新疆焉耆盆地产区主栽葡萄品种酿造葡萄酒香气特征差异分析

聂子轩1,张 洋1,胡加梁1,王家琪1,王建国2,薛淑花2,李运奎1,杨华峰2,靳国杰1,3*

(1.西北农林科技大学 葡萄酒学院,陕西 杨凌 712100;2.新疆乡都酒业有限公司,新疆 巴音 841100;3.西北农林科技大学 宁夏贺兰山东麓葡萄酒试验示范站,宁夏 银川 740104)

摘 要:该研究以焉耆、和硕、博湖产地的主栽葡萄品种酿造葡萄酒为研究对象,采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术结合感官量化分析,探究其挥发性香气成分的差异,并对结果进行正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)、层次聚类分析(HCA)及主成分分析(PCA)。 结果表明,不同产地不同品种葡萄酿造葡萄酒样品共鉴定出43种挥发性香气物质,基于气味活性值(OAV)共筛选出27种关键香气成分(OAV>1)。 层次聚类分析(HCA)与主成分分析结果表明,葡萄酒香气组成存在显著的品种与地域差异,OPLS-DA可以有效区分不同产地、不同品种葡萄酿造葡萄酒。 乙酸己酯、苯乙醇、1-己醇与己酸等是区分不同品种葡萄酒的重要香气成分,而9-癸烯酸乙酯、香叶醇等则可用于区分同一品种在不同产地的香气特征。 感官评价结果显示,赤霞珠与西拉葡萄酒在焉耆产地表现出浓郁的黑色与红色浆果香气,而在和硕产地则生青味更突出;马瑟兰葡萄酒则在和硕产地表现出更强的黑色与红色浆果香气。

关键词:焉耆盆地;葡萄品种;葡萄酒;香气特征;差异分析

随着消费者观念的不断升级,人们对葡萄酒品质的关注日益增强,而香气物质作为重要的功能性成分,已成为葡萄酒品质评价的关键参数。葡萄酒的香气构成十分复杂,包含了上千种香气物质,包括醇、酯、萜烯类等多种化合物[1]。在这些物质中,高级醇占据较大比例,主要源自葡萄原料的发酵过程,对葡萄酒典型风味的塑造具有关键作用。 如异丁醇赋予葡萄酒浓厚的醇香,而异戊醇则带来可可与杏仁的香气。酯类化合物主要通过发酵过程中的酯化反应生成,其中乙酸乙酯、己酸乙酯和癸酸乙酯构成了酯类的骨架香气成分,呈现出典型的果香特征。 萜烯类物质则多来源于葡萄本身,如里那醇具有柑橘和薰衣草香,橙花叔醇则具有甜花香[2],香气物质的种类、质量浓度、比例及其相互作用决定了葡萄酒的风味和典型性[3-5]。葡萄酒的香气组成主要受葡萄品种的影响,不同品种的葡萄果实因生理特性的差异,会形成特有的挥发性香气成分及其前体物质,从而展现出各自独特的品种香味,如赤霞珠的青椒香气、霞多丽的苹果与柠檬香气等[6]。 产地同样是影响葡萄酒香气风格的重要因素,即便是同一品种的葡萄,在不同产地酿造出的葡萄酒也会呈现出截然不同的风格。这一现象在法国被称为风土,即产地的气候、土壤条件等因素,对葡萄酒的香气品质有着显著的影响[7]。因此,葡萄酒中的香气物质组成与葡萄品种及产地紧密相关,成为区分不同品种与来源葡萄酒的有效标识。

新疆作为我国葡萄种植与葡萄酒生产的核心区域之一,地域辽阔且生态条件多样,地域与气候的差异性显著影响了各产区酿酒葡萄的品质,进而塑造了葡萄酒独特的地域风味特征[8]。 新疆焉耆盆地酿酒葡萄产区(和硕县、焉耆县、博湖县)的主要种植品种有赤霞珠、马瑟兰、西拉、品丽珠、霞多丽等。 新疆焉耆盆地葡萄酒产区位于北纬42°03′至42°06′的葡萄生长黄金地带,与全球知名葡萄酒产区——法国波尔多处于相近纬度,具备优质葡萄酒酿造条件[9]。该产区日照充足,昼夜温差大,为多种葡萄品种的栽培提供了理想的热量条件,所产葡萄具有高糖度与深色泽的特点[10]。此外,该产区紧邻我国内陆最大淡水湖——博斯腾湖,深水会反射出大量蓝紫光和紫外线,对葡萄浆果的着色及品质提升发挥了关键作用[11]

