馬艷莉，丁玉峰，李素萍，梁靜靜，席曉麗，劉亞瓊，王頡

（1.南陽理工學(xué)院河南省工業(yè)微生物資源與發(fā)酵技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南南陽473004；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定071000）

葡萄是世界上產(chǎn)量最大的水果作物之一，僅次于香蕉、蘋果和西瓜[1]。因其口感、香氣等外在品質(zhì)和豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值深受人們的喜愛。由于葡萄是釀造果酒的重要原料，所以果實(shí)品質(zhì)和化學(xué)組成成為衡量葡萄酒品質(zhì)的重要因素。葡萄酒行業(yè)素有“七分原料，三分工藝”的說法，因此對(duì)葡萄品質(zhì)的評(píng)價(jià)就成為葡萄酒生產(chǎn)的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

影響葡萄生產(chǎn)的因素非常多可以分為文化因素和永久因素。永久因素可以進(jìn)一步分為自然因素（氣候、土壤和生物環(huán)境）和誘導(dǎo)因素（品種、砧木、種植密度、位置、樹冠管理、行內(nèi)和行間距）。在自然永久因素中，氣候發(fā)揮著最強(qiáng)烈的作用，決定了葡萄栽培的潛力。中國(guó)葡萄的產(chǎn)地主要集中在4個(gè)區(qū)域，寧夏沖積平原、山西香寧、河北昌黎和河北懷來[2]，而懷來位于河北張家口東南部，燕山北部，具有得天獨(dú)厚的地理位置—北緯40°，與紅酒之都波爾多處于同一緯度[3]。且懷來年平均氣溫9.1℃，最高氣溫42℃，最低氣溫23.3℃，降水量為383 mm，雨量偏少，是優(yōu)秀的葡萄生產(chǎn)基地。

葡萄成熟期間，生理和生化發(fā)生的復(fù)雜反應(yīng)是形成各種化學(xué)成分的原因。葡萄漿果的化學(xué)成分包括：糖、有機(jī)酸、礦物質(zhì)、含氮物質(zhì)、酚類化合物（花青素、芪、黃酮醇和單寧）、果膠物質(zhì)和維生素等。酚酸、有機(jī)酸和芳香化合物的積累決定著葡萄香氣的豐富度，果膠物質(zhì)、花青素的含量影響葡萄的感官評(píng)價(jià)。因此這些化學(xué)成分的種類和含量決定著最終葡萄的品質(zhì)[4]。

到目前為止，由于葡萄酒行業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致葡萄栽培面積迅速擴(kuò)大，葡萄品種日益增多，人們?cè)絹碓阶⒅仄咸旬a(chǎn)量而忽略了葡萄品質(zhì)。懷來作為我國(guó)葡萄的重要產(chǎn)地之一，不同葡萄品種的品質(zhì)差異缺乏研究。因此有必要對(duì)該產(chǎn)區(qū)葡萄品質(zhì)進(jìn)行研究。本研究主要比較懷來地區(qū)8種不同葡萄品種的化學(xué)組成，闡明不同品種葡萄品質(zhì)差異，以期為葡萄原料選擇和葡萄酒釀造提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡萄品種（光系列、品麗珠、赤霞珠、夏黑、魏可、馬瑟蘭、北冰紅、龍眼）于2019年9～10月采自于河北懷來，每個(gè)品種選取3個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)隨機(jī)采取3～5個(gè)果穗，隨后混勻3個(gè)采樣點(diǎn)選取的樣品。

葡萄糖（純度≥98%）、果糖（純度≥98%）、蔗糖（純度≥98%）、檸檬酸（純度≥98%）、酒石酸（純度≥98%）、蘋果酸（純度≥98%）、乳酸（純度≥98%）、乙酸（純度≥98%）、草酸（純度≥98%）、沒食子酸（純度≥98%）、兒茶素（純度≥98%）、香草酸（純度≥98%）、阿魏酸（純度≥98%）、愈創(chuàng)木酚（純度≥98%）、苯甲酸（純度≥98%）、水楊酸（純度≥98%）、槲皮素（純度≥98%）：上海源葉試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

攪拌分離器（XHF-DY）：寧波新芝生物科技有限公司；高速冷凍離心機(jī)（Neofuge 15R）：上海力申科學(xué)儀器有限公司；Waters液相色譜系統(tǒng)（包括二元泵、2489紫外可見光檢測(cè)器、2707自動(dòng)進(jìn)樣器、1500柱溫箱）：沃特世科技（上海）有限公司；渦旋機(jī)（QL-861）：海門市其林貝爾儀器制造有限公司；A5 Chroma-Meter（CR300）：日本大阪Minolta公司；Hi-Plex Ca色譜柱（300 mm×7.7 mm）、C18 柱（3.9 mm×150 mm，5 μm）：安捷倫科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、pH值、顏色的測(cè)定

