蔣寶，蒲飛，孫占育，王錄軍

(渭南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南，714026)

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海拔對釀酒葡萄果實(shí)和相應(yīng)葡萄酒中多酚物質(zhì)影響的研究概述

蔣寶*，蒲飛，孫占育，王錄軍

(渭南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南，714026)

多酚物質(zhì)的組成和含量對葡萄酒的質(zhì)量具有重要的作用。多酚作為一類植物次生代謝物質(zhì)，其在葡萄果實(shí)和相應(yīng)葡萄酒中的存在受葡萄園海拔的影響。該文就海拔對葡萄果實(shí)和相應(yīng)葡萄酒中多酚物質(zhì)的影響進(jìn)行了綜述。在人們談?wù)撈咸褕@海拔時(shí)，需要指出是絕對海拔還是相對海拔；隨著海拔的上升，葡萄果實(shí)和相應(yīng)葡萄酒中的花色苷、單寧、黃酮醇及白藜蘆醇的含量有不同程度的增加，所以高海拔山地葡萄園有助于生產(chǎn)高品質(zhì)的葡萄酒，但也面臨諸多生產(chǎn)技術(shù)問題，例如，高海拔山地葡萄園田間管理的難度和成本在增加，時(shí)常遭遇極端天氣等。

海拔；酚類物質(zhì)；葡萄果實(shí)；葡萄酒；質(zhì)量

多酚(phenolics)是葡萄果實(shí)中一類重要的次生代謝物質(zhì)，主要存在于葡萄果皮和種子中，通常被認(rèn)為是“植物的保護(hù)劑”，它不僅有助于植物抵抗紫外線輻射和真菌感染，便于種子傳播，而且流行病學(xué)研究已表明：多酚類物質(zhì)具有保健功能，能降低人體慢性疾病和冠心病的發(fā)病率，增強(qiáng)人體的抗氧損傷能力[1-2]。此外，就葡萄酒的感官屬性而言，盡管多酚類物質(zhì)在葡萄酒成分中所占比例不到5%，但它們能對葡萄酒的感官特征產(chǎn)生重要的影響，如葡萄酒的色澤、香氣和收斂性等[3-4]。葡萄果實(shí)和葡萄酒中的多酚物質(zhì)可分為類黃酮(flavonoids)和非類黃酮(non-flavonoids)兩大類。類黃酮類物質(zhì)中的花色苷和原花色素決定著紅葡萄酒的顏色屬性。它們性質(zhì)較為活波，既可以彼此間發(fā)生反應(yīng)，也可以與金屬離子及許多其他不同類型的分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在一定的生物和化學(xué)條件下，類黃酮類物質(zhì)可以通過化學(xué)反應(yīng)形成低聚體和高聚體。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)約4 000種以上具有不同生理功能的類黃酮類物質(zhì)[5]。除了品種因素外，葡萄園的管理措施和微氣候等都能影響葡萄果實(shí)中多酚類物質(zhì)的組成和含量，從而最終影響到相應(yīng)葡萄酒的質(zhì)量[6]。

