苯并噻二唑施用对霞多丽葡萄和葡萄酒香气物质的影响

葡萄酒是最受欢迎的酒精饮料之一,含有糖、酸、多酚、矿物质和挥发性香气化合物等多种成分。酿酒葡萄品质的优劣对葡萄酒的成分和感官质量起着决定性的作用[1]。香气是衡量葡萄与葡萄酒品质的关键指标,香气的含量、组成及相互平衡决定着葡萄酒的风格特征和典型性。葡萄酒香气包括品种香、发酵香和陈酿香,其中品种香包括果香、花香和土壤香气,来自果实原料。葡萄酒酿造过程中,酵母菌将糖转化为酒精和CO2,同时产生高级醇、脂肪酸和酯类化合物,形成发酵香。果实香气的合成和积累受光照、温度、水分和土壤类型等气象因素以及摘叶、整形修剪[2]、灌溉和叶面施肥等葡萄栽培管理措施的影响[3]。研究发现采前喷施酵母、橡木提取物、激素和诱抗剂等外源物质也会影响植物的香气物质释放[4]。与传统农药相比,植物诱抗剂没有直接的杀菌活性,但能够激活植物体内多条代谢途径,促进植物的新陈代谢和生长发育,具有代谢快、无残留和不易产生抗药性等特点。

苯并噻二唑(benzothiadiazole,BTH)是人工合成的水杨酸(salicylic acid,SA)功能类似物,已被证明其对于葡萄、苹果、草莓、桃和马铃薯等多种果蔬的病害有抑制效果[5-6]。BTH不仅可以提高植株对逆境的耐受性,也能促进果实酚类物质的积累,提升葡萄色泽品质[6]。刘耀娜[7]发现采前BTH处理可增加甜瓜发育期细胞壁代谢酶基因CmSuSy和CmCASE的表达以及过氧化物酶活力。采前喷施BTH增加了慕合怀特和赤霞珠葡萄果皮细胞壁中的蛋白质和酚类物质含量、葡萄酒中的颜色和总酚含量[8]。此外,采前BTH处理可显著提高蛇龙珠葡萄香气总量[9],增加格罗派洛葡萄酒的醛和酯含量。RUIZ-GARC width=5,height=17,dpi=110

A等[10]的研究也表明BTH处理的葡萄和葡萄酒中检出了更高浓度的萜烯和降异戊二烯化合物。

BTH处理提升红色葡萄酚类物质和香气含量的优秀表现已被充分报道,而BTH处理对非芳香型白色葡萄和葡萄酒的影响鲜见报道。因此,本试验以霞多丽葡萄为原料,转色期整株喷施BTH,采摘成熟葡萄并酿造葡萄酒,测定霞多丽葡萄及葡萄酒的理化指标、酚类物质(总酚、总黄酮、总黄烷醇和总黄酮醇)含量、结合态和游离态香气化合物,探讨采前BTH处理对葡萄和葡萄酒理化指标和香气化合物的影响,以期为施用BTH提升霞多丽葡萄酒感官质量的研究和推广提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

霞多丽葡萄(Vitis vinifera L.Chardonnay),自根苗,2004年定植于甘肃省武威市凉州区莫高庄园(102°24′E,36°46′N),海拔1 500 m,大陆性气候,年均降雨量450 mm,≥10 ℃的有效积温为2 800～3 200 ℃,年日照时数为2 730～3 088 h,昼夜温差为14 ℃,无霜期为160～180 d,沙质和石灰岩土壤,东西行向,株行距 0.5 mm×3.3 m,厂字型整形。

BTH,上海罗恩试剂;果胶酶和活性酿酒干酵母CX9,法国Laffort公司;吐温80,烟台市双双化工有限公司;糖苷酶AR2000,Creative Enzymes公司;甲醇、氢氧化钠、无水乙醇、三氯化铝和福林-肖卡试剂等为分析纯,上海源叶生物科技有限公司;(+)-儿茶素、芦丁、p-二甲氨基-肉桂酸(p-dimethylamino cinnamic acid,p-DMACA)、没食子酸和槲皮素(HPLC≥98%),Sigma-Aldrich公司。

1.2 仪器与设备

TU-810紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限公司;Thermo Scientific 265079 GC-MS、DB-WAX色谱柱(60 m×2.5 mm×0.25 μm),美国Thermo Scientific公司;DVB/CAR/PDMS(50/30 μm)固相微萃取头,美国Surpelco公司;Cleanert PEP-SPE固相萃取柱(150 mg/6 mL),天津博纳艾杰尔科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 采前BTH处理

参考文献[11]和实验室前期结果,在葡萄果实转色期(花后65 d)整株喷施50 mg/L BTH水溶液(0.1%吐温80)为处理组(BTH);喷施0.1%吐温80水溶液为对照组(CK),设3组生物重复,每个重复包含25棵植株。

