‘赤霞珠’葡萄在河西走廊產(chǎn)區(qū)不同產(chǎn)地的品質(zhì)分析

馬宗桓,李玉梅,李彥彪,李文芳,陳佰鴻,毛 娟

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)

‘赤霞珠’原產(chǎn)于法國波爾多,是世界范圍栽培最為廣泛的葡萄品種,我國栽培面積也較大,在我國釀酒葡萄品種構(gòu)成中具有不可替代的位置。研究表明,葡萄果實(shí)品質(zhì)形成與產(chǎn)地密切相關(guān),在品種、樹齡、栽培管理方式基本一致的條件下,釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)的氣候、地形、土壤等風(fēng)土條件影響著果實(shí)營養(yǎng)、口感以及風(fēng)味品質(zhì)[1-2]。楊洋等[2]對新疆、寧夏和山東3個產(chǎn)區(qū)的‘赤霞珠’葡萄風(fēng)味物質(zhì)差異性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)3個產(chǎn)地果實(shí)中共檢出揮發(fā)物質(zhì)119種,其中共有成分僅11種,并且認(rèn)為對應(yīng)產(chǎn)地的風(fēng)土條件和地域性是導(dǎo)致差異性的主要原因。趙悅等[3]對云南迪慶德欽、河北懷來沙城和山東煙臺萊山三地的成熟期釀酒葡萄‘赤霞珠’果實(shí)中6種主要有機(jī)酸含量進(jìn)行差異性分析,發(fā)現(xiàn)果肉中有機(jī)酸含量以云南迪慶德欽最高,河北懷來沙城葡萄果肉中 L-蘋果酸和乳酸含量顯著高于山東煙臺萊山,表明產(chǎn)地對果實(shí)品質(zhì)影響顯著。

甘肅是我國葡萄栽培最早的地區(qū)之一。隨著世界紅葡萄酒熱和我國國民保健意識的增強(qiáng),葡萄酒的消費(fèi)量逐漸增加,引發(fā)甘肅葡萄酒原料基地快速發(fā)展。河西走廊位于祁連山與合黎山、龍首山等山脈之間,屬溫帶大陸性氣候,土地資源豐富、干旱少雨、光照充足、晝夜溫差大,具有發(fā)展釀酒葡萄的優(yōu)勢條件。特別是廣大沿沙漠地區(qū)位于世界葡萄酒原料的最佳產(chǎn)區(qū)(36°～40°N),具有適合多品種栽培的生態(tài)氣候條件[4-6]。盡管總體條件適于釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展,但不同地區(qū)氣候及土壤條件差異仍然較大,對葡萄品質(zhì)形成必然造成一定差異。本研究擬對該產(chǎn)區(qū)不同地區(qū)‘赤霞珠’葡萄品質(zhì)進(jìn)行比較分析,尤其對不同產(chǎn)區(qū)生態(tài)條件下果實(shí)芳香物質(zhì)含量進(jìn)行分析,進(jìn)一步為釀酒葡萄發(fā)展中品種布局提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)園地選擇與氣象資料

選取河西走廊產(chǎn)區(qū)代表性的企業(yè)生產(chǎn)基地作為研究對象,包括嘉峪關(guān)紫軒葡萄酒莊園、張掖祁連葡萄莊園和武威莫高葡萄種植園區(qū)。

嘉峪關(guān)、張掖和武威2018—2020年的氣象數(shù)據(jù)如表1所示,嘉峪關(guān)4—9月平均氣溫最高(20.37℃),張掖次之(19.16℃),武威最低(18.48℃),且嘉峪關(guān)和張掖2018年4—9月的平均氣溫均高于2019年和2020年。張掖有效積溫最高(3 625.63℃)、武威次之(3 361.67℃)、嘉峪關(guān)最小(3 338.33℃);2018年不同產(chǎn)地4—9月的有效積溫均高于2019年和2020年,其中2018年張掖4—9月有效積溫最高(3 724.88℃)。4—9月晝夜溫差不同產(chǎn)地各不相同,從2018年至2020年平均值來看,張掖晝夜溫差最高(14.26℃),嘉峪關(guān)次之(12.20℃),武威最小(12.12℃)。各地7—9月降雨量2018年最多,其次為2020年,2019年降雨最少,武威降雨量較多,7—9月降雨量普遍大于410 mm,張掖次之,7—9月降雨量普遍大于270 mm,嘉峪關(guān)7—9月降雨量最少,3 a降雨量均小于270 mm。

