葡萄果實及葡萄酒香氣的化學成分

葡萄果實及葡萄酒香氣的化學成分

香味物質是葡萄酒和葡萄酒品質的主要因素之一。果汁中有幾十種化合物與葡萄糖的味道有關。葡萄的香氣是葡萄與生俱來的屬性之一,這些物質不僅氣味各異,而且它們之間還通過累加作用、協(xié)同作用、分離作用以及抑制作用等相互作用,從而使葡萄酒香氣千變萬化,多種多樣。然而,過去對葡萄成熟期的研究主要集中于糖、酸含量及其比值,而對芳香成分的研究相對滯后。近年來,對葡萄及葡萄酒香氣物質生物合成及影響因素的研究逐漸成為了熱點,加快對這一方面的研究,對葡萄品種特性發(fā)揮、栽培技術改進等方面有重要意義。本文主要綜述了葡萄果實中香氣物質以及葡萄酒中品種香的種類,有針對性地介紹了內、外界因素對其影響的最新研究進展,以期對葡萄栽培技術的改進提供參考。1葡萄酒中部分化合物的構成葡萄果實中的幾百種香氣物質主要以游離態(tài)和糖苷結合態(tài)形式存在。這些香氣物質可根據(jù)其代謝路徑分為萜烯類(terpenoids)、C13-降異戊二烯衍生物(norisoprenopids)、芳香族化合物(aromaticcompounds)、揮發(fā)性脂肪族化合物(aliphaticvolatilecompounds)、吡嗪類化合物(methoxypyrazines)、含硫化合物(organo-sulfurcompounds)。葡萄酒的品種香氣便由這些化合物構成。它們在葡萄酒中的含量高的可達mg·L-1級,低的僅為ng·L-1級,甚至更少。它們的含量、性質及相互之間的平衡,對葡萄酒的風格和典型性具有決定性作用。其中一些重要的香氣物質及其感官特性如表1所示。2不同品種、品種營養(yǎng)系香氣組成的差異內因主要是指基因型上的差異。葡萄屬中不同的種、品種甚至營養(yǎng)系之間的差異,都可導致其香氣組成上的不同。另外,樹齡、砧木、成熟度也屬于內因范疇。2.1德國不同品種的白葡萄酒中的構造工藝李記明等對中國的6個不同野生種葡萄所釀的酒進行了風味成分分析,結果表明,野生種葡萄酒普遍具有青草、煙熏、肥皂、焦糖及酸澀等香味特征,而與之相比,歐亞種葡萄‘赤霞珠’(CabernetSauvignon)所釀酒中含有更多的苯乙醇與3-甲基-1-丁醇。Rapp根據(jù)酒中12種單萜含量的不同將德國不同品種的白葡萄釀造的酒分為“雷司令型”、“玫瑰香型”、“白比諾型”3大類。由此可見,品種間的香氣物質在種類和含量上都存在著差異。2.2營養(yǎng)系間香氣物質比較營養(yǎng)系間香氣物質種類也存在著差異,如‘霞多麗’(‘Chardonnay’)6個營養(yǎng)系中共檢測到73中香氣物質,除9種為共有香氣物質外,各營養(yǎng)系都有自己特有的物質。營養(yǎng)系間香氣物質的含量同樣存在差異?！诒戎Z’(‘PinotNoir’)4個營養(yǎng)系的果實香氣中,2,6-二叔丁基對苯醌和n-十六酸的含量有很大差異;‘霞多麗’6個營養(yǎng)系果實中,有的乙酸異戊酯的含量較高,有的則含有更多的丙酸-2-羰基-異戊酯,還有的鄰苯二甲酸二丁酯含量很高。2.3‘赤沒有”苗木嫁接對葡萄酒中主被動物質的影響砧木可在多方面對接穗品種所結果實的成分產生影響,這在很大程度上取決于砧木的生長勢,一般來說,能減弱接穗品種生長勢的砧木,有利于提高所產葡萄釀酒的品質。