挥发性香气物质是影响葡萄酒品质的主要因素之一，在葡萄酒风格和质量方面起着重要的作用。目前，被鉴定的葡萄酒中的香气成分有1 000多种[1]。影响葡萄酒芳香物质的因素有很多，首先由产区的土壤、气候、品种等自然因素决定，其次由人为因素决定，如栽培技术、酿酒工艺等[2-4]。只有在适宜的地理环境条件下才能使优良的葡萄品种发挥出其潜在的优质特征，同一品种在不同地域种植所表现出的风格也大有不同，这也使葡萄酒具有了区域化特征[5-8]，同时也决定了不同地区的葡萄酒独特的品质和风格[9]。新疆地质地貌复杂，气候类型多样，适合种植酿酒葡萄，是我国著名的酿酒葡萄种植产区之一[10-14]。近年来新疆葡萄酒产区地理标志逐渐被挖掘划分，这使新疆葡萄酒产业得到了前所未有的发展，在新疆形成了玛纳斯产区、伊犁产区、和硕盆地产区、哈密产区。四个产区各有特色，各成一体。组成香气的成分含量的多少、种类、阈值及彼此之间的相互作用决定了葡萄酒风味的典型性[15-17]，所以研究葡萄酒在不同产区的特征性香气成分，对于预测不同产区内葡萄酒产品风味特征具有重要意义[18]。
赤霞珠也称卡本内·苏维翁、解百纳，原产于法国波尔多地区，1892年首次引入中国，是世界著名的红葡萄酒品种之一，由于其品质优良易于种植且产量稳定，因此是国内栽培面积最大的红葡萄酿酒品种。目前，关于赤霞珠干红葡萄酒的研究主要集中在品种特有芳香物质的研究。而针对不同产区赤霞珠干红葡萄酒芳香物质差异比较的报道较少。
本研究采用顶空-固相微萃取（head space-solid phase microextraction，HS-SPME）与气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用的方法对四个产区赤霞珠干红葡萄酒的挥发性香气成分进行定性、定量分析。为得到较为科学的结果，采用主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA）对香气特征成分进行差异性分析，为生产具有新疆不同产区地域特色的葡萄酒提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
酒样：本研究试验用酒由玛纳斯中信国安、伊犁中信国安、和硕芳香庄园、哈密新雅4个葡萄酒厂提供，均为2017年酿造的赤霞珠干红葡萄酒。
C8～C40正构烷烃标准品（色谱纯）：北京百灵威科技公司；无水乙醇（色谱纯）、氯化钠（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司
1.2 仪器与设备
7890A-5975C色谱-质谱联用仪：美国安捷伦公司；65μm PDMS/DVB顶空固相微萃取纤维头：上海安谱公司；DZKW-C电子恒温水浴锅：北京光明医疗仪器厂。
1.3 实验方法
1.3.1 香气成分的测定
SPME的萃取：在20 mL的顶空瓶中先加入15 mL赤霞珠干红葡萄酒，再加入20%的NaCl即3 g，将顶空瓶放置在60℃电子恒温水浴锅中平衡10 min，然后将已活化好的65 μm PDMS/DVB顶空固相微萃取头通过橡皮垫插入，调整好纤维头与酒样之间的距离，防止接触到液面，于60℃水浴锅中吸附50min后，取出立即插入GC-MS进样口，解吸10 min后进行香气成分的鉴定。
GC-MS分析条件：色谱柱Agilent19091S-431UIHP-5ms（15 m×250 μm×0.25 μm）；进样口温度：260℃；升温程序：初始温度50℃，保持2 min，以2℃/min的速率升至150℃，再以4℃/min的速率升温至220℃，保持10 min；载气为氦气（He），压力27.114psi，色谱柱流量1mL/min，不分流进样。电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量70 eV，四极杆温度150℃，离子源温度230℃，扫描范围30～500 amu。
1.3.2 数据分析
定性定量分析：由GC-MS分析所得的样品质谱图经计算机在美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）11数据库检索比对并结合相关文献[19-21]标准图谱进行定性分析；运用面积归一法定量计算出各化学成分的相对百分含量。
主成分分析：采用SPSS 21.0数据处理软件对试验数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 赤霞珠干红葡萄酒香气成分GC-MS检测结果
通过SPME与GC-MS联用对4个不同产地赤霞珠干红葡萄酒的香气成分进行检测和分析，总离子流色谱图见图1。由图1可知，共分离出91个色谱峰。各产区赤霞珠干红葡萄酒中挥发性香气成分的定性结果和主要香气组分的含量分别见表1和图2。
