不同采收期對赤霞珠葡萄果實及其葡萄酒品質的影響

翟亞巍，蔡軍社，戶金鴿，白世踐，易明玥，魏登攀，趙賓賓，李學文*

（1.新疆農業大學 食品科學與藥學學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆維吾爾自治區葡萄瓜果研究所，新疆 吐魯番 838200；3.吐魯番樓蘭酒莊股份有限公司，新疆 吐魯番 838200）

酚類化合物通常被認為是紅酒質量的主要決定因素[1]，葡萄成熟度是影響酚類物質及葡萄酒品質的重要因素之一。葡萄酒的顏色、酒體、苦味、澀味等主要感官屬性，大多與葡萄酒中花色苷、原花色素和其他酚類化合物的組成直接相關[2]，而這又受到葡萄品種、地區、栽培實踐和釀酒技術[3]的影響。目前，在生產中主要以葡萄的理論成熟度作為采收的依據，即主要通過葡萄的含糖量和含酸量判斷，從而決定最佳采收期[4]。但是理論成熟度僅僅考慮到葡萄的糖酸，而忽略了葡萄漿果中酚類物質的含量。這些酚類物質主要存在于葡萄果皮和種子中，而果皮多酚的可提取率會隨著果實成熟度增加，這主要是由于果皮細胞壁降解酶的作用[5]。同時，葡萄酒的揮發性特征不僅與發酵過程有關，也與葡萄的成熟度有關[6]。在國外，一些研究集中在不同葡萄成熟度水平的葡萄酒中揮發性化合物的演變[7]，BINDON K等[8]研究強調了在正確階段收獲的重要性，過早收獲可能導致明顯的不愉快的草的特征，而收獲太遲可能導致香氣的損失。影響葡萄成熟度的因素有很多，包括品種、氣候、地形、季節性天氣條件等，采收日期需要仔細考慮。采收日期是基于對葡萄酒最終品質的最佳果實成分的主觀評價，也可能取決于商業目標、市場約束、加工能力等因素[9]。

根據國際葡萄與葡萄酒組織（International Organisation of Vine and Wine，OIV）的報告（2020），在中國，釀酒葡萄種植面積達到78.3萬km2，尤其是赤霞珠，約占80%[10]。除了氣候涼爽的地區（如中國東北），赤霞珠在大多數地區廣泛種植，用于生產干紅葡萄酒。吐魯番市地處亞歐大陸內陸腹地，四周高山阻隔了高空濕冷氣流的進入，從而形成了獨具特色的環境與氣候特點[11]，使其具有病蟲害少[12]、水質資源好、沒有工業污染、肥料資源豐富等天然優勢條件，有利于有機葡萄的生產。

本研究以新疆吐魯番鄯善縣赤霞珠葡萄為原料制備干紅葡萄酒，對不同成熟度赤霞珠葡萄果實和葡萄酒理化指標和酚類物質進行測定，通過主成分分析（principal component analysis，PCA）確定赤霞珠果實的最佳采收期，并對瓶儲6個月的赤霞珠葡萄酒進行感官分析。探討不同成熟度赤霞珠葡萄果實制備的葡萄酒的差異和風味特征，旨在初步建立以糖酸為主，酚類物質指標為輔的赤霞珠葡萄采收指標體系，為吐魯番產區生產優質的陳釀型干紅葡萄酒提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料和菌株

釀酒葡萄赤霞珠種植：南北行向，行距2.5 m，株距1.5 m，7年生，單蔓廠子型架勢，自根苗。

釀酒葡萄赤霞珠：均采自2022年新疆維吾爾自治區鄯善縣園藝場葡萄瓜果研究所國家葡萄產業體系南疆試驗站試驗田（海拔高度427 m，經度為90°25′，緯度為42°82′）。

釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）B0213：法國Laffort公司。

1.1.2 化學試劑

（+）-兒茶素（純度＞98%）、福林酚（分析純）：北京索萊寶科技有限公司；原花青素、對二甲基肉桂酸（ρ-dimethyl cinnamic acid，ρ-DMACA）（均為色譜純）：上海源葉生物科技有限公司；蘆丁（純度＞98%）：國藥集團化學試劑有限公司；甲醇（分析純）：天津市鑫鉑特化工有限公司；果膠酶（酶活4萬U/g）：法國Laffort公司。

