我国部分产区年轻的梅尔诺干红葡萄酒香气成分分析

我国部分产区年轻的梅尔诺干红葡萄酒香气成分分析

葡萄酒的香味成分是香味质量的化学基础。品尝员嗅觉和气相色谱检测的香气都是能挥发的单体,二者之间存在显著的相关性。目前葡萄酒中挥发性成分的研究表明,葡萄酒中存在近1000种挥发性成分,质量浓度从几百mg/L到几μg/L,甚至几ng/。葡萄酒中的香气成分及其组成与酿酒葡萄品种、原产地域、栽培管理措施以及葡萄酒酿造与陈酿工艺息息相关。很多研究报道利用葡萄酒香气成分来区分不同葡萄酒产品。Lopez和Ferreira等进行不同单品种红葡萄酒之间和白葡萄酒之间香气成分的比较研究,结果发现很多成分之间有差异。进一步的研究发现,寻找某种葡萄酒香气的特有成分很难,不同葡萄酒香气差异的主要原因是许多香气成分含量上的差异。值得注意的是,并非葡萄酒中所有的香气成分都能产生香气,对给定产品的整体香气有贡献的仅有几十种。香气成分的实际贡献取决于它们的浓度和阈值,因此气味活性值(OAV,即浓度与其阈值的比值)被引入用来表示香气成分的活性大小。Cullere分析了西班牙6种高档原产地域红葡萄酒产品,证实40种香气成分具有气味活性。现代葡萄酒产业在中国是一个新兴产业,各产区主栽的酿酒葡萄品种都是从欧洲引入的欧亚种酿酒葡萄品种。梅尔诺(Merlot)、赤霞珠(CabernetSauvignon)是法国波尔多地区红葡萄酒的主要酿造品种,目前在我国很多产区都有栽培,表现良好。经过几十年的发展,我国已形成昌黎、沙城、烟台、天津、贺兰山东麓、新疆玛纳斯、云南弥勒等十几个各具特色的葡萄酒产区。目前有关我国各产区所酿酒香气特征方面的研究报道很少,葡萄酒感官质量评价严重依赖于专家品尝结果。本试验中采集4个产区的年轻梅尔诺干红葡萄酒样品,采用色谱方法分析葡萄酒中的香气成分。通过品尝组的阈值和气味特征描述筛选的气味活性成分。尝试通过客观的气味活性成分预测供试样品的感官香气特征,并通过感官分析进行验证。1材料和方法1.1葡萄酿酒公司供试样品,采自河北昌黎华夏长城葡萄酿酒有限公司,宁夏银川西夏王葡萄酒有限公司,河北沙城容辰葡萄酒有限公司,新疆新天葡萄酿酒有限公司。样品为2008年采用常规干红葡萄酒工艺酿造,在发酵后9个月采集酒样分析。1.2毛细管柱和固相萃取纤维GC-MS仪(TRACEDSQ),美国ThermoFinnigan公司;色谱柱:DB-Wax毛细管柱(30m×0.32mm×0.25μm),美国J&W,Folsom;固相微萃取装置(SPME),美国Supelco公司;固相萃取纤维(PDMS,100μm聚二甲基硅氧烷),Supelco公司。常规试剂购于西安化学试剂厂,香气成分标样购于Sigma-Aldrich(北京)。1.3萃取纤维-gc-ms分析在15mL装有磁力搅拌子的顶空瓶中加入10mL葡萄酒或标准品溶液,2.0g/LNaCl,然后将顶空瓶放入电磁搅拌器上水浴,40℃平衡10min,打开搅拌器开关,插入萃取纤维,40℃吸附30min后立即将萃取头在GC进样口解吸3min,用于GC-MS分析。每个条件的萃取操作重复2次。1.4质谱条件载气:He,流速1mL/min。柱温升温程序:40℃保持3min,然后以4℃/min升至160℃,再以7℃/min升至230℃,保持8min。样品注射体积为1μL,不分流进样。质谱范围:33~450amu,连接杆温度230℃,注射器温度250℃。离子源温度230℃,电子源电离轰击,电子源电压70eV,灯丝流量0.20mA,检测器电压350V,质谱扫描范围33~450amu,扫描速率1次/s。1.5保留指数对比定性:采用与标准物质保留时间对比,与文献中某类物质保留指数对比的方法确认。定量:采用内标-标准曲线法定量。以3-辛醇作内标物质,标准曲线采用5点法绘制。1.6意识实验方法嗅觉阈值测定:将香气成分标准品溶解于模拟酒溶液(酒度12%,酸度5g/L,pH3.2)中,随机选取20名本单位的学生做嗅觉实验。实验样品采用三角品尝法设计。