3 討論與結論

土壤類型和土質不同，其物理特性以及礦質元素含量和比例也會大不相同。本試驗在君頂酒莊選擇的粘壤土地塊土質粘度較高，粘粒占17.84%，而砂粒所占比例顯著低于砂壤土，因此質地較硬，通氣、透水性比砂壤土地塊差，相比之下不利于根系發育和養分吸收，而且該砂壤土地塊中速效鉀含量（143.1 mg·kg-1）顯著高于粘壤土地塊。韓真等[26]研究發現，不同類型土壤的固鉀能力不同；張靜文等[27]研究發現，砂壤土中較高的鉀離子濃度顯著提高了果實中類黃酮等酚類物質的含量。本試驗中砂壤土地塊所產‘赤霞珠’果實中的總酚、類黃酮等含量均顯著高于粘壤土可能與此有關，這與前人研究結果[28-29]相符。

蔣寶等[30]發現，土壤中的有機質含量和葡萄果實中花色苷的含量呈顯著正相關。本試驗中，選擇的砂壤土地塊中有機質含量1.77%，顯著高于粘壤土，因此有利于葡萄果皮中花色苷的累積，成熟時果皮顏色也就越深，相應的葡萄酒中的花色苷含量也顯著高于粘壤土產葡萄酒，而隨著陳釀時間的延長，聚合指數均呈現顯著上升趨勢，而且砂壤土產葡萄酒聚合指數顯著高于粘壤土產葡萄酒，這與前人的研究結果相符[25]。因此，與粘壤土相比較，砂壤土對葡萄果皮花色苷的累積及葡萄酒顏色的穩定和提高更有益。

本研究選擇蓬萊產區的砂壤土，土質疏松、透氣性好，更有利于葡萄果實酚類物質的積累和色澤穩定性的保持，果實中的總酚、類黃酮及花色苷含量均顯著高于粘壤土，所釀葡萄酒中的花色苷含量也顯著高于粘壤土，且陳釀一年后，聚合指數也顯著高于粘壤土葡萄酒，在儲藏過程中的顏色變化相比粘壤土來說更小，色澤更為穩定。