2023年9月15日采摘成熟的CK和BTH处理霞多丽葡萄(CK葡萄的还原糖和总酸分别为200.62 g/L和5.05 g/L),采样时兼顾栽培行的阴阳面和叶幕层内外,随机剪取100穗葡萄。选取每穗上、中、下3个部位的300粒葡萄包入锡箔纸,液氮速冻后超低温冰箱(-80 ℃)贮存。剩余样品混合用于葡萄酒酿造。

1.3.3 葡萄酒微酿试验

霞多丽葡萄采收→人工分选→除梗破碎→压榨出汁→添加果胶酶和SO2→入罐冷浸渍→压榨取汁→澄清入罐→添加酵母→酒精发酵→霞多丽干白葡萄酒[12]

操作要点:葡萄采收后经人工穗选、除梗破碎后,加入50 mg/L SO2(以偏重亚硫酸钾计)和30 mg/L果胶酶于5 L玻璃罐,4 ℃浸渍24 h,压榨取汁。温度回升至10 ℃时,接种200 mg/L商业酵母CX9,20 ℃发酵,当比重降至0.994以下时,调节游离SO2至30 mg/L终止发酵。装瓶4 ℃贮存。

1.3.4 理化指标测定

葡萄:取150.0 g的葡萄,除果籽和梗后榨汁。8 000 r/min(4 ℃)下离心10 min,取上清液。PAL-1折射仪测定可溶性固形物(total soluble solids,TSS),PHS-3E型pH计测定pH值。参照LI等[5]的方法测定还原糖和总酸。皮果比(%)为果皮质量与整果质量的比值。

葡萄酒:参照国际葡萄与葡萄酒组织标准,测定pH值、残糖、挥发酸(以乙酸计)、总酸、甘油、总干浸出物含量和酒精度。

1.3.5 酚类物质测定

葡萄酚类物质的提取:25.0 g葡萄剥皮,液氮研磨至粉末。称取0.50 g粉末,加入5 mL酸化甲醇,超声浸提30 min,12 000 r/min(4 ℃)离心15 min,重复提取2次。参照孙永蓉等[13]描述的方法,按照福林-肖卡法测定总酚;氯化铝比色法测定总黄酮;p-DMACA-盐酸法测定总黄烷醇;参照任家勤等[14]的方法测定总黄酮醇。

按照实验室已经建立的方法[11],采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱(headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)联用技术测定游离态和结合态香气。5 mL样品置于20 mL样品瓶中,加入1.0 g NaCl,10 μL 200 mg/L内标(2-辛醇)及磁力转子。40 ℃水浴磁力搅拌平衡30 min,插入活化后的SPME萃取头40 ℃顶空萃取30 min,气相色谱进样口230 ℃解析10 min,不分流进样。载气(高纯He)流速为1 mL/min;升温程序:50 ℃(10 min),3 ℃/min升至180 ℃(6 min)。电子轰击离子源(EI),电子能量70 eV,连接杆温度180 ℃,离子源温度250 ℃,质谱扫描范围50～350 m/z。NIST谱库检索和相对保留指数(retention index,RI)定性;采用内标法进行半定量。

1.3.7 气味活性值和感官评价

气味活性值(odor activity values,OAV)为香气化合物的质量浓度与其在乙醇溶液中的阈值的比值。为了根据挥发性成分来模拟葡萄酒的香气轮廓特征,根据相似的气味描述词对挥发性化合物进行分组,然后计算每个香气类型的OAV加成值。由于香气特征的复杂性,一些挥发性化合物可能包括在几个香气类型中[15]。

感官评价方法参考藏伟等[16]并略作修改。感官品鉴小组由20位经过气味描述词培训的葡萄酒专业人员组成,使用10分结构化数值尺度量化,分别从外观、香气、口感和整体评分这4个方面评价各酒样的感官特征。感官评分标准如表1所示。

1.4 数据处理

采用SPSS 25.0进行数据统计分析(ANOVA,P<0.05)。Origin 2018绘制柱状图,派森诺云平台在线绘制交互彩带柱状图、韦恩图和雷达图,OmicStudio云平台在线绘制环形热图。所有指标测定均设3次重复。

