不同整形方式對‘梅鹿輒’葡萄酒品質及CIELAB色空間特征的影響

黃小晶，牛銳敏，沈甜，許澤華，陳衛平

(寧夏農林科學院 種質資源研究所，寧夏 銀川,750002)

葡萄酒的色澤是其重要的感官特征之一[1-2]。葡萄果實中的花色苷是紅葡萄酒中的主要呈色物質，經破碎、發酵等釀造工藝進入酒中[3]?；ㄉ盏暮?、組成等直接影響著葡萄酒的色澤、色度、色調及顏色的穩定性[4-5]，是葡萄酒顏色的物質基礎[6]。而將通過計算得到的a*、b*和L*[7-9]與三維坐標軸相對應后構建的CIELAB色空間可直觀表征葡萄酒顏色特征[7-8,10-11]?；ㄉ盏暮?、組成等與葡萄酒的顏色密切相關，并影響葡萄酒的CIELAB顏色參數[3, 6, 12]。

整形方式通過改變葉片分布結構及葉幕大小和形狀等，從而調控果際環境氣候，進而達到提高葡萄果實品質的目的，是一種簡便易行的技術措施[13]。合理的葉幕類型可使花色苷等重要次生代謝物質含量達到最優水平[13]。棚架水平葉幕可增加花色苷單體含量[4]；水平龍干整形可顯著提高‘赤霞珠’葡萄果實[14]及葡萄酒[15]中的單寧、花色苷、總酚等含量。

賀蘭山東麓產區是中國葡萄酒新興產區，產區內釀酒葡萄整形方式多樣，管理水平差異較大，對該地區葡萄及葡萄酒的品質造成了一定影響。因此，本研究通過分析3種整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒基本理化指標、酚類物質含量、CIELAB色空間特征的差異，探討了不同整形方式對‘梅鹿輒’葡萄酒品質、色澤的影響，以期增進整形方式對葡萄酒顏色及品質影響的了解，旨在為寧夏賀蘭山東麓地區葡萄酒品質提升提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試葡萄為‘梅鹿輒’葡萄，2008年定植，行距3.0 m，株距1.0 m，南北行向，常規管理。

沒食子酸、(+)-兒茶素、蘆丁、p-DMACA，美國Sigma公司；Na2CO3、AlCl3、NaNO2、甲醇、NaOH，天津市奧博化工有限公司；焦亞硫酸鈉,國藥集團化學試劑有限公司。所有試劑均為分析純。商業果膠酶EX、酵母F15、偏重亞硫酸鉀，法國Lallemand公司。

1.2 儀器與設備

UV2600紫外分光光度計，上海天美科學儀器有限公司；ME204分析天平，FE-20K pH計，梅特勒-托利多國際貿易(上海)有限公司；1580R高速冷凍臺式離心機，基因有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 采樣與葡萄酒釀造

試驗于寧夏賀蘭山東麓玉泉營南大灘葡萄試驗基地進行，以2008年定植的‘梅鹿輒’葡萄為試材，設“廠”字形、“V”形、直立龍干3個整形處理，選取并標記45棵葡萄樹，2017年9月23日，分別在標記的葡萄樹陽面與陰面隨機選取2～3穗葡萄，每個處理采樣20 kg。

干紅葡萄酒釀造工藝：3個處理的‘梅鹿輒’葡萄原料20 kg除梗破碎入罐(20 L玻璃罐)，添加果膠酶30 mg/L，偏重亞硫酸鉀50 mg/L，于10～15 ℃下冷浸漬3 d后，添加質量濃度250 mg/L釀酒酵母于20～25 ℃下酒精發酵，當比重降至0.993后分離皮渣，啟動蘋果酸乳酸發酵，溫度控制在(19.0±0.5)℃。蘋果酸乳酸發酵結束后分離轉罐，4.0 ℃保藏。

1.3.2 葡萄酒常規理化指標的測定

參照GB/T 15038—2006中方法[16]測定葡萄酒中還原糖(以葡萄糖計)、總酸(以酒石酸計)、揮發酸(以乙酸計)、酒精度、pH等指標，均重復測定3次。

1.3.3 葡萄酒酚類化合物含量的測定

葡萄酒中總酚含量采用Folin-Ciocalteu法測定(以沒食子酸計)[17]，總單寧含量采用Folin-Denis法測定(以單寧酸計)[17]，總花色苷含量采用pH示差法測定(以二甲基花翠素-3-葡萄糖苷計)[18]，總類黃酮含量參考LIANG等[19]的方法測定(以蘆丁計)，總黃烷-3-醇含量采用p-DMACA-鹽酸法測定(以兒茶素計)[17]，均重復測定3次。

