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食品与发酵工业
FoodandFermentationIndustries
ISSN0253-990X,CN11-1802/TS
《食品与发酵工业》网络首发论文
题目:河西走廊产区“厂”字形整形方式对‘赤霞珠’葡萄与葡萄酒品质的影响
作者:吕转转,张波,王学庆,杨培玉,郝燕,陈建军,张竹林,张军强,缪长海
DOI:.11-1802/
收稿日期:2022-06-14
网络首发日期:2022-08-15
引用格式:吕转转,张波,王学庆,杨培玉,郝燕,陈建军,张竹林,张军强,
西走廊产区“厂”字形整形方式对‘赤霞珠’葡萄与葡萄酒品质的影响[J/OL].食
:///-1802/
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发论文视为正式出版。
:.
食品与发酵工业
河西走廊产区“厂”字形整形方式对‘赤霞珠’葡萄与葡萄酒
品质的影响
吕转转1,张波1,王学庆1,杨培玉1,郝燕2,陈建军3,张竹林3,张军强3,
缪长海3
1(甘肃农业大学食品科学与工程学院甘肃省葡萄与葡萄酒工程学重点实验室/甘肃省葡萄与葡萄酒产业技术研发中心,甘肃兰州,
730070)
2(甘肃省农业科学院林果花卉研究所,甘肃兰州,730070)
3(甘肃张掖国风葡萄酒业有限责任公司,甘肃张掖,743000)
*通信作者张波,副教授为通信作者,E-mail:******@
摘要为探究“厂”字形整形方式对酿酒葡萄与葡萄酒品质的影响,该实验以多主蔓扇形和“厂”字形2种整形方式下的
‘赤霞珠’葡萄和葡萄酒为试材,测定其总糖、总酸与酚类(总酚、总类黄***、总黄烷醇、总花色苷和单宁)等指标,
并利用GC-MS对其香气物质进行分析。结果表明,“厂”字形整形方式下的样品(葡萄果实与对应干红葡萄酒)的酚
类含量均显著高于多主蔓扇形(P<),且“厂”字形酒样颜色参数更优。“厂”字形样品中香气化合物总量也均显著
高出多主蔓扇形(P<),特别是“厂”字形酒样中醇类和酯类等化合物含量的增加,为其提供更为浓郁的果香和花
香。综上所述,与多主蔓扇形相比,“厂”字形整形方式更有利于果实酿酒品质的提升,从而改善葡萄酒品质。
关键词赤霞珠;干红葡萄酒;整形方式;酚类物质;挥发性香气化合物
DOI:.11-1802/
Effectof“ModifiedVSP”onthequalityof'CabernetSauvignon'grapesandwines
inHexiCorridor
LYUZhuanzhuan1,ZHANGBo1,WANGXueqing1,YANGPeiyu1,HAOYan2,CHENJianjun3,ZHANGZhulin3,
ZHANGJunqiang3,MIAOChanghai3
1(CollegeofFoodScienceandEngineering,GansuAgriculturalUniversity,GansuKeyLaboratoryofViticultureandEnology/Researchand
DevelopmentCenterofWineIndustryinGansuProvince,Lanzhou730070,China)
2(InstituteofFruitandFloriculture,GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou730070,China)
3(.,Zhangye743000,China)
AbstractInordertoexploretheinfluenceofthe“ModifiedVSP”onthequalityofgrapesandwine,thisexperiment
examined‘CabernetSauvignon’grapesandwinesasthetestsampleswiththetwotrainingsystems:“ModifiedVSP”(slope
trunkwithaverticalshootpositioningtrainingsystem)andF-MT(Fantrainingsystemwithmultipletrunks).Theindexesof
totalsugar,totalacidandphenols(totalphenols,totalflavonoids,totalflavanols,totalanthocyaninsandtannins)were
determined,andaromacompoundswereanalyzedbyGC-
(grapesandthecorrespondingdryredwine)undertheM-VSPwassignificantlyhigherthanthoseoftheF-MT(P<).The
colorparametersoftheM-
intheM-VSPsampleswerealsosignificantlyhigherthanthoseintheF-MT(P<),impartingintensefruityandfloral
,comparedwiththeF-MT,theM-VSPismoresuitableforimprovingCabernetSauvignongrapesand
收稿日期:2022-06-14
基金项目:甘肃省葡萄酒产业发展专项资金项目(GSPTJZX-2020-4,2017010);甘肃省科技计划项目(重点研发计划,20YF3NA017)
作者简介:吕转转,硕士研究生
网络首发时间:2022-08-1510:28:58网络首发地址:.