2 结果与分析

2.1 BTH处理对葡萄理化指标的影响

葡萄果实的糖不仅直接影响葡萄酒的乙醇含量和口感,而且是香气、维生素和色素合成代谢的前体[17]。试验果实理化指标分析显示(表2),BTH处理果实可溶性固形物含量和还原糖含量分别较CK显著提高了8.68%和10.77%;总酸含量较CK显著降低了11.94%;pH和皮果比分别较CK显著提高了7.84%和15.13%。BTH处理促进了葡萄可溶固形物和还原糖积累,与WANG等[18]应用BTH处理甜瓜的结果类似。推测BTH处理可通过调节葡萄中酸性转化酶、蔗糖磷酸合成酶和液泡转化酶提高葡萄糖分的转运速率,进而促进了试验葡萄中还原糖的积累。BTH处理葡萄总酸下降,与其在甜瓜上的应用结果一致[5]。推测BTH处理可能是通过影响生物合成途径能量来源和中间体的三羧酸循环,导致总酸下降。PALADINES-QUEZADA等[8]发现BTH可促进葡萄皮细胞壁的蛋白质、多糖(果胶、纤维素)、纤维素(几丁质、木质素)以及细胞间联结,导致细胞壁加厚。由此可见,BTH处理对霞多丽皮果比的影响主要是由于其对细胞壁代谢酶的调节和果皮细胞壁组成的改变。

2.2 BTH处理对葡萄酒理化指标的影响

葡萄酒酒精发酵初期,约8%的糖通过磷酸二羧丙酮的氧化转化为甘油,可以赋予葡萄酒柔和的口感[19]。pH和总酸是影响葡萄酒感官品质的重要因素,受到有机酸阴离子(酒石酸和苹果酸)和正离子(钾)平衡的影响。BTH处理对霞多丽葡萄酒理化指标的影响分析显示(表3),试验酒样符合国家标准GB 15037—2006《葡萄酒》要求,残糖含量均低于 2 g/L,酒精发酵彻底。BTH处理酒样甘油和干浸出物的含量分别较CK提高了9.63%和15.86%;残糖、总酸和挥发酸含量分别较CK显著降低了15.73%、2.19%和36.94%;酒精度和pH值分别较CK显著提高了4.24%和1.63%。酒样的总酸较葡萄果实有所增加,推测是由于发酵过程中酵母代谢产生的有机酸所致。与CK酒样相比,BTH处理酒样甘油增加,挥发酸降低,酒体更加圆润平衡。研究表明,成熟中期BTH处理葡萄酿造的葡萄酒较对照具有更高的酒精含量[20],与本试验结果一致,这可能是BTH处理促进葡萄果实糖升高的结果。

2.3 BTH处理对霞多丽葡萄和葡萄酒酚类的影响

葡萄酒的酚类物质主要来源于葡萄籽和葡萄皮,在酿酒过程中也会形成和转化。根据其化学结构可分为类黄酮(花青素、黄酮醇和黄烷醇)与非类黄酮(酚酸和二苯乙烯)[21]。酚类物质的组成和含量密切影响着葡萄酒的色泽、苦味、收敛性、稳定性和酒体骨架[22]。BTH处理显著增加了葡萄中总酚、总黄酮、总黄烷醇和总黄酮醇的含量,分别较CK提高了20.64%、28.18%、18.56%和14.62%(图1-a)。相应地,BTH处理对酒样的影响趋势与果实相同,总酚和总黄酮分别较CK显著增加了10.59%和6.70%。总黄烷醇、总黄酮醇分别较CK提高了5.43%和8.57%,但差异不显著(图1-b)。

葡萄皮是白葡萄酒酚类物质的主要来源,试验中BTH处理增加了葡萄和葡萄酒酚类物质可归因于葡萄果皮细胞壁成分的变化。采前喷施BTH可增加慕合怀特和赤霞珠葡萄果皮细胞壁中的蛋白质和总酚含量,促进美乐葡萄的花青素和原花青素积累[8]。RUIZ-GARC width=5,height=17,dpi=110

A等[10]的研究也报道了BTH处理提高了葡萄花青素、黄酮醇和原花青素的含量,BTH处理酿造的葡萄酒具有更高的颜色强度和总酚含量。与本试验结果一致,BTH处理酒样的酚类物质有所增加,但不显著,这可能是由于葡萄皮细胞壁的增厚阻碍了酚类物质的浸出。

2.4 BTH处理霞多丽葡萄和葡萄酒香气化合物的影响

2.4.1 BTH处理对葡萄和葡萄酒香气含量和种类的影响

葡萄中的香气化合物合成途径可分为脂肪酸途径、氨基酸途径和异戊二烯途径,香气化合物和糖酸等的共同作用决定葡萄和葡萄酒的风味。试验共检测出C6/C9、直链脂肪族、芳香族、支链脂肪族、萜烯和降异戊二烯六大类香气化合物(图2)。葡萄中的游离态香气组分构成:CK:67种,3 295.61 μg/L;BTH:77种,2 759.87 μg/L,结合态香气组分构成:CK:70种,585.80 μg/L;BTH:73种,748.51 μg/L。BTH处理降低了葡萄中总游离态香气化合物的含量,但提高了总结合态香气化合物的积累。霞多丽葡萄酒中共检出87种游离态香气化合物:CK:69种,8 751.48 μg/L;BTH:86种,12 346.86 μg/L。BTH处理显著提高了葡萄酒中香气化合物的含量,说明BTH处理葡萄中的结合态香气化合物在葡萄酒酿造过程中可能通过酶促或酸解释放,增强了葡萄酒的风味。