1.3.4 葡萄酒色度、色調的測定

酒樣經0.45 μm濾膜過濾，測定其pH。用相同pH的Na2HPO4-檸檬酸緩沖液稀釋10倍，于1 cm比色皿中，測定波長420、520、620 nm處的吸光度值，三者之和的10倍為葡萄酒的色度。420 nm/520 nm為色調，均重復測定3次。

1.3.5 葡萄酒CIELAB顏色參數的分析

1.4 數據統計分析

采用Excel 2013進行數據統計，通過IBM SPSS Statistics 23對數據進行分析，利用Origin 2017 Pro軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄果實指標的差異分析

由表1可知，整形方式可顯著影響‘梅鹿輒’葡萄果實的品質。

表1 不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄果實理化指標含量Table 1 The physical and chemical indexs of ‘merlot’ grape berries in different trellis system

“廠”字形處理葡萄果實的還原糖、酚類物質含量均顯著高于其他處理，其中“廠”字形處理的總酚、花色苷質量濃度分別較直立龍干處理顯著增加了28.38%、16.18%，說明“廠”字形的整形方式可提高葡萄果實的成熟度[23]。

2.2 不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒理化指標的差異分析

由表2可知，不同處理所得葡萄酒的基本理化指標均符合國標(GB/T 15037—2006)要求。其中，“廠”字形處理酒樣的酒度高于其他處理，而總酸含量較直立龍干處理低0.46 g/L，說明“廠”字形處理的葉幕結構有利于促進果實還原糖質量濃度的增加，同時保證糖酸的平衡[23]，進而增加葡萄酒的酒度，保證酒體的協調；色度可表征葡萄酒顏色的深淺，色度值越高表明酒體顏色越深，而色調可表征葡萄酒中顏色的種類及組合，色調越大表明酒體顏色整體偏黃色調[24-25]，“廠”字形處理的色度、色調均顯著高于其他處理，較直立龍干處理顯著增加了15.94%、15.09%；說明“廠”字形處理的酒體顏色較深。葡萄酒中色度、色調受酚類物質及花色苷存在形式的影響[7, 26]，“廠”字形處理通過增加漿果中的酚類物質含量進而改變葡萄酒的色度及色調。

表2 不同處理干紅葡萄酒的常規理化指標Table 2 Routine physical and chemical indexes of dry red wine treated differently

2.3 不同整形方式對‘梅鹿輒’葡萄酒酚類物質的影響

酚類物質影響著葡萄酒的色澤、苦味、收斂性等感官品質[27]，葡萄酒在發酵過程中，葡萄漿果中的主要營養物質轉移至葡萄醪中，進而決定了葡萄酒的品質[3, 28]。整形方式通過提高果實的總酚、類黃酮、花色苷等物質質量濃度，進而提高葡萄酒的質量(圖1)?！皬S”字形處理可顯著提升‘梅鹿輒’葡萄酒中單寧、花色苷、總酚、總類黃酮及總黃烷-3-醇的質量濃度。其中，“廠”字形處理葡萄酒中的總類黃酮、總黃烷-3-醇質量濃度及總花色苷質量濃度較直立龍干處理顯著增加了44.07%、51.92%、44.29%。

圖1 不同處理干紅葡萄酒中酚類物質含量Fig.1 Content of phenolic substances in dry red wine under different treatments

2.4 不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒酒樣可見吸收光譜特征的差異分析

3個處理的酒樣在400～780 nm的可見光吸收光譜如圖2所示。3個處理酒樣的吸光度在400～520 nm先降低后增大，520 nm左右達到最大，在520～700 nm吸光度顯著下降，當波長接近700 nm時，吸光度逐漸趨于0。各處理的吸收光譜曲線趨勢一致，說明各處理的花色苷等呈色成分的組成比例相近[9]；酒中有色物質對光的吸收主要集中在600 nm前，且各處理的吸收光譜差異較大，說明處理間的花色苷等呈色物質含量的差異顯著。各吸收光譜在520 nm附近有明顯出峰，反映出酒樣中的二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷比例較高[9]，其中，“廠”字形處理在520 nm處的吸光度顯著高于其他處理，較直立龍干處理顯著增高8.94%。

