王 鑫，梁艷英，李娜娜，都 晗，楊晨露，李 華，2，3，王 華，2，3*

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄酒學(xué)院，陜西 楊陵 712100；2.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術(shù)研究中心，陜西 楊陵 712100；3.西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄與葡萄酒合陽試驗(yàn)站，陜西 合陽 715300）

葡萄蒸餾酒是以葡萄為原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾、勾兌而成的飲料酒[1]，是由乙醇、水以及來源于原料和特定生產(chǎn)工藝的微量揮發(fā)性成分組成的一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的混合體系[2]，其實(shí)質(zhì)是白蘭地的蒸餾原漿。葡萄蒸餾酒釀造工藝最大的特點(diǎn)是不經(jīng)過橡木桶儲(chǔ)存陳釀，所以其香氣既保留了葡萄品種的天然果香，又區(qū)別于傳統(tǒng)釀造的糧食白酒[3]。雖感官品質(zhì)不如白蘭地優(yōu)雅細(xì)膩，但因其品種香氣飽滿，價(jià)格適中，保健作用俱佳[4]等特點(diǎn)，深受消費(fèi)者所喜愛。

揮發(fā)性香氣成分是判定葡萄蒸餾酒感官質(zhì)量的重要指標(biāo)，是影響消費(fèi)者認(rèn)可的最主要的因素，直接決定著葡萄蒸餾酒的風(fēng)味和典型性[5]。根據(jù)國外學(xué)者預(yù)測(cè)，構(gòu)成葡萄蒸餾酒的香氣成分有500余種[6]。按其來源可以分為：品種香、發(fā)酵香和蒸餾香，主要包括酯類、醇類、酸類、萜烯類、醛酮類等[7]化合物。這些化合物的組成和含量受葡萄品種[8]、種植產(chǎn)區(qū)[9]、栽培模式[10]和葡萄采收期[11]等因素的影響，其中葡萄品種被認(rèn)為是影響葡萄蒸餾酒香氣成分最主要的因素[12]。研究表明，葡萄品種的香氣成分可以預(yù)測(cè)葡萄酒的感官質(zhì)量，尤其是為香氣質(zhì)量提供很多有價(jià)值的信息[13]。

目前，國內(nèi)外開展對(duì)水果蒸餾酒的研究主要集中在紅棗[14]、櫻桃[15]、李子[16]等水果方面，對(duì)釀造葡萄蒸餾酒的品種與香氣成分的相關(guān)性研究較少。國外的研究多局限于優(yōu)化葡萄蒸餾酒發(fā)酵過程中香氣形成的工藝條件，包括酵母的類型、發(fā)酵溫度和澄清方式[17]等，試圖尋找影響發(fā)酵香氣的最主要因素。而國內(nèi)的研究者則更多的對(duì)蒸餾過程中如何做到“掐頭去尾”[18-19]感興趣，探索葡萄蒸餾酒揮發(fā)性香氣成分的變化規(guī)律。齊曉茹等[20]比較了兩個(gè)品種間的葡萄酒香氣成分間的差異發(fā)現(xiàn)，酯類物質(zhì)種類最多，且相對(duì)含量最高，為主要呈香物質(zhì)，且香氣種類、主要香氣成分及相對(duì)含量均有差異。成池芳等[21]通過比較貴人香蒸餾酒桶儲(chǔ)前后香氣成分的變化，發(fā)現(xiàn)桶儲(chǔ)前以水果香氣和花香為主，果香純凈但略顯單一，桶儲(chǔ)后以焦糖、甘草和椰子香氣為主，香氣更加馥郁。謝林君等[22]研究桂葡3號(hào)葡萄蒸餾酒的香氣特征，發(fā)現(xiàn)特征香氣成分主要有己酸乙酯、乙酸異戊酯、巴豆酸乙酯、大馬士酮、丁酸乙酯等，表現(xiàn)為果、甜、花、奶酪等香氣特征。但總體來說，葡萄品種與香氣成分的內(nèi)在關(guān)系的研究不夠全面，且缺乏深度。因此，本研究以楊凌地區(qū)釀酒葡萄愛格麗（Ecolly）、小芒森（Petit Manseng）、霞多麗（Chardonnay）、8802和8803為原料釀造葡萄蒸餾酒，采用攪拌棒吸附萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（stir bar sorptive extraction-gas chromatography-mass spectrometry，SBSE-GC-MS）聯(lián)用法檢測(cè)其揮發(fā)性香氣成分，并進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）及建模驗(yàn)證，以期選擇適合生產(chǎn)葡萄蒸餾酒的優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄品種，同時(shí)也為釀造白蘭地的葡萄品種選擇提供一些參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

