霞多丽(Chardonnay)是我国主要栽种的白色酿酒葡萄品种,在各个产区得到了广泛种植推广。目前已有许多关于霞多丽的风味特征研究,不同产区塑造了霞多丽干白葡萄酒不同的香气风格,河北碣石山产区表现为柑橘、柠檬、菠萝、香蕉和核果香气[1],新疆玛纳斯产区表现出浓郁的果香味和化学气味[2],宁夏贺兰山东麓产区主要表现为梨、苹果、桃子、菠萝、蜂蜜香气[3]。甘肃民勤产区是我国河西走廊产区的新型子产区,该地区的酿酒葡萄种植面积超过0.925万hm2,近几年来霞多丽在民勤产区被广泛种植和用于葡萄酒酿造[4-5]。加强对其葡萄酒风味物质的了解对甘肃葡萄酒产业发展十分重要[6]。挥发性化合物的种类和含量是影响葡萄酒风味的重要指标,葡萄酒中的挥发性化合物主要分为醇类、酸类、醛类、萜烯类、酯类等,已鉴定出的相关成分超过1 300种[7]。这些化合物之间的相互作用,共同影响着葡萄酒的香气特征和感官品质[8]。

本试验以甘肃民勤产区霞多丽葡萄为实验材料,对比分析自然发酵和接种发酵的理化指标、感官品质差异,结合GC-MS技术和气相色谱-嗅闻法(gas chromatography olfactometry,GC-O)对挥发性化合物定性定量分析,通过气味活性值(odorant activity value,OVA)和嗅闻识别香气化合物,确定霞多丽干白葡萄酒的关键香气化合物,分析霞多丽干白葡萄酒的特征香气和感官品质,为甘肃民勤产区葡萄酒风格构建提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验样品

原料来自甘肃民勤产区夏博岚葡萄种植基地8年生霞多丽葡萄(表1),采摘时间2023年9月,采用五点采样,果粒新鲜,无病虫果﹑霉烂果。

1.1.2 仪器与试剂

7890B-5975B气相色谱-质谱联用仪,美国Agilent公司;ODE-2030气相色谱-闻香仪,日本Shimadzu公司。LAFASE HE GRAND CRU型果胶酶,法国Laffort公司;ZYMAFLORE VL1葡萄酒酵母干粉(VL1),法国Laffort公司;香气标准品(色谱纯),上海Sigma-Aldrich公司。

1.2 试验方法

1.2.1 葡萄酒酿造工艺

霞多丽干白葡萄酒采用自然发酵和商业酵母VL1直投式接种、10 L玻璃罐发酵,经气囊压榨机取清汁加入60 mg/L SO2、15 mg/L果胶酶,分离后自然发酵组直接入罐,接种发酵组活性干酵母VL1接种量为200 mg/L,发酵温度控制在16～18 ℃。发酵结束后分离澄清3个月,装瓶后避光室温贮存。

1.2.2 基本理化指标检测

按照国标GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法(含第1号修改单)》,采用直接滴定法测定还原糖,酚酞指示剂法测定总酸,蒸馏法测定挥发酸,碘量法测定游离SO2和总SO2,密度瓶法测定酒精度,pH计法测定pH值。所有指标重复取样3次测定。

1.2.3 GC-MS分析方法

使用HS-SPME-GC-MS仪器对酒样进行检测,PAL自动进样。测定参数参考LAN等[9]稍作修改。在20 mL的顶空瓶中加入1.0 g NaCl试剂、5 mL酒样和10 μL 1.003 g/L的4-甲基-2-戊醇内标,旋紧瓶盖后放置于样品盘上。在40 ℃下以400 r/min的振荡速度平衡15 min,以40 ℃,250 r/min条件下吸附30 min后进样,进样口温度250 ℃解析5 min。

载气He,流速为1 mL/min。色谱柱升温程序:50 ℃持续1 min,然后以3 ℃/min的速度升温至220 ℃,保持5 min。离子源温度230 ℃,EI电离方式,离子能量70 eV,质谱扫描范围29～350 u。

通过NIST(The National Institute of Standards and Technology,NIST)谱库17.0检索和保留指数共同进行挥发性香气成分的定性分析。采用标准曲线法定量分析。

1.2.4 GC-O-MS分析方法

移取5 mL葡萄酒至20 mL萃取瓶,解析参数同上。样品经GC分离后分别进入质谱检测器和嗅闻检测器,分流比为1∶1,嗅闻口接口的温度为150 ℃,以N2(99.99%)作为辅助气体注入嗅探口,减轻嗅觉疲劳。选择3位经过专业培训的嗅闻人员(男,年龄24～28岁)分别记录香气物质的保留时间及气味特性。嗅闻强度采用等级评价法略作修改,评价等级:1弱～5强,3名实验员均嗅闻到的化合物作为关键呈香物质,选择评价等级中位数作为香气浓度等级[10-11]。

