新疆昌吉州玛纳斯县作为新疆天山北麓葡萄酒酿造特色小产区的代表之一，拥有丰富的光照和热量资源，天山雪水作为灌溉水源，葡萄原料纯净无污染[1]。每年的葡萄生长后期气候冷凉，没有持续高温天气，有利于酿造高质量的干红、干白葡萄酒的原料生长[2]。该地一直致力于引进、示范与推广优质酿酒葡萄品种，近几年先后引进了比诺塔吉（Pinotage）、多姿桃（Dolcetto）、司特本（Steuben）和马贝克（Malbec）四个红色酿酒品种。
比诺塔吉是南非特色的酿酒葡萄品种，由黑比诺（Pinot Noir）和神索（Cinsaut）杂交而成[3]，除非洲外，在巴西、加拿大、以色列、新西兰、美国都有种植。比诺塔吉表现为李子、樱桃、红树莓、黑树莓和香蕉的香味，且有较高的咖啡酸含量[4-5]。多姿桃是原产于意大利红色酿酒葡萄品种[6]，另外在美国、澳大利亚和新西兰等地也有种植。所酿酒口感清爽柔和，果香浓郁，带有黑樱桃、甘草和李子的香气。司特本是由美洲葡萄（Vitis labrusca）和欧亚种葡萄（Vitis vinifera）杂交而成[6]，既可作鲜食葡萄，又可作酿酒葡萄。其浆果体积较大，多用来酿造白葡萄酒及桃红葡萄酒。马贝克原产法国，该品种具有较强的适应性，在很多地区表现良好，尤其适宜阿根廷光照资源丰富，昼夜温差大的风土环境[7-8]，与我国新疆的气候类似。该品种酚类轮廓丰富，具有紫罗兰、黑树莓、李子、樱桃、香草和松露的香气。
本研究通过对4个品种的果实进行小规模酿造实验，在分析原酒酚类物质和香气物质的基础上，探究其酒质特征，以期为天山北麓产区的商业化生产提供理论指导。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
比诺塔吉、多姿桃、司特本和马贝克葡萄。葡萄园位于新疆昌吉州玛纳斯县中信国安葡萄酒业有限公司自建基地（北纬44°14′，东经86°15′）。植株行向为北偏东52°，株距1 m，行距2.8 m，自根苗。叶幕形为改良后的VSP[9]，短枝修剪，留梢量12～15支/株，留果量1～2果穗/新梢，结果带距地面大约60 cm。
氢氧化钠、酚酞、无水硫酸铜、磷酸、次甲基蓝、甲醇、乙醇、醋酸、柠檬酸、柠檬酸钠、乙酸钠、间苯三酚、丙酮、抗坏血酸、盐酸、亚硫酸（均为分析纯）：天津化工厂；甲醇、甲酸、乙腈、二甲花翠素-3-O-葡萄糖、儿茶素、表儿茶素、表没食子酸儿茶素、表儿茶素没食子酯和各香气标准品（均为色谱级）：美国Sigma-Aldrich公司；果胶酶（酶活3万U/g）：澳大利亚Optivin公司；Lalvin D254酵母菌、Lalvin 31乳酸菌：法国Lallemand公司。
1.2 仪器与设备
FA2004电子分析天平：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；PAL-1手持糖度计：日本Atago公司；PB-10 pH计：德国Sartorius公司；TDL-5-A低温离心机：上海飞鸽仪器有限公司；SG3200HBT超声波清洗机：上海冠特超声仪器有限公司；T6紫外分光光度计：上海普析通用仪器公司；Agilent 1200系列高效液相色谱-三重四级杆质谱联用仪、Poroshell 120 EC-C18色谱柱（150 mm×3.0 mm，2.7 μm），Agilent 6890 GC气相色谱、Agilent 5975 MS质谱、HP-INNOWAX（60 m×0.25 mm×0.25 μm）毛细管柱：美国Agilent公司。
1.3 方法
1.3.1 小规模发酵
