果皮颜色对判断果实质量有重要作用，它是由不同呈色物质共同作用的，使果皮呈现不同颜色[1]。在赤霞珠葡萄的成熟过程中，叶绿素迅速分解，花青素积累，果皮逐渐变红。研究发现果实发育成熟过程中可溶性固形物的含量与花色苷基因的表达有关联[2]。酚类物质是葡萄酒中不挥发性风味物质的重要组成，与葡萄酒的品质密切相关，主要体现在颜色、口感、收敛性、澄清度、稳定性及功能性等方面[3]。花色苷是葡萄酒中主要的呈色物质，通过与单宁结合发生辅色作用来保护葡萄酒的颜色，提高葡萄酒在陈酿过程中颜色的稳定性[4-5]，花色苷含量与葡萄的种类、季节、产量、灌溉等都有关系[6]。
关于负载量对葡萄果实和葡萄酒品质影响的研究，早在20世纪中期就普遍开始了，为了增加葡萄酒的风味，酒庄庄主们纷纷降低酿酒葡萄果实的负载量[7]。负载量直接影响葡萄的产量及果实品质，合理的负载量是葡萄树获得高产、稳产、优质的重要措施。高负载量会加剧葡萄果树养分的消耗，葡萄果实糖分积累变缓，导致葡萄酒品质变差[3]；过分疏除果穗会导致葡萄营养生长与生殖生长的失衡，光合产物流向发生改变，导致树体疯长，损害树体[8]。通过调控负载量等工措施能够影响葡萄花色苷的生物合成[9-10]。负载量的调节使树体的透风性和透光性得到较大改善，光合利用率上升，果实糖分的积累得到有效提升，因此果实的着色有明显的变化。调亏灌溉（regulated deficit irrigation，RDI）是指在作物生长发育某些阶段（主要是营养生长阶段）主动施加一定的水分胁迫，促使作物光合产物的分配向人们需要的组织器官倾斜，以提高其经济产量的节水灌溉技术。20世纪70年代由澳大利亚科学家在研究桃树和梨树的过程中首次提出[11]。调亏灌溉可以限制葡萄植株很多不必要的营养生长，使卷须脱落，新梢停止生长[12]，调亏灌溉在轻度或中度时，提高葡萄浆果品质、维持产量、有效提高水分利用率。在经过调亏灌溉后的植株会获得相应的补偿效应，但是过度的调亏灌溉会造成葡萄植株不可逆的伤害[13]。
本实验以新疆和硕产区酿酒葡萄赤霞珠（Cabernet Sauvignon）为原料，采用人工疏穗减少果穗的数量调整树体负载量，采用调亏灌溉控制水分胁迫，减少灌溉时间给予葡萄植株适当的水分，使葡萄利用充沛的光合源及水分生长发育，提高葡萄品质。考察不同处理对葡萄酒酚类物质含量、色泽及品质的影响，为提升新疆和硕产区酿酒葡萄赤霞珠色泽品质提供一定数据支撑。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 试验原料
选用新疆和硕县瑞峰酒庄（86.84°E，42.23°N）酿酒葡萄赤霞珠为原材料，定植于2001年，南北行向，株行距3.5 m×0.6 m，架势为多主蔓扇形，树势一致，土肥水管理与酒庄种植园保持一致。
1.1.2 化学试剂
芦丁（纯度≥95%）：上海奥克化学有限公司；一水合没食子酸（纯度≥98%）：湖北倍思电子材料有限公司；福林酚（纯度≥98%）：西亚化学科技（山东）有限公司；甲醇、无水乙醇、无水碳酸钠、十水合碳酸钠、单宁酸、磷酸、氢氧化钠、氯化钾、浓盐酸（均为分析纯）：南京化学试剂股份有限公司；硫酸铜（分析纯）：天津市光复科技发展有限公司；酒石酸钾钠、无水葡萄糖、钨酸钠（均为分析纯）：天津市致远化学试剂有限公司；磷钼酸、亚硝酸钠、三氯化铝、冰合醋酸钠（均为分析纯）：广州市恒欣化工有限公司；偏重亚硫酸钾（分析纯）：烟台帝伯仕啤酒技术有限公司；果胶酶（3万U/g）：南宁东恒华道生物科技有限责任公司；酿酒酵母、乳酸菌：法国诺盟集团；单宁（食品级）：上海康禧食品饮料有限公司；酒石酸（分析纯）：法国LAFFORT公司。
1.2 仪器与设备