可溶性糖、可滴定酸按GB/T 15038-2006《葡萄酒果酒通用分析方法》測(cè)定，pH值按GB 5009.237-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品pH值的測(cè)定》測(cè)定，可溶性固形物按NY/T 2637-2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測(cè)定折射儀法》測(cè)定，顏色通過使用A5 Chroma-Meter測(cè)定。

1.3.2 總酚、單寧的測(cè)定

采用福林酚比色法測(cè)定葡萄中的總酚[5]，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為Y=0.001 1x+0.009 3，R2=0.995 3。采用Folin-Denis法對(duì)葡萄中的單寧進(jìn)行測(cè)定[6]，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為Y=2.651 7x+0.077 4，R2=0.990 6。

1.3.3 葡萄糖和果糖的測(cè)定

利用高效液相色譜-蒸發(fā)光檢測(cè)器法（high performance liquid chromatography-evaporative light scattering detection，HPLC-ELSD）對(duì)葡萄中葡萄糖和果糖進(jìn)行檢測(cè)。采用Hi-Plex Ca（300 mm×7.7 mm）色譜柱；流動(dòng)相超純水；流速0.5 mL/min，柱溫85℃，進(jìn)樣體積10 μL，氮?dú)庾鳛檩o氣。

各稱取葡萄糖、果糖、蔗糖10 mg，用超純水配置成濃度1 mg/mL的母液。配置成濃度梯度為90、120、150、240、450、900 mg/mL 的混標(biāo)，記錄各單標(biāo)的保留時(shí)間以確定色譜峰的成分。

將各葡萄樣品放入高速分散機(jī)中進(jìn)行破碎，轉(zhuǎn)速10 000 r/min，時(shí)間1 min，然后將葡萄汁放于離心管中，使用高速冷凍離心機(jī)在轉(zhuǎn)速8 000 r/min，4℃下離心15 min，取上層汁液，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)倍數(shù)稀釋，然后使用0.45 μm孔徑的微孔濾膜過濾。濾液供HPLCELSD 分析[7]。

1.3.4 有機(jī)酸的測(cè)定

利用高效液相色譜（HPLC）對(duì)葡萄中的有機(jī)酸含量進(jìn)行分析。HPLC配備了Waters-1525二元高效液相色譜泵、Waters-2707自動(dòng)進(jìn)樣器、CTO-20AC烘箱、DGU-20A5R脫氣器和Waters 2489紫外可見檢測(cè)器；采用C18柱；柱溫箱溫度為30℃，紫外可見檢測(cè)器波長(zhǎng)為210 nm。

用去離子水將約5 mL葡萄汁樣品稀釋20倍，并加入 2 mL K4[Fe（CN）6]·3H2O（10.6%）和 2 mL ZnSO4（30%）的混合物中。靜置后離心，上清液經(jīng)C18柱和0.45 μm 膜過濾后分析。流動(dòng)相（0.02 mol/L NaH2PO4；用H3PO4調(diào)節(jié)pH值至2.7）的流速為1 mL/min。

1.3.5 酚酸的測(cè)定

葡萄中酚酸含量的測(cè)定采用高效液相色譜法。HPLC系統(tǒng)與上述所述一致，葡萄中酚酸測(cè)定參照文獻(xiàn)中的方法[8]，取20 mL的樣品與20 mL的乙酸乙酯混勻，回收上清液，重復(fù)進(jìn)行3次，將回收的上清液置于50℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上去除有機(jī)溶劑，將蒸干后的固體復(fù)溶于4 mL的甲醇溶液中，置于-20℃保存?zhèn)溆?，上機(jī)測(cè)定前過膜。流動(dòng)相（2%的乙酸溶液）的流速為1 mL/min。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

使用SPSS 20.00進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。利用單因素方差分析以確定不同葡萄樣品的顯著性差異。利用Simca做主成分分析，評(píng)估不同葡萄品種與化學(xué)組成的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種釀酒葡萄果實(shí)常規(guī)品質(zhì)指標(biāo)分析

果糖、葡萄糖和蔗糖的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖如圖1所示。

圖1 蔗糖、葡萄糖、果糖的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖Fig.1 Standard chromatograms of sucrose，glucose and fructose

經(jīng)過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，果糖和葡萄糖是8種葡萄品種中主要的糖類，并未檢測(cè)出蔗糖，這與之前報(bào)道的相一致[9]。且在這幾種葡萄葡萄品種中果糖含量均比葡萄糖含量高。