实验于2018年采收季进行，其中比诺塔吉、多姿桃、司特本于9月1日采收，马贝克于9月5日采收。每个品种取20 kg果穗（每个生物学重复10 kg），人工破碎除梗后入10 L的小发酵罐，同时每罐加入10 mL 4%H2SO3和0.2 g果胶酶。发酵罐置于配备控温装置的酿造车间进行发酵，控制酒精发酵温度在22 ℃左右，入罐24 h后添加2 g活化好的Lalvin D254酵母，干净纱布盖住发酵罐罐口，每天早晚各压帽一次，并测定其相对密度和温度。酒精发酵结束（相对密度降至1.000以下且不再变化）后进行皮渣分离，自流汁和压榨汁移至6 L密闭玻璃容器，添加乳酸菌进行苹果酸-乳酸发酵（苹乳发酵），水封隔绝空气，控制苹乳发酵温度在20 ℃左右。苹乳发酵结束后加入6 mL 6%H2SO3并装瓶，置于酒窖中瓶储1个月后进行检测。
1.3.2 入罐及发酵过程中基本理化指标的检测
破碎入罐后果汁的可溶性固形物含量用手持糖度计测定，果汁pH值使用pH计测定。
酒精度、残糖、总酸、pH值：参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[10]进行测定。
色度采用分光光度计法测定。取适量样品分别在波长420、520、620 nm处用1 mm比色杯测定其吸光度值，色度值用3种波长条件下的吸光度值之和表示[11]。
1.3.3 酚类物质的检测
酒样花色苷的检测采用美国安捷伦1200系列高效液相色谱仪，配备6410三重串联四级杆质谱仪（QqQ）。所用色谱柱为Poroshell 120 EC-C18色谱柱。样品测定前经0.22 μm水系滤膜过滤，进样量5 μL。洗脱采用的流动相为：0.1%的甲酸水溶液为A相，含0.1%甲酸的50/50的甲醇乙腈溶液为B相。洗脱程序为10%～100%的B相持续15 min，后运行程序5 min。流动相流速为0.4 mL/min。柱温箱温度控制在55 ℃。质谱采用ESI离子源，正离子模式，喷雾电压为4 kV，离子源温度为150 ℃，干燥气温度为350 ℃，流量为12 L/h，雾化器压力为35 psi。检测器为多反应监测模式（multiplereaction monitor，MRM）。
酒样非花色苷酚类物质检测方法同上，梯度洗脱程序为0～28 min，10%～46%B；28～29 min，46%～10%B。洗脱结束后，维持10%B相冲洗5 min，平衡色谱柱。流速0.4 mL/min；进样量1 μL。
花色苷及非花色苷酚的定性依据为农业部葡萄酒加工重点实验室所建立的葡萄与葡萄酒酚类物质（高效液相色谱-质谱联用）指纹谱库[12]。定量采用外标法定量，各物质及其衍生物含量均已含有相同基元的标准物质含量计算。
1.3.4 香气物质的检测
利用农业部葡萄酒加工重点实验室已优化的顶空固相微萃取-气相质谱（HS-SPME-GC/MS）联用方法分析葡萄酒中的香气物质[13]。载气为高纯氦气（N2），流速为1 mL/min。升温程序如下：50℃保持1min，然后以3℃/min升温至220℃，最后保持5 min。其余条件如下：进样口温度为250 ℃，采取10∶1分流模式，电离方式为电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量为70 ev，离子源温度为230 ℃，质谱接口温度为280 ℃，质量扫描范围为30～350 u。
挥发性香气物质的定性根据美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）标准谱库中的保留指数和质谱信息进行分析。香气物质的定量根据对应的标准曲线来分析。
1.3.5 数据处理及统计分析