图1 4个产区赤霞珠干红葡萄酒香气成分GC-MS总离子流色谱图
Fig.1 Total ion chromatogram of aroma components in Cabernet Sauvignon in dry red wines from 4 production areas analysis by GC-MS
表1 4个产区赤霞珠干红葡萄酒香气成分及相对含量
Table 1 Aroma components and relative content of Cabernet Sauvignon in dry red wines from 4 production areas
序号 保留时间/min 香气成分X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 3.492 3.665 3.671 4.011 4.141 4.276 4.530 4.638 5.237 5.237 6.231 6.231 6.842 1-己醇4-甲基-1-戊醇3-甲基-1-丁醇乙酸酯2,2'-氧合-乙醇2-戊醇2-壬醇1,3-二氧-5-醇甲氧基苯基肟2-氨基-5-甲基苯酸吖啶1-蒽胺2-蒽胺3-（甲硫基）-1-丙醇相对含量/%玛纳斯 伊犁 哈密 和硕- --3.06 0.52 4.10- - - -- - - -0.70-2.33 0.41- -2.810.22- - - - -- - - - -1.05-2.04-0.76 0.28-0.85-0.26 0.29 0.25 0.17 0.22- -- -0.29 0.12
续表
序号 保留时间/min 香气成分X14 X15 X16 X17 X18 X19 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 X27 X28 X29 X30 X31 X32 X33 X34 X35 X36 X37 X38 X39 X40 X41 X42 X43 X44 X45 X46 X47 X48 X49 X50 X51 X52 X53 X54 X55 X56 X57 X58 X59 7.495 7.738 10.456 12.492 12.859 13.259 14.345 16.501 17.673 18.089 18.526 18.834 19.061 21.908 23.334 23.955 25.808 26.089 26.894 29.503 29.546 30.146 30.292 30.762 32.788 32.971 32.982 33.020 33.825 34.176 34.257 34.257 34.954 34.959 35.289 35.300 35.505 36.801 37.001 37.477 37.482 37.487 40.205 40.264 40.815 40.848己酸己酸乙酯2-丁酸己酯2-甲基-7-苯基吲哚4-溴-2-氯苯胺苯乙醇〔5（4-硝基苯基）-2H-1,2,4-三唑-3-基〕吡啶5-（3-氨基丙基）-5-,10-二氢-11H-二苯并[B,E][1,4]二氮杂-11-酮丁二酸二乙酯辛酸辛酸乙酯琥珀酸氢乙酯琥珀酸己酯2-丙酯乙酸苯乙酯1-（4-甲基二苯并噻吩-2-基）-哌啶6-碘己醛反式-3-甲基-4-辛酸内酯3,6-双（N-二甲氨基）-9-乙基咔唑琥珀酸丁基乙酯(E)-1-（2,6-,6-三甲基-1,3-环己二烯-1-基）-2-丁烯-1-酮大马士酮正癸酸（癸酸）9-癸烯酸乙酯癸酸乙酯乙基3-甲基丁醇丁二酸酯乙基3-氧代丁基-2-基琥珀酸酯琥珀酸环己基乙酯琥珀酸乙基3-甲基丁基-2-酯邻苯二甲酸二甲酯顺式-β-法尼烯7H-二苯并咔唑白垩碱3-叔丁基-4-羟基茴香醚2,6-双（1,1-二甲基乙基）-4-羟基-4-甲基-2,5-环己二烯-1-酮十四烷醇N-十三碳-1-醇环十二烷1,3-二甲基十二烷对苯二甲酸3,4-二甲基苯基乙酯2，4-二氢-5-（3-硝基苯基）-2-苯基-3H-吡唑-3-酮甲地孕酮醋酸酯1-十二烷醇橙花醇2甲基-4-苯基-5-硫代-1,2-4-三唑啉-3-酮十五烷酸月桂酸相对含量/%玛纳斯 伊犁 哈密 和硕--1.610.98- - -- - -0.66 1.70 0.32- -28.5641.41- -- -18.80 0.40 11.34 17.48-6.62- -- -0.550.72 22.64 0.26 1.10 5.25-11.18 2.44 2.77 0.66- - - -- - - -0.22-0.38 4.62 0.98 8.70 5.12 0.31- -- - - - - - -4.21-2.59 2.86- -- -4.82-8.60 1.20 0.31 1.54 0.23 0.07 0.98 0.74 0.68 1.84 0.32 0.19 0.35 27.19 0.55-15.09-11.07 2.87 1.22 0.42 0.88 0.32 0.52 0.33-0.44-3.96-5.76 2.60-0.66-0.90- -- - - - - - - - - - - - -- - - - - - -- -0.70-0.55-0.38-0.25 0.28- - - -0.70-0.61-0.57-0.22- - -- -0.60 0.89 1.31 1.36- -0.21 0.13- - -- -- - -0.33- -0.340.37