:.
2食品与发酵工业
winequality.
KeywordsCabernetSauvignon;dryredwines;trainingsystem;phenolics;volatilearomacompounds
甘肃河西走廊地处北纬36°~40°,属温带干旱荒漠气候,降水少、积温高、日照长,病虫危
害程度小等使得该地区具有栽培优质酿酒葡萄得天独厚的生态资源优势[1]。但是与我国很多西部产区
情况相似,冬季较冷的气候条件,也使该地区面临埋土防寒的紧迫问题。这不仅增加了当地葡萄种植
的生产成本,同时在埋土防寒期间,地表裸露,极易引发土壤风蚀扬沙,还会增加生态恶化的发生几
率。因此,寻找和研究适应当地气候条件的可持续葡萄栽培整形模式已成为甘肃河西走廊产区重要的
研究课题。
目前在甘肃河西走廊产区内常见的葡萄栽培整形模式主要有多主蔓扇形、双蔓倾斜龙干形和多主
蔓水平龙干V形等[2]。其中多主蔓扇形因其在幼树期易管理、产量高、植株芽眼负载易调控的特点不
仅在河西走廊产区具有较大面积的应用,同时也是我国酿酒葡萄种植常用树形之一[3]。但其在修剪时
结果母枝的留芽数需根据不同情况而异,导致修剪技术复杂。双蔓倾斜龙干形修剪简单且倾斜的龙干
方便埋土,不过上述整形方式均存在结果部位分散的问题,果实品质不一,糖酸和多酚等物质的含量
差异较大[4]。多主蔓水平龙干V形是结合国外酿酒葡萄栽培特点形成的一种树形,该种整修方式具有
结果部位一致,果实品质好等优点,但V形架面不利于机械化、集约化管理技术的推广[5]。
为此,科研人员在整形方式上进行了大量的尝试,通过对国外酿酒葡萄常用的VSP(vertical
shootposition)整形进行改良,形成了改良的VSP整形方法(单臂单蔓篱架水平龙干形),即俗称的
“厂”字形。研究发现,“厂”字形方式不但实现了“营养带、结果带、通风带”的有效分离及同一
部位结果,而且主干倾斜,减小了埋、出土的用工和对植株的损伤,便于管理和机械化作业,大幅度
提高劳动生产率,降低生产成本[6],因此,近年在西部酿酒葡萄产区得到了迅速的发展。研究显示,
只有将整形方式与产区条件、品种特性等因素有机结合,才能使品种的遗传潜质在给定的栽植环境下
得到充分发挥,特别是甘肃河西走廊产区具有独特的自然环境。为此,本研究拟通过对比和分析河西
走廊张掖地区“厂”字形和多主蔓扇形整形方式对‘赤霞珠’葡萄和葡萄酒基本理化、多酚和香气等
指标的差异,研究“厂”字形对葡萄和葡萄酒品质的影响,以期为其在甘肃河西走廊产区的应用,以
及在我国西部酿酒产区的广泛推广提供一定的数据参考和理论支持。
1材料与方法
实验在甘肃张掖国风葡萄酒业有限责任公司种植基地进行,实验地位于甘肃省张掖市临泽县板桥
镇(东经100°19′49″,北纬39°15′22″),平均海拔在1400m左右,≥10℃年有效积温3053℃,无
霜期160d;干旱少雨,年均降雨量120mm,℃,℃,昼夜温差大,日
照时间长[7]。
“厂”字形(M-VSP)和多主蔓扇形(F-MT)整形(图1)方式均选择‘赤霞珠’(Cabernet
Sauvignon)葡萄品种,×,东西行向,灌溉方式为沟灌,且土壤类型是红色沙
砾土,偏碱性。实验选择相邻的两块条田作为实验区,其中“厂”字形101亩,多主蔓扇形66亩,
在实验过程中,植株田间管理按照酒厂统一规定进行。
:.