采用SPSS 22.0进行统计分析，采用Origin 8.5、Excel和R语言进行绘图。
2 结果与分析
2.1 入罐及发酵过程基本理化指标
比诺塔吉、多姿桃、司特本、马贝克基本理化指标如表1所示。
表1 入罐葡萄汁及发酵过程中葡萄酒的基本理化指标
Table 1 Basic physicochemical indicators of grape juice before entering the tank and the wine in the fermentation process
由表1可知，四者采收入罐均到达理想的成熟度，其中比诺塔吉的可溶性固性物含量最高（25.2°Bx），马贝克次之（23.0°Bx），多姿桃（21.9°Bx）和司特本（21.8°Bx）的可溶性固形物含量最低。入罐时比诺塔吉可滴定酸最高（7.4 g/L），而经过酒精发酵和苹乳发酵后总酸降低；相反，多姿桃和司特本经过酒精发酵和苹乳发酵结束后的总酸升高；而马贝克酒精发酵结束总酸升高，苹乳发酵结束后总酸降低。4个品种pH的变化趋势与总酸趋于一致。
苹乳发酵结束后，原酒酒精度高低顺序为比诺塔吉（12.8%vol）、多姿桃（11.8%vol）、马贝克（11.3%vol）、司特本（10.4%vol）。马贝克酒精发酵结束和苹乳发酵结束后的色度值（15.83）均明显大于其他3个品种。酒精发酵结束时的酒与苹乳发酵结束的酒相比，四者的色度值均降低，且马贝克降低的幅度最大。
2.2 酒精发酵过程中的温度比重变化
对4个品种入罐后酒精发酵过程中的温度和相对密度进行监测（图1），其中马贝克酒精发酵进程最快，接种酵母后9 d完成酒精发酵，其余3个品种11 d完成酒精发酵。由于采收日期的差异，马贝克入罐第1天的温度明显低于其他3个品种，发酵过程中温度变化呈现先升后降的趋势，在第5天左右到达发酵旺盛期。而比诺塔吉、多姿桃和司特本同一时间入罐，发酵初期的温度差异不大，发酵第7天到达旺盛期，此时期司特本的温度高于比诺塔吉和多姿桃。
图1 酒精发酵过程中温度和比重的变化
Fig.1 Changes of temperature and specific gravity during alcohol fermentation
2.3 花色苷
2.3.1 花色苷种类、浓度
四个品种均检测到15种不同种类的单体花色苷（表2），包括5种非酰基化单葡萄糖苷花色苷（Cyglu、Dpglu、MvGlu、PeGlu、Ptglu）、5种乙酰化（-ac）单糖花色苷，5种香豆酰化（-co）单糖花色苷。从花色苷浓度来看，比诺塔吉＞马贝克＞多姿桃＞司特本，且司特本远低于其他3个品种，这个结果也印证了司特本适于酿造桃红和干白葡萄酒的特点[6]。比诺塔吉、多姿桃及马贝克的花色苷质量浓度为500～700 mg/L。从色度看（表1），马贝克的色度显著高于比诺塔吉和多姿桃。比诺塔吉的花色苷浓度虽然最高，但苹乳发酵结束后的pH同样最高，高pH影响了其酒的颜色；多姿桃的pH虽与马贝克相近，但是马贝克的花色苷浓度要高于多姿桃，这就解释了马贝克的色度要高于多姿桃。
4个品种中比诺塔吉二甲花翠素类花色苷浓度最高（634.59 mg/L），马贝克（535.47 mg/L）和多姿桃（470.54 mg/L）次之，而司特本的二甲花翠素类花色苷浓度（0.92 mg/L）远远低于其他3个品种。司特本的花青素类花色苷和花翠素类花色苷浓度明显高于其他3个品种。
表2 四个品种所酿葡萄酒中花色苷的组成和浓度
Table 2 Anthocyanin composition and concentration in wines brewed by four grape varieties mg/L