釀酒葡萄愛格麗（Ecolly）、小芒森（PetitManseng）、霞多麗（Chardonnay）、8802和8803：采摘于西北農(nóng)林科技大學(xué)曹新莊葡萄園，葡萄園中的葡萄樹均為南北行向，株行距為1.0 m×2.5 m，單籬架栽培，單干雙臂整形，長短梢混合修剪，半機(jī)械化管理，水肥等均采用基地統(tǒng)一管理方式，其中愛格麗、8802和8803是20世紀(jì)80年代通過“歐亞種內(nèi)輪回選擇法”獲得3個(gè)新品系[23]。

1.1.2 試劑

葡萄糖（生化試劑）、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、鄰苯二甲酸氫鈉（均為分析純）、2-辛醇（純度99.5%）：西安三浦化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

WZS80手持糖量計(jì)：上海淋譽(yù)貿(mào)易有限公司；雷磁PHS-3C pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；AUY200型萬分之一電子分析天平：日本島津公司；FD-1C-50真空冷凍干燥箱：北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；85-2數(shù)顯恒溫磁力攪拌器：杭州儀表電機(jī)有限公司；GCMS-QP2010Ultra氣相色譜-質(zhì)譜（gaschromatography-massspectrometry，GC-MS）聯(lián)用儀：美國ThermoFinnigan公司；HSZ30夏朗德壺式蒸餾器：煙臺(tái)開發(fā)區(qū)裕昌機(jī)械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 采樣方法

從2016年8月初開始，分別對(duì)愛格麗（Ecolly）、霞多麗（Chardonnay）、小芒森（Petit Manseng）、8802和8803葡萄品種每3天采一次樣，用“Z”字型采樣方法在所標(biāo)記果穗的前、后、左、右、上、下部位隨機(jī)選取共50顆果粒，以果粒的糖酸比為指標(biāo)，監(jiān)測(cè)其成熟度。并結(jié)合2016年楊凌地區(qū)的氣候條件，在盡量保證具有代表性的前提下進(jìn)一步采樣，分別于每棵果樹陰面與陽面的上、中、下部位隨機(jī)選取1穗葡萄，各品種分別取樣約40 kg。

1.3.2 葡萄蒸餾酒釀酒工藝操作要點(diǎn)

分選新鮮、無腐爛、無病蟲害且成熟度好的葡萄樣品，手工除梗后用小型氣囊壓榨機(jī)壓榨取20 L葡萄汁于玻璃容器中，5℃條件下低溫澄清24 h。采用小容器釀造法[24]進(jìn)行試驗(yàn)，野生酵母進(jìn)行自然發(fā)酵，具體方法參照文獻(xiàn)[25]。

1.3.3 葡萄蒸餾酒蒸餾工藝操作要點(diǎn)

發(fā)酵結(jié)束后的葡萄原酒采用夏朗德壺式蒸餾器蒸餾兩次，以酒精度（%vol）為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行“掐頭去尾”[26]，具體方法參照文獻(xiàn)[11]。

1.3.4 葡萄蒸餾酒香氣成分的測(cè)定

準(zhǔn)確量取4mL葡萄蒸餾酒至50mL樣品瓶中，添加16mL超純水、80 μL 2-辛醇內(nèi)標(biāo)物和攪拌棒，密閉樣品瓶，置于磁力攪拌器上，室溫條件下萃取1 h，采用SBSE-GC-MS聯(lián)用法對(duì)葡萄蒸餾酒中的香氣成分進(jìn)行測(cè)定，具體方法參照文獻(xiàn)[27]。

1.3.5 關(guān)鍵香氣成分主成分分析

運(yùn)用SPSS分析軟件，選用OAV值≥0.1的揮發(fā)性香氣成分作為關(guān)鍵香氣成分進(jìn)行主成分分析，以5個(gè)不同葡萄品種的蒸餾酒樣所測(cè)得OAV≥0.1的香氣成分含量為數(shù)據(jù)陣作為指標(biāo)，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行主成分分析，得出特征根及特征向量。以香氣成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上為依據(jù)，確定主成分個(gè)數(shù)以及各主成分的得分值。采用Excel軟件制作圖表，通過散點(diǎn)圖簡單預(yù)測(cè)葡萄蒸餾酒樣香氣的濃郁程度。