1.2.5 葡萄酒感官评价

品评小组由17名经过统一培训的葡萄酒品尝经验的专业人员(年龄22～29岁,男生6人、女生11人)组成,在标准品酒室使用标准品酒杯进行总体感官品评和闻香品评。总体感官品评分为外观、香气、口感3个类型14个指标:外观包括澄清度、亮度、色深;香气包括香气纯净度、香气浓郁度、香气协调性;口感包括酸度、甜度、酒精感、酒体、口感浓郁度、口感复杂度、口感协调性、余味。感官品评每项内容采用10分制打分法,从0到10表示强度逐渐增大。

同时对酒样香气类型进行描述分析,每个品评员选择至少5个香气描述词评价酒样香气。感官评价和香气描述评分采用10分制打分。使用量化强度值(modified frequency, MF)来表示香气化合物的贡献[12],计算如公式(1)所示:

(1)

式中:F,香气描述词出现的频率;I,香气打分平均值占总分值(10分)的百分比。

1.3 数据分析

使用Excel 2022软件进行数据整理,SPSS 22.0进行单因素方差分析,Origin 2023软件绘制香气感官蛛网图,The unscramber X 10.4对香气物质进行可视化偏最小二乘回归分析。

2 结果与分析

2.1 基本理化指标对比分析

自然发酵和VL1接种发酵酒样中的还原糖、总酸、挥发酸、pH值、游离SO2存在显著差异(表2)。两种葡萄酒的理化指标均达到国家标准,还原糖含量均<4 g/L,属于干型葡萄酒。酒精度达到15%以上,表明无论是自然发酵还是VL1商业酵母都有一定的耐高酒精度能力。VL1酒样保持了较高的酸度且产生了较少的挥发酸,综合来看,VL1接种发酵葡萄酒的基础理化指标表现优于自然发酵。

2.2 GC-MS香气化合物定量分析

霞多丽葡萄酒中共检测出57种香气化合物(表3),其中醇类14种,醛酮类5种,脂肪酸类7种,萜烯类7种,酯类化合物21种,其他物质2种。自然发酵葡萄酒相较VL1接种发酵酒样含有较高浓度的香气化合物,其中异戊醇、苯乙醇、2-苯乙基乙酸酯、香叶醇、金合欢醇、乙酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸己酯、辛酸、辛酸乙酯、己酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、3-羟基丁酸乙酯等物质OAV>1,两种葡萄酒的高级醇和乙酸酯类含量存在显著差异。

醇类物质由酿酒酵母在酒精发酵的代谢中生成,作为其他香气化合物的载体,在酒中含量最多。由表3可知,葡萄酒中含有C6醇类4种,高级醇类10种,自然发酵和VL1酒样醇类总量分别为461.92和350.37 mg/L,其中异戊醇含量最高,分别占总量的44.39%和52.69%。自然发酵过程中酿酒酵母和非酿酒酵母种类较多,会增加葡萄酒中的高级醇含量[18],较高浓度的醇类物质增加了自然发酵香气的浓郁度,但其醇类物质总量超过400 mg/L,3-甲基-1-戊醇、己醇、丙醇含量显著高于VL1酒样,可能会给葡萄酒带来生青味和刺激性气味等不悦的负面影响[12]。

葡萄酒中的酸类物质来源于葡萄果实和酒精发酵过程,酸类物质可以抑制芳香族化合物水解,脂肪酸是主要的酸类物质,总量低于20 mg/L脂肪酸可以增加葡萄酒风味[19]。自然发酵的脂肪酸含量为11.17 mg/L,VL1酒样的脂肪酸含量为10.21 mg/L,脂肪酸总量无显著差异,整体上对葡萄酒香气表现有正向作用。低浓度的脂肪酸会增加葡萄酒风味,然而在较高浓度时,会给葡萄酒带来“馊味”“腐臭”等不良气味[20]。两种葡萄酒的辛酸均高于阈值,对酒样产生负面影响,更高的异丁酸增加了自然发酵葡萄酒中的油腻味,更高的苯甲酸、异戊酸增加了VL1酒中的酸腐味和刺激性气味。

发酵过程中,氨基酸在酶的催化作用下,代谢生成醛酮类物质[21]。自然发酵和VL1酒样醛酮类总量分别为399.39、440.73 μg/L,辛醛、乙偶姻、糠醛浓度存在显著差异,自然发酵中辛醛、糠醛含量较高,其中辛醛带来了不良的化学气味,糠醛增加了葡萄酒中的果香,VL1酒样中乙偶姻含量较高,增加葡萄酒的奶油风味。