2.3.2 不同酰化和羟基取代类型花色苷浓度
由表3可知，四个品种中未酰化的花色苷浓度最高，除司特本香豆酰化花色苷的浓度高于乙酰化花色苷外，其余三个品种均为乙酰化花色苷浓度高于香豆酰化花色苷。按照花色苷B环羟基取代，可以将花色苷分为两类：F3'H羟基取代花色苷（包括花青素类花色苷和甲基花青素类花色苷）；F3'5'H羟基取代花色苷（包括花翠素类花色苷、甲基花翠素类花色苷和二甲花翠素类花色苷）。四个品种的F3'5'H羟基取代花色苷浓度均远大于F3'H羟基取代花色苷浓度。
表3 四个品种所酿葡萄酒中各类型的花色苷浓度
Table 3 Concentration of each type of anthocyanin in wines brewed by four grape varieties mg/L
2.4 非花色苷酚
2.4.1 非花色苷酚浓度
非花色苷酚包括黄酮醇、黄烷醇和酚酸三类。由图2可知，马贝克的酚酸类（64.65 mg/L）和黄酮醇类（82.50 mg/L）质量浓度均高于其他三个品种；比诺塔吉的黄烷醇质量浓度（189.54 mg/L）最高，而黄酮醇的质量浓度（19.97 mg/L）最低；司特本的黄烷醇质量浓度（87.04mg/L）和酚酸质量浓度（20.17mg/L）均处于较低水平。
图2 四个品种所酿葡萄酒非花色苷酚类物质浓度
Fig.2 Concentration of non-anthocyanin phenols in wines brewed by four grape varieties
2.4.2 非花色苷酚聚类分析
对四个品种的非花色苷酚类物质浓度均一化处理后进行聚类热图分析（图3），在比诺塔吉中，浓度较高的物质有表儿茶素、原花青素B2、原花青素B1、儿茶素等几种黄烷醇类物质以及没食子酸一种酚酸类物质；多姿桃中浓度较高的有山奈酚半乳糖苷和山奈酚葡萄糖苷两种黄酮醇类物质，司特本中浓度较高的为杨梅酮半乳糖苷、槲皮素葡萄糖苷两种黄酮醇物质，以及4-羟基肉桂酸、原儿茶酸两种酚酸类物质。马贝克中浓度较高的有槲皮素鼠李糖苷、槲皮素葡萄糖醛酸、槲皮素半乳糖苷、杨梅酮、杨梅酮葡萄糖苷五种黄酮醇类物质，香草酸、阿魏酸、咖啡酸、2-羟基肉桂酸和3-羟基肉桂酸5种酚酸类物质，以及杨梅酮一种黄烷醇类物质。
图3 四个葡萄品种所酿葡萄酒中非花色苷酚类物质浓度热图
Fig.3 Heatmap of concentration of non-anthocyanin phenols in wines brewed by four grape varieties
2.5 葡萄酒的香气轮廓
将四个品种检测出的香气物质按照结构进行分类，并将每种物质的浓度除以该物质的感官阈值，得到相应的香气值（odor acivity value，OAV）（表4），其中醛酮类物质的香气值远小于0.1，对感官的贡献可以忽略不计，故未列入香气值表。从每个品种的各类物质浓度来看，比诺塔吉中乙酸酯浓度最高，多姿桃和司特本中高级醇浓度最高，马贝克中脂肪酸乙酯浓度最高。香气值方面，四个品种的降异戊二烯类对香气的贡献最大，其次是乙酸酯和脂肪酸乙酯等酯类。C6醇、大部分高级醇及脂肪酸对香气贡献负面影响，四个品种中司特本C6醇的香气值最低，而马贝克最高。多姿桃的高级醇香气值最高，马贝克最低。马贝克中脂肪酸香气值最高，比诺塔吉的香气值最低。酯类物质及降异戊二烯等对香气贡献正面影响，四个品种中比诺塔吉的酯类物质香气值最高，马贝克次之，司特本的香气值最低。降异戊二烯方面，多姿桃的香气值最高，马贝克其次，比诺塔吉中香气值最低。