霞多丽葡萄和葡萄酒中共定性22种共有的游离态香气化合物(图3),主要来自芳香族、萜烯以及降异戊二烯,说明霞多丽葡萄和葡萄酒中以氨基酸和可溶性糖为前体的香气物质代谢途径比较活跃。CK葡萄中特有游离态香气组分包括1-戊烯-3-醇、3-戊酮、甲酸戊酯和Z-3-己烯醇甲酸酯,特有结合态香气组分为正辛醛。BTH处理葡萄中游离态特有香气组分包括E,Z-2,6-壬二烯醛、间二甲苯和异己酸乙酯,结合态特有香气包括异丁醛、3-甲基-2-丁醇和2-甲基丁醇。BTH处理酒样特有游离态香气组分9种,分别为E-2-辛烯酸乙酯、丙酸辛酯、丁醇、甲酸庚酯、庚酸乙酯、己酸异丁酯、甲酸橙花酯、E-β-金合欢烯和α-法呢烯,主要属于直链脂肪族酯类、支链链脂肪族酯类和萜烯类化合物。综合分析,BTH处理的葡萄和葡萄酒具有更丰富的香气化合物种类。

2.4.2 BTH处理对脂肪酸代谢香气的影响

脂肪酸代谢香气主要包括直链脂肪族醇类、醛类和酯类化合物,其中C6/C9化合物主要赋予葡萄“绿叶”、“青草”或“新鲜植物”的气味,贡献白葡萄酒“清新”的香气。葡萄果实中共定性、定量C6/C9化合物游离态17种和结合态6种,BTH处理显著减少了游离态和结合态C6/C9化合物的含量,分别较CK显著降低了18.42%和15.90%。其中,游离态己醛和2-己烯醛含量下降程度最为明显,分别较CK降低了761.17 μg/L和248.69 μg/L,结合态乙酸己酯较CK下降了35.57%。C6/C9化合物占总游离态香气90%以上(图2),由此可见BTH处理对总游离态香气浓度的影响主要来自游离态C6/C9化合物。葡萄果实中游离态和结合态直链脂肪族化合物分别检出了29种和27种,BTH处理葡萄中分别较CK增加了8.61%和20.44%。其中,游离态癸醛和1-戊烯-3-醇分别较CK增加了116.16%和49.79%(图4),结合态戊醇、月桂酸乙酯和肉豆蔻酸乙酯分别较CK增加了93.58%、67.02%和119.50%(图5)。葡萄酒中共检测到7种C6/C9化合物(图6)。与CK相比,BTH处理酒样的C6/C9化合物含量显著降低了41.01%。乙酸己酯是葡萄和葡萄酒C6/C9化合物中主要降低的组分,说明BTH处理对葡萄酒中C6/C9化合物浓度的降低主要是由于大幅降低了葡萄中乙酸己酯浓度。霞多丽葡萄酒中直链脂肪族化合物的种类最多且含量最高(CK:32种,5 889.41 μg/L;BTH:39种,7 134.02 μg/L)。与果实不同,葡萄酒的大多直链醇、醛类组分会转化为直链酯类化合物,表现出更愉悦的水果气味。与CK相比,丙酸辛酯、乙酸癸酯、甲酸已酯、己酸甲酯、正丁醇和甲酸庚酯是BTH处理葡萄酒的特有组分。BTH增加了直链脂肪族化合物的浓度,较CK提高了21.13%。其中,癸酸乙酯和正戊醇分别较CK增加了563.49 μg/L和472.43 μg/L。