PL303型电子天平：梅特勒-托利多仪器有限公司；TU-1810型紫外分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；HH-4数显恒温水浴锅：常州隆和仪器制造有限公司；F3单道移液枪：济南欧莱博科学仪器有限公司；FL-2A远红外-封闭电炉：上海力辰仪器科技有限公司。
1.3 方法
1.3.1 负载量和调亏灌溉试验处理
对照（CK）组：不疏穗（＞30穗/株），正常灌溉时长6.0 h。
负载量处理组：葡萄开花坐果后通过人工疏穗处理，控制植株达到4种不同单株负载量处理：C1（20穗/株）、C2（25穗/株）、C3（30穗/株）。
调亏灌溉处理组：R1（70%正常灌溉时长，4.2 h）、R2（80%正常灌溉时长，4.8 h）、R3（90%正常灌溉时长，5.4 h）。调亏灌溉处理每7 d灌溉1次，解除水分胁迫后恢复正常供水至成熟。
选取生长发育基本一致的葡萄树，各选取18株，重复3次，共计378株。直至葡萄果实完全成熟后采收，酿酒待用。
1.3.2 赤霞珠干红葡萄酒的制备
赤霞珠葡萄果实成熟后各处理随机采收20 kg，参照岳泰新等[14]干红葡萄酒小容器酿造法进行酿造。采收的赤霞珠葡萄经过分选除梗后手工破碎，与5 g/100 L的SO2（偏重亚硫酸钾）一起装入20 L的玻璃罐，加入3 g/100 L的果胶酶，24 h后接入活化好的酵母（20 g/100 L），进行酒精发酵，发酵温度控制在25～28 ℃。酒精发酵过程中每6 h进行1次循环，测1次比重，连续2 d比重不再下降视为酒精发酵结束。用干净的纱布分离皮渣，接乳酸菌进入苹果酸-乳酸发酵，温度控制在18～20 ℃，苹果酸-乳酸发酵结束后，添加SO2（30 mg/L）终止发酵，分离，倒罐，低温贮藏，得到干红葡萄酒，待测。
1.3.3 葡萄酒的颜色及品质分析
酒精度、总酸、挥发酸、残糖、干浸出物、色度及色调等测定参照国标GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》；总酚含量（以没食子酸计）测定参照Folin-Ciocalteu比色法[15]；单宁含量（以单宁酸计）测定参照福林丹尼斯法[16]；花色苷含量测定采用pH示差法[17]；类黄酮含量（以芦丁计）测定采用PDINANDO J等[18]的方法；葡萄酒CIELab颜色参数测定参照陈晓艺[19]的方法。
1.3.4 主成分分析
主成分分析（principal component analysis，PCA）是通过变量变换的方法把相关的变量变为互不相关的综合指标变量，从而实现对数据集的降维，使得问题得以简化。以葡萄酒的基本理化指标、酚类物质含量和颜色为评价因子，采用主成分分析法，综合评价不同处理间葡萄酒品质的差异。
1.3.5 数据处理
运用Excel 2010处理数据、SPSS18.0进行数据分析、Origin 8.5进行绘图。
2 结果与分析
2.1 不同处理对赤霞珠干红葡萄酒理化指标的影响
不同处理组对赤霞珠干红葡萄酒理化指标的影响见表1。由表1可知，供试酒样的理化指标均符合国标GB 15037—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》要求，均为合格的干红葡萄酒产品。与对照（CK）组相比，负载量（疏穗）处理残糖含量分别下降了4.80%、1.55%、7.44%；调亏灌溉处理残糖含量分别减少了0.77%、1.55%、8.26%。结果表明，负载量处理与调亏灌溉处理均对残糖含量有影响。谭立杭[20]指出，新疆产区相比其他地区还原糖含量高，可能是新疆昼夜温差较大的气候特点及酿造工艺而造成的。李磊[21]研究表明，调亏灌溉处理能显著增加葡萄果实的含糖量，发酵过程中果实中糖分不能完全向酒精度转化，转化越多，残糖含量就越少。R3处理的酒样总酸含量显著高于其他处理组（P＜0.05），R1处理与CK组无显著差异（P＞0.05），其余处理则显著低于CK组（P＜0.05），这可能是不同处理使得葡萄果实可滴定酸含量存在差异、或者是发酵过程中各种生物化学反应导致的提取率不同[22]。C3处理的酒样酒精度显著高于CK组（P＜0.05）。综合来看，C2、R3处理组理化指标较好。