Stefanos等研究了‘赤霞珠’分別嫁接在1103P和SO4砧木上果實香氣物質含量,結果表明,以長勢較弱的1103P為砧木的葡萄果實中結合態(tài)香氣物質的含量較高。另有研究結果表明,中等長勢的SaltCreek砧木上嫁接‘赤霞珠’果實所釀造的葡萄酒中大馬氏酮和癸酸異戊酯的含量較高。Stefanos等分析說這可能是長勢弱的砧木會限制接穗上的葉片生長,從而使果穗得到更多太陽輻射所致。但以上實驗都未對葡萄酒進行感官評價。2.4老齡葡萄樹的指數(shù)reynolds傳統(tǒng)認為,果實香氣和風味物質會隨著樹齡或者老枝數(shù)量的增加而增加。Guinard等認為‘黑比諾’的樹齡與果實香氣強度有著顯著的正相關,且樹齡的增加可使青豆和青菜的味道減輕。Reynolds等認為老齡的‘雷司令(Riesling)’所結果實具有更多的萜烯類物質,并且樹齡對果實香氣的影響要比枝條密度顯著。但Reynolds等卻認為老齡葡萄樹結實所釀的酒并不一定像傳統(tǒng)認為的那樣有著更加優(yōu)良的品質。在他們的實驗中,老齡樹上所結的‘赤霞珠’和‘品麗珠(CabernetFranc)’果實釀酒后青菜的味很重,而‘黑比諾’和‘莫尼埃比諾(PinotMeaunier)’在幼樹上所結果實所釀的酒中卻較那些老齡樹上所結果實所釀的酒有著更加優(yōu)美的巧克力香氣。2.5不同品種吡嗪類化合物的積累規(guī)律葡萄果實中的香味物質是隨著果實的發(fā)育而產生的。一般來說,直至始熟期前,果實中除香葉醇外的其他萜類物質皆有所增加。單萜含量從坐果后就開始增加,至始熟期有所下降,然后重新開始積累,在花后17周達到高峰,然后又下降。在‘赤霞珠’果實成熟過程中,吡嗪類物質的含量在開始成熟前逐漸升高,在始熟期達到最高,然后隨著果實成熟開始下降。但不同品種,吡嗪類化合物在果實中的積累規(guī)律有所不同。這表明成熟期的延長可能會導致風味化合物的損失。3栽培技術影響因素的因素有自然因素外因較為復雜,首先包括土壤、光照、溫度等自然環(huán)境因素。其次,這些自然因素又受到栽培技術的影響。各種外界因素之間相互作用,相互影響,共同導致葡萄香氣組成的差異。3.1環(huán)境因素對葡萄酸物質的影響3.1.1灌溉對葡萄酒品質的影響土壤條件主要包括土壤質地和水肥管理。葡萄喜歡透水性良好的砂質土壤,黏性土壤上生長的葡萄應及時采收,否則將會降低葡萄酒的香氣品質。實驗表明,黏性土壤上提前采收的‘薩雷瑪’(‘Zalema’)葡萄酒香氣較為清新;而推遲采收,則導致清新香味的減少及成熟果香的增加,然而這種香氣特點卻并不適合新鮮的白葡萄酒。許多歐洲國家都禁止對釀酒葡萄進行灌溉。因為傳統(tǒng)認為過度灌溉會使葡萄酒品質下降。雖也曾有報導說灌溉可促進香氣物質的產生。但近年來大量研究結果表明,限制水分的供給可增加葡萄香氣物質的含量。究其原因,一方面可能是由于缺水條件下植株生長勢較弱,從而增加了果穗的曝光量。另一方面,水分虧缺可增加‘赤霞珠’果實中類胡蘿卜素的含量。同時也會增強葡萄體內與香氣物質合成有關酶類基因的轉錄,促進類胡蘿卜素(carotenoids)的裂解,釋放結合態(tài)的降異戊二烯類物質。