表1 嘉峪關(guān)、張掖和武威2018—2020年4—9月氣象數(shù)據(jù)Table 1 Meteorological data of Jiayuguan, Zhangye and Wuwei for 2018-2020

1.2 品種及管理情況

以‘赤霞珠’為試驗(yàn)材料,砧木均為‘5BB’,樹齡在10～12 a之間,整形方式為多主蔓扇形,籬架栽培,株行距為0.8 m×3.0 m。果園均采用水肥一體化灌溉和施肥,冬季埋土防寒,產(chǎn)量約12 000 kg·hm-2,果園管理水平基本一致。

1.3 果實(shí)取樣

果實(shí)樣品采集均在果實(shí)成熟期(表2),取樣時在果園不同位置隨機(jī)摘取完整果穗45個,每15個果穗作為1個重復(fù)。采樣完成后裝入冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室測定各項(xiàng)指標(biāo)。

表2 各年份不同地區(qū)果實(shí)采收時期(m-d)Table 2 Fruit harvest time in different regions of each year

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 基本品質(zhì)測定 果實(shí)榨汁后采用手持測糖儀測定果汁中可溶性固形物含量,用酸度計測pH值;用NaOH滴定法測定可滴定酸含量[7];用蒽酮試劑法測可溶性糖含量[8];用Folin酚法測定總酚含量[9];用福林丹尼斯法測定單寧含量[10]。

1.4.2 糖酸組分含量測定 果實(shí)糖組分與含量的測定：使用美國Waters Acquity Arc高效液相色譜儀進(jìn)行糖類組分及含量的測定,參照劉玉蓮[11]的方法略做修改。

樣品的提取：葡萄果肉加液氮研磨后準(zhǔn)確稱取0.5 g,移至10 mL離心管中,加入5 mL 80%乙醇,35℃下超聲提取20 min,12 000 r·min-1下離心15 min,取上清液。重復(fù)提取2次,每次加80% 乙醇2 mL,合并上清液,定容至10 mL,于真空離心濃縮儀旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(60℃)至全干,用1 mL超純水+1 mL乙腈混合液復(fù)溶,過0.22 μm有機(jī)相微孔濾膜過濾,將濾液加入樣品瓶中待測。

色譜條件：色譜柱為4.6 mm×150 mm×2.5 μm;流動相為75%乙腈+0.2%三乙胺+24.8%超純水;流速為0.8 mL·min-1;進(jìn)樣量0 μL;檢測波長254 nm;柱溫40℃,使用前用0.22 μm有機(jī)濾膜過濾,超聲脫氣。

果實(shí)有機(jī)酸組分與含量的測定：使用美國Waters Acquity Arc高效液相色譜儀進(jìn)行有機(jī)酸組分及含量的測定,參照劉曉靜等[12]的方法并稍加修改。

樣品的提取：葡萄果肉加液氮研磨后準(zhǔn)確稱取1.5 g,移至10 mL離心管中,加入7.5 mL超純水,在4℃、10 000 r·min-1下離心10 min,將上清液轉(zhuǎn)移至新離心管中過0.45 μm水相濾膜過濾,將濾液加入樣品瓶中待測。

色譜條件：色譜柱為4.6 mm×150 mm×3 μm;流動相為20 mmol·L-1NaH2PO4溶液(用H3PO4將pH調(diào)至2.7);流速0.5 mL·min-1,進(jìn)樣量20 μL,檢測波長210 nm,柱溫30℃,使用前用0.45 μm水相濾膜過濾,超聲脫氣。