续表
注：“-”表示未检测出。
序号 保留时间/min 香气成分相对含量/%玛纳斯 伊犁 哈密 和硕X60 X61 X62 X63 X64 X65 X66 X67 X68 X69 X70 X71 X72 X73 X74 X75 X76 X77 X78 X79 X80 X81 X82 X83 X84 X85 X86 X87 X88 X89 X90 X91 41.896 42.274 44.067 47.470 51.382 52.797 52.802 54.558 54.806 55.357 55.547 55.590 56.179 58.745 59.085 59.236 59.258 59.474 59.944 60.862 62.726 62.832 63.088 63.747 64.233 64.390 64.427 64.552 65.092 67.463 67.733 73.157邻苯二甲酸二乙酯月桂酸乙酯3,6-二甲氧基-9-（2-苯基乙炔基）-氟-9-醇2-乙基吡啶肉豆蔻酸肉豆蔻酸乙酯3,6-双（N-二甲氨基）-9-乙基咔唑3-甲基己烷-2,3,5-三羧酸N-苄基-N-乙基对异丙基苯甲酰胺癸二酸，丁烯-2-烯丙基酯1,2-苯二甲酸双（2-甲基丙基）酯邻苯二甲酸二异丁酯N-壬甾烷醇-1邻苯二甲酸二丁酯棕榈酸己二酸丁基2-戊酯9-十六碳烯酸乙酯柠檬酸丁酯棕榈酸乙酯棕榈酸异丙酯(E)-8-油酸甲酯(Z)-9-十八烯酸甲酯1,2-二甲基-4-氮杂蒽-3-羧酸反式-1-十八碳烯酸亚油酸乙酯油酸油酸乙酯二酚基丙烷十八酸乙酯反式-4-（二甲氨基）查尔酮对甲氧基肉桂酸辛酯r4-甲基苯甲酸[4（甲氧羰基）苯基]甲酯0.07 1.28 0.09 0.66 4.40 1.08 0.78 1.96 0.42 0.08 0.06-0.43 0.09 0.18 0.31 0.23 1.44 0.90 3.29 0.24 0.48 2.49 3.82 0.38 0.62 0.41 0.80 0.67 1.53 1.30 2.94 0.92 2.34 0.24 0.36 0.29 0.15 0.44 2.67 0.54 0.35 0.98 0.79 0.77 0.76 0.15 1.84 1.57 1.54 3.09 8.08 0.17 1.86 1.20 0.47 0.38
图2 4个产区赤霞珠干红葡萄酒香气种类及相对含量比较
Fig.2 Comparison of aroma components types and relative contents in Cabernet Sauvignon dry red wines from 4 production areas
2.2 香气成分分析
2.2.1 4个产地葡萄酒香气成分含量分析
由表1、图2可知，玛纳斯产区酿造的赤霞珠干红葡萄酒中共检出29种香气成分，主要包括酯类20种（占总含量的60.98%），醇类1种（占总含量的28.56%），酸类2种（占总含量的5.02%），醛酮类1种（占总含量的0.13%），萜烯类3种（占总含量的0.54%），其他类2种（占总含量的4.77%）。相对含量较高的成分有苯乙醇（28.56%）、丁二酸二乙酯（18.80%）、辛酸乙酯（11.34%）、癸酸乙酯（8.70%）、乙基3-甲基丁醇丁二酸酯（5.12%）、癸酸（4.62%）、棕榈酸乙酯（4.40%）等。
伊犁产区酿造的赤霞珠干红葡萄酒中共检出30种香气成分，主要包括酯类21种（占总含量的49.7%），醇类3种（占总含量的43.29%），酸类4种（占总含量的6.47%），其他类2种（占总含量的0.5%）。相对含量较高的成分有苯乙醇（41.41%）、丁二酸二乙酯（17.48%）、辛酸乙酯（6.62%）、癸酸（4.21%）、3-甲基-1-丁醇乙酸酯（4.10%）、油酸乙酯（3.80%）、棕榈酸乙酯（3.29%）等。