迄今为止,国内外对于不同产区葡萄酒品质差异的研究颇为丰富,针对新疆各产区酿酒葡萄及其葡萄酒风土特性的探索亦不在少数。天山北麓和贺兰山东麓产区的丹菲特葡萄酒以花果香为主,而胶东半岛产区的丹菲特葡萄酒以蘑菇、干草和药材香为主[12]。在新疆玛纳斯产区,赤霞珠葡萄酒的C6/C9化合物浓度较高,品丽珠葡萄酒以高浓度的降异戊二烯类化合物为特征,马尔贝克葡萄酒具有较高浓度的萜烯类化合物[13]。 然而,关于焉耆盆地产区内不同子产区主要栽培葡萄品种葡萄酒的香气特征报道相对匮乏。本研究以焉耆、和硕、博湖子产区的主栽葡萄品种酿造葡萄酒为研究对象,采用顶空固相微萃取(headspace solid phase microextraction,HS-SPME)结合气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)技术及感官量化分析,探究其挥发性香气成分的差异,并对结果进行正交偏最小二乘-判别分析(orthogonal partial least square-discriminate analysis,OPLS-DA)、层次聚类分析(hierarchical cluster analysis,HCA)及主成分分析(principal component analysis,PCA)。 旨在探寻焉耆盆地产区内焉耆、和硕、博湖三个子产区的主要栽培品种(赤霞珠、马瑟兰、西拉、品丽珠、霞多丽)葡萄酒香气特征的差异,筛选并评价能够表征不同品种与产区葡萄酒主要特征的呈香化合物,进而建立有效的原产地鉴别技术体系,以期为我国葡萄酒产地溯源系统的建立和完善提供技术和数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

本研究酒样均选自新疆焉耆盆地产区,涵盖焉耆、和硕、博湖三个子产地的7个酒庄生产的23款葡萄酒。所有酒样均为干型葡萄酒(残糖<4.0 g/L),生产年份为2023年。本研究所用葡萄酒酒样的产地、品种及酒庄信息见表1。每款葡萄酒制备3个平行酒样,共计获得69个葡萄酒样品。

表1 本研究所用葡萄酒酒样产地、品种及酒庄信息
Table 1 Information of producing areas, variety and chateau of wine samples in this study

酒样编号 产地 品种 酒庄 酒样编号 产地 品种 酒庄Y-C Y-C-1 Y-C-2 Y-C-3 Y-M Y-M-1 Y-M-2 Y-M-3 Y-S Y-S-1 Y-S-2 Y-S-3 Y-P Y-P-1 Y-X Y-X-1 H-X H-X-1焉耆焉耆焉耆赤霞珠赤霞珠赤霞珠乡都酒庄天塞酒庄中菲酒庄和硕和硕和硕赤霞珠赤霞珠赤霞珠国菲酒庄冠颐酒庄瑞丰酒庄焉耆焉耆焉耆马瑟兰马瑟兰马瑟兰乡都酒庄天塞酒庄中菲酒庄和硕和硕和硕马瑟兰马瑟兰马瑟兰国菲酒庄冠颐酒庄瑞丰酒庄焉耆焉耆焉耆西拉西拉西拉乡都酒庄天塞酒庄中菲酒庄和硕和硕西拉西拉H-C H-C-1 H-C-2 H-C-3 H-M H-M-1 H-M-2 H-M-3 H-S H-S-1 H-S-2 H-G H-G-1 B-C B-C-1 B-X B-X-1总计国菲酒庄冠颐酒庄和硕贵人香国菲酒庄焉耆品丽珠乡都酒庄博湖赤霞珠罄玉酒庄焉耆霞多丽乡都酒庄博湖霞多丽和硕霞多丽国菲酒庄罄玉酒庄23

1.1.2 化学试剂

乙酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸异丁酯、乙酸苯乙酯、丁酸乙酯、月桂酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、异丁醇、异戊醇、1-辛醇、里那醇、β-大马酮、苯甲醇、苯乙醇等(均为色谱纯)、2-辛醇(分析纯):美国Sigma-Aldrich公司。

1.2 仪器与设备

固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)装置(配有57330-U联用手柄,DVB/CAR/PDMS萃取纤维(50/30 μm,2cm)):美国Supelco公司;QP2020气相色谱-质谱联用仪:日本岛津公司;DB-WAX毛细管色谱柱(60m×0.25mm×0.25μm)、Cary-60UV-vis紫外-可见分光光度计:美国安捷伦公司。