1.3.6 香氣成分建模驗(yàn)證

將檢測(cè)到的所有香氣成分歸為酯類（X1）、醇類（X2）、酸類（X3）、萜烯類（X4）、醛酮類（X5）以及其他（X6）共6個(gè)香氣類型，求和計(jì)算出各香氣類型揮發(fā)性香氣成分的總量，運(yùn)用SPSS分析軟件以5個(gè)不同葡萄品種蒸餾酒樣品的6類揮發(fā)性香氣成分為指標(biāo)構(gòu)成5×6的矩陣進(jìn)行分析，選擇特征值＞1的主成分，確定主成分個(gè)數(shù)以及各主成分的得分值（FX）。將（FX）的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重?cái)?shù)進(jìn)行歸一化處理，然后（FX）與權(quán)重?cái)?shù)的乘積進(jìn)行加和，得到每個(gè)葡萄品種蒸餾酒樣品香氣綜合得分（F），綜合得分越高，則蒸餾酒樣的香氣質(zhì)量越馥郁。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同葡萄品種蒸餾酒樣香氣成分的定性定量分析

采用SBSE-GC-MS聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)葡萄蒸餾酒樣中的香氣成分，以內(nèi)標(biāo)物2-辛醇為定量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)5個(gè)不同葡萄品種蒸餾酒樣的香氣成分進(jìn)行定性定量分析，結(jié)果見表1。由表1可知，5種葡萄蒸餾酒中共鑒定出71種香氣成分，包括20種酯類、13種醇類、15種酸類、9種萜烯類、10種醛酮類和4種其他成分。酯、醇和酸的香氣組分含量較高，占總香氣成分含量的92.84%，因此，酯、醇和酸這三類組分可能是是葡萄蒸餾酒主要的香氣物質(zhì)[28]，這與葡萄香氣[29]主要組分相一致。

表1 5種葡萄蒸餾酒樣中的香氣成分檢測(cè)結(jié)果[29-31]Table 1 Determination results of aroma components in distilled spirit samples with different grape varieties

注：“-”表示未檢出。

2.1.1 酯類物質(zhì)

酯類成分主要是通過發(fā)酵和蒸餾過程中醇類和有機(jī)酸的酯化作用生成的[32]，主要表現(xiàn)為花香和果香，是葡萄酒中香氣表現(xiàn)最明顯、最活躍的物質(zhì)[33]。由表1可知，從產(chǎn)生的酯類物質(zhì)的總量上分析，酯類物質(zhì)在5種不同葡萄品種蒸餾酒樣的各香氣成分含量中所占的比例均最高（39.33%～48.06%），且種類也最為豐富（11～15種）。本研究共檢測(cè)鑒定出20種酯類物質(zhì)，其中最主要的酯類成分為乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、正己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯和月桂酸乙酯。其含量都在6 000 μg/L以上，主要為乙酯類成分，是蒸餾酒及配制酒的主要技術(shù)要求之一[34]，構(gòu)成了蒸餾酒的骨架香氣，主要表現(xiàn)為菠蘿、青蘋果、草莓香、紫羅蘭等香氣類型。

2.1.2 醇類物質(zhì)

醇類物質(zhì)是葡萄蒸餾酒香氣成分中較為重要的一類化合物，具有復(fù)雜特殊的氣味，同時(shí)也是葡萄蒸餾酒其他香氣組分的載體。由表1可知，本研究共檢測(cè)鑒定出13種醇類香氣物質(zhì)，其中甲醇是一種對(duì)人體有害的物質(zhì)，它不是發(fā)酵的直接產(chǎn)物，而是由天然存在于葡萄酒中的果膠分解產(chǎn)生的。而正丙醇則主要是在發(fā)酵過程中經(jīng)糖酵解代謝途徑產(chǎn)生的，具有成熟水果的甜香，香氣愉快而尖銳，且含量較穩(wěn)定，所有被測(cè)酒樣正丙醇含量均在50 000 μg/L左右。值得關(guān)注的是，異丁醇、異戊醇和苯乙醇的含量較高，它們主要是通過酵母菌參與的氨基酸代謝途徑產(chǎn)生的[35]，分別具有明顯的苦杏仁味和玫瑰花香。這三種香氣物質(zhì)之和占各蒸餾酒樣醇類物質(zhì)總含量的75%以上，是蒸餾酒樣中主要的醇類呈香物質(zhì)。

2.1.3 酸類物質(zhì)