葡萄果實(shí)和葡萄酒中通常含有黃酮醇(flavonols)、花色苷(anthocyanins)和單寧(tannins)等3種類黃酮類物質(zhì)。黃酮醇能使葡萄免受紫外線輻射，并清除植物體內(nèi)的自由基。作為花色苷的輔色素，盡管黃酮醇類物質(zhì)本身沒有顏色，但它們也能影響葡萄酒的色澤[7]。葡萄果皮中的黃酮醇物質(zhì)主要包括槲皮素(quercetin)、堪非醇(kaempferol)和楊梅黃酮(myricetin)3種，它們通常以糖苷的形式存在。花色苷決定著葡萄果皮和葡萄酒的顏色，在葡萄果實(shí)進(jìn)入轉(zhuǎn)色期后，花色苷即可通過苯丙素生物途徑被逐漸合成[6]。目前，在葡萄果皮中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)5種基本花色苷(或花色苷前體)，即花翠素(delphinidin)、花青素(cyanidin)、甲基花翠素(petunidin)、甲基花青素(peonidin)及二甲花翠素(malvidin)，且受葡萄品種影響，它們各自所占的比例有所不同。單寧是包括由小分子低聚體到大分子原花色素聚合物的一系列多酚類化合物(即縮聚單寧)，這些不同大小的聚合物是由黃烷醇單體(flavan-3-olmonomers)所組成，如兒茶素(catechin)和表兒茶素(epicatechin)。單寧通過與花色苷的結(jié)合，能使葡萄酒的顏色更加穩(wěn)定[8-9]。在紅葡萄酒中含有兩種類型的單寧，即縮聚單寧(condensedtannins)和水解單寧(hydrolyzabletannins)，但水解單寧不屬于類黃酮化合物。水解單寧主要來自橡木，如橡木桶或橡木片，通常以粉末的形式添加到葡萄酒中，以此來改善葡萄酒的質(zhì)量。在葡萄果實(shí)中，縮聚單寧所占比例最大，其次是花色苷，最后是黃酮醇類的物質(zhì)[10]。

隨著世界葡萄酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，高海拔山地葡萄酒的質(zhì)量逐漸受到業(yè)內(nèi)專家所關(guān)注。目前關(guān)于海拔對葡萄果實(shí)和相應(yīng)葡萄酒中多酚物質(zhì)影響的相關(guān)研究已有報(bào)道[11-12]，筆者在收集近年相關(guān)研究報(bào)道的基礎(chǔ)上，就海拔高度及相關(guān)的氣候條件對葡萄果實(shí)和葡萄酒中多酚物質(zhì)影響的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，以期為高海拔山地葡萄酒質(zhì)量的提高提供理論依據(jù)。

1　海拔對葡萄果實(shí)和葡萄酒多酚的影響

1.1高海拔葡萄園的定義

何為高海拔葡萄園？在談?wù)摳吆０纹咸褕@時(shí)，需要闡明它屬于以下哪種情況：(1)位于海平面以上具有一定高度的山地葡萄園(即絕對海拔高度)；(2)與海拔1 000 米的葡萄園相比，位于1 500 米處的葡萄園屬于高海拔葡萄園(即相對海拔高度)；(3)坡地葡萄園相對于谷地葡萄園而言，屬于高海拔葡萄園(涉及相對海拔高度和地形條件)。因?yàn)樯鲜?種高海拔葡萄園的氣候類型和天氣特點(diǎn)是截然不同的，所以必需明確指出它屬于哪一種情況。在多數(shù)情況下，本文談?wù)摰氖瞧咸褕@的相對海拔高度，也就是上述第2、3種情況，因?yàn)檫@2種情況對葡萄果實(shí)和相應(yīng)葡萄酒質(zhì)量的影響更大。

在世界范圍內(nèi)，高海拔山地葡萄園隨處可見。例如，在歐洲約有4%葡萄園屬于山地葡萄園，其中瑞士約有35%的葡萄園位于山地；葡萄牙約有20%；德國約有9%；意大利約有2%；美國的加州北海岸約有3 600公頃的高海拔山地葡萄園[13]。

1.2高海拔葡萄園的氣候特征

眾所周知，高品質(zhì)葡萄原料是釀造高質(zhì)量葡萄酒的前提條件。葡萄果實(shí)的成分不僅決定于葡萄的品種，還受產(chǎn)區(qū)(主要是環(huán)境條件)、采收年份及栽培管理措施的影響[14]。涉及的環(huán)境條件和栽培管理措施主要有葡萄園海拔、地形、土壤、天氣、溫度、果實(shí)負(fù)載量及葡萄的葉幕管理等。許多不同的影響因子時(shí)常相互作用，很難分離開來。通常，隨著海拔的增加，葡萄園溫度逐漸降低，紫外線輻射和光照增強(qiáng)。由于夜間溫度的驟降，高海拔葡萄園的晝夜溫差是非常明顯的，這種溫度變化的特點(diǎn)對于葡萄果實(shí)品質(zhì)的提高至關(guān)重要[15]。