Bravdo等發(fā)現(xiàn)用鹽水灌溉或含鹽較高土壤上生長的‘赤霞珠’、‘美樂’(‘Merlot’)、‘長相思’(‘SauvignonBlanc’)、‘霞多麗’葡萄所釀的酒有著非常好的香氣品質。最近,Scacco等也證明,鹽漬土壤可使‘Nerod’Avola’葡萄果實及葡萄酒中的香氣物質含量增加,但卻沒有影響感官特性。鹽分對果實香氣影響的機制尚不明確,可能與無機營養(yǎng)有關。例如磷肥可使‘赤霞珠’葡萄酒中的單萜含量增加,感官特性得到提升。而高濃度的氮磷鉀復合肥會增加新榨葡萄汁和葡萄酒中的青草味。低濃度的復合肥會增加新榨葡萄汁中己酸、乙酸己酯、苯乙醇和庚醇的含量。3.1.2高溫和強光照對果實中吡嗪類物質的影響一般認為,冷涼環(huán)境有利于香氣物質的產生。短暫的高溫會加速果實成熟,提高葡萄釀酒后的品質,然而長期高溫或強光照會降低吡嗪類物質的含量,導致香氣品質改變。炎熱的氣候會促進雷司令葡萄果實和葡萄酒中一種帶有煤油味的物質—TDN的產生。但是,如果氣候太過寒冷,果實香氣物質的含量會下降,而且青草味也會加強。所以,溫度對果實香氣品質的影響是有一定范圍的,溫度過高或過低都不利于香氣物質的積累。3.1.3對果實香氣物質的影響,主要有枝、穗、枝、花有些品種葡萄中的單萜含量會隨著光照的增加而增加,而有些品種則不是這樣。Bureau等的研究結果表明,人工遮光降低了MuscatofFrontignan(一種玫瑰香葡萄)果實中單萜和C13-降異戊二烯類物質的含量,而自然遮陰則不會。同時他們認為,枝條遮光與果穗遮光相比,后者對果實香氣物質的影響更大。Imelda等認為,始熟期前摘葉處理,會減少‘品麗珠’果實中3-異丁基-2-甲氧基吡嗪(IBMP)的含量,始熟期后摘葉處理,IBMP不會降解,但果粒膨大會使IBMP的濃度降低。他們還發(fā)現(xiàn),同一植株中IBMP的分布十分不均勻,其在遮陰處含量明顯高于曝光處。在坐果后33d摘葉的‘雷司令’葡萄汁和酒中,總vitispirane(一種降異戊二烯衍生物)的含量明顯增加,但游離和總TDN卻也有增加。而第68天摘葉處理中,β-大馬氏酮的含量有所降低。以上結果說明,適度遮陰可以促進香氣物質的產生,而過度曝光和過度遮陰都會減少香氣的物質產生。3.1.4對葡萄酒品質的影響CO2濃度對葡萄果實香氣成分的影響是近年來提出的新問題,尚未有明確的定論。曾有研究者推斷,高濃度的CO2對葡萄和葡萄酒品質的影響是有限的,并且其作用可能會受到高溫作用的抵消。雖然也有報道稱,高濃度和低濃度CO2處理的葡萄果實釀酒后,乙酸乙酯和二乙酰的含量有所不同,但這2種香氣物質可能是發(fā)酵過程中的副產物。另外還有學者認為,CO2濃度的變化不會對葡萄酒的品質以及葡萄植株的生長產生太多積極影響,但也不會有副作用。3.1.5煙煙汁對葡萄越創(chuàng)木酚含量的影響意外的叢林大火或麥稈燃燒產生的煙霧會對葡萄及葡萄酒香氣品質產生影響。葡萄酒中的愈創(chuàng)木酚和4-甲基愈創(chuàng)木酚主要源自橡木桶陳釀,這些物質在煙霧中也有存在,是接觸煙霧后美樂葡萄酒香氣的重要組成部分。Sheppard等認為這可能是木質素燃燒后迅速被發(fā)育中的果實吸收的緣故。