李玉梅，韦霞霞，李彦彪，贺雅娟，马维峰，马宗桓，毛 娟，陈佰鸿

（甘肃农业大学 园艺学院，甘肃 兰州 730070）

葡萄是世界上栽培最普遍的水果之一，这不仅与葡萄本身酸甜的口感有关，还得益于其相关产品（如葡萄酒和葡萄干等）的多样性。甘肃省是我国最早栽培葡萄品种的省份之一，20 世纪50年代，甘肃的葡萄栽培面积少而分散，种植总面积尚不足670 hm2。改革开放为葡萄生产带来了新的机遇，经过十几年的快速发展，种植葡萄已成为甘肃农民的重要收入来源之一，部分农民已将种植葡萄作为他们致富的重要途径，目前甘肃的葡萄种植总面积在2.3 万hm2左右，年产葡萄约35 万t，面积和产量在全国均名列前茅。其种植区域主要分布于河西走廊及周边城市和天水产区，其中种植规模最大的产区为酒泉市，天水次之，然后依次为张掖和武威产区[1]。

葡萄酒的质量受到酿酒葡萄品质的直接影响，葡萄浆果中的糖、酸、酚类物质和芳香物质等对葡萄酒的质量都有一定的影响[2]。糖对酿酒葡萄的口感、深加工等方面有重要的影响，含糖量高的果实酿出的酒醇厚口感佳；酸类物质则影响着葡萄酒的气味和新鲜度，还能在一定程度上增加葡萄酒的色度[3]；而酚类物质不仅影响着葡萄的抗病性、采后生理、贮存和保鲜，还影响着葡萄酒的色泽、口感和香气等品质和风味特征[4]；香气是葡萄果实的重要品质指标之一，直接影响着消费者对果实的客观评价[5]。

而影响葡萄中糖、酸、酚类物质和香气成分的因素主要有两方面的：一方面是葡萄自身的品种特性；另一方面主要受外界生长环境的影响[6]，光、热、水、温度及土壤条件等不仅影响葡萄根系对养分的吸收[7]，还影响果实中糖酸和酚类等化合物的合成，进而影响葡萄酒的质量。7—8月的降水量和水热系数对葡萄品质均有重要影响，其中的降水量是主要的影响因素。马艳儿等[8]研究发现，降水量的增加不但会降低葡萄园的光照，阻碍光合作用影响果实成熟，而且葡萄成熟期过多的降水还会导致葡萄果实中风味物质浓度的降低，进而降低葡萄品质。张磊等[9]在对气象条件与糖分积累之间的关系的研究中发现，从葡萄开始着色到成熟期间，对其糖分积累有较大影响的气象因子有日平均气温、日照时数、最高气温和温湿比等。良好的光照条件有利于葡萄糖分的积累与着色，不同的光照长度、日照强度和光谱条件会使得葡萄与葡萄酒的质量存在差异[10]。土壤因素影响着酿酒葡萄浆果中酚类物质的合成，不同类型土壤下酿酒葡萄成熟度的差异较大[11]。沙壤土土质疏松，透气性良好，夏季辐射强，昼夜温差大，在沙壤土上种植的葡萄其含糖量较高，风味口感好；黏土的通气透水性差，易板结，在黏土上种植的葡萄其根系浅而少，生长势差[12-13]。王竞[14]的研究结果表明，随着土壤容重、土壤含水量的增加，葡萄浆果中的可溶性糖、可滴定酸和单宁含量均随之增加。王宏安等[15]对分别长在砂土、壤土、粘壤土与粘土上的‘蛇龙珠’葡萄果实品质进行了对比研究，最后发现，与粘壤土和粘土相比，用砂土和壤土上生产出的‘蛇龙珠’葡萄酿造出的葡萄酒其感官品质较好，其有较高的酚类物质和较深的颜色。毛如志等[16]研究发现，与低海拔产区相比，高海拔产区的‘美乐’葡萄浆果会积累更多的有机酸、多酚和糖类等物质，且随着可溶性固形物、单宁和还原糖含量的增加，而总酚和花青素含量均减少。但是，刘伟等[17]研究发现，海拔高至2 600 m，因温度过低，葡萄光合作用减弱，光合产物积累减少，会对酿酒葡萄的品质产生一定的负面作用。法洁琼等[18]的研究结果表明，在张掖、武威和嘉峪关这3 个产区的‘蛇龙珠’葡萄其还原糖、总酚、单宁、pH 和总花色素等方面的差异均显著。