1.4.3 揮發(fā)物質(zhì)的提取及測定 參照Wang等[13]的方法(加以改進(jìn))進(jìn)行測定。取洗凈晾干的葡萄果實(shí)50 g,去除果梗和葡萄籽,用小型榨汁機(jī)打碎。加入PVPP 1 g和D-葡萄糖內(nèi)酯0.5 g,于4℃下超聲提取30 min,然后以8 000 r·min-1的轉(zhuǎn)速離心10 min,取上層葡萄汁以備用。將10 mL的葡萄汁加入20 mL的進(jìn)樣小瓶中,然后依次加入氯化鈉2.4 g、磁力攪拌轉(zhuǎn)子和50 μL的內(nèi)標(biāo)物2-辛醇(88.2 mg·L-1),用硅膠隔墊蓋緊,將DVB/CAR/PDMS纖維萃取頭置于40℃下萃取30 min,結(jié)束后進(jìn)行GC-MS進(jìn)樣分析,每個樣品設(shè)3個平行試驗(yàn)。

色譜柱為OV-1701(60 mm×0.25 mm×0.5 μm)型,進(jìn)樣口溫度250℃,每次進(jìn)樣量1.0 μL,載氣為氦氣,流速0.8 mL·min-1。程序升溫如下：初始溫度為40℃,在此條件下保持5 min,然后以10℃·min-1升溫至60℃,相同條件保持5 min,接著以4℃·min-1升至140℃,繼續(xù)保持10 min,最后以15℃·min-1升至220℃,保持10 min。電子能量70 eV,離子源溫度為230℃,掃描范圍35～350 m·z-1。

香氣各組分的含量(μg·g-1)=[各組分的峰面積/內(nèi)標(biāo)的峰面積×內(nèi)標(biāo)物濃度(mg·L-1)×50 μL]/樣品量(g)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2019軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析,用SPSS 22.0進(jìn)行差異顯著性分析,所有指標(biāo)均重復(fù)測定3次,結(jié)果以3次測定的平均值表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地釀酒葡萄可溶性固形物含量分析

由表3可見,3個地區(qū)‘赤霞珠’可溶性固形物含量在20.56%～26.77%之間,存在顯著差異,其中張掖‘赤霞珠’2018—2020年平均可溶性固形物最高(24.81%),顯著高于武威(23.90%)和嘉峪關(guān)(23.23%);可溶性糖的含量在14.28%～24.09%之間,張掖‘赤霞珠’可溶性糖含量最高,顯著高于嘉峪關(guān)和武威;武威‘赤霞珠’2018—2020年平均可滴定酸含量為1.30%,顯著高于嘉峪關(guān)和張掖;3個地區(qū)‘赤霞珠’總酚和單寧含量均存在顯著差異,武威總酚含量最高,顯著高于嘉峪關(guān)和張掖,武威地區(qū)單寧含量顯著高于嘉峪關(guān)和張掖地區(qū),張掖和嘉峪關(guān)地區(qū)單寧含量差異不顯著。

表3 不同產(chǎn)地‘赤霞珠’葡萄主要品質(zhì)指標(biāo)及含量Table 3 Main quality indexes and content of ‘Cabernet Sauvignon’ grapes in different areas

2.2 不同產(chǎn)地釀酒葡萄糖酸含量分析

由表4可知,不同地區(qū)‘赤霞珠’葡萄果實(shí)中葡萄糖的含量在37.37～85.37 mg·g-1之間,果糖含量在36.51～79.08 mg·g-1之間,蔗糖含量在1.38～7.97 mg·g-1之間。其中張掖‘赤霞珠’果實(shí)中葡萄糖、果糖和蔗糖的總含量最高,顯著高于嘉峪關(guān)和武威;釀酒葡萄果實(shí)中,酒石酸和蘋果酸的含量較多,草酸、檸檬酸和抗壞血酸的含量相對較少,在2018—2020年中,嘉峪關(guān)、張掖和武威‘赤霞珠’葡萄中酒石酸含量在2.54～11.77 mg·g-1之間,蘋果酸含量在1.23～4.07 mg·g-1之間,草酸含量在0.05～0.52 mg·g-1之間,檸檬酸含量在0.32～1.25 mg·g-1之間,抗壞血酸含量在0.13～3.23 mg·g-1之間;嘉峪關(guān)‘赤霞珠’中蘋果酸和檸檬酸的含量顯著高于張掖和武威,而抗壞血酸的含量顯著低于張掖和武威;武威‘赤霞珠’葡萄酒石酸和草酸的含量較高,顯著高于嘉峪關(guān)和張掖。