吕转转等河西走廊产区“厂”字形整形方式对‘赤霞珠’葡萄与葡萄酒品质的影响3
图1两种整形方式示意图图
注:左:“厂”字形;右:多主蔓扇形
葡萄:遵循随机均匀采样的原理,选择7行取样行,在每行的阴阳两面随机选取葡萄串样品,分
别在葡萄串阴阳两面的上、中、下三部位选取具有代表性的葡萄果粒,取样后立即装入保鲜袋,并于
阴凉地放置,待葡萄样品散尽田间热度至室温时,进行液氮速冻。
葡萄酒:将上述2种不同整形方式下的葡萄于酒厂发酵,采用相同发酵工艺,待苹乳发酵结束后
取样。
参照国标GB/T15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》,测定总糖、可溶性固形物、pH和
可滴定酸等基本指标。
果皮和果籽中酚类物质提取工艺以及总酚、单宁、总类黄***、总黄烷醇和总花色苷等酚类物质的
测定参照孟江飞等[8]的方法。
参考张云峰等[9]的方法。
参考杨博等[10]的方法。
残糖、总酸、酒精度、挥发酸和pH参照GB/T15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》测
定。
。
。
,显著性差异用
IBMSPSSStatistics20进行分析(Duncan法,P<),实验结果均以平均值±标准偏差表示。
2结果与分析
“厂”字形整形方式对‘赤霞珠’葡萄果实品质的影响
‘赤霞珠’葡萄基本理化指标
研究发现,对于同一地块上的相同葡萄品种而言,整形方式对果实品质具有较大影响,但由表1
数据可知,供试‘赤霞珠’葡萄果实除pH外,其他基本理化指标在2种整形方式下并无显著差异
:.
120
35
A
B
a
a
a
b
96
28
b
a
b
(mg/g)
(mg/g)
72
/
/
21
b
a
a
b
b
48
14
果籽多酚含量
果皮多酚含量
a
b
a
b
24
7
a
b
0
0
多主蔓扇形“厂”字形
多主蔓扇形“厂”字形
总酚总类黄***单宁总黄烷醇总花色苷
4食品与发酵工业
(P>),特别是表征果实成熟程度的糖酸比结果,,但差异不显著
(P>),表明在相同采收时间下,“厂”字形方式与多主蔓扇形处理的葡萄成熟趋于一致,
“厂”字形调整并未引起果实成熟程度的变化,这与成果等[11]的研究结果相似。
表1不同整形方式果实基本理化指标
Table1Basicphysicalandchemicalindexesofgrapeswithdifferenttrainingsystems
整形方式百粒重/g总糖/(gL-1)TSS/%可滴定酸/(gL-1)pH糖酸比
±±±±±±
±±±±±±
注:表中同列不同小写字母表示差异显著(P<),n=3,(下同)
“厂”字形整形方式对‘赤霞珠’葡萄多酚指标的影响总酚总类黄***单宁总黄烷醇
尽管多酚成分在很大程度上取决于葡萄的遗传效应,但是通过植株整形方式的调节,其种类和含
量也会有所改变。实验分别对多主蔓扇形和“厂”字形2种整形方式下‘赤霞珠’葡萄果皮及果籽中
的酚类物质进行了测定,由图2-A和2-B可知,“厂”字形整形方式下果皮及果籽中的总酚含量均显
著高于对应的多主蔓扇形样品(%%,P<),
(P<),这表明“厂”字形在酚类物质积累上要明显优于多主蔓扇形。研究显示,酚类
化合物具有保护植物免受紫外线伤害的作用,同时也有抵御细菌和真菌侵染的功能[12]。因此,提高的
酚类物质含量可保障“厂”字形整形方式具有较强的自我防御性能。对不同结构的酚类物质进行比较
发现,“厂”字形整形方式下果皮中的总类黄***、总花色苷和总黄烷醇含量要多于多主蔓扇形
(%⁓%),而果籽中的总类黄***和总黄烷醇含量也要比多主蔓扇形高(⁓)。通常
来说类黄***类物质对葡萄及葡萄酒的颜色和口感等感官特征有较大贡献,决定了其质量品质[13]。有研
究指出,“厂”字形整形方式可改善葡萄植株叶片的曝光条件,而充分的曝光在降低葡萄果实钾含
量、pH、苹果酸和葡萄灰霉病发病率的同时,还会显著增加果实糖、酒石酸、总酚和花青素的含量
水平[14]。另外,曝光的改善不仅会影响葡萄中的总酚浓度,还会改变各种酚类成分的相对丰度[15]。
这与本研究的结果相一致。但是,也有文献表明,“厂”字形整形在提高酚类物质含量的同时,也显
著降低了植株产量,进而影响产量与修剪量的比值以及叶面积与产量的比值,导致花色苷含量、可溶
性固形物浓度及pH增加的发生[16]。本实验发现,“厂”字形整形方式下果皮中的总花色苷含量平均
,,%%(P<),而可溶性固形物
%(表1),但不显著(P>)。
A-果皮;B-果籽
图2不同整形方式葡萄的多酚含量
注:同一颜色不同小写字母代表差异显著(P<)(下同)
:.