表1 不同处理对赤霞珠干红葡萄酒理化指标的影响
Table 1 Effects of different treatment on physicochemical indexes of Cabernet Sauvignon dry red wine
注：每列不同肩标不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。下同。
2.2 不同处理对赤霞珠干红葡萄酒酚类物质的影响
不同处理对赤霞珠干红葡萄酒酚类物质的影响见图1。由图1a可知，不同疏穗处理酒样的总酚含量均显著大于CK组（P＜0.05），其中C2处理酒样总酚含量最高，为843.40 g/L，这可能是因为疏穗处理造成果树负载降低，进而增加了多酚的底物合成[23]。除R3处理，R1、R2处理酒样均与CK组呈显著性差异（P＜0.05），R1处理酒样总酚含量较高，达791.36 g/L，且随着调亏程度的增加，总酚含量呈现持续上升的趋势。
由图1b可知，疏穗处理酒样中单宁含量均低于CK组，除C1处理与CK组存在显著差异，其余处理含量虽稍低于CK组，但差异并不显著（P＞0.05），说明单宁含量受疏穗处理的影响不大，这与刘胜[24]的研究结果相似。调亏灌溉处理酒样单宁含量为R3＞R1＞R2＞CK，其中R3处理酒样单宁含量最高，为1.95 g/L，表明适当的调亏灌溉对葡萄酒中单宁含量有提升作用，增强葡萄酒的收敛口感。因为调亏灌溉有利于大分子聚合色素与牛血清蛋白共沉淀作用，形成更有利于感知收敛性的缩合单宁，这与赵益梅等[5]的研究结果相似。
图1 不同处理对赤霞珠干红葡萄酒酚类物质的影响
Fig.1 Effects of different treatment on phenols of Cabernet Sauvignon dry red wine
由图1c可知，不同处理对酒样中花色苷含量影响显著（P＜0.05）。随着疏穗程度的增大，酒样中花色苷含量先增大后降低，且疏穗处理的酒样与CK组相比均有显著差异（P＜0.05），其中C2处理酒样含量最大，为500.55 mg/g，说明疏穗处理对于提升葡萄酒中花色苷含量有显著影响（P＜0.05），C1、C3处理含量降低或许是产量的降低使得葡萄酒中不易被浸提出的酰化花色苷含量随之减小，因此产量改变了单体花色苷种类结构，进而影响到酿酒过程中的浸渍效率[25]；花色苷含量随调亏程度则呈上升、下降、上升的趋势，可能是轻度调亏灌溉增加了葡萄果实的花色苷、糖以及脱落酸的含量，同时脱落酸和糖含量的增加会刺激糖类运输以及花色苷合成途径中转录因子的表达，从而加快花色苷生物合成，促进花色苷的积累，进而在葡萄酒的酿造过程中通过浸渍进入到酒样中[5]。
由图1d可知，不同处理酒样的类黄酮含量范围为70.22～100.78 mg/L，其中C1处理酒样的类黄酮含量显著大于其余疏穗处理（P＜0.05），较CK组增加了23.98 mg/L；R1处理酒样的类黄酮含量显著大于其余调亏灌溉处理（P＜0.05），较CK组增加了30.56 mg/L，其余处理间含量虽略有差异，但均差异不显著（P＞0.05）。这与ROBY G等[26]研究结果相似，调亏灌溉处理使葡萄果皮变厚，而果皮是类黄酮物质合成的主要组织，因此适当的调亏灌溉处理能增加葡萄果实类黄酮含量，葡萄酒中类黄酮含量差异可能是葡萄细胞被破坏时会释放出与类黄酮质量相关的化合物，它们进入果汁后与其他物质或本身能够发生作用，使得果实中的类黄酮不能完全转化到葡萄酒中[27]。
综合来看，C2处理与R1处理的葡萄酒酚类物质含量更高。