經過煙霧處理的桑嬌維塞(Sangiovese)葡萄果汁中愈創(chuàng)木酚的含量要明顯的高于未經處理的對照。Kennison等研究證明,葡萄酒中愈創(chuàng)木酚、4-甲基愈創(chuàng)木酚、4-乙基愈創(chuàng)木酚、4-乙基苯酚、丁香酚、糠醛這6類物質的形成是因為釀酒葡萄接觸了稻草燃燒產生的煙霧。煙霧處理對這些揮發(fā)性物質的產生有著積累作用。同位素示蹤結果表明,接觸了煙霧的‘美樂’和‘維歐尼(Viognier)’葡萄漿和果汁中,結合態(tài)愈創(chuàng)木酚的含量要明顯高于對照。對于‘美樂’葡萄而言,果皮中的愈創(chuàng)木酚含量最高,而‘維歐尼’葡萄則是果肉和果皮中的含量都很高。3.2種植技術對葡萄風味物質的影響3.2.1優(yōu)化負載量及對釀酒的影響架式和整形修剪可改變葉幕結構,使葉幕微氣候(光和通風)發(fā)生變化,從而對葡萄品質或葡萄果實成分產生影響。對于一些品種,采用葉幕不開張的種植方式釀酒后會產生更多典型的水果風味和香氣(如‘黑比諾’),對于另一些品種(如‘赤霞珠’),采用過分曝光的架勢,會產生令人不愉快的氣味。另有實驗表明,對用曝光較多的Ballerina架式(芭蕾舞女形)與VSP架式(VerticalShootPositioned)栽培的‘赤霞珠’葡萄,后者所釀酒中乙酸丁酯、丁酸乙酯和乙酸己酯含量明顯高于前者,這些酯類物質可以帶給葡萄酒以花香和果香。3.2.2負載量通常采取修剪和疏花疏穗的方法來控制負載量。傳統(tǒng)認為,高負載量會使果實釀酒后感官評價下降。然而,近年來也有研究表明,在一定的產量范圍內,酒的品質與產量無關。Chapman等認為,對于‘赤霞珠’,通過修剪降低負載量的葡萄酒有著更好的香氣品質,而疏穗處理的則沒有影響香氣品質。而且他認為,負載量對香氣品質的影響只發(fā)生在果實發(fā)育早期。Diago等認為,疏穗對果實品質的影響與品種有關,如疏穗后的‘添普蘭尼洛’(‘Tempranillo’)葡萄香氣有明顯改變,而‘歌海娜’(‘Grenache’)則沒有。他們認為,修剪方式(手工修剪vs機械修剪)對果實香氣產生影響可能是修剪同時減少了葉片數(shù)量,增加了果實曝光度所致。3.2.3不同種類植物中葡萄酒香氣物質的變化在5a生‘赤霞珠’葡萄園行間分別種植白三葉草、苜蓿和牛尾草,與不植草的園地進行對比,各種植草園地所產葡萄酒中的香氣物質含量更高,其中乙酸乙酯、乙酸異戊酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、里那醇、β-大馬氏酮、α-紫羅酮等物質有明顯的增高并使感官發(fā)生改變。其中種植苜蓿園地所產葡萄酒的表現(xiàn)最好,牛尾草次之。這說明,行間生草可以改變葡萄酒香氣品質,但這種變化也與植草的品種有關。4環(huán)境因素對葡萄酒香氣品質的影響,缺乏系統(tǒng)研究和單因素分析近年來,隨著萃取方法和檢測方法的改進,已報道的葡萄或葡萄酒中的香氣物質有已上千種之多。關于葡萄香氣物質代謝途徑的研究也取得了豐碩成果,除芳香族化合物外,其他5條代謝途徑都已有研究。然而,各代謝途徑對環(huán)境條件的響應機制,尚缺乏系統(tǒng)報道。如上所述,關于水分虧缺刺激降異戊二烯類化合物產生的機制目前