1.3 方法

1.3.1 挥发性香气成分分析

采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气相色谱-质谱联用(GC-MS)[14]技术进行挥发性香气成分的测定。

挥发性香气成分的萃取:称量2.0 g氯化钠加入15 mL顶空瓶,加入2 mL待测酒样后再加入6 mL纯净水将酒样稀释4倍,盖好瓶盖后进样,加入20 μL内标溶液(2-辛醇,质量浓度40 μg/L)。

GC条件:色谱柱为DB-WAX毛细管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)。 不分流进样,载气为高纯氮气(99.999%),流速1.5 mL/min。 升温程序为初始温度40 ℃,以3 ℃/min升高至130 ℃,再以4 ℃/min上升至250 ℃,并保持8 min,共运行60 min。MS条件:电子电离(electronic ionization,EI)源,电子能量70 eV,进样口温度230 ℃,传输线温度220 ℃,离子源温度200 ℃,全扫描质谱范围35~350 m/z,扫描频率0.2 s次。

定性定量方法:查询美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology,NIST)2.0和Wiley谱库,并将化合物的保留时间(retention time,RT)和质谱谱图与标准品比较进行定性分析,对于没有标准品的化合物采用质谱查询进行定性分析。采用内标法进行定量分析。

1.3.2 关键香气物质筛选

气味活性值(odor activity value,OAV)指香气成分的浓度与其嗅觉阈值的比值,用于衡量该成分对整体香气的贡献程度。 当OAV>1时,表明该成分可被嗅觉感知,为关键香气物质;0.1<OAV<1的化合物为潜在的呈香物质,为重要香气物质。OAV越高,对香气的贡献越大,可能成为特征香气成分。

1.3.3 香气特征感官分析

香气特征感官分析参考赵宇等[15]的方法。 品评小组(6名女性和4名男性)由经过系统闻香培训的葡萄酒专业品评员组成。 感官分析试验中,每个酒样重复2次,在标准葡萄酒杯中倒入30mL酒样,供试酒样进行随机编号和排序。每位成员在提供的葡萄酒标准香气特征表中选择3~5个特征词汇描述酒样香气,用“5点标度法”(1~5表示香气特征强度)对香气特征进行评分,其计算公式如下:

式中:MF为某一香气特征的最终量化强度值,%;F为品评小组对香气特征词汇的使用频率,%;I为强度平均值,%。

1.3.4 数据处理与统计分析

使用SPSS 19.0软件对不同酒样香气成分数据进行单因素方差分析(analysis of variance,ANOVA)及Duncan多重比较检验(P<0.05表示差异显著),使用Origin 2024b进行柱状图、雷达图以及相关性热图的绘制,使用SIMCA 14.1进行正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA),使用ChiPlot(https://www.chiplot.online/)进行主成分分析(PCA),层次聚类分析(HCA)及气泡图的绘制。

2 结果与分析

2.1 焉耆产区葡萄酒挥发性香气物质分析

焉耆产区葡萄酒中挥发性香气物质嗅觉阈值、气味活度值及香气特征描述见表2。由表2可知,在所有检测的葡萄酒样品中,共检出43种挥发性香气物质,包括酯类19种、高级醇12种、脂肪酸4种、萜烯类6种及醛类2种,共筛选出27种关键香气物质(OAV>1),8种重要香气物质(0.1<OAV<1)。

表2 不同产地葡萄酒样品中挥发性香气成分嗅觉阈值、气味活度值及香气特征描述
Table 2 Odor threshold values, odor activity values and aroma characteristic descriptions of volatile aroma components in wine samples from different production areas