2.4.3 BTH处理对氨基酸代谢香气的影响

氨基酸来源的香气物质主要包括芳香族和支链脂肪族醇、醛和酯类化合物,是由芳香族氨基酸和脂肪族氨基酸通过莽草酸途径或转氨作用形成[23]。试验葡萄共定性定量10种游离态和结合态芳香族化合物,BTH处理并没有增加其种类,但显著提高了总游离态和结合态芳香族化合物的浓度,分别较CK增加了21.09 μg/L和68.57 μg/L。其中游离态乙苯和结合态苯乙烯分别较CK增加了31.24%和67.91%。芳香族化合物是葡萄中主要的结合态香气种类,占总结合态化合物的48.82%(图2)。游离态和结合态支链脂肪族化合物分别检出9种和13种。BTH处理不但增加了游离态和结合态支链脂肪族化合物种类,还不同程度地提高了其含量,分别较CK提高了36.16%和71.17%。其中,游离态异己酸乙酯、异戊酸己酯和甲酸芳樟酯是BTH处理葡萄的特有组分(图4),贡献了BTH处理葡萄游离态支链脂肪族香气化合物总含量的26.92%。结合态异丁醛、3-甲基-2-丁醇和2-甲基丁醇是BTH处理葡萄中的特有组分(图5),贡献了BTH处理果实结合态支链脂肪族香气化合物总含量的19.41%。它们在葡萄中主要呈现依兰、茉莉和柑桔等气味,丰富了BTH处理葡萄的花果香气。试验酒样共检测到8种芳香族和12种支链脂肪族化合物(图6)。BTH处理提高了酒样氨基酸代谢香气的含量,分别较CK增加了87.65%和117.70%;乙酸苯乙酯和乙酸异戊酯分别较CK提高了174.77%和118.37%,是酒样中主要的芳香族和支链脂肪族化合物,可赋予霞多丽葡萄酒栀子、桂花和凤梨等新鲜花果香气。

2.4.4 BTH处理对异戊二烯代谢香气的影响

萜烯和降异戊二烯化合物代谢自异戊二烯途径,由于阈值低、气味怡人,被认为是霞多丽、赤霞珠和西拉等非芳香型品种的特征香气,可赋予葡萄和葡萄酒玫瑰、紫罗兰、苹果和橙花等气味[24]。葡萄果实共定性定量萜烯化合物游离态13种和结合态14种,BTH处理没有改变其种类,但显著提高了其浓度,分别较CK提高了79.55%和76.43%(图2)。其中,游离态橙花醇和芳樟醇分别较CK增加了105.60%和104.41%(图4),结合态月桂烯和玫瑰醇分别较CK提升了211.39%和228.65%(图5)。葡萄果实分别检出了6种游离态和结合态降异戊二烯化合物。BTH处理增加了游离态和结合态降异戊二烯化合物含量,分别较CK提高了23.89%和38.58%。其中,游离态α-紫罗兰酮和结合态β-环柠檬醛分别较CK增加了53.38%和50.05%。葡萄酒中共定性定量15种萜烯(CK:9种,41.41 μg/L;BTH:15种,89.36 μg/L)和6种降异戊二烯化合物(CK:4种,4.85 μg/L;BTH:6种,9.21 μg/L)(图6)。BTH处理不仅增加了降异戊二烯化合物的种类,还提高了其含量。与CK酒样相比,BTH处理酒样的总萜烯和总降异戊二烯浓度分别显著增加了112.47%和89.70%。其中,柠檬烯、四氢香叶醇、月桂醇、甲酸橙花酯、E-β-金合欢烯、α-法呢烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮和β-环柠檬醛是BTH处理葡萄酒中特有的香气组分,主要贡献柑橘、木香和花香气味。

2.4.5 香气轮廓分析和感官评价

OAV是评价香气组分对葡萄酒感官质量贡献程度的重要指标。一般认为OAV>1的组分是葡萄酒的主体香气成分,对葡萄酒整体香气表现具有直接贡献,而0.10.1的主体香气成分分别有24和25种,BTH处理较CK增加了1种(β-环柠檬醛)主体香气成分。乙酸异戊酯和β-大马士酮是霞多丽葡萄酒中贡献最大的香气组分,主要赋予葡萄酒苹果、香蕉和花香等气味。选取OAV>0.1的香气组分,根据其OAV加成值绘制酒样香气轮廓图(图7-a)。CK和BTH处理酒样的果香和花香感较突出,其次为脂肪味和香料味。BTH处理增强了霞多丽葡萄酒的整体香气表现,尤其是增强了果香和花香,BTH处理酒样果香和花香的OAV加成值分别较CK显著提高了74.66%和57.58%。同时减弱了葡萄酒中的植物味,BTH处理酒样植物味的OAV加成值较CK降低了8.29%。

为更好地评估BTH对葡萄酒感官质量的影响,进行感官评价(图7-b)。外观方面,BTH处理与CK酒样色泽均呈禾杆黄色,酒体清亮透明。BTH处理与CK酒样的色泽和澄清度无显著差异。香气方面,BTH处理与CK酒样均无明显异味,花香和果香在BTH处理酒样中均显著高于CK,与香气轮廓图的结果一致。口感方面,BTH处理酒样的余味更强,酸甜平衡感也优于CK。同时,BTH处理酒样整体评分方面也获得了更高的分数,酒体更加协调,花果香气也更浓郁。