除少部分揮發(fā)性有機(jī)酸來源于葡萄漿果中的脂肪酸代謝途徑或長鏈脂肪酸的降解外，大部分有機(jī)酸主要是酒精發(fā)酵的副產(chǎn)物，其含量取決于發(fā)酵條件以及葡萄汁的營養(yǎng)水平[36]，通常認(rèn)為[37]酸類物質(zhì)含量越高越有利于蒸餾酒的保存。由表1可知，5種蒸餾酒樣中共檢測(cè)鑒定出15種酸類呈香物質(zhì)，其中丁酸、正癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸和正十五酸的香氣含量相對(duì)較高且穩(wěn)定。丁酸主要表現(xiàn)為脂肪的香氣，正癸酸表現(xiàn)出奶酪的香氣，月桂酸則表現(xiàn)為金屬和月桂油的味道，由于它們的感官閾值相對(duì)較低，故香氣更容易表現(xiàn)出來。肉豆蔻酸和正十五酸主要表現(xiàn)出香料的味道，這兩種成分與酯類香氣的合成密切相關(guān)。

2.2 關(guān)鍵香氣成分主成分分析

氣味活性值（odor activity value，OAV）常被用于評(píng)估揮發(fā)性化合物對(duì)葡萄酒的貢獻(xiàn)度，是目前國際上常用的評(píng)估揮發(fā)性化合物香氣成分最客觀的一種方法。人們普遍認(rèn)為[38]，當(dāng)香氣成分中某種物質(zhì)的濃度大于等于其閾值，即OAV≥1時(shí)，該物質(zhì)才能被人體所感知，對(duì)葡萄酒的香氣有一定的貢獻(xiàn)，但是這種方法通常會(huì)忽略香氣成分之間的疊加效應(yīng)、促進(jìn)效應(yīng)與抑制效應(yīng)。由于本研究的試驗(yàn)材料是葡萄酒經(jīng)過蒸餾濃縮的產(chǎn)物，故香氣成分之間的相互作用更加明顯，對(duì)葡萄蒸餾酒香氣平衡影響較大，所以本研究選擇WANG X J等[39]報(bào)道的OAV≥0.1的潛在香氣成分作為關(guān)鍵香氣成分進(jìn)行分析。

運(yùn)用SPSS軟件對(duì)葡萄蒸餾酒中的乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯等OAV≥0.1的17種揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見圖1。由圖1可知，將17個(gè)香氣品質(zhì)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為3個(gè)獨(dú)立的主成分，累積貢獻(xiàn)率達(dá)86.286%，其中前2個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率為66.295%。第三個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率僅為19.991%，相對(duì)較小，故選用前兩個(gè)主成分進(jìn)行分析。前2個(gè)主成分的散點(diǎn)圖見圖1。由圖1可知，5個(gè)葡萄品種的蒸餾酒分布比較分散，說明不同葡萄品種蒸餾酒的香氣品質(zhì)具有差異性，異戊醇、正己酸乙酯、辛酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕桐酸乙酯5種香氣成分集中在愛格麗蒸餾酒周圍，說明其香氣較其他蒸餾酒樣更為濃郁，其中香氣貢獻(xiàn)最大的主要是乙酯類成分，主要表現(xiàn)為奶油、菠蘿、茴香、青蘋果、草莓、紫羅蘭等香氣類型。除乙酸乙酯外，酸類和大部分酯類都集中在PC1正半軸，醛類物質(zhì)全部都集中在PC2正半軸，而醇類物質(zhì)分布相對(duì)比較分散，這可能是由于碳原子數(shù)目不同造成的。愛格麗和霞多麗蒸餾酒處在PC1正半軸上，前者處在關(guān)鍵香氣成分更加濃郁的區(qū)域，而后者主要與月桂酸乙酯和癸酸乙酯關(guān)系密切。

圖1 葡萄蒸餾酒關(guān)鍵香氣主成分分析載荷圖Fig.1 PCA loading diagram of key aroma components in grape distilled spirit

2.3 香氣成分建模驗(yàn)證分析

由于僅對(duì)關(guān)鍵香氣成分進(jìn)行主成分分析具有一定的極端性，沒有充分全面考慮低微量香氣成分的含量以及其相互作用對(duì)葡萄蒸餾酒香氣品質(zhì)的影響，故本研究參考沈靜等[40]主成分建模的方法對(duì)不同品種葡萄蒸餾酒香氣品質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證分析。首先將檢測(cè)到的71種香氣成分歸為酯類（X1）、醇類（X2）、酸類（X3）、萜烯類（X4）、醛酮類（X5）以及其他（X6）6個(gè)香氣類型，以5種不同葡萄品種蒸餾酒樣品的6類揮發(fā)性香氣成分為指標(biāo)構(gòu)成5×6的矩陣，選擇特征值＞1的主成分，利用SPSS軟件進(jìn)行分析，不同葡萄品種蒸餾酒中6類揮發(fā)性香氣成分的特征值及貢獻(xiàn)率見表2，主成分因子載荷矩陣見表3。由表2可知，前3個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到90.238%，基本上可以有效的解釋所有變量的信息。因此，選擇這3個(gè)主成分作為香氣數(shù)據(jù)分析的有效成分。