化合物 嗅觉阈值[22-25] 气味活性值 香气描述[20-23]酯类乙酸乙酯异丁酸乙酯乙酸异丁酯丁酸乙酯2-甲基丁酸乙酯异戊酸乙酯乙酸异戊酯己酸乙酯乙酸己酯乳酸乙酯辛酸乙酯癸酸乙酯琥珀酸二乙酯9-癸烯酸乙酯苯乙酸乙酯水杨酸甲酯乙酸苯乙酯月桂酸乙酯棕榈酸乙酯高级醇异丁醇1-丁醇异戊醇1-己醇3-己烯-1-醇1-庚醇1-辛醇1-壬醇7 500 15 1 600 20 18 3 30 5 1 500 150 000 5 200 200 000 100 73 000 40 250 1 500 1 500>1>1>1>1>1>1>1>1>1>1>1>1>0.1>0.1<0.1>1>1>1>0.1菠萝、水果草莓果香、梨、香蕉草莓、苹果、香蕉浆果、青苹果香蕉味、甜果味香蕉、果香、甜香花香、果香愉悦的水果味、梨乳香果香、菠萝、梨、花香蜡味、果香、玫瑰生青味、水果味果香玫瑰味、花香薄荷蜂蜜味、苹果味甜香、乳脂味脂肪味、果香、甜香40 000 150 000 30 000 8 000 400 000 2 500 40 400>1<0.1>1>0.1<0.1<0.1>0.1<0.1酒精、指甲油药味、醇香醇香、涩味生青味青草味、生青味葡萄、甜香柑橘、玫瑰蘑菇、甜香、果香

续表

化合物 嗅觉阈值[22-25] 气味活性值 香气描述[20-23]3-甲硫基丙醇1-癸醇苯甲醇苯乙醇脂肪酸异戊酸己酸辛酸癸酸萜烯类里那醇α-萜品醇橙花叔醇香茅醇β-大马酮香叶醇醛类壬醛癸醛1 000 400 100 000 10 000>0.1<0.1<0.1>1生土豆、大蒜黄瓜、柑橘花杏仁味玫瑰香、花粉700 000 420 1 000 15 000<0.1>1>1>0.1酸败味奶酪、脂肪味奶酪、脂肪味脂肪味25 250 15 100 0.05 30>1>0.1>1>1>1>1玫瑰香、花香、果香花香、丁香花味柑橘味、柠檬味、玫瑰味柠檬味、柑橘味花香、蜂蜜、甜香玫瑰味、花香15 1.5>1>1李子、玫瑰花苦味、柠檬

不同产地、不同品种葡萄酿造葡萄酒中各类别挥发性香气物质含量见图1。

图1 不同产地葡萄酒样品中各类别挥发性香气成分含量
Fig.1 Contents of various categories of volatile aroma components in wine samples from different producing areas

由图1a可知,焉耆产地红葡萄酒(赤霞珠、马瑟兰、西拉、品丽珠)之间的挥发性香气物质总含量无显著差异(P>0.05),约为400 000 μg/L。相比之下,霞多丽葡萄酒的香气总含量(300 000 μg/L)显著低于其他红葡萄酒品种(P<0.05)。这一差异可能归因于葡萄酒类型的不同,红葡萄品种本身含有更丰富的香气成分[16],加之红葡萄酒发酵过程中果皮与果汁的长时间接触,促使果皮中的香气物质更有效地溶解到果汁中[17],从而提升了红葡萄酒的挥发性香气物质总含量。和硕产地葡萄酒中,马瑟兰与西拉的挥发性香气物质总含量尤为突出,约为500 000 μg/L,相较于焉耆产地提高了20%左右,而该产区其他品种葡萄酒的挥发性香气物质总含量无显著差异(P>0.05),约为300 000 μg/L。博湖产地红葡萄酒(赤霞珠)也显示出了比白葡萄酒(霞多丽)更高的挥发性香气物质总含量。

由图1b可知,酯类在葡萄酒的挥发性香气成分中占有较高比例,且由于其较低的感知阈值,对葡萄酒的香气特征具有显著影响,是葡萄酒中最为关键的挥发性香气物质之一,常展现出愉悦的花果香气[18]。焉耆产地不同红葡萄品种酿造葡萄酒在酯类含量无显著差异,约为280 000 μg/L。和硕产地马瑟兰与西拉葡萄酒的酯类含量(350 000 μg/L)显著高于其他品种(P<0.05),相较于焉耆产地的相同品种高出约25%。 此外,该产地的霞多丽葡萄酒酯类含量也比焉耆产地的霞多丽高出约25%,这表明和硕产地的葡萄生长条件更有利于葡萄酯类香气的形成。

由图1c可知,高级醇作为酒体的重要组成部分,不仅赋予酒液醇厚的口感,还起到增强香气的作用,其来源主要包括葡萄果实本身以及发酵过程中糖苷类的水解、氨基酸和脂肪酸的代谢[19]。焉耆产地马瑟兰与品丽珠葡萄酒高级醇含量显著高于其他品种(P<0.05),其中马瑟兰葡萄酒高级醇含量最高(180 000 μg/L),赤霞珠与西拉葡萄酒中高级醇含量较低(100 000 μg/L),而霞多丽葡萄酒高级醇含量最低(50 000 μg/L)。和硕产地各葡萄酒高级醇含量与焉耆产地无显著差异,而博湖产地霞多丽葡萄酒高级醇含量显著低于其他两个产地(P<0.05)。