甘肃省具有发展葡萄产业的独特优势，但在葡萄产业发展中也存在着一些问题，农户在引种和栽培上均存在一定的盲目性，因此有必要对甘肃不同产区葡萄品质进行研究。为给该省今后的葡萄种植规划、农民引种栽培提供理论依据，本研究分别以甘肃农业大学食品科学与工程学院葡萄试验基地、武威市民勤县莫高葡萄庄园和张掖市高台县祁连葡萄庄园这3 个产区的‘美乐’和‘蛇龙珠’这2 个红色酿酒葡萄品种为研究材料，测定了浆果成熟之后的12 项基本品质指标，还采用主成分分析的方法对这些指标进行了综合评价，并对供试品种在甘肃不同产区的综合品质进行了排序，探讨了甘肃不同葡萄栽植区域的酿酒葡萄品质特性，现将研究结果分析报道如下。

1 材料与方法

1.1 试验材料

分别以甘肃农业大学食品科学与工程学院试验地、武威莫高酒业葡萄基地和张掖祁连酒业葡萄基地种植的‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄为研究对象。其株行距均为0.5 m×3.0 m，东西行向，单臂篱架整形，树龄均为10 a。施肥和管理方式一致。

1.2 试验地概况

甘肃农业大学位于兰州市安宁区，海拔为 1 517 ～2 067 m，年平均气温8.9 ℃，无霜期 171 d，年平均降水量为250 ～350 mm，年均蒸发量1 664 mm；土壤多为砂质盐碱土[19]。

武威民勤县地处河西走廊东部，海拔为 1 138 ～2 311 m，年平均温度6.9 ℃，降水量191 mm，年平均蒸发量为2 130.8 mm，年平均日照时数 2 724.8 h，无霜期150 d；土质以沙质壤土为主，土层深厚，土壤疏松，通透性良好[20-21]。

张掖祁连酒业高台葡萄基地地处河西走廊中部，海拔为1 361 ～1 596 m，年平均气温5 ～ 10 ℃，≥10℃的年积温3 053 ℃，年平均降水量为66.4 ～104.4 mm，年均蒸发量为1 672.1 ～ 2 358.4 mm，日照时数长达3 000 ～4 000 h，昼夜温差大，无霜期在161 d 左右；土质为沙砾结合型土，热交换较快[21-22]。

1.3 采样方法

于2019年10月4日（采收期）采样以测定果实品质指标，每个品种各采摘30 个果穗，以测10 个果穗作为1 个重复。

1.4 测定方法

1.4.1 基本品质指标的测定

用电子天平称量果穗质量和单粒质量；用游标卡尺测量果实的纵径和横径，以纵径与横径之比为果形指数；将果实榨汁后，用折光仪测定果汁中可溶性固形物的含量，用酸度计测定其pH 值；用NaOH 滴定法[23]测定可滴定酸含量；用蒽酮试剂法[24]测定可溶性糖含量；用Folin 酚法[25]测定总酚含量；用福林丹尼斯法[26]测定单宁含量。

1.4.2 还原糖的测定

参照辛秀兰[27]等的方法（略作修改），用Waters 型高效液相色谱仪测定还原糖的含量。色谱条件为：色谱柱为4.6 mm×150.0 mm× 2.5 mm；流动相为75%的乙腈＋0.2%的三乙胺＋ 24.8%的超纯水；流速为0.8 mL/min；进样量为10 mL；检测波长为254 nm；柱温为40 ℃。

提取方法：葡萄果肉加液氮研磨后准确称取0.5 g，移至10 mL 的离心管中，加入 80%的色谱乙醇5 mL，于35 ℃的温度条件下超声提取 20 min，以12 000 r/min 的转速离心15 min，取上清液。重复提取2 次，每次加入80%的色谱乙醇2 mL，合并上清液，定容至10 mL。取2 mL 置于真空离心浓缩仪中旋转蒸发（60 ℃）至全干，用乙腈+1 mL 的超纯水1 mL 复溶，过0.22 mm 的有机相微孔滤膜后再放入样品瓶中以待测。