3 讨论

霞多丽葡萄中的C6/C9化合物和直链脂肪族化合物主要来自于以不饱和脂肪酸为代谢前体的脂肪酸代谢途径,经脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)、脂氢过氧化物裂解酶(hydroperoxide lyase,HPL)、醇脱氢酶(alcoholdehydrogenase,ADH)和酰基转移酶(alcohol acetyltransferase,AAT)催化生成。研究表明,BTH处理能降低蛇龙珠葡萄成熟过程中不饱和脂肪酸的积累,提高LOX、ADH和AAT活力,但降低HPL活力,进而抑制了呈青草味的己醛和2-己烯醛等C6化合物的积累[11]。这与本研究中C6/C9化合物降低的结果基本一致,C6/C9化合物会赋予葡萄和葡萄酒不成熟的感官感觉,C6醛的青草味阈值比C6醇低,其不良影响更加突出。因此,BTH处理可抑制霞多丽葡萄和葡萄酒的负面香气释放。GONG等[25]研究表明,BTH提高了LOX代谢酶活力和直链酯类的释放,与本研究的结果一致,BTH处理酒样的癸酸乙酯、辛酸乙酯和月桂酸乙酯等直链酯类化合物具有更高的浓度,表现出愉悦的甜香和水果气味。

苯丙氨酸等芳香族氨基酸是芳香族香气形成的主要前体,经过氨基酸脱羧酶和苯丙氨酸解氨酶(L-phenylalanine ammonia-lyase,PAL)催化形成苯乙醇和水杨酸甲酯,BTH对柑橘PAL活力的提升已被报道[26]。本研究中BTH处理霞多丽葡萄和葡萄酒的苯乙醇含量都有所上升,推测BTH可能通过影响PAL活力,促进苯丙氨酸向肉桂酸等酚类的转化,在提升果实抗病性的同时促进了芳香族香气化合物的积累。葡萄中以缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丙氨酸和半胱氨酸等为代表的支链氨基酸是支链脂肪族类香气物质的合成代谢前体。研究发现,采前多次喷施BTH可以改变蛇龙珠葡萄中氨基酸含量和组成,尤其是降低了支链氨基酸的浓度,同时增加了支链脂肪族化合物的浓度[9]。因此,BTH可能通过改变氨基酸等初级代谢产物的合成以及影响代谢途径相关的酶活力,改变了葡萄果实中支链脂肪族香气的积累量,同时这种促进可能不受年份和葡萄品种的限制。此外,芳香族和支链脂肪族化合物是霞多丽葡萄重要的特征香气物质,在BTH处理葡萄酒中也发现了两类香气物质浓度的大幅上升,这归因于BTH处理对霞多丽葡萄果实香气含量的积极影响,增加了葡萄酒品种香。

葡萄酒酿造过程中,在酸性环境或相关酶的作用下,结合态香气物质的糖苷键可以被水解转化为游离态香气,增加葡萄酒的风味;萜烯在酸性条件下还会发生分子重排导致萜烯分子间的转化,影响葡萄酒的香气[24]。BTH处理酒样的萜烯含量较高,可能是BTH处理增加了葡萄的结合态萜烯化合物,也可能是由于BTH改变了葡萄酒中的有机酸组成,影响了总酸和pH,使结合态萜烯类香气在酸性环境下更容易转化为游离态。BTH通过影响霞多丽葡萄类胡萝卜素双加氧酶的活力,促进类胡萝卜素向降异戊二烯香气的裂解[27],这可能是本研究中BTH处理葡萄果实的游离态α-紫罗兰酮和结合态β-环柠檬醛浓度显著高于CK葡萄的主要原因。此外,葡萄中游离态和结合态单萜(橙花醇、芳樟醇、月桂烯和玫瑰醇)的显著增加可能是由于BTH影响了与单萜合成相关的关键基因VviPNLinNer1、VviTer和VviGT14的表达量。YUE等[28]在汉堡麝香葡萄发育过程中施用不同浓度的水杨酸(salicylic acid,SA)也发现类似的结果。这说明BTH作为SA的光稳定功能类似物,在植物体内引起的代谢和生化反应可能具有相似性。

4 结论

BTH处理提高了霞多丽葡萄的还原糖含量、pH、可溶性固形物含量、皮果比,葡萄酒中的甘油含量、pH、干浸出物和酒精度,降低了葡萄酒的总酸、挥发酸和残糖。酚类含量在BTH处理葡萄和葡萄酒中更高。同时,BTH处理提高了葡萄和葡萄酒中直链脂肪族、芳香族、支链脂肪族、萜烯、降异戊二烯类香气物质的种类和含量,降低C6/C9化合物含量。香气轮廓分析和感官评价表明,转色期喷施BTH有利于霞多丽葡萄和葡萄酒中香气浓度的提升,增强葡萄酒的花果香,减弱酒中植物味。研究结果可为BTH调控葡萄栽培和葡萄酒香气提供新的思路和见解。

[1] 王明洁, 鲁会玲, 肖丽珍, 等. 避雨栽培独龙蔓扇形不同高度结果部位对威代尔葡萄果实品质的影响[J]. 中国果树, 2022(9): 42-45; 50. WANG M J, LU H L, XIAO L Z, et al. Effect of Dulong vine fan-shaped fruiting parts with different heights on the fruit quality of ‘Vidal’ grape under rain-proof cultivation[J]. China Fruits, 2022(9): 42-45; 50.