目标香气化合物溶液按2的指数倍稀释,50%的品尝员能感知到的最低浓度即目标化合物的嗅觉阈值。同时,记录香气化合物的气味特征。感官质量分析:感官分析在标准葡萄酒品尝实验室进行。评定小组由30名经过葡萄酒品尝学实践训练的学生和老师组成。2结果与分析2.1挥发性成分分析图1是本方法检测酒样的总离子流图(TIC)。供试酒样经SPME-GC-MS的香气成分分析结果见表1。共定性、定量出57种香气成分,它们的质量浓度范围从1μg/L到495mg/L。酒样香气的主要化合物是高级醇、芳香酯类和有机酸,微量化合物是萜烯醇、去甲类异戊二烯类化合物和挥发性酚类。从总离子流图和化合物定性、定量结果看,本方法能够检测葡萄酒中很多的挥发性成分,尽管这些化合物分属多个化学门类,含量差异几个数量级。由表1可知,从昌黎和玛纳斯产区的梅尔诺葡萄酒中检测出的挥发性成分含量较高,尤其是后者。香气成分的气味活性值分析结果见表2,昌黎、贺兰山东麓、沙城和玛纳斯产区梅尔诺葡萄酒中分别含有21,15,16,22种活性香气成分。从供试葡萄酒样品中检测出的19种芳香酯中,有13种芳香酯含量超过它们在葡萄酒中的嗅觉阈值,具有气味活性。昌黎和玛纳斯产区的梅尔诺葡萄酒具有较高的累积酯类气味活性值。表2中,己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸异戊酯和丁酸乙酯比其它芳香酯具有较高的气味活性值,在酒中它们表现出香蕉、草莓、菠萝和梨的风味。乙酸乙酯和乳酸乙酯几乎在所有酒样中都有气味活性,它们表现出甜香和乳香。一些酯类仅在一二个产区的梅尔诺酒中具有活性,如乙酸苯乙酯、乙酸异戊酯、DL2-羟基-3-甲基丁酸乙酯、癸酸乙酯、乳酸异戊酯和辛酸异戊酯。高级醇是供试样品中检测出的含量最多的挥发性成分,占检测挥发性成分总量的70%,但是表1中20种高级醇中仅有8种超过它们在酒中的嗅觉阈值。如表2中所示,异戊醇、3-甲基-1-戊醇和β-苯乙醇在所有供试样品中具有活性。从供试样品中共定量出5种脂肪酸,异丁酸、2-甲基丁酸、己酸、辛酸和癸酸,其中4种至少在一个产区的梅尔诺酒中具有气味活性。微量化合物中,α-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮和β-大马酮在供试酒样中被检出,并且它们超过嗅觉阈值,具有潜在香气贡献。供试酒样中定量出5种萜烯醇以及里哪醇、里哪醇氧化物、4-萜烯醇、香茅醇、trans-香叶醇和trans-橙花醇,只有里哪醇在4个产区酒中的气味活性值大于1,香茅醇在玛纳斯产区酒中具有气味活性。一种挥发性酚———2,4-二季丁基-苯酚在所有酒样中都被检测出来,并且其具有活性。2.2回汁添加量选择评定小组对供试酒样进行感官分析(外观、香气、口感和协调性),结果见表3。沙城梅尔诺葡萄酒具有较好的外观,昌黎葡萄酒具有较好的香气,而玛纳斯葡萄酒的香气、口感和协调性均最差。整体评价结果:昌黎葡萄酒具有最佳的感官评价分值,玛纳斯葡萄酒感官质量得分最低。3讨论3.1不同葡萄酒中的香气成分虽然气味活性值没有考虑香气成分之间的协作和抑制作用,但是它无疑是目前较为客观的葡萄酒香气质量预测方法。挥发性成分含量高,并不意味着香气强度高,只有它们的浓度超过其在酒中的嗅觉阈值的那些成分才能表现出香气。芳香酯是葡萄酒中主要的气味活性成分,常赋予葡萄酒果香特征。从葡萄酒中检测出的芳香酯分为3类:乙酸酯、乙醇酯和脂肪酸的杂醇酯。Gil分析了西班牙马德里产区白葡萄酒和桃红葡萄酒中的香气成分,结果发现辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸异戊酯和异戊醇比其它酯类具有更高的OAV值。根据表2中活性香气成分的香气特征,可以初步预测供试酒样的香气特征。4个产区的梅尔诺葡萄酒具有明显的香蕉、菠萝、草莓和梨的果香特点。昌黎和玛纳斯葡萄酒所含活性芳香酯的累积OAV值高,理论上推测其具有较高的果香强度。