由图1d可知,脂肪酸类不仅是酵母的正常代谢产物,还会在发酵和陈酿过程中会转化为脂肪酸乙酯[20]。在焉耆盆地产区的三个产地中,白葡萄酒的脂肪酸含量普遍高于红葡萄酒。在白葡萄酒中,霞多丽葡萄酒的脂肪酸含量显著高于贵人香(P<0.05)。同一品种葡萄酒在不同产区之间,其脂肪酸含量无显著差异。

由图1e可知,萜烯类以其独特的果香和花香为葡萄酒增添了令人愉悦的香气,同时具备极低的气味阈值,这些化合物在葡萄酒中以游离态或糖基化形式释放,对于葡萄酒品种香气特征的塑造起着至关重要的作用[21]。焉耆产地红葡萄酒间萜烯类含量无显著差异,约为400 μg/L,显著高于白葡萄酒(霞多丽)(80 μg/L)(P<0.05)。和硕产地葡萄酒中西拉葡萄酒萜烯类含量最高(800 μg/L),是焉耆产地西拉的2倍左右;赤霞珠与贵人香葡萄酒的萜烯类含量相近(500 μg/L),而马瑟兰与霞多丽葡萄酒的萜烯类含量较低(300 μg/L)。 除马瑟兰葡萄酒外,该产地的葡萄酒萜烯类含量高于焉耆产区。

由图1f可知,醛类虽然在葡萄酒的香气成分构成中占比不高,但它们对葡萄酒香气的独特贡献却不容忽视。 焉耆产地除西拉葡萄酒醛类含量较低外,其他品种葡萄酒醛类含量无显著差异。和硕产地霞多丽葡萄酒醛类含量最高(230 μg/L)。博湖产地霞多丽葡萄酒中的醛类含量显著高于赤霞珠(P<0.05)。

2.2 焉耆产区葡萄酒挥发性香气物质层次聚类分析和主成分分析

焉耆产区葡萄酒挥发性香气物质层次聚类分析和主成分分析结果见图2。

图2 不同产地葡萄酒样品基于挥发性香气成分的层次聚类分析(a)及主成分分析(b,c)
Fig.2 Hierarchical cluster analysis (a) and principal component analysis (b, c) of wine samples from different producing areas based on volatile aroma components

由图2a可知,葡萄酒的香气成分主要受葡萄品种的影响。其中,白葡萄酒(如霞多丽与贵人香)与红葡萄酒(如赤霞珠、马瑟兰、西拉、品丽珠)被划分为两大类别。 第一类主要包括赤霞珠与西拉葡萄酒,这两种葡萄酒在3-己烯-1-醇、1-辛醇、1-己醇等香气成分上具有更高的质量浓度。 第二类则主要为马瑟兰葡萄酒,其香气成分中苯乙醇、异戊醇、苯乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯及异丁酸乙酯等质量浓度较高。

由图2a亦可知,即使是同一葡萄品种所酿成的葡萄酒,在不同产地其挥发性香气成分也存在显著的差异,焉耆产地赤霞珠葡萄酒富含α-萜品醇与异戊酸乙酯;和硕产地的赤霞珠葡萄酒香茅醇含量较高;而博湖产地赤霞珠葡萄酒香叶醇、里那醇及1-癸醇含量较高。对于马瑟兰葡萄酒而言,焉耆产地展现出更高的3-甲硫基丙醇、异丁醇、丁酸乙酯及乙酸异丁酯含量;而和硕产地则有更多的苯乙醇、异戊醇、苯乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯及异戊酸乙酯等香气成分。 焉耆产地西拉葡萄酒1-丁醇、3-甲硫基丙醇含量较高;而和硕产地西拉葡萄酒1-己醇、水杨酸甲酯、香茅醇、1-庚醇及乳酸乙酯等香气成分含量更高。至于霞多丽葡萄酒,焉耆产地样品在1-丁醇、月桂酸乙酯及癸酸乙酯等含量更高;和硕产地则乙酸异戊酯、乙酸己酯含量更高;而博湖产低则展现出更高的己酸乙酯含量。