1.3海拔對花色苷的影響

葡萄果皮中花色苷的總量主要受遺傳基因所決定，但許多環(huán)境因素也能在一定程度上影響到果皮花色苷的含量。例如，光照、溫度及兩者的相互作用均能顯著地影響果皮中花色苷的合成與積累[6,16]。高海拔山地葡萄園具有較低的溫度和較強(qiáng)的光照，通常海拔每增加100 米，環(huán)境溫度能降低0.6 ℃。

葡萄果皮中花色苷的合成代謝對晝夜溫差的變化極為敏感。研究表明：相對于晝夜高溫(晝夜溫度均設(shè)為30 ℃)情況，夜間低溫(晝夜溫度分別設(shè)為30和15 ℃)更能促進(jìn)葡萄果皮中花色苷的積累[17]；高海拔葡萄果皮中花色苷含量較高，而低海拔處葡萄果皮和葡萄籽中原花色素苷(procyanidin)含量則較高[18]；BADJA[19]對阿根廷門多薩地區(qū)(Mendoza)不同海拔高度下葡萄園(1 600 米與850 米)中的馬爾貝克(Malbec)單品種葡萄酒的研究顯示，隨著葡萄園海拔的增加，高海拔葡萄酒中的花色苷總量顯著增加，且高海拔處葡萄果皮厚度是低海拔處的5倍(見表1)；MATEUS等[20]對葡萄牙的TourigaNacional和TourigaFrancesca葡萄品種的研究結(jié)果表明：隨著葡萄園絕對海拔由150 米增加至250 米以上，葡萄果皮和相應(yīng)葡萄酒中的花色苷總量呈增加趨勢；蔣寶等[21]對平地和坡地條件下品麗珠(CabernetFranc)果皮花色苷的研究表明：坡地花色苷含量高于平地，但2種地形下花色苷單體物質(zhì)的組成彼此一致。海拔對葡萄果皮中花色苷含量的影響是通過溫度、光照等因子施加作用。低海拔處的夜間溫度較高，光合作用被抑制，阻礙了果皮中花色苷的生物合成；相反，高海拔處夜間溫度較低，晝夜溫差加大，夜間的蒸騰作用減弱，最終凈光合率較高，果皮中花色苷的積累也相應(yīng)的增加。

表1　海拔對馬爾貝克葡萄酒中花色苷和單寧含量的影響

環(huán)境溫度是影響葡萄果皮花色苷合成的重要因素。研究表明,溫度過高或過低均不利于葡萄果皮花色苷的合成，果皮花色苷合成的最佳溫度為17～26 ℃[22-23]。KLIEWER和TORRES[24]研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)白天溫度設(shè)定在30～35 ℃時(shí)，無論夜間溫度為何值，葡萄果皮均不著色；當(dāng)夜間溫度在15～20 ℃時(shí)，黑比諾(PinotNoir)和赤霞珠(CabernetSauvignon)果皮著色均好于對照溫度(即25～30 ℃)[24]；白天溫度只有在合適的范圍內(nèi)，才能促進(jìn)葡萄果皮花色苷的合成；部分研究者通過試驗(yàn)認(rèn)為：許多品種的葡萄果皮花色苷合成的最佳晝夜溫度范圍分別是15～25 ℃和10～20 ℃[23]?？傊?，果皮著色是衡量葡萄品質(zhì)的重要指標(biāo)，同夜間低溫相比，夜間的高溫條件能降低葡萄果皮的色澤，不利于生產(chǎn)高品質(zhì)的釀酒原料[22]。