哈密产区酿造的赤霞珠干红葡萄酒中共检出49种香气成分，主要包括酯类23种（占总含量的55.76%），醇类5种（占总含量的29.85%），酸类5种（占总含量的5.72%），醛酮类2种（占总含量的1.05%），其他类13种（占总含量的7.62%）。相对含量较高的成分有苯乙醇（27.19%）、丁二酸二乙酯（15.09%）、辛酸乙酯（11.07%）、癸酸乙酯（5.76%）、癸酸（3.96%）、邻苯二甲酸二丁酯（2.94%）、琥珀酸氢乙酯（2.87%）、乙基3-甲基丁醇丁二酸酯（2.60%）、棕榈酸乙酯（2.37%）等。
和硕产区酿造的赤霞珠干红葡萄酒中共检出50种香气成分，主要包括酯类27种（占总含量的61.82%），醇类8种（占总含量的25.06%），酸类4种占总含量的（7.33%），醛酮类4种（占总含量的2.75%），萜烯类1种（占总含量的0.21%），其他类6种（占总含量的2.83%）。相对含量较高的成分有苯乙醇（22.64%）、辛酸乙酯（11.18%）、癸酸乙酯（8.60%）、棕榈酸乙酯（8.08%）、丁二酸二乙酯（5.25%）、癸酸（4.82%）、柠檬酸丁酯（3.09%）、琥珀酸己酯2-丙酯（2.77%）、月桂酸乙酯（2.67%）等。
由此可发现四个产地的赤霞珠干红葡萄酒主要香气种类基本相似，体现了赤霞珠干红葡萄酒香气特性，但同一种类葡萄酒香气化合物及其含量在不同产地相对含量差异较大。为了进一步分析四个产地葡萄酒的主体和特征香气成分，需要通过统计学分析加以判定和归类[22]。
2.2.2 不同产区干红葡萄酒香气主成分分析
本研究对检测出的91种香气成分利用SPSS 21.0软件进行了主成分分析。主成分1（principal component 1，PC1）的方差贡献率为42.34%，主成分2（PC2）的方差贡献率为38.99%，两个成分累计方差贡献率达到81.068%，总提取信息达到80%以上，可见前两个主成分可以说明该数据情况。
四个产区在PC1和PC2上的得分图见图3。由图3可知，1号玛纳斯产区和2号伊犁产区都在第三象限，且产区得分的关联度较大。3号哈密产区在第四象限，在PC1的映射上最大表明该产区对PC1的贡献率最大，且PC1与哈密产区呈正相关，PC2与其呈负相关。4号和硕产区在第二象限，该产区对PC2的贡献率最大，且PC2与该产区呈正相关，PC1与该产区呈负相关。3号哈密产区与4号和硕产区香气成分关联度最低。
图3 4个产区赤霞珠干红葡萄酒挥发性香气组分主成分载荷图
Fig.3 Principal component load plot of volatile aroma compounds in Cabernet Sauvignon dry red wines from 4 production regions
2个主成分上香气的载荷图见图4。由图4可知，X23为辛酸、X34为大马士酮、X36为9-癸烯酸乙酯为1号玛纳斯产区的特有香气呈树皮和甜苹果的风味；X32琥珀酸丁基乙酯、X41琥珀酸乙基-3-甲基丁基-2-酯、X769-十六碳烯酸乙酯为2号伊犁产区的特有香气成分；X5为2-戊醇、X6为2-壬醇、X10为吖啶、X11为1-蒽胺是3号哈密产区的特有香气成分，呈强烈的水果清香带有覆盆子和蔷薇的香气；X61为月桂酸乙酯、X65为肉豆蔻酸乙酯、X78为棕榈酸乙酯为4号和硕产区的特有香气成分呈果香花香椰子味和蜂蜡香。
图4 4个产区赤霞珠干红葡萄酒挥发性香气组分主成分得分图
Fig.4 Principal component score of volatile aroma compounds in Cabernet Sauvignon dry red wines from 4 production areas
3 结论
葡萄酒中的挥发性香气成分是构成葡萄酒品质的重要成份，本研究采用HS-SPME与GC-MS联用测定四个产区赤霞珠干红葡萄酒挥发性香气成分，通过对比发现香气成分酯类物质在四个产区各自香气成分含量中所占比例均为最高，在新疆四个产区中苯乙醇的含量均为最高呈玫瑰花香，且远高于其他香气成分在该产区所占的比例。另外，萜烯类物质仅在玛纳斯产区和和硕产区被检出。在全部检出的91种香气成分中己酸乙酯、苯乙醇、丁二酸二乙酯、辛酸乙酯、癸酸、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、棕榈酸乙酯为四个产区共有且相对含量较高，对赤霞珠葡萄酒香气品质可能具有重要影响。由于含量高的成分不一定代表该葡萄酒典型香气的主成分，因此用主成分分析法研究它们的特征香气成分，得到了各个产区的特征性香气，玛纳斯产区为辛酸、大马士酮和9-癸烯酸乙酯，伊犁产区为琥珀酸丁基乙酯、琥珀酸乙基-3-甲基丁基-2-酯、9-十六碳烯酸乙酯，哈密产区为2-戊醇、2-壬醇、吖啶、1-蒽胺、和硕盆地产区为月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯和棕榈酸乙酯。
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