表4 不同地區(qū)‘赤霞珠’糖酸含量/(mg·g-1)Table 4 Content of ‘Cabernet Sauvignon’ sugar and acid in different areas

2.3 不同產(chǎn)地釀酒葡萄香氣物質(zhì)分析

‘赤霞珠’葡萄共檢測出36種香氣物質(zhì)(表5),其中包括9種醛類化合物、9種醇類化合物、4種酯類化合物、3種酮類化合物、2種酚類化合物、9種其他化合物。醛類化合物中,正己醛和2-己烯醛的含量較多;醇類化合物中,正己醇、乙醇和苯乙醇的含量較多。不同地區(qū)香氣物質(zhì)的總含量為2 595.79～4 938.11 μg·kg-1,其中各地區(qū)香氣物質(zhì)的成分及總含量均為嘉峪關(guān)>張掖>武威。

從芳香物質(zhì)成分來看,武威‘赤霞珠’葡萄果實(shí)中未檢測到苯甲醛和棕櫚酸,張掖未檢測出對甲基苯甲醛。張掖地區(qū)果實(shí)中2-己烯醛含量最多,嘉峪關(guān)正己醛含量顯著高于張掖和武威。

3 討論與結(jié)論

環(huán)境條件對釀酒葡萄的生長和發(fā)育有重要的影響,光、熱、水、溫度及土壤條件等不僅影響葡萄根系對養(yǎng)分的吸收,還影響果實(shí)中糖酸和酚類等化合物的合成,進(jìn)而影響葡萄酒的質(zhì)量[14]。有研究表明,氣象條件與釀酒葡萄糖分積累之間存在顯著相關(guān)性[15]。張磊等[16]在對氣象條件與糖分積累之間的關(guān)系研究中發(fā)現(xiàn),從葡萄開始著色到成熟期間,對其糖分積累有較大影響的氣象因子有日平均氣溫、日照時數(shù)、最高氣溫和溫濕比等,其中晝夜溫差和日照時數(shù)是影響葡萄糖分的主要?dú)庀笠蜃覽17]。王秀芹等[18]研究發(fā)現(xiàn),夏季炎熱、有效積溫高能有效促進(jìn)釀酒葡萄糖分的積累。本試驗(yàn)中,張掖‘赤霞珠’可溶性糖含量均高于嘉峪關(guān)和武威,這可能與張掖較高的有效積溫和較大的晝夜溫差有關(guān)。高溫和光照有利于酸度降解[19],光照增加則有利于果實(shí)酸度降低[20],在葡萄的生長季節(jié)若氣候干燥,則葡萄果實(shí)中糖含量較多,若氣候濕潤、降雨較多,則葡萄果實(shí)中糖含量較少。釀酒葡萄原料中的有機(jī)酸對葡萄酒口感等品質(zhì)方面也起著至關(guān)重要的作用,其中葡萄果實(shí)中的酒石酸最為明顯,它決定了葡萄酒的酸度值,從而影響著葡萄酒中微生物等一些其他物質(zhì)的相對穩(wěn)定性,并且還影響葡萄酒顏色的深淺和貯藏時間的長短。在葡萄果實(shí)成熟過程中,酒石酸的含量會因?yàn)樘鞖飧珊涤兴鶞p少,而因?yàn)殛幱晏鞖舛黠@增多[21]。武威‘赤霞珠’的酒石酸含量均高于嘉峪關(guān)和張掖,這與李彥彪等[24]的研究結(jié)果一致,主要可能與武威7—9月降雨量較大有關(guān)。同時葡萄成熟期降雨量對釀酒葡萄的酸含量也有一定影響,成熟期降雨量越多,葡萄的酸含量越高。本試驗(yàn)中,武威地區(qū)的‘赤霞珠’可滴定酸含量最高,這可能與武威4—9月較低的平均溫度和7—9月較高的降雨量有關(guān)。