不同葡萄品種的基本理化參數(shù)見表1。

表1 不同葡萄品種的基本理化參數(shù)Table 1 Basic physicochemical parameters of different grape varieties

葡萄的成熟系數(shù)是釀酒的重要參數(shù)，一般來說釀酒葡萄的成熟系數(shù)在30～40之間，由表1可以看到在5種葡萄（龍眼、品麗珠、馬瑟蘭、赤霞珠、北冰紅）中，北冰紅的成熟系數(shù)最高，達(dá)到64.46，鮮食葡萄魏可的成熟系數(shù)最低，為24.03。由表1可知可溶性固形物在15.4 °Brix～28.87 °Brix之間變化，龍眼中可溶性固形物最低，北冰紅中可溶性固形物最高，比王紅梅等研究的5個(gè)品種葡萄理化特性及酚類物質(zhì)組成的可溶性固形物含量范圍（16.10～18.57）要高[10]，這可能歸因于氣候條件以及風(fēng)土因素。不同葡萄品種間pH值存在顯著差異，非釀酒葡萄品種光系列的pH值最高，為4.05，釀酒葡萄品種北冰紅的pH值最低，為3.34。

2.2 不同葡萄品種顏色比較分析

不同葡萄品種的顏色差異見表2。

表2 不同葡萄品種的顏色差異Table 2 Color differences of different grape varieties

L*代表亮度，從 0（黑色）延伸到 100（白色），ΔE=[（ΔL*）2+（Δa*）2+（Δb*）2]1/2[11]，由表2可知馬瑟蘭、赤霞珠、光系列顏色偏暗，龍眼顏色比較透亮。a*代表顏色從紅色（+）向綠色（-）變化，僅馬瑟蘭和光系列的a*呈負(fù)值，說明二者比其它的葡萄品種顏色綠。b*代表顏色從黃色向藍(lán)色變化，龍眼和魏可與其它品種差異較大，分別為14.85和15.17。

2.3 不同葡萄品種有機(jī)酸含量比較

不同葡萄品種中有機(jī)酸含量見圖2。

圖2 不同葡萄品種中有機(jī)酸含量Fig.2 Content of organic acids in different grape varieties

釀酒葡萄的有機(jī)酸如酒石酸不僅決定著葡萄成熟度，可加工性，對(duì)葡萄酒酒體風(fēng)味、顏色以及葡萄酒穩(wěn)定性，陳釀后熟過程也有著密不可分的關(guān)系。在葡萄酒釀造過程中以及微生物分解代謝的作用下，有機(jī)酸有一個(gè)緩慢的變化過程[12]。一般來說酒石酸、蘋果酸和檸檬酸是葡萄中的最主要有機(jī)酸，而在發(fā)酵結(jié)束后，琥珀酸、乳酸、乙酸也會(huì)以一定的含量存在，因此考察釀酒葡萄和非釀酒葡萄中的有機(jī)酸差異對(duì)葡萄酒釀造具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

通過對(duì)8種葡萄品種的有機(jī)酸含量的檢測(cè)，含量最高的是酒石酸和蘋果酸、其次是檸檬酸。與江雨等研究的中國(guó)野生葡萄果實(shí)基本品質(zhì)、酚類物質(zhì)含量相比，本文檢測(cè)到的這8個(gè)品種有機(jī)酸含量相對(duì)較低[13]，這可能歸因于“風(fēng)土因素”。如圖2所示，夏黑中總有機(jī)酸含量最高，主要是蘋果酸和酒石酸，其次是北冰紅、馬瑟蘭。檸檬酸在品麗珠和魏可中未檢測(cè)到，而龍眼和光系列有機(jī)酸含量相差不多。

2.4 不同葡萄品種單寧和酚酸含量比較

酚類物質(zhì)是一類重要的次級(jí)代謝產(chǎn)物，它包括非類黃酮、類黃酮和單寧化合物。非類黃酮主要是酚酸類物質(zhì)，它是指那些對(duì)羥基苯甲酸和對(duì)羥基苯丙烯酸的衍生物，如苯甲酸、香草酸、咖啡酸、香豆酸、沒食子酸、原兒茶酸、阿魏酸等[14]。單寧主要存在于葡萄皮和籽中，是構(gòu)成葡萄酒風(fēng)味、結(jié)構(gòu)、質(zhì)地的重要物質(zhì)[15]。不同葡萄品種單寧含量見圖3。