1.2 儀器與設備

SK8200B超聲波清洗器：上海科導超聲儀器有限公司；3H16RI智能高速冷凍離心機：湖南赫西儀器裝備有限公司；TU-1810紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；PHS-3C pH計：上海儀電科學儀器股份有限公司；WineScan flex檢測儀：丹麥福斯（中國）有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 取樣

自轉色初期開始，葡萄果實每7 d采樣一次，在葡萄樹陰面和陽面的上、中、下部分別隨機采樣150粒果實，樣品當天測定果實的可溶性糖、pH值、總酸、百粒質量等指標，并剝脫葡萄果皮，收集果籽，置于-20 ℃冰箱保存，每個指標進行3次平行實驗。當赤霞珠葡萄可溶性固形物達到22°Bx、24°Bx、26°Bx時分別進行釀酒實驗，制備的赤霞珠干紅葡萄酒樣分別編號為C1、C2和C3，每個成熟度做3次平行實驗。

1.3.2 赤霞珠干紅葡萄酒釀造

葡萄采收后篩選出著色良好、果粒完整和無病蟲害的果實，除梗破碎后置于10 L玻璃罐（入罐量占總體積的2/3），添加60 mg/L SO2（亞硫酸溶液），靜置1 h后，添加200 mg/L果膠酶，并接種200 mg/L B0213釀酒酵母進行酒精發酵，同時進行自然蘋乳發酵，發酵溫度控制在20～22 ℃，待酒精發酵結束后（比重達到0.992）皮渣分離，添加60 mg/L SO2，靜置12 h后裝瓶。為對比不同時期葡萄酒理化指標的差異，葡萄酒酒精發酵結束后取50 mL酒樣置于-20 ℃冰箱內保存，剩余酒樣置于8～12 ℃條件下瓶儲6個月，即得赤霞珠干紅葡萄酒。

1.3.3 葡萄與葡萄酒基礎理化指標測定

參照王華[13]的方法對葡萄果實品質進行測定。總可溶性固形物：采用手持折光儀測定；總酸測定（以酒石酸計）：采用NaOH滴定法；還原糖測定：采用菲林試劑滴定法；pH的測定：采用pH計；百粒質量：采用稱重法。采用WineScan flex檢測儀對葡萄酒基礎理化指標進行測定，每個樣品做3組平行實驗。

1.3.4 葡萄果皮和果籽酚類物質的提取及測定

參照孟江飛[14]的方法提取葡萄果皮和果籽酚類物質，提取液置于-20 ℃冰箱保存，備用。

總酚含量：采用福林-酚法測定[15]；總類黃酮含量：參照PEINADO J等[16]的方法測定；總花色苷含量：采用LEE J M等[17]的pH示差法測定；單寧含量：采用MILOS R等[18]的方法測定；總黃烷醇含量：采用對二甲基肉桂醛（ρ-dimethylaminocinnamaldehyde，ρ-DMACA）-鹽酸法[19]測定；原花青素含量：參照李綺麗等[20]的方法測定。

1.3.5 葡萄酒感官分析

葡萄酒經過瓶儲6個月后進行感官分析，品嘗小組由10位葡萄酒專業品嘗員組成，品嘗實驗在新疆農業大學食品科學與藥學學院品鑒室完成。分為品嘗評分和感官描述符篩選。品嘗員對不同成熟度酒樣進行獨立感官分析，分別根據品嘗評分表對酒樣打分（外觀10分，香氣30分，滋味40分，典型性20分）。并按照5點標度法對酒樣香氣描述符進行篩選和打分[21]（0.沒有感覺；1.弱；2.稍弱；3.中等；4.稍強；5.強），計算幾何平均值M。M值是產品出現的每一描述符頻率F和相對強度I乘積的平方根。按M值大小對描述符進行排序。M值計算公式如下：