吕转转等河西走廊产区“厂”字形整形方式对‘赤霞珠’葡萄与葡萄酒品质的影响5
‘赤霞珠’葡萄果实香气化合物比较
实验采用固相微萃取接气质联用(headspacesolidphasemicroextraction-gaschromatography-mass
spectrometry,HS-SPME-GC-MS)技术对2种整形方式的葡萄果实样品进行了挥发性物质测定,共鉴
定出26种化合物,其中“厂”字形整形26种,多主蔓扇形16种。在所有化合物中正己醇、E-2-已
烯-1-醇、正己醛等16种为2种整形方式样品共有物质,而辛酸乙酯、异戊醇、Z-3-己烯-1-醇等11种
为“厂”字形所特有的化合物。与其他整形方式相比,“厂”字形整形方式下的果实可获得良好的通
风和较佳的光照[17],因此推测这可能是“厂”字形整形下果实样品挥发性物质种类较多的原因之一。
同时,考虑新增化合物Z-3-己烯醛(青香和苹果香)、(E,E)-2,4-己二烯醛(青香和果香)和6-***-
5-庚烯-2-***(果香和青香)等的气味特征,推测“厂”字形整形可能将为果实提供更加丰富的绿叶青
香和果香。另外,实验检测到的2-己烯醛(青香和果香)、正己醇(青香)、E-2-己烯-1-醇(草本
香)等C6化合物,虽在2种样品中均有,但是2-己烯醛和正己醛在“厂”字形中的含量比多主蔓扇
%%,这可能主要与“厂”字形能有效增强光合有效辐射,导致其葡萄样品产生
的C6化合物含量较高有关[18]。
由表2可知,整形方式不仅对葡萄挥发性化合物的种类有影响外,还对其浓度也有作用。比较各
类型挥发性化物可知,“厂”字形处理可增加醛***类、醇类和酯类等化合物的含量,如正己醛(绿色
青香味)、异戊醇(苹果味、梨味)和辛酸乙酯(香蕉和梨味)等具有青香和果香味的物质,因此推
测“厂”字形处理下增加的化合物将为果实带来更加浓郁的芳香特征,特别是己酸乙酯(,
水果清香)。类似的情况在4-***-3-戊烯-2-***、苯
甲醇等具有蜂蜜味和果香味的化合物中也有表现。而多主蔓扇形样品中具有杏仁味的苯甲醛和具有树
脂味的2-蒎烯的含量则显著较“厂”%%(P<)。
表2不同整形方式葡萄果实挥发性化合物比较
Table2Comparisonofvolatilecompoundsingrapeswithdifferenttrainingsystems
编号化合物化合物含量/(μgL-1)阈值/(μgL-1)OAV值香气描述香气类型
多主蔓扇形“厂”字形多主蔓扇形“厂”字形
±±,脂肪味3,5
A23-±±,青草味3
A3Z-3-己烯醛/±,苹果味1,3
A42-±±,青香,脂肪1,3,5
A5E-2-庚烯醛/±,杏仁,金属,脂肪1,3,4,5
A6(E,E)-2,4-己二烯醛/±,青香1,3
A7E-2-辛烯醛/±<,脂肪,黄瓜1,3,5
±±<<,烤面包味4,6
A92-±±,脂肪味3,5
A104-***-3-戊烯-2-***±±
A111-辛烯-3-***/±
A126-***-5-庚烯-2-***/±,新鲜青香1,3
A13异佛尔***±±
B1异戊醇/±,梨味1
:.