1.4.3 有机酸的测定

参照陈晓丽[28]的方法（略作修改），用Waters 型高效液相色谱仪测定有机酸的含量。色谱条件为：色谱柱为4.6 mm×150.0 mm×3.0 μm；流动相为20 mmol/L 的NaH2PO4溶液（用H3PO4将pH 调至2.7）；流速为0.5 mL/min；进样量为20 μL；检测波长为210 nm；柱温为30 ℃ 。

提取方法：将葡萄果肉加液氮研磨后准确称取1.5 g，移至10 mL 的离心管中，加入7.5 mL 的超纯水，在4 ℃的温度条件下、以10 000 r/min 的转速离心10 min，将上清液转移至新离心管中，经0.45 μm 的水相微孔滤膜过滤，将滤液加入样品瓶中以待测。

1.5 主成分分析方法

对原始数据进行标准化处理之后，用SPSS 软件对其进行主成分分析，得出主成分的特征值、贡献率、累积贡献率及特征向量，以特征值大于1 且累积方差贡献率大于85%为标准，确定主成分的个数[29]，再以主成分载荷值的绝对值大于0.5 为标准，确定每个主成分所代表的因子[7,30-31]。根据主成分特征向量和方差贡献率构建酿酒葡萄品质评价模型，并对不同产区葡萄品质进行综合评价。

1.6 数据处理与分析

采用Excel 软件进行数据统计和分析，采用SPSS 22.0软件进行差异显著性分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同产区果实品质分析

‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄外观品质指标的测定结果见表1。由表1 可知，不同产区‘美乐’葡萄的单粒质量、果形指数、果穗质量和出汁率均存在差异；张掖产区的单粒质量为1.68 g，显著大于兰州和武威产区的；其果形指数为1.01 ～1.09，其中，武威产区的最大，且与兰州的存在显著差异；果穗质量，兰州产区的最大，为307.99 g，武威产区的最小，为51.97 g，两者之间具有显著差异。不同产区‘蛇龙珠’葡萄的果形指数和出汁率均存在差异；武威产区的果形指数最小，为0.96，与兰州和张掖产区的均存在显著差异；兰州和武威产区的出汁率均较高，分别为出62.29%和64.97%，两者之间无显著差异，但均显著高于张掖产区的。

表1 ‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄外观品质指标的测定结果†Table 1 ‘Merlot’ and ‘Cabernet Gernischt’ grape appearance quality indicators

‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄内在品质指标的测定结果见表2。由表2 可知，不同产区的葡萄其内在品质均存在差异。不同产区‘美乐’葡萄中可滴定酸、可溶性糖和单宁的含量均存在显著差异；其可滴定酸的含量为0.42%～0.88%，其中，兰州产区的可滴定酸含量最高，为0.88%，显著高于张掖产区的；其可溶性糖含量，武威产区的最高，为22.43%，显著高于兰州和张掖产区的；3 个产区的单宁含量也存在显著差异，由高到低依序为武威＞兰州＞张掖；3 个产区的可溶性固形物和pH 值均无显著差异。不同产区‘蛇龙珠’的可滴定酸、可溶性糖、总酚、单宁和可溶性固形物含量均存在差异；其中，武威产区的可滴定酸、可溶性糖和可溶性固形物含量均显著高于张掖产区的；其总酚含量，张掖与武威产区的均较大，分别为24.37 和24.04 mg/g，两者之间无显著差异，而兰州的最小，为19.12 mg/g，且与张掖和武威产区的均存在显著差异；3 个产区的葡萄其单宁含量为10.70 ～16.40 mg/g，其中，武威产区的含量最高，兰州产区的含量最低，两者之间存在显著差 异；3 个产区的葡萄其pH 值为3.21 ～3.51，各产区之间无显著差异。

2.2 不同产区果实还原糖及有机酸含量分析

试验用液相色谱仪分离出了‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄果实中的果糖、蔗糖、葡萄糖、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、草酸和抗坏血酸，其含量见表3。从糖的组分来看，葡萄糖的含量最多，果糖次之，蔗糖最少。就不同产区而言，3 个产区的葡萄糖、蔗糖和果糖的含量差异均显著，其总还原糖含量由高到低依次为张掖＞武威＞兰州。