式中：F為描述符實際被述及的次數占該描述符所有可能被述及總次數的百分率，%；I為品評小組實際給出的一個描述符的強度和占該描述符最大可能所得強度的百分率，%。

1.3.6 數據分析

用Excel 2016對數據進行整理和計算，Origin 2021進行繪圖，SPSS 26.0進行數據計算與處理。

2 結果與分析

2.1 不同采收期赤霞珠葡萄及其葡萄酒基礎理化指標

由表1可知，隨著葡萄果實的成熟，可溶性固形物和還原糖含量不斷升高，在9月05日達到最大值，分別為26.56°Bx、260.53 g/L，且不同采收期葡萄的可溶性固形物和還原糖含量差異顯著（P＜0.05）。不同采收期葡萄的總酸含量在13.03～3.63 g/L范圍內不斷下降；不同采收期葡萄的pH值在3.52～4.65之間，變化較小；不同采收期葡萄的百粒質量呈先上升后下降的趨勢，是由于在成熟后期葡萄皺縮失水導致的[22]。葡萄果實在8月19日后達到成熟期，糖酸比（還原糖/總酸）均＞20，說明該成熟度能夠釀造出優質的葡萄酒。從不同采收期赤霞珠葡萄基礎理化指標測定結果來看，赤霞珠葡萄在8月19日后采收為宜，此時還原糖含量最適合釀造酒精度12%vol的干紅葡萄酒，且含酸量相較其他成熟期的葡萄更高。

表1 不同采收期赤霞珠葡萄基礎理化指標測定結果Table 1 Determination results of basic physicochemical indexes of Cabernet Sauvignon grapes with different harvest periods

不同成熟度赤霞珠釀造葡萄酒基礎理化指標測定結果見表2。由表2可知，不同成熟度赤霞珠釀造葡萄酒殘糖含量均＜4 g/L，游離SO2＜30 mg/L，酒精度＞10%vol，國標中要求干紅葡萄酒總糖＜4 g/L，酒精度＞7%vol。各項指標均符合GB/T 15037—2006《葡萄酒》對干紅葡萄酒的要求。從不同成熟度赤霞珠釀造葡萄酒基礎理化指標測定結果來看，C2葡萄酒酒精度約12%vol，酸度適中，葡萄酒各項指標均符合國標要求。

表2 不同成熟度赤霞珠葡萄釀造葡萄酒基礎理化指標測定結果Table 2 Determination results of basic physicochemical indexes of wines brewed from Cabernet Sauvignon grapes with different maturity

2.2 不同采收期赤霞珠果皮及其葡萄酒酚類物質

不同采收期赤霞珠果皮、果籽中酚類物質含量測定結果見圖1。由圖1A可知，葡萄果皮總酚在成熟初期開始積累，7月22日達到最大值（10.82 mg/g），總酚變化幅度較大，不同采收時期之間差異顯著（P＜0.05）；總類黃酮含量變化較小，在8月05日達到最大值（2.82 mg/g），總花色苷在不同采收期中呈先上升后下降的趨勢，在8月05日達到最大值（3.28 mg/g），總黃烷醇變化較穩定，在7月22達到最大值（1.02 mg/g），原花青素和單寧整體呈先上升后下降的趨勢，同時在8月05日達到最大值（3.65 mg/g和1.84 mg/g）。

由圖1B可知，葡萄果籽總酚含量在成熟過程中不斷上升，達到成熟期后出現小幅度下降，在8月19日達到最大值（26.88 mg/g），不同采收期之間差異顯著（P＜0.05），總類黃酮呈階段性變化，在7月29日達到最大值（5.34 mg/g），總黃烷醇、原花青素和單寧在成熟過程中變化較為穩定。

綜上，葡萄果籽中酚類物質含量高于果皮中的酚類物質含量。從不同采收期葡萄果皮和果籽酚類物質測定結果來看，赤霞珠葡萄在8月25日采收為宜，在不同成熟期該日期總酚、總花色苷和單寧含量均達到最大值，更利于釀造優質的具有陳釀潛力的干紅葡萄酒。