光照是葡萄果皮花色苷合成的必要條件，光照不足能降低果皮中花色苷的含量，但溫度對葡萄果皮花色苷合成的影響作用要大于光照[25]。隨著葡萄園海拔的增加，大氣對紫外線輻射的過濾作用在減弱。盡管高緯度地區(qū)夏季時(shí)間較長，但隨著緯度的增加，光照強(qiáng)度呈下降的趨勢。較強(qiáng)的光照不僅能增強(qiáng)葡萄園的溫度，且隨葡萄葉片和果實(shí)照光強(qiáng)度的增加，它們的光合作用和代謝活動(dòng)隨之加強(qiáng)。若葡萄園海拔過低，導(dǎo)致夜間溫度太高，蒸騰作用過剩；若葡萄園海拔過高，導(dǎo)致白天溫度太低，光合作用不足。所以在進(jìn)行葡萄園的選址時(shí)，通常需要考慮當(dāng)?shù)氐膬艄夂下省?/p>

1.4海拔對單寧的影響

縮聚單寧通過多酚單元之間碳碳鍵構(gòu)成了多羥基黃烷醇的低聚體和高聚體?？s聚單寧與生物活性分子間的反應(yīng)具有重要的營養(yǎng)和生理意義。

葡萄園海拔及相關(guān)的氣候條件對果實(shí)的成熟度及各品種葡萄果實(shí)中黃烷醇的組成有重要的影響。葡萄果實(shí)成熟末期，低海拔有利于果皮中兒茶素和縮聚單寧的合成[26]。BADJA[19]的研究表明：馬爾貝克品種的葡萄酒中單寧的總量隨著葡萄園海拔的上升而增加，而帶苦味的劣質(zhì)單體單寧的含量呈下降趨勢(見表1)；此外，相對于低海拔平地葡萄園(818 米)，高海拔山地葡萄園(1 152和1 096 米)的果實(shí)中單寧含量更高，相應(yīng)葡萄酒的質(zhì)量也更佳；進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，低海拔山地(1 096 米)葡萄酒的質(zhì)量優(yōu)于高海拔山地(1 152 米)葡萄酒[27]。對葡萄牙的葡萄品種TourigaNacional和TourigaFrancesca的研究表明：隨著海拔的上升，2個(gè)品種的葡萄果皮中黃烷醇單體和二聚體的含量不斷下降；對于TourigaNacional品種而言，葡萄籽中的黃烷醇單體含量隨海拔的上升有下降的趨勢，但TourigaFrancesca品種的含量變化則相反，所以葡萄園海拔對2個(gè)品種的葡萄籽中單寧類物質(zhì)的影響作用有所不同[26]。兒茶素和表兒茶素分別是葡萄果皮和葡萄籽中最重要的黃烷醇單體物質(zhì)，它們的含量與葡萄園海拔密切相關(guān)。蔣寶等[28]研究表明：谷地和平地葡萄酒中兒茶素和表兒茶素含量高于坡地條件30%以上。葡萄果皮和葡萄籽中的原花色素二聚體有2種同分異構(gòu)體，分別是原花色素B1二聚體和原花色素B2二聚體(見圖1)，它們分別存在于葡萄果皮和葡萄籽中[29-30]。對TourigaNacional品種葡萄酒的研究表明：當(dāng)海拔在100～150 米和300～350 米的平地時(shí)，原花色素B1二聚體占總原花色素物質(zhì)的54%；在低海拔谷地和坡地葡萄酒中分別占57%和61%；原花色素B2二聚體作為葡萄籽中主要的二聚體，其在葡萄酒二聚體類物質(zhì)中的含量僅次于原花色素B1二聚體[18]。

總之，葡萄果實(shí)中的單寧總量隨著葡萄園海拔的上升呈增加趨勢，而單寧單體含量的變化趨勢則因葡萄品種和果實(shí)部位而有所不同；海拔對葡萄果皮和葡萄籽中的原花色素二聚體物質(zhì)含量的影響作用不相一致。