2.3 不同处理对赤霞珠干红葡萄酒颜色的影响
CIELab颜色系统可以反映大多数葡萄品种的颜色[28]，其中L*值表示明亮度；a*值表示红/绿色调；b*值表示黄/蓝色调。不同处理对赤霞珠干红葡萄酒色泽指标的影响见表2。由表2可知，各处理酒样的L*值整体偏高，其中CK和C1酒样L*值最高，且无显著性差异（P＞0.05），除C1处理，其余处理酒样L*值均显著低于CK组（P＜0.05）；调亏灌溉处理的酒样结果表明，酒样L*值均显著低于CK组（P＜0.05），酒样颜色由深至浅依次为C2、R1、C3、R2、R3、C1、CK。对比不同处理，C2处理酒体更暗淡，色泽更深，其次是R1处理。a*值＞0则酒体颜色为红色系，a*值＜0，则酒体颜色为绿色色调，a*值越大颜色越趋于红色[29]。通过对不同处理酒样a*值的分析发现，各处理酒样a*值均＞0，不同处理酒样所得的a*值分别比CK组高1.49%、34.15%、27.56%、21.28%、15.85%、8.18%，说明不同处理过的葡萄酒较未处理的葡萄酒更能加强葡萄酒的红色色调，颜色更红。当b*值＞0时，表示酒体为黄色色调，当b*值＜0时，表示酒的颜色为蓝色色调[30]。不同处理对b*值有较大的影响，且b*值总体偏小，依次为C2、CK、C3、C1；R1、CK、R2、R3，C2与R1处理的b*值显著高于其他处理酒样（P＜0.05），虽然其他酒样间存在差异，但相差不大，对葡萄酒外观基本没有影响。
表2 不同处理赤霞珠干红葡萄酒色泽指标的影响
Table 2 Effects of different treatment on color indexes of Cabernet Sauvignon dry red wine
C*ab表示色差饱和度。由表2可知，随着疏穗程度、调亏灌溉程度的增大，C*ab值呈上升的趋势。C2、C3处理酒样的C*ab值分别比CK组高27.49%、21.05%，R1、R2、R3处理酒样的C*ab值分别比CK组高8.21%、15.72%、21.05%，说明疏穗处理与调亏灌溉处理均能显著影响葡萄酒的C*ab值（P＜0.05）。Hab表示色彩角，Hab值越小表示酒体越接近紫红色或宝石红色。不同酒样的Hab值总体偏小，C1、C3、R2、R3处理酒样的Hab值均显著低于CK组，其中R1酒样Hab值最小，说明不同处理对提升酒样外观，使酒样色泽更佳有促进作用，而在R1处理下更有利于酿造出色泽品质较好的葡萄酒。ΔE*ab表示总色差，反映了L*值、a*值、b*值的综合色差值。ΔE*ab值＞2.7时人眼就能辨别出差异[31]。C2、C3处理总色差ΔE*ab较CK处理差异较大，说明当品种、土壤、酿造工艺等条件一致时，受疏穗程度的影响，葡萄酒的颜色差异显著（P＜0.05）；R2、R3处理的酒样有明显的色差（ΔEab*＞2.7），具有相对较好的颜色表现。
色度代表着对葡萄酒颜色深浅的感知[32]。与CK组相比，不同疏穗处理使色度值分别提高了14.00%、33.40%、51.52%；不同调亏灌溉处理使色度值分别提高了10.27%、55.78%、28.22%。其中，R2与C3处理色度值最高，且差异不显著（P＞0.05），酒体颜色最深。色调是葡萄酒中黄色与红色的比值[33]，色调越低则酒体颜色越红，反之则黄色越明显[34]，各处理组的色调在0.63～0.75之间，与对照相比，各处理分别下降了4.17%～19.05%。证明不同负载量处理组与调亏灌溉处理组均有效降低了葡萄酒的色调值，增加了红色调。
综合来看，适宜的负载量与调亏灌溉葡萄酒颜色较好的分别是C3、R1处理。
2.4 赤霞珠葡萄酒中品质指标及颜色指标的主成分分析