不同成熟度赤霞珠釀造葡萄酒酒精發酵結束及瓶儲6個月酚類物質含量結果見圖2。由圖2A可知，不同成熟度所釀葡萄酒酒精發酵結束時總酚含量逐漸下降，C1總酚含量最高（24.95 g/L），瓶儲6個月葡萄酒相比酒精發酵結束時，C1、C2總酚含量有所下降，C3有所上升，各時期不同成熟度酒樣之間差異顯著（P＜0.05）。由圖2B可知，AF酒樣總類黃酮含量大小為C3＞C2＞C1，瓶儲6個月酒樣C1和C3總類黃酮含量有所上升，C2出現小幅度下降。由圖2C可知，隨著葡萄成熟度的增加，酒樣中總花色苷含量不斷上升，但在瓶儲6個月后出現較大的下降，是葡萄酒在老化過程中不斷被降解導致的[23]，各時期不同成熟度酒樣之間差異顯著（P＜0.05），酒樣C3在酒精發酵結束與瓶儲6個月兩個時期總花色苷含量最高（162.49 g/L和89.57 g/L）。酒樣中總黃烷醇隨葡萄成熟出現下降，是由于葡萄果實中黃烷醇的生成從開花期開始，在開花期左右迅速積累到最大值，隨后在成熟期減少[24]，而酒中單寧含量隨著葡萄成熟有所上升，瓶儲后含量下降。

圖2 不同成熟度赤霞珠葡萄釀造葡萄酒酒精發酵結束和瓶儲6個月酚類物質含量比較Fig.2 Comparison of phenolics contents at the end of alcoholic fermentation and after 6 months of bottle aging of wines brewed with different maturity Cabernet Sauvignon grapes

從不同成熟度赤霞珠釀造葡萄酒酚類物質測定結果來看，9月05日采收的赤霞珠所釀葡萄酒最佳，其中花色苷和單寧含量最高，說明葡萄酒顏色更深，更具有儲藏的潛力。

2.3 不同成熟度赤霞珠釀造葡萄酒感官分析及香氣特征

不同成熟度赤霞珠釀造葡萄酒酒感官及特征香氣分析結果見圖3。由圖3A可知，根據品嘗員對瓶儲6個月酒樣感官分析結果表明，C1外觀得分為6.9分，香氣得分為23.8分，滋味得分為33.3分，典型性得分為158分；C2外觀得分為7.0分，香氣得分為25.5分，滋味得分為34.0分，典型性得分為16.6分；C3香氣得分為8.25分，香氣得分為27.0分，滋味得分為36.2分，典型性得分為17.6分。綜合感官評分結果為C3＞C2＞C1。

圖3 不同成熟度赤霞珠葡萄釀造葡萄酒感官（A）及特征香氣（B）分析Fig.3 Sensory (A) and characteristics aroma (B) analysis of wines brewed from Cabernet Sauvignon grapes with different maturity

由圖3B可知，赤霞珠香氣主要分水果香、植物香、木質香、焦化香和香料。三個酒樣中水果香突出，M值在30%以上，其中C2酒樣中水果香更濃郁，酒樣C1植物香高于C2和C3，木質香、焦化香和香料M值均低于30%，濃郁度相對較低，酒樣C3焦化香和木質香高于C1和C2。C1M值為4.72，C2M值為4.47，C3M值為5.62，綜合主要特征香氣結果為C3＞C1＞C2。

2.4 赤霞珠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酚類物質指標進行篩選，葡萄果實中共選出16個指標（X1～X16），分別表示可溶性固形物、還原糖、總酸、糖酸比、pH值、皮原花青素、皮總類黃酮、皮總酚、皮單寧、皮花色苷、皮總黃烷醇、籽總類黃酮、籽總單寧、籽總黃烷醇、籽總酚和籽原花青素。

不同采收期赤霞珠果實品質主成分分析（principal component analysis，PCA）見表3。由表3可知，赤霞珠釀酒葡萄提取出3個特征值＞1的主成分（principal component，PC）：PC1、PC2、PC3，其中PC1方差貢獻率為38.36%，PC2方差貢獻率為32.18%，PC3方差貢獻率為14.98%，其累計方差貢獻率為80.51%，說明它們能夠較好反映不同采收期果實品質指標的信息。

表3 不同采收期赤霞珠果實品質指標主成分分析Table 3 Principal components analysis of quality indexes of Cabernet Sauvignon grapes at different harvest stages