萜烯是分子骨架以异戊二烯(C5单元)为基本结构单元的化合物及其衍生物,主要反映了葡萄品种香气[22]。在葡萄酒发酵过程中,葡萄原料中的糖苷类化合物在糖苷酶作用下部分被水解,生成萜烯类香气化合物[23]。自然发酵与VL1酒样中香茅醇、芳樟醇、橙花醇、金合欢醇含量存在显著差异。自然发酵中芳樟醇、金合欢醇显著高于接种发酵,可增加酒样的花香和香气复杂性。接种发酵中具有玫瑰香气的橙花醇、香茅醇显著高于自然发酵,增加酒样的优雅度。

酯类是葡萄酒中最主要的香气挥发化合物成分,在酒中主要贡献花香和果香[24]。自然发酵和VL1酒样中酯类物质分别为34.56、25.82 mg/L,乙酸酯类和脂肪酸乙酯是酯类物质中重要的呈香物质,自然发酵葡萄酒中的乙酸乙酯、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯显著高于VL1酒样,其中乙酸乙酯含量最高。高浓度的乙酯类香气化合物可以增加酒中苹果、菠萝等果香[25],无论葡萄的品种和产地,高浓度的乙酸乙酯是自然发酵鲜明的特点之一,赋予葡萄酒独特的香气[26]。VL1酒样中的乙酸异丁酯、乙酸异戊酯、乙酸香叶酯、丁二酸二乙酯,增加了酒中香蕉、柑橘等果香。

2.3 GC-O-MS结果分析

采用嗅闻强度法对葡萄酒香气成分进行分析,结果如表4所示。自然发酵和VL1酒样分别识别出13和11种香气活性物质,这些物质涉及酯类、萜烯类、芳香族化合物和醇类,部分未达到香气阈值的化合物也可分离嗅闻出香气。两款葡萄酒中可嗅闻识别的挥发性化合物基本一致。分离出的香气有较浓郁的煮水果、酸橘、苹果、青草等香气,由辛酸乙酯、己酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、香叶醇等化合物提供,相较于自然发酵的霞多丽葡萄酒,经商业酵母VL1接种发酵的霞多丽可识别的单一活性化合物种类更少,且强度较低,缺少α-松油醇和(E)-2-己烯-1-醇的识别,检测结果与香气化合物浓度含量结果匹配。

2.4 葡萄酒感官描述和香气定量描述分析

如图1-a所示,VL1酒样澄清度、亮度更高,两种葡萄酒酸度、甜度、酒精感基本一致,VL1酒样酸度更高,酒体更平衡,口感更浓郁、协调、复杂,各方面均优于自然发酵。不同酒样MF值前10的描述符中,香气类型大致相似,强度上存在差异,从高到低排序依次为,自然发酵:菠萝>香瓜>柠檬>葡萄柚>蜂蜜>梨>水蜜桃>苹果>杏>小白花;VL1酒样:柠檬>菠萝>苹果>水蜜桃>香蕉>荔枝>蜂蜜>葡萄柚>梨>青柠,有7类共同描述。如图1-b所示,自然发酵葡萄酒中含有更明显的香瓜、菠萝香气,VL1酒样中具有更多的荔枝、香蕉香气,综合来看两种霞多丽葡萄酒香气风格类似,表现出浓郁的热带水果、柑橘类风味,部分核果类、花香风味,风格类似河北昌黎碣石山产区霞多丽葡萄酒[1]。

2.5 葡萄酒特征香气对比分析

为进一步研究决定两种葡萄酒香气风格的关键香气化合物及其对葡萄酒风味特征的影响,将GC-MS测定香气阈值OAV>1和GC-O可识别的香气物质,共27种挥发性化合物,通过PLSR与MF值建立相关性(图2)。香气描述点与样品点分布相近代表该样品的该香气属性更为显著,两个圆分别代表R2=0.5和R2=1.0,在圆弧间的数据更加可信[27]。霞多丽干白葡萄酒的香气定量数据在两个主成分的解释率为73%,感官数据在两个主成分的解释率为79%,自然发酵主要落在得分图X轴正半轴,VL1接种发酵落在X轴负半轴,表明两种葡萄酒的风味类型沿第一主成分形成较好区分(图2-a),自然发酵和葡萄柚、菠萝、香瓜、梨、杏、小白花等描述具有较高相关性,VL1酒样和荔枝、香蕉、柠檬、苹果、水蜜桃、青柠等描述具有较高相关性(图2-b)。丁二酸二乙酯、乙酸香叶酯、香茅醇对香蕉、荔枝香气有较大贡献,乙酸异戊酯、辛酸、己酸乙酯、月桂酸乙酯对柠檬、苹果、水蜜桃香气有较大贡献,金合欢醇、芳樟醇、丁酸乙酯、乙酸乙酯、丙醇对菠萝、香瓜、葡萄柚有较大贡献。4-乙基苯酚、2-甲基丁酸乙酯对梨香气有较大贡献,己酸异戊酯、癸酸乙酯、异戊醇对蜂蜜香气有较大贡献。

