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鲜食、酿酒、观赏类葡萄果实挥发性风味物质解析

作者：

吕茜1 孙晓涵1 汪佳琪2 冯延涛3 张继丰3 马雯2,4,5∗

单位：

1. 宁夏大学 农学院,

2. 宁夏大学 食品与葡萄酒学院

3. 宁夏西鸽葡萄种植有限公司

4. 宁夏葡萄与葡萄酒工程技术研究中心

5. 葡萄与葡萄酒教育部工程研究中心

基金项目：

宁夏回族自治区重点研发计划项目(2021BEF02014) ;国家自然科学基金项目(32160577)

摘要&关键词

摘要：挥发性风味物质是葡萄果实中一类重要的代谢产物,对其自身和加工制品的感官品质有着非常重要的影响。该研究运用固相萃取(solid phase extraction,SPE)及酶水解技术对葡萄结合态挥发物进行水解释放，后通过顶空固相微萃取-气相色谱联用三重四级杆质谱( headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-massspectrometry, HS-SPME-GC-QQQ)技术对游离及结合态挥发物进行萃取、检测并做分析。研究旨在明晰红地球(鲜食葡萄) 、蛇龙珠(酿酒葡萄) 、树葡萄(观赏类葡萄) 中游离及结合态挥发性风味物质成分构成，以期为葡萄产品的鲜食与加工的香气品质识别与调控提供一定的理论指导。结果表明，3 种葡萄果实共定性鉴定出74 种游离态及40种结合态挥发性化合物，其中红地球果实香气物质主要由游离态 C6醇/醛类、高级醇、萜烯类、羰基类及酸类化合物构成，结合态挥发物种类较少且微量，对整体香气的影响较小。蛇龙珠果实香气物质主要由游离态 C6醇/醛类、高级醇类、酯类、3-异丁基-2-甲氧基吡嗪及结合态C6醇/醛类、高级醇类化合物构成。树葡萄果实香气物质主要由游离态酯类、萜烯类、酸类、芳香族、C6醇/醛类、3-异丙基-2-甲氧基吡嗪及结合态萜烯类、C6醇/醛类化合物构成。三者挥发物的构成有较大差异，所以各有其独特的香气特征。

关键词：葡萄；HS-SPME-GC-QQQ；游离态挥发性化合物；结合态挥发性化合物

主要结论

1. 不同葡萄果实基本理化指标检测结果分析

红地球、蛇龙珠、树葡萄的百粒重、pH、还原糖、滴定酸4种理化之间指标均具有显著性差异，三者相比，红地球果粒大、酸度低、含糖量较低；蛇龙珠果粒小、酸度较低、含糖量高；树葡萄果粒中等、酸度高、含糖量低。其理化指标与三类葡萄各自的主要用途有一定的相关性。

A-百粒重; B-pH值; C-还原糖; D-滴定酸; E-还原糖/滴定酸

图 1 葡萄果实的基本理化指标

Fig. 1 The basic physical and chemical indicators of grape fruit

注:不同小写字母表示差异显著(P< 0. 05) 。

2. 葡萄果实游离及结合态C6挥发性化合物含量

C6醇/醛根据其气味描述被命名为绿叶挥发物（GLVs），是葡萄绿色香气的主要来源，这类物质能对葡萄及加工制品的品质产生重要影响。本研究选择葡萄及加工产品中常见的7种C6醇/醛类物质进行了SIM模式检测。表1结果表明，红地球中游离态C6醇/醛类物质总含量最高，树葡萄最低，三者含量之间具有显著性差异；而结合态C6醇/醛类物质则是蛇龙珠最高，红地球最低；且红地球中的游离态及蛇龙珠中的结合态C6醇/醛类物质均以C6醛为主，而有研究表明C6醛相对于C6醇具有更低的感官阈值，更易对葡萄香气产生影响，所以红地球作为鲜食葡萄能以其清新的绿色植物香气吸引消费者，而蛇龙珠作为酿酒葡萄其较高浓度的结合态C6醛可在发酵及陈酿过程被释放出来进而影响葡萄酒香气。红地球的游离态C6醇以正己醇和E-2-己烯醇为主，二者含量显著高于蛇龙珠和树葡萄；蛇龙珠的游离态C6醇中Z-3-己烯醇含量最高，树葡萄的游离态C6醇中E-2-已烯醇含量最高。蛇龙珠的结合态C6醇中正己醇含量最高，树葡萄的C6醇中Z-3-己烯醇含量最高，红地球中结合态C6醇/醛类物质含量均最低。

表 1 葡萄果实游离、结合态C6 醇/醛类挥发性化合物含量

Table 1 Contents of free and bound C6 alcohol / aldehyde volatile compounds in grape fruits

注:“ nd”表示未检测到相应物质(下同) ;“a,b,c”表示 3 种葡萄中游离、结合态 C6 醛、醇类物质含量的显著性差异(LSD Fisher test,P < 0. 05) 。