由公式（2）、（3）和（4）可知，PC1中可溶性固形物、還原糖和總酸起主要作用，PC2中皮總類黃酮、皮總酚和皮單寧起主要作用，PC3中籽原花青素起主要作用。

PC1=0.392X1+0.390X2-0.309X3+0.382X4+0.377X5+0.010X6-0.034X7-0.096X8+0.021X9+0.256X10-0.144X11-0.047X12-0.036X13-0.220X14+0.134X15-0.258X16（3）

PC2=-0.029X1-0.013X2-0.013X3+0.037X4-0.054X5-0.236X6+0.406X7+0.375X8+0.372X9+0.316X10-0.311X11-0.301X12+0.271X13+0.264X14-0.243X15+0.075X16（4）

PC3=0.023X1-0.042X2-0.108X3+0.147X4+0.099X5+0.205X6+0.160X7+0.234X8+0.186X9-0.322X10+0.326X11+0.200X12+0.319X13+0.138X14+0.320X15+0.569X16（5）

通過各主成分分值的計算，得出綜合得分y值，y值越大，證明得分越高，葡萄果實的品質越好。赤霞珠果實綜合評價結果見表4。由表4可知，9月05日采收的赤霞珠果實綜合得分最高，說明該時期果實的品質最好。

表4 不同采收期赤霞珠果實品質綜合評價Table 4 Comprehensive evaluation of grapes quality of Cabernet Sauvignon at different harvest stages

3 討論

不同時期葡萄酒理化指標相比較，隨葡萄成熟度增加，所釀葡萄酒酒精度不斷增加，總酸含量不斷降低。通過與其他產區比較，吐魯番產區種植的葡萄可滴定酸含量較低，因此在葡萄酒發酵過程中選用了一種增酸酵母，在發酵結束后發現可以提高葡萄酒的總酸含量，使葡萄酒酒體更加平衡。不同時期所釀葡萄酒酚類物質相比較，總酚、總類黃酮和單寧含量不斷上升，總花色苷和總黃烷醇含量不斷下降，且瓶儲后總花色苷含量出現明顯的下降，可能是該地區炎熱的天氣和強烈的日照所致。

葡萄作為葡萄酒的原材，其品質與葡萄酒的品質密切相關。本研究基于主成分分析得出總可溶性固形物、還原糖、總酸、皮總類黃酮、皮總酚、皮單寧和籽原花青素等均為評價葡萄品質的指標，這與陳仁偉等[25]提出的評價葡萄品質關鍵指標內容相似。在葡萄成熟過程中可以發現，糖、酸以及酚類物質不斷發生變化，因此，研究該地區釀酒葡萄成熟度可為研究葡萄及葡萄酒品質提供一些可行的方法和一定的理論依據。通過將理論成熟度與多酚成熟度相結合的方法確定了赤霞珠葡萄的最佳采收期，通過比較發現，酚類物質含量的變化與糖酸的變化趨勢并不一致，分別在不同采收時期達到最大值。但這些指標還受到氣候、地區、栽培條件和管理措施等因素的影響，不同年份采收時期可能會有不同程度的差異。因此，本實驗還具有一定的局限性，后續可持續對葡萄果實的糖、酸和酚類物質進行監測，使該地區赤霞珠成熟體系更加完善和準確。

4 結論

本研究以吐魯番產區赤霞珠釀酒葡萄為原材料，測定其基礎理化指標和酚類物質含量確定最佳采收期，并對成熟期不同成熟度葡萄進行釀酒實驗，分別對比不同成熟度葡萄酒的品質以及探究酒精發酵結束和瓶儲6個月的理化指標變化。結果表明，葡萄皮和葡萄籽中酚類物質在成熟過程中不斷積累，達到成熟期后會有不同程度的下降，不同成熟度所釀酒樣在瓶儲6個月后酚類物質含量同樣會出現降低。通過感官分析，酒樣C3的整體評價更高，葡萄酒主要香氣特征值表明，成熟度高的酒中果香、焦化香和木質香更突出，成熟度相對較低的葡萄酒植物香更明顯。綜合赤霞珠理論成熟度、酚類物質含量和葡萄酒感官分析結果表明，在9月5日前后采收的赤霞珠果實品質以及葡萄酒品質最好。