表4 四个品种所酿葡萄酒中各类型的香气物质浓度和香气值
Table 4 Aroma substance content and aroma value in wines brewed by four grape varieties
将四个品种的各香气值（OAV）按照感官指标进行分类，并进行数据标准化处理（图4a）和均值标准化处理（图4b），绘制香气雷达图。其中四个品种的均以花香、果香及焦糖香为主要香气特征。其中多姿桃的花香、果香、焦糖香和烘烤香表现最突出，但化学味同样最重。司特本和马贝克的香气轮廓相近，马贝克的花香、果香及焦糖香要优于司特本，在四个品种中仅次于多姿桃，司特本的烘烤香要优于马贝克；其植物味要明显淡于其余三个品种，而马贝克由于其高含量的C6醇，植物味表现最重。比诺塔吉的呈现花香及焦糖味的物质的含量要明显低于其余三个品种。总体来说，多姿桃的香气轮廓表现最好，马贝克及司特本次之，比诺塔吉的香气轮廓表现最差。
图4 四个品种所酿葡萄酒的香气轮廓雷达图
Fig.4 Aroma profile radar chart of in wines brewed by four grape varieties
3 讨论
风土的概念是葡萄酿造学和栽培学中讨论最多的问题之一，气候、土壤、品种、栽培措施等诸多因素的交互作用决定了风土的独一无二[14-16]。比诺塔吉作为南非的著名酿酒品种，因其所酿酒中的咖啡酸含量高，易和二甲花翠素葡萄糖苷形成“pinotin A”[17]。而在本实验中，比诺塔吉酒中的咖啡酸含量很低，并不符合其在南非及德国等地的特点，可能是因为不同的风土条件造成了此品种的不同酿酒特性表现。对于马贝克而言，其作为阿根廷代表性的酿酒品种，适应阿根廷光照资源丰富、昼夜温差大的气候条件，这种气候条件与新疆天山北麓产区的气候条件类似。在阿根廷，马贝克有丰富的酚类物质轮廓[18]，本实验中，马贝克中非花色苷酚类物质种类最多，其酚酸及黄酮醇含量最高，酚类物质轮廓表现较好。这也说明了在类似风土气候下，品种表现的相似性。
花香及果香是呈现葡萄酒优良香气的重要指标[19-21]。多姿桃的香气轮廓最丰富，花香果香最突出，马贝克和司特本次之，比诺塔吉的花香果香最匮乏。干红葡萄酒中花色苷含量的一般水平在185～895 mg/L范围内[22-23]，本实验中除司特本（87.04 mg/L）外，其余三个品种都在这个范围之内，且司特本的酚类物质轮廓并不丰富，黄酮醇、黄烷醇及酚酸类物质均处于较低水平，所以司特本不适于干红葡萄酒的酿造，可用于酿造桃红或干白葡萄酒。比诺塔吉葡萄酒中的黄烷醇含量可达189.54 mg/L，远高于其余三个品种，而其黄酮醇含量最低，仅为19.97 mg/L，且香气表现要比其余三个品种差，是否适于干红葡萄酒的酿造还有待探讨。马贝克葡萄酒中酚类物质轮廓丰富；多姿桃葡萄酒中酚类物质较为均衡，没有明显的缺陷，其香气表现最好。二者均可用于干红葡萄酒的酿造。
4 结论
本研究以中信国安葡萄酒业有限公司玛纳斯基地的比诺塔吉、多姿桃、司特本和马贝克四个品种为材料，进行小规模发酵实验，测定瓶储1个月后葡萄酒的酚类物质浓度和香气物质轮廓，结果表明，司特本葡萄酒花色苷浓度低，不适于干红葡萄酒的酿造。比诺塔吉葡萄酒黄烷醇含量最高，黄酮醇含量最低，香气表现较差，其是否适于干红葡萄酒的酿造还有待探究。马贝克葡萄酒酚类物质最丰富，酚酸及黄酮醇含量最高；多姿桃葡萄酒酚类物质较均衡，香气轮廓最丰富，二者皆适于干红葡萄酒的酿造，可以在天山北麓产区进行商业化生产。
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