为了综合评价不同负载量处理与调亏灌溉处理对赤霞珠干红葡萄酒品质及颜色的影响，对不同处理酒样的17个指标（理化指标、酚类物质指标及颜色指标）进行主成分分析，结果见表3、图2及图3。由表3可知，疏穗处理与调亏灌溉处理各提取出3个主成分，累积方差贡献率分别为88.344%、85.987%（累积方差贡献率＞85%）。说明提取出的主成分能够全面反映不同处理酒样的品质。
图3 不同调亏灌溉处理赤霞珠干红葡萄酒各指标的载荷图（a）及样品分布图（b）
Fig.3 Various indicators load diagram (a) and sample distribution diagram (b) of Cabernet Sauvignon dry red wine treated with different regulated deficit irrigation treatment
表3 不同处理赤霞珠干红葡萄酒品质及颜色品质主成分分析
Table 3 Principal components analysis of the quality and color quality of Cabernet Sauvignon dry red wine with different treatments
图2 不同负载量处理赤霞珠干红葡萄酒各指标的载荷图（a）及样品分布图（b）
Fig.2 Various indicators load diagram (a) and sample distribution diagram (b) of Cabernet Sauvignon dry red wine with different loading treatment
由图2a可知，不同负载量酒样在三维空间处于不同的象限，与C1、CK处理相比，总酚、色度、C*ab、ΔEab*等成分在C2、C3处理酒样上体现较好，提高酒体色度，改善葡萄酒色泽品质。由图2b可知，基于17个指标的主成分分析能够较好区分不同负载量处理的酒样。
由图3a可知，色调、Hab、花色苷、总酚等物质在主成分三维空间中的位置与R1处理在同一象限，表明R1处理的酒样在这些色泽含量上相较于其余处理上更突出。由图3b可知，基于17个指标的主成分分析能够较好区分不同调亏灌溉处理的酒样。
2.5 赤霞珠葡萄酒品质评价
从葡萄酒的17个品质及颜色指标中，各提取出3个主成分，以F值（综合得分值）大小标准对不同处理葡萄酒品质进行综合评判，当F值＞0时，说明葡萄酒的整体品质在平均水平之上[35]。F值越高，证明综合得分越高，葡萄酒的品质越好。不同处理对赤霞珠葡萄酒品质的综合评价见表4。由表4可知，按照不同处理对赤霞珠葡萄酒品质的综合得分值的大小可以确定不同处理葡萄酒的排名情况。结果表明，C2处理对葡萄酒酚类物质品质与色泽品质的影响最好，其次是R1处理。
表4 不同处理对赤霞珠葡萄酒品质的综合评价
Table 4 Comprehensive evaluation of Cabernet Sauvignon wine quality with different treatment
3 结论
本研究以赤霞珠葡萄为原料，开花坐果后分别设置不同的疏穗处理和调亏灌溉处理。通过对赤霞珠葡萄酒中非挥发性物质分析发现，与CK组相比，负载量处理组酒样总酸含量降低；疏穗处理中C2处理对总酚和花色苷的含量有所提升。与CK组相比，R3处理残糖含量降低，R2总酸含量降低。调亏灌溉处理中R1处理有利于提高葡萄酒中酚类物质含量。疏穗处理与调亏灌溉处理均能对葡萄酒酒体的红色调起到不同程度的提升，其中C2与R1较优。说明疏穗处理与调亏灌溉处理对新疆和硕产区酿造高色泽品质的葡萄酒有促进作用，得到最适的负载量与调亏灌溉的程度，分别为单株留果量为25穗/株；调亏灌溉时长为4.2 h。但这并非绝对条件，它还与气候因素等条件密切相关。
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