3 结论与讨论

本研究对比分析了甘肃民勤产区自然发酵与VL1接种发酵霞多丽干白葡萄酒的基本理化指标、挥发性香气化合物和感官品质,重点解析了其特征香气差异和对其具有较大贡献的香气化合物。接种VL1商业酵母使霞多丽获得了更好的基础理化指标和口感。两种酒样具有不同特点的香气表现,共检测出57种香气化合物,27种重要香气化合物。自然发酵与VL1酒样均含有明显的葡萄柚、梨、苹果、水蜜桃、杏、青柠等果香,蜂蜜、小白花等花香,总体表现出浓郁的热带水果、柑橘类风味,部分核果类、花香风味。自然发酵中具有更明显的香瓜、菠萝香气,VL1酒样中具有更明显的荔枝、香蕉香气。醇类和酯类物质浓度的高低对葡萄酒风味塑造起到关键作用,其中丁二酸二乙酯、乙酸香叶酯、香茅醇对香蕉、荔枝香气有较大贡献,金合欢醇、芳樟醇、丁酸乙酯、乙酸乙酯、丙醇对菠萝、香瓜香气有较大贡献,使自然发酵和VL1酒样形成了香气特征差异。通过探讨不同发酵方式对霞多丽干白葡萄酒酿酒特性的影响,有助于了解葡萄酒呈现香气品质特征的化学实质,对该地区葡萄酒的酿造生产与酵母选用提供科学依据和技术支持。

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Comparative analysis of aroma components and sensory quality of spontaneous fermentation and inoculated fermentation Chardonnay dry white wine in Minqin region

SHANG Yi1, CHEN Sheng2, HAO Yan3, LIANG Yanying1*, LIU Yanlin1*

1(College of Enology, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)2(Gansu Summer Land Vineyard Co.Ltd., Wuwei 733300, China)3(Institute of Fruit and Floriculture Research, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China)

ABSTRACT This article aims at investigating the influences of spontaneous fermentation and inoculated fermentation on the aroma components and sensory quality of Chardonnay white wine in Minqin region of Gansu Province.Locally planted Chardonnay grapes as test materials were fermented respectively under spontaneous and commercial-VL1-yeast inoculated conditions.GC-MS and GC-O were performed for the analysis of volatile aroma components and PLRS for the relationship of key volatile components and trait aroma, whose data provided crucial support for sensory evaluation.Results have showed that the VL1-inoculation fermented wine samples were better in terms of basic physicochemical index and taste evaluation.Total 57 aroma compounds, from which 27 important aroma compounds were detected, and the content of alcohols and esters played a crucial role in shaping different flavors.Both test samples exhibited strong scents of tropical fruit and citrus and certain scents of stone fruits and flowers.The differences were that the spontaneous fermentation tended to emit stronger pineapple and melon aromas, whereas VL1-inoculation fermentation led to more obvious banana and lychee aromas.Furthermore, among which diethyl succinate, geranyl acetate and citronellol contributed greatly to the aroma of banana and lychee, whereas farnesol, linalool, ethyl butyrate, ethyl acetate and propanol to the aroma of pineapple and melon.The research results can provide assistance for guiding the production of wine and the selection of yeast in Minqin region.

Key words wine;Minqin;Chardonnay;aroma compounds;sensory evaluation

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.039035

引用格式：商浥,陈胜,郝燕,等.民勤产区自然发酵与接种发酵霞多丽干白葡萄酒香气成分及感官品质的对比分析[J].食品与发酵工业,2025,51(3):317-323.SHANG Yi, CHEN Sheng, HAO Yan, et al.Comparative analysis of aroma components and sensory quality of spontaneous fermentation and inoculated fermentation Chardonnay dry white wine in Minqin region[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(3):317-323.

第一作者：硕士研究生(梁艳英高级实验师和刘延琳教授为共同通信作者,E-mail:35022060@qq.com;yanlinliu@nwsuaf.edu.cn)

基金项目：宁夏回族自治区重点研发计划项目(2023BCF01027);国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目(U21A20269)

收稿日期：2024-03-01,改回日期:2024-04-11