此外,昌黎葡萄酒具有乳酸和坚果风味,还有一些花香;贺兰山东麓葡萄酒具有乳酸特征;玛纳斯葡萄酒具有较高的乳酸和奶油味。一些研究表明葡萄酒中一些高级醇赋予葡萄酒香气,如1-丁醇、异丁醇、异戊醇、1-己醇、1-戊醇、苯甲醇、β-苯乙醇和3-己烯-1-醇。活性高级醇赋予供试酒样杂醇、土壤和花粉味。此外,昌黎葡萄酒具有重的杂醇和青草味;贺兰山东麓葡萄酒杂醇味弱,有柠檬香气;沙城葡萄酒有青草味;玛纳斯葡萄酒有不愉快的杂醇味,明显的青草味和一些花香。在葡萄酒中检测出异丁酸、丁酸、异戊酸、己酸、辛酸、癸酸、9-癸烯酸和月桂酸。尽管C6~C10脂肪酸常与不好的葡萄酒风味相关,但它们对于葡萄酒香气成分的平衡很重要,因为一定含量的脂肪酸能够抑制芳香酯的进一步水解。Shinohara研究认为C6~C10脂肪酸在4~10mg/L质量浓度范围时具有奶酪和奶油的风味,而当其质量浓度超过20mg/L时就会散发令人厌烦的脂肪味,甚至腐败味。本研究中,昌黎梅尔诺葡萄酒中含有适量的脂肪酸,可以推测其具有舒适的脂肪味,能够保持足量的芳香酯。贺兰山东麓和沙城产区的梅尔诺葡萄酒中脂肪酸含量较低,而玛纳斯葡萄酒中脂肪酸含量太高,理论推测其具有腐败气味。3.2烯类化合物和梅尔诺种葡萄酒的营养成分微量香气成分也能对葡萄酒整体香气质量起重要贡献,这是因为它们的嗅觉阈值很低。α-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮和β-大马酮是3种去甲类异戊二烯化合物,它们在酒中的嗅觉阈值在0.05~0.09μg/L之间,通常只要在葡萄酒中检出,就具有气味活性。本研究中,β-大马酮在4个产区的梅尔诺葡萄酒中均有气味活性,有果脯和水果罐头的香气特征。α-紫罗兰酮在昌黎酒中有活性,β-紫罗兰酮在昌黎和沙城2个产区的酒中有活性,它们具有悬钩子和紫罗兰的芳香。萜烯类化合物属于植物体生物合成的二次产物,其生物合成始于乙酰辅酶A(CoA)。研究表明萜烯类化合物在酒精发酵过程中不会因酵母菌的活动而变化,其含量因植物品种而有差异。有研究利用萜烯类化合物的含量来区分葡萄栽培品种。根据葡萄汁中单萜类化合物的含量,葡萄品种被分为3类:1)玫瑰香系列品种,单萜类化合物含量大于6mg/L;2)非玫瑰香系列的芳香型品种,单萜类化合物含量1~4mg/L;3)中性品种,香气不依赖单萜类化合物。葡萄酒中的萜烯类化合物几乎都是萜烯醇。梅尔诺属于中性葡萄品种。本研究中,仅里哪醇在4个产区的酒中有活性,给葡萄酒带来玫瑰香特征。香茅醇在玛纳斯葡萄酒中有活性,具有丁香和蔷薇香气。挥发性酚类也是葡萄酒中的潜在活性香气成分,如愈创木酚、甲酚、4-乙基苯酚、乙烯基苯酚、丁子香酚、香子兰等,它们绝大多数是陈酿期间橡木的溶解物。本研究中采集酒样没有在橡木桶中陈酿,因此仅检测出2,4-二季丁基-苯酚,在昌黎和玛纳斯酒中有酚的化学味。3.3玛纳斯酒的调味汁根据感官分析结果可以验证以上供试酒样的OAV分析结果。昌黎梅尔诺葡萄酒中含有较多的活性香气成分和较高的累积OAV,因此其香气特征复杂,令人愉悦。玛纳斯酒也有较多的活性成分,由于其脂肪酸和挥发性酚含量太高,所以其香气、口感和协调性不好。Aznar等研究认为,葡萄酒愉悦的香气特征与具有愉悦香气的化学成分呈正相关,不好的葡萄酒香气特点与散发令人讨厌的气味成分相关,而这些成分散发的讨厌气味常常对葡萄酒整体香气质量有破坏性影响。本研究结果与之相符。4不同强化风味成分的对比试验结果采用SPME-GC-MS技术在我国4个产区梅尔诺葡萄酒中定量出57种香气成分。香气成分的OAV分析表明供试酒样中有31种香气成分具有气味活性。4个产区的梅尔诺葡萄酒中具有活性成分的有:乙酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乳酸乙酯、异戊醇、3-甲基-1-戊醇、β-苯乙醇、辛酸、里哪醇、β-大马酮,它们赋予酒共有的热带和温带水果香气特征,如香蕉、菠萝、青苹果、梨