由图2b与图2c可知,第一主成分(PC1)的方差贡献率为28.57%,第二主成分(PC2)的方差贡献率为21.38%,两个主成分累计方差贡献率为49.96%,表明所选维度可捕捉样本中近半数的变异信息。赤霞珠葡萄酒样品主要集中在PC1的负半轴区域;焉耆产地葡萄酒样品集中于PC2的负半轴区域。

2.3 基于挥发性香气成分的OPLS-DA

2.3.1 不同产地葡萄酒挥发性香气成分差异分析

本研究采用正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA),进一步深入探究了不同产地之间酒样的差异性,结果见图3。由图3a可知,针对不同产地酒样构建的OPLS-DA模型展现出了良好的解释能力(R2Y=0.674)和预测能力(Q2=0.447),能够有效地区分焉耆、和硕与博湖这三个产地的葡萄酒酒样。在OPLS-DA得分图中,焉耆与博湖产地葡萄酒样品主要位于x轴的正半轴,而和硕产地葡萄酒样品则位于x轴的负半轴。由图3b可知,经200次置换检验结果显示,Q2值始终低于R2,且Q2回归线与纵轴交点为负值(R2=0.626,Q2=-0.675),这一结果有效排除了模型过拟合的可能性,进一步验证了OPLS-DA模型的有效性。 由图3c可知,基于变量重要性投影(variable important in the projection,VIP)值>1,共筛选出14种差异挥发性香气物质,包括6种酯类、3种高级醇、2种脂肪酸、1种萜烯类以及2种醛类。

图3 不同产地葡萄酒样品挥发性香气成分正交偏最小二乘-判别分析(a)、置换检验结果(b)及变量重要性投影值(c)
Fig.3 Orthogonal partial least square-discriminant analysis (a), permutation test results (b) and variable importance in the projection values (c) of volatile aroma components in wine samples from different producing areas

2.3.2 不同葡萄品种酿造葡萄酒挥发性香气物质差异

为更精确地解析不同葡萄品种酿造葡萄酒挥发性香气成分的差异,进行挥发性香气成分的OPLS-DA,结果见图4。由图4a可知,针对赤霞珠酒样所构建的OPLS-DA模型,展现出了卓越的解释能力(R2Y=0.962)和拟合能力(Q2=0.601),能有效区分赤霞珠与其他葡萄品种。由图4b可知,经过200次置换验证,该模型未出现过拟合现象(R2=0.923,Q2=-1.02),验证了其有效性。由图4c可知,该模型筛选出16种VIP值>1的差异挥发性香气物质,包括9种酯类、3种高级醇、2种脂肪酸以及2种萜烯类。由图4d可知,针对马瑟兰酒样所构建的OPLS-DA模型,同样展现出了良好的解释能力(R2Y=0.735)和预测能力(Q2=0.467),能够有效区分马瑟兰与其他葡萄品种。由图4e可知,经200次置换测试,排除了模型过拟合的可能性(R2=0.552,Q2=-0.419)。由图4f可知,筛选出了16种VIP值>1的差异挥发性香气物质,包括8种酯类、5种高级醇以及3种脂肪酸。由图4g可知,针对西拉酒样所构建的OPLS-DA模型,同样展现出了出色的解释能力(R2Y=0.912)和预测能力(Q2=0.372),能有效区分西拉与其他葡萄品种。由图4h可知,经过置换测试验证,模型未出现过拟合现象(R2=0.651,Q2=-0.639)。由图4i可知,该模型筛选出了14种VIP值>1的差异挥发性香气物质,包括6种酯类、4种高级醇、2种脂肪酸以及2种萜烯类。 鉴于霞多丽与贵人香样品数量较少,将它们归入白葡萄酒类别,并进行了OPLS-DA分析。由图4j可知,针对白葡萄酒所构建的OPLS-DA模型,展现出了良好的解释能力(R2Y=0.991)和预测能力(Q2=0.864),能有效区分白葡萄酒与红葡萄酒。 由图4k可知,经过置换测试验证,模型同样未出现过拟合现象(R2=0.469,Q2=-0.674)。由图4l可知,该模型筛选出了17种VIP值>1的差异挥发性香气物质,包括10种酯类、4种高级醇以及3种脂肪酸。

图4 不同品种葡萄酿造葡萄酒样品挥发性香气成分正交偏最小二乘-判别分析得分图、200次置换检验结果及变量重要性投影值
Fig.4 Orthogonal partial least square-discriminate analysis score plots, 200 permutation test results and variable importance in the projection values of volatile aroma components in wine samples brewed by different varieties grape