圖3 不同葡萄品種單寧含量Fig.3 Tannin content in different grape varieties

由圖3可知，釀酒葡萄品種比鮮食葡萄品種中單寧含量高，且各個(gè)葡萄品種之間差異顯著。

據(jù)報(bào)道，葡萄酒中的總酚含量可達(dá)3 000 mg/L，有研究表明適量飲酒可降低冠心病和動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病率。這可能是由于葡萄酒中酚類化合物的保護(hù)作用更強(qiáng)，尤其是紅酒[16]。不同葡萄品種酚酸含量見表3。

由表3可知，在釀酒葡萄中赤霞珠葡萄中的總酚含量最高，而龍眼的含量最低，Yi等報(bào)道了7個(gè)釀酒葡萄品種中總酚的含量范圍在1.40 mg/g～3.10 mg/g之間[17]，與本研究結(jié)果基本一致。非釀酒葡萄中總酚的含量在1.31 g/kg～2.75 g/kg。酚酸在葡萄漿果中一般與糖、有機(jī)酸以及各種醇類以酯化形式存在，只有20%～25%的酚酸以游離態(tài)形式存在[18]。釀酒葡萄與非釀酒葡萄酚酸含量存在顯著差異，赤霞珠中的沒食子酸含量最高，其次是北冰紅，龍眼中的含量最低。兒茶素在非釀酒葡萄品種光系列中最高，夏黑中最低。槲皮素是主要的黃酮醇，在釀酒葡萄品種間差異不顯著，非釀酒葡萄品種間差異顯著。香草酸在北冰紅中含量最高，釀酒葡萄品種比鮮食葡萄品種中阿魏酸含量高，綜上可知釀酒葡萄品種比鮮食葡萄品種多酚含量高，紅葡萄品種比白葡萄品種含量高。

表3 不同葡萄品種酚酸含量Table 3 Contents of organic and phenolic acids in different grape varieties

2.5 不同葡萄品種品質(zhì)指標(biāo)主成分分析

進(jìn)行主成分分析（principal components analysis，PCA）以圖形方式總結(jié)不同葡萄品種中23個(gè)化學(xué)變量的分布，結(jié)果見圖4。

圖4 兩個(gè)主成分的分析結(jié)果Fig.4 Analysis results of two principal components

如圖4所示，總變差的95%由前兩軸解釋。PC1主要區(qū)分這3個(gè)品種與其它品種，PC2主要區(qū)分夏黑、北冰紅、品麗珠與其它葡萄品種，前兩個(gè)主成分的變量分布，位于PC1上負(fù)半軸上的魏可、龍眼、夏黑樣品的特征是較高的顏色參數(shù)L*（rPC1=-0.29）、a*（a）（rPC1=-0.15）、b*（b）（rPC1=-0.26），表明這3種葡萄樣品相較于其它樣品顏色較淺，赤霞珠、北冰紅、馬瑟蘭、品麗珠、光系列與PC1的正半軸呈正相關(guān)，其特征是含量較高的總酚（rPC1=0.30）、酚酸、糖類和有機(jī)酸，尤其是阿魏酸（rPC1=0.21）、苯甲酸（rPC1=0.28）、水楊酸（rPC1=0.28）、葡萄糖（rPC1=0.24）、果糖（rPC1=0.22）。與 PC2呈正相關(guān)的魏可、光系列、赤霞珠、馬瑟蘭樣本主要是通過較高水平的總酸（rPC2=0.40）、pH 值（rPC2=0.31）、沒食子酸（rPC2=0.17）、阿魏酸（rPC2=0.19）、兒茶素（rPC2=0.35）、丙酮酸（rPC2=0.07）、總酚（rPC2=0.14）表現(xiàn)出來。

3 結(jié)論

通過調(diào)查8種不同葡萄品種的品質(zhì)差異得出總糖介于 151 g/L～285 g/L，總酸介于 3.93 g/L～8.4 g/L，酒石酸含量占總有機(jī)酸含量的62%～87%，說明懷來產(chǎn)區(qū)葡萄屬于高糖低酸型，高酒石酸型且不同葡萄品種間各物質(zhì)含量存在顯著差異。測(cè)定了部分生物活性物質(zhì)并利用主成分分析建立的相關(guān)性表明赤霞珠、馬瑟蘭、北冰紅中含有較高的多酚類物質(zhì)。根據(jù)這些化學(xué)組成的不同可以很好地區(qū)分釀酒葡萄與非釀酒葡萄，為葡萄酒行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，通過多變量統(tǒng)計(jì)分析對(duì)多個(gè)變量的歸納總結(jié)為數(shù)據(jù)的科學(xué)性提供了可靠手段。