表2 不同葡萄品種蒸餾酒樣中6類揮發(fā)性香氣成分的特征值及貢獻(xiàn)率Table 2 Characteristics value and contribution rate of six types of volatile aroma components in distilled spirit with different grape varieties

表3 主成分因子載荷矩陣Table 3 Rotated coefficient matrix of principal components factor

香氣化合物主成分分析分布圖見圖2。由圖2可知，可以把酸類和萜烯類化合物歸為一類，主要代表葡萄品種本身的香氣，以花香、果香、動(dòng)物氣味和香料氣味為主。醇類和醛酮類化合物歸為一類，主要代表發(fā)酵過程中形成的香氣，以酒精、干果以及植物與礦物的氣味為主，而酯類單獨(dú)歸為一類，主要代表蒸餾過程中產(chǎn)生的香氣，以香脂，燒焦以及化學(xué)的氣味為主，當(dāng)然也有少量一類香氣（品種香氣）的存在。

圖2 香氣化合物主成分分析分布Fig.2 Distribution of principal component analysis of aroma compounts

前3個(gè)主成分可以解釋不同葡萄品種蒸餾酒樣香氣化合物中6類成分90.238%的變異信息，根據(jù)3個(gè)主成分的特征向量，可以用F1、F2、F3這3個(gè)新的綜合指標(biāo)來代替原來的6類香氣成分，進(jìn)行香氣品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)，得到5個(gè)不同葡萄品種蒸餾酒樣品香氣化合物的線性關(guān)系式：

式中：F1、F2、F3分別代表綜合主成分值。

5種不同葡萄品種蒸餾酒主成分的綜合得分結(jié)果見表4。主成分F1、F2和F3從不同方面反映了5種不同葡萄品種蒸餾酒的香氣品質(zhì)，雖然這3個(gè)主成分對(duì)原始信息的綜合能力比較強(qiáng)，但是若只采用其一，則難以對(duì)5種不同葡萄品種蒸餾酒酒樣進(jìn)行綜合分析。因此，用F1、F2和F3的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重?cái)?shù)，計(jì)算主成分因子的權(quán)重，計(jì)算公式為：

由表3計(jì)算得到主成分因子1、2、3的權(quán)重依次為0.465、0.327、0.208。然后對(duì)F1、F2和F3進(jìn)行加權(quán)，最后加和得到每種葡萄品種蒸餾酒樣品香氣綜合得分（F），計(jì)算公式為：

表4 主成分的綜合得分Table 4 Composite score of principal components

由表4可知，第1主成分綜合得分最高的是愛格麗蒸餾酒（1.514），第2主成分得分前兩位的分別是愛格麗蒸餾酒和8803蒸餾酒（0.895和0.894），第3主成分得分最高的是霞多麗蒸餾酒（1.141）。在香氣綜合得分中，愛格麗蒸餾酒得分最高（0.941），其次為霞多麗蒸餾酒（0.161），只有這兩個(gè)品種蒸餾酒樣的綜合得分＞0，說明其整體香氣質(zhì)量在5種酒樣的平均水平之上。相比較而言，愛格麗蒸餾酒香氣品質(zhì)最好，這與關(guān)鍵香氣成分主成分分析得到的結(jié)果一致。

3 結(jié)論

本研究從5種葡糖蒸餾酒樣中檢測(cè)到71種香氣成分，其中酯類、醇類和酸類物質(zhì)含量較高，香氣成分主要有乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、正己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯和月桂酸乙酯。通過主成分及建模驗(yàn)證分析，發(fā)現(xiàn)愛格麗是楊凌地區(qū)優(yōu)質(zhì)的蒸餾酒釀酒葡萄品種。其香氣貢獻(xiàn)最大的主要是乙酯類成分，表現(xiàn)為奶油、菠蘿、茴香、青蘋果、草莓、紫羅蘭等香氣類型。該結(jié)果為后期進(jìn)一步剖析葡萄蒸餾酒的骨架香氣體系奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為釀造優(yōu)質(zhì)葡萄蒸餾酒的品種選擇提供了一些參考依據(jù)。