2.3.3 重要差异挥发性香气物质分析

香气的形成是多种挥发性化合物间复杂而综合的相互作用结果[26]。焉耆盆地三个产地不同葡萄品种酿造葡萄酒样品中共筛选出29种重要差异香气化合物(VIP值>1且OAV>0.1),并基于这些关键差异挥发性化合物在不同产地及不同品种葡萄酒样品中的相对香气贡献度,绘制了气泡图进行可视化展示,以直观展现焉耆盆地三个产地各品种葡萄酒间关键差异香气物质含量及香气贡献度的差异,结果见图5。

图5 不同产地不同品种葡萄酿造葡萄酒重要差异香气物质含量气泡图
Fig.5 Bubble chart of important differential aroma components contents in wine brewed by different varieties grape from different producing areas

由图5可知,不同产地葡萄酒中重要差异挥发性香气成分分别为:焉耆29种、和硕28种、博湖25种。其中,3-甲硫基丙醇为焉耆产地葡萄酒所独有,而且9-癸烯酸乙酯含量也高于其他产地。和硕产地葡萄酒香茅醇与乳酸乙酯含量较高。博湖产地葡萄酒1-辛醇含量较高,但未检出月桂酸乙酯和水杨酸甲酯。

在不同品种方面,赤霞珠、马瑟兰、西拉、霞多丽、品丽珠和贵人香葡萄酒中分别鉴定出26种、26种、29种、25种、25种和21种重要差异性香气成分。 其中,乙酸己酯、苯乙醇、1-己醇与己酸等是区分不同品种葡萄酒的关键香气成分。 马瑟兰葡萄酒中苯乙醇、异戊醇和异丁醇等高级醇含量较高;西拉葡萄酒中1-己醇、乳酸乙酯与水杨酸甲酯含量较高;霞多丽中葡萄酒中己酸、癸酸及乙酸己酯、月桂酸乙酯、乙酸苯乙酯、癸酸乙酯等含量较高;品丽珠葡萄酒3-甲硫基丙醇、2-甲基丁酸乙酯和丁酸乙酯含量显著高于其他品种葡萄酒。

同一品种在不同产地葡萄酒也表现出显著香气差异。赤霞珠葡萄酒中2-甲基丁酸乙酯在焉耆产地含量最高;9-癸烯酸乙酯为和硕产地特有,该产地香茅醇含量也最高;香叶醇仅见于博湖产地赤霞珠,同时该产地里那醇和琥珀酸二乙酯含量也较高。马瑟兰葡萄酒中3-甲硫基丙醇为焉耆产地特有,该产地里那醇、异丁醇和9-癸烯酸乙酯含量高于和硕产地,但苯乙醇和异戊醇含量较低。西拉葡萄酒中3-甲硫基丙醇、月桂酸乙酯为焉耆产地特有,1-辛醇含量也较高;和硕产地西拉则含有癸醛、水杨酸甲酯等特有成分,且香茅醇、里那醇、1-己醇和乳酸乙酯含量更丰富。 霞多丽葡萄酒中9-癸烯酸乙酯为焉耆产地特有,该产地酯类成分含量最高;和硕产地以香茅醇及高含量的乙酸己酯、乙酸异戊酯为特征;博湖产地霞多丽中1-辛醇和1-己醇含量显著高于其他产地。因此,9-癸烯酸乙酯、3-甲硫基丙醇、香叶醇等可用于区分同一品种在不同产地的香气特征。

2.4 感官评价

对不同产地不同品种葡萄酿造葡萄酒进行感官评价,结果见图6。依据量化强度值(MF)的计算方法及五点标度法的评判标准,香气特征的存在需满足MF值>20%的条件,而显著特征则需MF值>50%[27]

图6 不同产地不同品种葡萄酿造葡萄酒感官评价结果
Fig.6 Sensory evaluation results of wine brewed by different varieties grape from different producing areas