[2] ALEM H, RIGOU P, SCHNEIDER R, et al. Impact of agronomic practices on grape aroma composition: A review[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2019, 99(3):975-985.

[3] GUTIÉRREZ-GAMBOA G, GARDE-CERD width=8,height=11,dpi=110

N T, RUBIO-BRET width=8,height=11,dpi=110

N P, et al. Seaweed foliar applications at two dosages to Tempranillo blanco (Vitis vinifera L.) grapevines in two seasons: Effects on grape and wine volatile composition[J]. Food Research International, 2020, 130:108918.

[4] 权桂蓉, 高翔, 惠竹梅. 外源激素处理对葡萄及葡萄酒香气成分的影响[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2020, 48(1): 126-134. QUAN G R, GAO X, HUI Z M. Effect of exogenous plant hormones on aroma components of grapes and dry red wine[J]. Journal of Northwest A&F University (Natural Science Edition), 2020, 48(1): 126-134.

[5] LI X, BI Y, WANG J J, et al. BTH treatment caused physiological, biochemical and proteomic changes of muskmelon (Cucumis melo L.) fruit during ripening[J]. Journal of Proteomics, 2015, 120:179-193.

[6] JIANG Y M, SAM F E, LI J X, et al. Pre-harvest benzothiadiazole spraying promotes the cumulation of phenolic compounds in grapes[J]. Foods, 2022, 11(21):3345.

[7] 刘耀娜. 采前Stroby和BTH喷洒对厚皮甜瓜果实发育期细胞壁强化及采后软化的抑制[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2017.LIU Y N. Inhibition of stroby and BTH spraying before harvest on cell wall strengthening and postharvest softening of muskmelon during fruit development[D]. Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2017.

[8] PALADINES-QUEZADA D F, MORENO-OLIVARES J D, FERN width=8,height=11,dpi=110

NDEZ-FERN

NDEZ J I, et al. Influence of methyl jasmonate and benzothiadiazole on the composition of grape skin cell walls and wines[J]. Food Chemistry, 2019, 277:691-697.

[9] SALIFU R, JIANG Y M, BA L Z, et al. Influence of benzothiadiazole on the amino acids and aroma compositions of ‘cabernet gernischt’ grapes (Vitis vinifera L.)[J]. Horticulturae, 2022, 8(9):812.

[10] RUIZ-GARC width=5,height=11,dpi=110

A Y, ROMERO-CASCALES I, GIL-MU width=8,height=11,dpi=110

OZ R, et al. Improving grape phenolic content and wine chromatic characteristics through the use of two different elicitors: Methyl jasmonate versus benzothiadiazole[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60(5):1283-1290.

[11] WANG J F, HAN Y Q, CHEN C X, et al. Influence of benzothiadiazole on the accumulation and metabolism of C6 compounds in cabernet gernischt grapes (Vitis vinifera L.)[J]. Foods, 2023, 12(19):3710.

[12] 朱艳霞, 杨佳荟, 王沙沙, 等. 低温浸渍对‘关口葡萄’干白葡萄酒风味物质的影响[J]. 食品科学, 2020, 41(4): 199-206.ZHU Y X, YANG J H, WANG S S, et al. Effect of cold macerationon the flavor of dry white wine made from ‘Guankou’ grapes[J]. Food Science, 2020, 41(4): 199-206.

[13] 孙永蓉, 宫鹏飞, 李蔚, 等. 茉莉酸甲酯处理对‘黑比诺’葡萄果皮酚类物质及其抗氧化活性的影响[J]. 食品与发酵工业, 2021, 47(12): 196-202. SUN Y R, GONG P F, LI W, et al. Effects of methyl jasmonate treatment on phenolic compounds and antioxidant activity of ‘Pinot Noir’ grape peel[J]. Food and Fermentation Industries, 2021, 47(12): 196-202.

[14] 任家勤, 黄桔, 沈妍秋, 等. 四个圆叶葡萄品种果实品质及主要营养组分的分析比较[J]. 食品与发酵工业, 2020, 46(9):158-163.REN J Q, HUANG J, SHEN Y Q, et al. Comparative analysis of fruit quality and nutritional components of four muscadine grape cultivars[J]. Food and Fermentation Industries, 2020, 46(9):158-163.