圖1　原花色素B1二聚體和原花色素B2二聚體的結(jié)構(gòu)式Fig.1　Chemical structures of the procyanidin dimer (B1, B2)

1.5 海拔對黃酮醇的影響

研究者們圍繞著植物體內(nèi)黃酮醇的合成與積累開展了大量的研究，多數(shù)結(jié)果表明：紫外線輻射能增加植物果實(shí)中黃酮醇糖苷的含量[31]。關(guān)于釀酒葡萄的研究顯示：相對于遮陰處理的葡萄果實(shí)，長時(shí)間進(jìn)行光照處理的果實(shí)含有更高的黃酮醇含量[32-33]；此外，若開始先對葡萄的葉片和果實(shí)進(jìn)行遮陰處理，發(fā)現(xiàn)其中幾乎不含黃酮醇，緊接著再進(jìn)行光照處理，發(fā)現(xiàn)隨著黃酮醇合成酶被激活，葉片和果實(shí)中的黃酮醇含量迅速增加[34]。

長期以來，研究者們認(rèn)為光照處理有助于促進(jìn)植物體內(nèi)黃酮醇含量的增加，且圍繞該觀點(diǎn)開展了相關(guān)的研究，例如，對梅鹿輒(Merlot)葡萄果穗進(jìn)行光照處理后，發(fā)現(xiàn)果實(shí)中槲皮素、楊梅黃酮和堪非醇含量均為遮陰果穗的10倍以上；同時(shí)指出在進(jìn)行紫外光屏蔽后，無論溫度高低，葡萄果實(shí)中的黃酮醇含量均呈下降趨勢[33]。此外，紫外光對采后葡萄果實(shí)中黃酮醇的含量也有一定影響，例如，當(dāng)葡萄果實(shí)在0 ℃下儲(chǔ)藏10d以上，發(fā)現(xiàn)其黃酮醇含量沒有變化，若在此過程中分別進(jìn)行紫外線B和紫外線C處理，發(fā)現(xiàn)果實(shí)中黃酮醇含量前者增加，后者降低[35]。

1.6 海拔對白藜蘆醇的影響

白藜蘆醇(resveratrol)是葡萄果實(shí)中重要的萜烯類物質(zhì)，它屬于非類黃酮類多酚化合物，葡萄果實(shí)和葡萄酒是人類獲取白藜蘆醇的主要途徑。白藜蘆醇有2種同分異構(gòu)體(即cis-resveratrol和trans-resveratrol)，在葡萄果皮中主要以順式結(jié)構(gòu)(cis-resveratrol)為主，反式結(jié)構(gòu)(trans-resveratrol)是葡萄酒在發(fā)酵過程中由順式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化而來的[36]。兩種白藜蘆醇的異構(gòu)體通常以糖苷的形式存在。白藜蘆醇存在于白色、桃紅和紅色葡萄酒中，其中紅色葡萄酒中含量最高，白色和紅色葡萄果皮中trans-resveratrol的含量在11.1～123.0mg/kg(干物質(zhì))不等[37]。

隨著葡萄的逐漸成熟，果實(shí)中白藜蘆醇的含量不斷增加。萜烯合成酶是調(diào)控果實(shí)中白藜蘆醇合成的專化酶，這種酶在植物體中的含量受生物因素(即葡萄品種)[38]和非生物因素(如紫外線的輻射)所影響[39-41]。高海拔葡萄園的強(qiáng)光照，使葡萄光合作用增強(qiáng)，導(dǎo)致白藜蘆醇含量也增加；此外，隨著海拔的增加，大氣更加稀薄，透過大氣的紫外線增多，研究表明，海拔每增加300 米，紫外線強(qiáng)度增加3%～4%。利用紫外線處理葡萄果實(shí)，不僅會(huì)影響果實(shí)的風(fēng)味，還會(huì)增加果實(shí)中白藜蘆醇物質(zhì)的含量[42]；有研究表明：葡萄果實(shí)中trans-resveratrol的含量受品種和采收年份所影響[43]。