由图6a可知,焉耆产地的葡萄酒中,品丽珠葡萄酒的黑色浆果与红色浆果香气特征的MF值最高,均接近90%;霞多丽葡萄酒的热带水果、温带水果与花香特征MF值同样接近90%;赤霞珠葡萄酒则以约65%的MF值展现出较强的生青味。由图6b可知,和硕产地的葡萄酒中,马瑟兰葡萄酒在黑色浆果与红色浆果香气特征上表现最为突出,MF值分别约为80%与75%。 贵人香葡萄酒则在热带水果、温带水果与花香特征上更为突出,MF值分别达到90%、75%与85%左右。西拉葡萄酒则以约90%的MF值在生青味特征上表现突出。由图6c可知,博湖产地的葡萄酒中,赤霞珠葡萄酒在黑色浆果、红色浆果与花香特征显著,MF值分别约为62%,50%与68%,而霞多丽葡萄酒则在热带水果与生青味特征上表现突出,MF值达到了65%与52%。

3 结论

本研究以焉耆、和硕、博湖产地的主栽葡萄品种酿造葡萄酒为研究对象,采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术结合感官量化分析,探究其挥发性香气成分的差异。 结果表明,不同产地不同品种葡萄酿造葡萄酒样品共鉴定出43种挥发性香气物质,基于气味活性值(OAV)共筛选出27种关键香气成分(OAV>1)。 层次聚类分析(HCA)与主成分分析结果表明,葡萄酒香气组成存在显著的品种与地域差异,OPLS-DA可以有效区分不同产地、不同品种葡萄酿造葡萄酒。乙酸己酯、苯乙醇、1-己醇与己酸是区分不同品种葡萄酒的关键香气成分,而9-癸烯酸乙酯、香叶醇等则可用于区分同一品种在不同产地的香气特征。感官评价结果显示,赤霞珠与西拉葡萄酒在焉耆产地表现出浓郁的黑色与红色浆果香气,而在和硕产地则生青味更突出;马瑟兰葡萄酒则在和硕产地表现出更强的黑色与红色浆果香气。

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Difference analysis of aroma characteristics of wine brewed by main cultivated grape varieties from Yanqi basin region in Xinjiang

NIE Zixuan1,ZHANG Yang1,HU Jialiang1,WANG Jiaqi1,WANG Jianguo2,XUE Shuhua2,LI Yunkui1,YANG Huafeng2,JIN Guojie1,3*
(1.College of Enology,Northwest A&F University,Yangling 712100,China;2.Xinjiang Xiangdu Winery Co.,Ltd.,Bayin 841100,China;3.Ningxia Helan Mountain East Foothill Wine Experiment Demonstration Station,Northwest A&F University,Yinchuan 740104,China)

Abstract:Using the wine made from the main grape varieties cultivated in Yanqi,Heshuo and Bohu production areas as the research object,the differences of volatile aroma components were explored using gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)technology combined with sensory quantitative analysis.The results were analyzed by orthogonal partial least squares discriminant analysis(OPLS-DA),hierarchical cluster analysis(HCA),and principal component analysis(PCA).The results showed that a total of 43 volatile aroma compounds were identified in wine samples made from different grape varieties of different producing areas.Based on odor activity value(OAV),27 key aroma compounds(OAV>1)were screened.HCA and PCA results indicated that there were significant varieties and regional differences in wine aroma composition.The wines from different production areas and varieties could be effectively distinguished by OPLS-DA.Hexyl acetate,phenethyl alcohol,1-hexanol,hexanoic acid,and others were identified as important aroma components for distinguishing wines brewed by different grape varieties, while ethyl 9-decenoate, geraniol, and others could be used to differentiate aroma characteristics of the same grape variety from different producing areas.Sensory evaluation results showed that Cabernet Sauvignon and Syrah wines from Yanqi exhibited intense black and red berry aromas,while those from Heshuo displayed more prominent green notes.Marselan wines from Heshuo demonstrated stronger black and red berry aromas.

Key words:Yanqi basin;grape variety;wine;aroma characteristic;difference analysis

中图分类号:TS262.6

文章编号:0254-5071(2026)01-0056-09

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2026.01.008

引文格式:聂子轩,张洋,胡加梁,等.新疆焉耆盆地产区主栽葡萄品种酿造葡萄酒香气特征差异分析[J].中国酿造,2026,45(1):56-64.

收稿日期:2025-03-28

修回日期:2025-10-16

基金项目:新疆维吾尔自治区重大科技专项(2022A02002-4);杨凌示范区科技计划项目(2024NY-26);陕西省自然科学基础研究计划(2023-JC-YB-145);国家自然科学基金项目(31801528)

作者简介:聂子轩(1999-),男,硕士研究生,研究方向为葡萄酒微生物与风味。

*通讯作者:靳国杰(1983-),男,副教授,博士,研究方向为葡萄酒微生物与风味。