圖2 酒樣在可見光區的吸收光譜圖Fig.2 Visible absorption spectra of wine samples

2.5 不同整形方式對‘梅鹿輒’葡萄酒CIELAB參數的影響

3個處理酒樣的CIELAB顏色參數如表3所示，整形方式對‘梅鹿輒’葡萄酒CIELAB參數有顯著影響。供試酒樣整體明度L*較低，酒體光澤度一般，可能是游離花色苷與單寧結合所形成的復合物更加穩定，使得葡萄酒亮度降低，顏色加深[29]；3個處理的紅色色調a*>50.0，而黃色色調b*<20.0，說明酒體顏色中紅色色調占比較大，“廠”字形處理酒樣的a*、b*均顯著低于其他處理。

表3 酒樣CIELAB參數Table 3 CIELAB parameters of wine samples

2.6 不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒指標相關性分析

表4 不同處理干紅葡萄酒指標的相關系數Table 4 Correlation coefficients of dry red wine indexes with different treatments

2.7 主成分分析

利用不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒的17個品質指標進行主成分分析，第1主成分(principal component 1，PC1)、第2主成分(PC2)累積方差貢獻率為98.41%，能夠很好地反映原數據的變異信息。由不同指標的載荷圖(圖3-A)可知，花色苷、總酚等酚類物質位于PC1正向端，L*、a*等CIELAB相關指標位于PC1的負向端，總酸及酒度位于PC2的正向端，而pH與之相反。

A-荷載圖；B-得分圖圖3 不同處理酒樣品質指標主成分分析分析圖Fig.3 PCA result of quality index of wine indexes with different treatments注：色度；y7-色調；y8-單寧；y9-總酚；y10-花色苷；y11-總黃酮；y12-總黃烷-3-醇；y13-總酸；y14-揮發酸；y15-還原糖；y16-酒度；y17-pH；x1-“廠”字形處理；x2-“V”形處理；x3-直立龍干形處理

圖3-B表示經過降維后的不同處理在二維上的分布圖，橫、縱坐標表示不同處理酒樣在主成分1和主成分2上的分布情況。第1主成分表明不同處理的酚類物質及顏色參數差異，“廠”字形處理位于第1象限，表明酚類物質含量較高，但CIELAB的相關指標得分較低，直立龍干形處理與之相反，而“V”形處理位于第3象限，其酚類物質及顏色參數處于中等水平；第2主成分顯示了不同處理在酒度、pH、總酸的分布情況，“V”形處理的pH較高，但總酸較低，直立龍干形處理及“廠”字形處理擁有較高的酒度及總酸含量?！皬S”字形處理酚類物質含量較高，直立龍干形處理CIELAB的相關指標較高，而“V”形處理酒樣品質處于中等水平。

主成分F1和F2從不同方面反映了不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒的品質，用F1和F2的方差貢獻率做權重數，對F1和F2進行加權，然后加和得到每個處理的總成分Q的得分函數，以對不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒的品質進行綜合評價。按照不同處理酒樣綜合得分值的大小，得出不同整形方式下‘梅鹿輒’葡萄酒的品質的排名情況(表5)。綜合得分越高，排名越靠前，葡萄酒品質就越好，通過對酒樣基本理化指標、多酚指標及顏色指標的研究，得出“廠”字形處理下，‘梅鹿輒’葡萄酒品質最佳。

表5 ‘梅鹿輒’葡萄酒品質的綜合評價Table 5 Comprehensive level of Merlot wine quality

3 結論

整形方式主要改變葡萄植株葉幕微環境，對葡萄果實的品質產生影響，進而影響葡萄酒品質?！皬S”字形的整形方式可提高葡萄果實的成熟度，增加葡萄酒中的花色苷、總酚等酚類物質含量(質量濃度)；直立龍干形的整形方式由于負載較高，葡萄果實成熟度不均一，其葡萄酒總酸含量較高，酒中酚類物質含量顯著低于其他整形方式的酒樣；“V”形整形方式的酒樣的品質較為中等。而酒中酚類物質含量與CIELAB相關顏色指標呈顯著負相關，直立龍干形的整形方式可增加酒體的明度L*、紅色色調a*及黃色色調b*，酒體明亮鮮艷，“廠”字形整形方式酒樣得分最高，其酒體顏色更深，呈紫紅或寶石紅，外觀品質較好。

綜上，“廠”字形的整形方式可顯著提高葡萄酒中花色苷、總酚等酚類物質含量(質量濃度)，并顯著改善酒體色澤，對葡萄酒的顏色品質有積極的穩定作用，且葡萄酒酒體平衡，整體質量較高，因此“廠”字形的整形方式更有利于得到顏色品質佳的‘梅鹿輒’葡萄酒。本研究結果對指導賀蘭山東麓產區葡萄栽培及釀酒生產具有重要意義。