3.葡萄果实游离态MPs挥发性化合物含量

MPs是一类在葡萄中被广泛的研究的物质，因为它们所带来的草本和植物类感官特征会对葡萄及加工制品的香气和风味产生或利或弊的影响。如葡萄酒中的MPs有时被认为是品种香气，但过高含量的MPs可能会产生不可接受的绿色和未成熟的香气，对葡萄酒质量产生负面影响。因目前未有研究表明存在结合态MPs，所以本研究对三种葡萄中常见的游离态MPs类物质的检测结果如表2所示，树葡萄中MPs含量最高，红地球最低；且树葡萄中有最高含量的IPMP，IPMP能给葡萄带来土豆、芦笋的香气；蛇龙珠中有最高含量的IBMP，且IBMP仅在蛇龙珠中存在，而IBMP能给葡萄增加青椒、草本的香气；SBMP则在3种葡萄中含量均最低，对葡萄香气产生的影响较小。

表 2 葡萄果实游离态 MPs 挥发性化合物含量

Table 2 Contents of free MPs volatile compounds in grape fruit

注:“a,b,c”表示 3 种葡萄中游离态 MPs 类物质含量的显著性差异( LSD Fisher test,P < 0. 05) 。

4.葡萄果实游离及结合态挥发性化合物特征分析

红地球葡萄果实经定性分析共检测到26种游离态挥发物、17种结合态挥发物；蛇龙珠中共检测到32种游离态挥发物、23种结合态挥发物；树葡萄中共检测到55种游离态挥发性物、28种结合态挥发物。

三种葡萄果实的游离及结合态挥发物经聚类分析可看出，三者在香气特征上是可以被完全区分的。

红地球果实游离态挥发物总含量主要由C6醇/醛类、高级醇、萜烯类、羰基类及酸类化合物构成；结合态挥发物种类较少且微量，对整体香气的影响较小。蛇龙珠果实游离态挥发物总含量主要由C6醇/醛类、高级醇类及酯类化合物构成，且其含有较高含量的极低阈值化合物IBMP，此化合物对葡萄香气影响较大。

图2 不同葡萄果实游离态挥发性化合物聚类热图

Fig 2 Clustering heatmap of free volatile compounds in different grape fruits

图 3 不同葡萄果实结合态挥发性化合物聚类热图

Fig. 3 Clustering heatmap of bound volatilecompounds in different grape fruit

团队介绍

宁夏大学葡萄与葡萄酒学学位点包括葡萄栽培生理、葡萄化学与酿造工艺、葡萄逆境分子生物学等3个方向，隶属学院在校研究生现有260人，培养博士、硕士、本科、高级、中级人才49人，引进人才8人；教职工58 人，专职教师42人，其中教授13人、副教授11人，贺兰山学者5人。专任教师中具有博士学位教师比例71.4%，具有海外研修经历教师比例40.4%；有博士生导师6名，硕士生导师33名；国家“百千万级人才工程第三层次人选”1人，国家有突出贡献中青年专家1名，享受国务院特殊津贴1人、自治区特殊津贴1人。自治区葡萄产业首席专家2名、自治区领军人才、自治区“青年拔尖人才”及宝钢教育教学名师等高层次人才16人。高级职称10人，中级职称8人，具有博士学位人数 16人，具有硕士人数2人。

学院建有葡萄与葡萄酒教育部工程研究中心、宁夏食品微生物应用技术与安全控制重点实验室、宁夏葡萄与葡萄酒研究院、宁夏葡萄与葡萄酒工程技术中心、葡萄与葡萄酒现代产业学院等平台，为学科建设和人才培养提供了支撑。学院承担教育部“新工科”实践项目、“协同创新基地”及自治区教学改革项目10余项，获国家级教学成果奖1项，自治区级教学成果特等奖1项、一等奖2项。同时也形成了一批大学生创新成果，近3年，学生获得全国性团队奖2项，国家级个人奖项97人次，区级奖项16项。葡萄与葡萄酒团队紧密围绕制约我国北方地区葡萄酒产业发展的“瓶颈”问题开展技术研究。主要有葡萄栽培、葡萄品种改良、葡萄酒酿造和葡萄酒微生物研究。

近5年，团队承担国家级项目（课题）8项，其中国家科技支撑计划课题1项、国家重点研发计划项目课题1项，国家自然科学基金6项，省部级重大科技项目2项，其他项目等30余项，科研总经费达4000余万元。

学院培养的高素质科技创新人才，具有鲜明专业特色，很多已经成为各个特色行业的技术骨干，为产业发展做出了贡献。学院也逐步成为了西部一流、国内知名的高水平科技创新、高层次人才培养基地，为西北乃至全国食品与葡萄酒产业发展提供科技、人才和智力支撑。

通信作者

马雯，博士，教授，硕士生导师。现就职于宁夏大学葡萄酒与园艺学院。宁夏回族自治区引进高层次人才，2022入选“西部青年学者”。长期从事葡萄酒酿造与风味化学研究。国家公派留学法国波尔多大学联合培养博士。主持国家自然科学基金2项，主持省部级科研项目/课题3项。在Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety，Trends in Food Science & Technology，Food Chemistry等国际知名学术期刊发表发表高水平论文十余篇，参编教材2部，授权国家发明专利2项。担任Journal of Agriculture and Food Chemistry，Oeno One，Food Science and Technology等杂志审稿人。

引用格式

吕茜, 孙晓涵, 汪佳琪, 等. 鲜食、酿酒、观赏类葡萄果实挥发性风味物质解析[J]. 食品与发酵工业, 2024, 50(2): 296-305.