6食品与发酵工业
±±
B3E-2-已烯-1-±±
B41-辛烯-3-醇/±,青草,鱼腥味3,5
±±<,樱桃味1
±±,蜂蜜味2
B7月桂醇/±
±±
±±
C2辛酸乙酯/±,梨味1
D12-±±<<
±±,柑橘味1,2
E12,6-±±
注:/表示痕量;香气类型:1果香,2花香,3青香味,4化学味,5脂肪味,6香料味
为探明挥发性化合物与整形方式的关系,以多主蔓扇形和“厂”字形整形方式下的葡萄果实中检
测到的化合物含量为变量,分别进行主成分分析(principalcomponentanalysis,PCA)和偏最小二乘
判别分析(partialleastsquaresdiscriminantanalysis,PLS-DA)。
图3显示了2种整形方式‘赤霞珠’葡萄果实中各挥发性化合物的PCA和PLS-DA结果,图3-
A显示了位于样品附近的香气物质在这些样品中的含量较高,而位于对面样品中的含量较低,同时也
反映了样品与香气物质间的相关关系,彼此靠近的变量是正相关的,彼此相对的变量是负相关的,且
均在75%以上。分析图3-A可知,%%,累积贡献率达到
%,足以反映原始数据的变异信息。其中PC1正半轴主要反映了苯甲醛(A8)和2-蒎烯(D1)
等具有青香和树脂味的香气物质,其负半轴则主要反映了己酸乙酯(C1)、4-***-3-戊烯-2-***
(A10)和2-己烯醛(A4)等具有清香和果香较浓郁的香气物质。另外,由图4-A可知,2个样品在
PC1和PC2所形成的二维平面上能够被明显区分,其中“厂”字形样品在PC1负半轴和PC2上得分较
高,这一区域主要反映醛***类、挥发性酚类和酯类香气物质信息,且与“厂”字形样品的相关性较高
(>),表明采用“厂”字形整形方式的葡萄果实具有更浓郁的青香、苹果和玫瑰等青香、花果香
味。多主蔓扇形在PC1正半轴和PC2正半轴得分较高,此区域主要代表醛***类香气物质,其相关性
,因而推测使用该整形方式葡萄果实表现青香味,但香气品质较单一。
从PLS-DA结果(图3-B)也可以看出,有15个香气物质受整形方式的显著影响,它们得分均
,其中呈现苦杏仁味的苯甲醛(A8)和树脂味的2-蒎烯(D1)含量均为多主蔓扇形高于
“厂”字形,其余呈现青香和果香的11个香气物质含量均是“厂”字形样品高于多主蔓扇形样品,由
此可知“厂”字形为葡萄果实提供了更为浓郁的新鲜青香和果香,因此推测“厂”字形整形方式将更适
合提升葡萄果实品质。
:.
从
AB
吕转转等河西走廊产区“厂”字形整形方式对‘赤霞珠’葡萄与葡萄酒品质的影响7
图3“厂”字形(M-VSP)和多主蔓扇形(F-MT)方式葡萄果实挥发性化合物的PCA分析与PLS-DA分析
-DAanalysesofvolatilecompoundsingrapeswithM-VSPandF-MTtrainingsystems
注:图中红色五角星代表多主蔓扇形样品,蓝色三角形代表“厂”字形样品,数字1⁓3分别表示实验平行数;图中的绿色符号代表
香气化合物,具体见表2标号;图6同
从图4香气轮廓可以看出,“厂”字形样品香气特征主要是青香味、果香味和花香味等,这与多
主蔓扇形样品有较为相似的特征。同时,“厂”字形样品在青香和果香方面要明显高于多主蔓扇形样
品,这主要与其具有较高含量的Z-3-己烯醛、柠檬烯和己酸乙酯等物质相对应。因此,推测其可赋予
葡萄果实丰富的新鲜青香和苹果、梨、樱桃等果香。此外,值得注意的是,本实验检测出的Z-3-己烯
醛(C6醛)的OAV值在所有样品中较高,会给葡萄果实带来“不成熟”的感官感觉,但在发酵过程
中,大部分的C6醛会转化为醇和酯,因此,也有学者认为其带给葡萄果实带来的这种不良影响十分
有限[19]。
图4不同整形方式葡萄果实香气系列
“厂”字形整形方式对‘赤霞珠’葡萄果实品质的影响
‘赤霞珠’葡萄酒基本理化指标
对不同整形方式所得‘赤霞珠’葡萄酒进行分析,其基本理化指标均符合国标GB/T15037—
2006要