2　結(jié)論與展望

總之，高海拔地區(qū)的氣候條件(如干燥的空氣、較少的病蟲害、較強(qiáng)的紫外線輻射及較大的晝夜溫差等)有助于生產(chǎn)高品質(zhì)的葡萄酒(如花色素苷、優(yōu)質(zhì)單寧和白藜蘆醇含量較高等)。但是由于高海拔葡萄園多位于山地條件，所以也面臨著諸多困難，例如，較多的霜凍和極端天氣(暴雨、冰雹、大風(fēng)等)對葡萄的生長不利；此外，山地葡萄園的管理費(fèi)用會(huì)加大，時(shí)常遇到葡萄園地面凹凸不平、土壤貧瘠、果實(shí)成熟度不一致等一系列的生產(chǎn)技術(shù)問題。

許多環(huán)境因子影響著葡萄與葡萄酒中的多酚物質(zhì)，且這種影響作用很難像試驗(yàn)一樣單獨(dú)存在，時(shí)常是各種因子相互作用，共同施加影響。針對海拔對葡萄與葡萄酒中多酚物質(zhì)影響的研究，國內(nèi)外學(xué)者已開展了不少研究工作，但多數(shù)是單因子試驗(yàn)，且局限在少數(shù)幾個(gè)葡萄品種上，導(dǎo)致部分類似的試驗(yàn)在不同品種上獲得的結(jié)論有所不同。因此，筆者認(rèn)為今后關(guān)于海拔對葡萄與葡萄酒中多酚物質(zhì)影響的研究還需要在以下三方面開展：(1)高海拔葡萄園的微氣候?qū)ζ咸压麑?shí)中黃酮醇組成與含量的影響；(2)海拔對葡萄與葡萄酒中香氣物質(zhì)組成和含量的影響；(3)進(jìn)一步闡明海拔對葡萄和葡萄酒品質(zhì)影響的機(jī)理，尤其是在分子水平上探討紫外線輻射、晝夜溫差等環(huán)境因子是如何調(diào)控果實(shí)中多酚物質(zhì)的合成代謝的。

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Researchprogressoninfluenceofcultivationaltitudeonphenolicsofgrapeberryandwine

JIANGBao*,PUFei,SUNZhan-yu,WANGLu-jun

(WeinanVocational&TechnicalCollege,Weinan714026,China)

Phenolicsarealargeanddiversegroupofcompoundsthat,bytheirpresenceorabsence,contributegreatlytowinequality.Thephenolicscontentandcompositionofgrapeandwinearesignificantlyaffectedbycultivationaltitude.Theinfluencesofcultivationaltitudeanditsrelatedclimaticconditionsonphenolicsofgrapeandwinewerereviewedinthispaper.Firstly,whenpeopletalkaboutcultivatedaltitude,theyshouldpointoutthatitmeansabsolutealtitudeorrelativealtitude.Secondly,withelevatingaltitude,totalcontentsofanthocyanins,tannins,resveratrolandflavonolincreaseindifferentextent.Theclimaticconditionsatthehighervineyardsappeartobeadvantageousforproductionofthehighqualitywine,althoughtherearepotentialchallengessuchasincreasedriskofextremeweathereventsandcultivatingcosts.

altitude;phenolics;grapeberry;wine;quality

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201608044

博士(本文通訊作者，E-mail:bao-jiang@nwsuaf.edu.cn)。

陜西省科學(xué)技術(shù)發(fā)展研究計(jì)劃項(xiàng)目(2015KJXX-98)；渭南市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2015KYJ-4-3)；渭南市重大科技發(fā)展項(xiàng)目(2014TCPT-7)資助

2016-01-19，改回日期：2016-02-25