有研究表明,成熟期前一個月進(jìn)行避雨栽培可以增加葡萄果實(shí)總酚和單寧的含量,有助于葡萄果實(shí)香氣物質(zhì)的合成[22]。溫度對酚類化合物的合成具有重要作用,研究表明葡萄中酚類化合物的含量與成熟期較高的溫度成負(fù)相關(guān)、與較低的晝夜溫差成正相關(guān)[23]。本試驗(yàn)中武威釀酒葡萄中總酚和單寧含量較高,這可能是武威地區(qū)晝夜溫差較高所致。

香氣物質(zhì)是影響釀酒葡萄品質(zhì)的重要指標(biāo),它是一種小分子揮發(fā)性化合物,主要是一些酶在果實(shí)發(fā)育后期將果實(shí)中蛋白質(zhì)和碳水化合物等分解后得到[24],不同品種不同產(chǎn)地的釀酒葡萄香氣物質(zhì)種類和含量有很大差異[25],不同種植區(qū)的相同葡萄品種香氣物質(zhì)種類和含量也有較大差異,同一種植區(qū)種植的相同釀酒葡萄在不同年份由于溫度、光照和降雨量不同也會導(dǎo)致香氣物質(zhì)的種類和含量產(chǎn)生差異[26]。本試驗(yàn)中檢測到36種香氣物質(zhì),其中醛類和醇類化合物的含量較多,不同產(chǎn)地及不同年份間香氣物質(zhì)的種類和含量存在差異,這與李彥彪等[27]的研究結(jié)果類似。馬艷兒等[28]研究發(fā)現(xiàn),在葡萄成熟期過多的降水會導(dǎo)致葡萄果實(shí)中風(fēng)味物質(zhì)含量降低,進(jìn)而降低葡萄品質(zhì)。本試驗(yàn)中,武威7—9月的平均降雨量較多,是嘉峪關(guān)降雨量的2～3倍,可能是導(dǎo)致武威‘赤霞珠’果實(shí)芳香物質(zhì)總量顯著低于嘉峪關(guān)的主要原因之一。嘉峪關(guān)地區(qū)‘赤霞珠’葡萄正己醛含量最高,張掖地區(qū)則其2-己烯醛含量最高,這與新疆地區(qū)‘赤霞珠’葡萄有較大的差異[29],可見地區(qū)生態(tài)因素對芳香物質(zhì)影響較大。透水性良好的砂質(zhì)土壤有利于葡萄香氣物質(zhì)的積累,成熟期降雨量越少,葡萄香氣物質(zhì)含量越多,冷涼的氣溫有利于葡萄果實(shí)香氣物質(zhì)的積累,但溫度太低則不利于葡萄揮發(fā)性香氣化合物的產(chǎn)生,且隨著樹齡的增加,葡萄果實(shí)中香氣物質(zhì)的含量也隨之增加[30]。相比于2018年和2019年,2020年3個地區(qū)香氣物質(zhì)的總量普遍較低,這可能與2020年4—9月較低的溫度以及有效積溫有關(guān)。不同產(chǎn)地果實(shí)中可溶性固形物、還原糖、有機(jī)酸含量和芳香物質(zhì)存在顯著差異。張掖‘赤霞珠’果實(shí)可溶性固形物、葡萄糖、果糖和蔗糖的含量均顯著高于嘉峪關(guān)和武威,武威‘赤霞珠’果實(shí)酒石酸和草酸的含量顯著高于嘉峪關(guān)和張掖。‘赤霞珠’葡萄共檢測出36種香氣物質(zhì),其中包括9種醛、9種醇、4種酯、3種酮、2種酚和9種其他類化合物,各地區(qū)香氣物質(zhì)的類型及總量均表現(xiàn)為嘉峪關(guān)>張掖>武威。總體來看,3個地區(qū)‘赤霞珠’在目前的采收期采收較為合理,張掖‘赤霞珠’果實(shí)糖含量積累顯著,芳香物質(zhì)總量較少,可能與當(dāng)?shù)毓麑?shí)采收期過早有關(guān),為了保證果實(shí)在采收期香氣物質(zhì)充分積累,可通過延遲采收期實(shí)現(xiàn)芳香物質(zhì)含量的增加。