[15] 马统魏, 张波, 王红娟, 等. 红树莓酒发酵过程中游离态和结合态香气成分分析[J/OL]. 食品与发酵工业, 2023. DOI: 10.13995/j.cnki.11-1802/ts.036801.MA T W, ZHANG B, WANG H J, et al. Analysis of free and bound aroma components in red raspberry wine fermentation[J/OL]. Food and Fermentation Industries, 2023. DOI: 10.13995/j.cnki.11-1802/ts.036801.

[16] 藏伟, 刘叶, 刘宇, 等. 本土季也蒙毕赤酵母在干红葡萄酒中试生产中的应用潜力[J]. 食品科学, 2023, 44(18):117-125.ZANG W, LIU Y, LIU Y, et al. Application potential of native Meyerozyma guilliermondii in pilot production of dry red wine[J]. Food Science, 2023, 44(18):117-125.

[17] 孙肖瑞, 谢兆森, 尤佳玲, 等. 葡萄果实中糖转运、代谢与调控研究进展[J]. 植物生理学报, 2021, 57(3): 542-550.SUN X R, XIE Y S, YOU J L, et al. Research progress on sugar transport, metabolism and regulation in grape (Vitis vinifera) berry[J]. Plant Physiology Journal, 2021, 57(3): 542-550.

[18] WANG Y, ZHAO Y X, WANG B, et al. Soluble sugars, organic acids and energy metabolism involved in the wound healing of muskmelons elicited by benzothiadiazole[J]. Postharvest Biology and Technology, 2023, 199:112277.

[19] 李信萍, 张昂, 马紫朝, 等. 基于甘油稳定碳同位素的葡萄酒掺糖鉴别研究[J]. 现代食品, 2022, 28(20):213-219, 224.LI X P, ZHANG A, MA Z Z, et al. Identification of wine adulterated with sugar based on stable carbon isotope of glycerol[J]. Modern Food, 2022, 28(20):213-219, 224.

[20] PALADINES-QUEZADA D F, GIL-MU width=8,height=11,dpi=110

OZ R, APOLINAR-VALIENTE R, et al. Effect of applying elicitors to Vitis vinifera L. cv. Monastrell at different ripening times on the complex carbohydrates of the resulting wines[J]. European Food Research and Technology, 2022, 248(9):2369-2381.

[21]

V, LONGO E, WINDISCH G, et al. Phenolic compounds as markers of wine quality and authenticity[J]. Foods, 2020, 9(12):1785.

[22] 赵昊, 宋晶晶, 于佳俊, 等. 不同产区葡萄酒多酚物质抗氧化活性差异及相关性分析[J]. 食品与发酵工业, 2021, 47(6):84-91.ZHAO H, SONG J J, YU J J, et al. Differences and correlation analysis of polyphenols and antioxidant activity in different wines regions[J]. Food and Fermentation Industries, 2021, 47(6):84-91.

[23] ZHU X, YANG X S, YANG L, et al. Preharvest salicylic acid application improves the amino acid content and volatile profile in Vitis vinifera L. cv. Chardonnay during development[J]. Plant Physiology and Biochemistry: PPB, 2023, 204:108103.

[24] 张慧敏, 潘秋红. 葡萄酒中挥发性萜烯物质的产生机制及影响因素研究进展[J]. 食品科学, 2021, 42(13):249-258.ZHANG H M, PAN Q H. Advances in understanding the formation mechanism of terpenoids during winemaking and factors influencing it[J]. Food Science, 2021, 42(13):249-258.

[25] GONG D, BI Y, ZHANG X M, et al. Benzothiadiazole treatment inhibits membrane lipid metabolism and straight-chain volatile compound release in Penicillium expansum-inoculated apple fruit[J]. Postharvest Biology and Technology, 2021, 181:111671.

[26] 刘晓佳, 薛耀碧, 周雅涵, 等. 苯并噻二唑处理对柑橘果实采后病害控制效果及机制分析[J]. 食品科学, 2018, 39(9):215-223.LIU X J, XUE Y B, ZHOU Y H, et al. Control and mechanism of postharvest diseases in Citrus fruits by benzothiadiazole treatment[J]. Food Science, 2018, 39(9):215-223.

[27] 张祯, 崔媛媛, 陈春霞, 等. 霞多丽葡萄果实降异戊二烯香气物质积累及代谢酶活变化分析[J]. 浙江农业学报, 2023, 35(4):931-941.ZHANG Z, CUI Y Y, CHEN C X, et al. Analysis for accumulation of norisoprenoids and changes of metabolic enzyme activities of Chardonnay grape berries[J]. Acta Agriculturae Zhejiangensis, 2023, 35(4):931-941.

[28] YUE X F, JU Y L, ZHANG T Y, et al. Application of salicylic acid to cv. Muscat Hamburg grapes for quality improvement: Effects on typical volatile aroma compounds and anthocyanin composition of grapes and wines[J]. LWT, 2023, 182:114828.