‘美乐’和‘蛇龙珠’在武威和张掖产区的酒石酸含量无显著差异，都显著低于兰州产区的。‘美乐’在3 个产区的苹果酸含量存在显著差异，武威产区的含量最高，为0.76 mg/g，是兰州产区的12.67 倍，是张掖产区的2.11 倍；‘蛇龙珠’在武威和张掖产区的苹果酸无显著差异，均显著低于兰州产区的。‘美乐’在3 个产区的草酸含量存在显著差异，张掖产区的草酸含量显著高于兰州和武威；‘蛇龙珠’的草酸含量在兰州和张掖产区的无显著差异，均显著低于武威产区的。

表2 ‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄内在品质指标的测定结果Table 2 Indicators of intrinsic quality of ‘Merlot’ and ‘Cabernet Gernischt’ grapes

表3 不同产区的‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄果实中的糖酸成分与含量Table 3 Sugar and acid composition and content of ‘merlot’ and ‘Cabernet Gernischt’ grapes from different areas mg/g

2.3 不同产区‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄品质的主成分分析

2.3.1 主成分分析

由于单粒质量、果形指数和果穗质量对酿酒葡萄的品质评价无意义，所以在主成分分析时忽略了这3 个指标。利用极差变换法[30]对上述各葡萄品质指标测定值进行了标准化处理，然后对标准化后的数据进行了主成分分析，结果从15 项品质指标中共提取出了4 个主成分，其特征值、方差贡献率、累积方差贡献率见表4，其特征向量见表5。

表4 ‘美乐’和‘蛇龙珠’果实品质指标主成分的特征值、方差贡献率和累积方差贡献率Table 4 The characteristic value variance contribution rate and cumulative contribution rate of the main components of fruit quality of ‘Merlot’ and ‘Cabernet Gernischt’

由表4 可知，主成分1、2、3 与4 对方差的贡献率分别为43.81%、24.65%、15.23%和9.93%，前4 个主成分的累积方差贡献率为93.62%。根据特征值大于1 且累积贡献率大于85%的原则，选择了前4 个主成分作为‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄品质的综合评价指标。

由表5 可知，与主成分1 有较高正相关性的品质指标有可溶性糖、果糖、葡萄糖、总酚和pH，而有较高负相关的品质指标有可滴定酸、酒石酸、柠檬酸和抗坏血酸，即主成分1 的方差贡献率大时，葡萄浆果中可溶性糖、果糖、葡萄糖、总酚的含量和pH 值均增加，而其可滴定酸、酒石酸、柠檬酸和抗坏血酸的含量均减少；与主成分2有较高相正关性的品质指标有可溶性固形物和草酸，而有较高负相关性的品质指标为单宁，即主成分2 的方差贡献率大时，葡萄浆果中可溶性固形物和草酸的含量均会增加，而其单宁含量却减少；与主成分3 有较高正相关性的品质指标为蔗 糖，而有较高负相关性的品质指标为出汁率，即主成分3 的方差贡献率大时，葡萄浆果中蔗糖的含量会增加，而出汁率含量减少；与主成分4 有较高相关性的品质指标为苹果酸，即主成分4 的方差贡献率大时，葡萄浆果中苹果酸的含量减少。

表5 ‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄果实品质主成分的特征向量和载荷值Table 5 The feature vectors and load of the principal components of grape fruit quality of ‘Merlot’ and ‘Cabernet Gernischt’

2.3.2 不同产区红色酿酒葡萄果实品质的综合评价

为了更加清晰而又直观地表达各主成分与其相关性品质指标的关系，选择各主成分中与其相关性较高的品质指标，得到了标准化变量所表达的各主成分的函数表达式：

上述各式中：P1、P2、P3、P4分别表示主成分1、2、3、4 的函数表达式；X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7分别表示标准化后的出汁率、可滴定酸含量、可溶性糖含量、总酚含量、pH 值、单宁含量、可溶性固形物含量，X8、X9、X10、X11、X12分别表示标准化后的草酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸含量，X13、X14、X15分别表示标准化后的果糖、蔗糖、葡萄糖含量。

利用P1、P2、P3、P4函数表达式与其方差贡献率构建了各产区果实品质的预测模型Q，Q是关于P1、P2、P3、P4的线性函数，Q=0.43P1+ 0.25P2+0.15P3+0.1P4，Q值越高代表果实品质越好。据此模型可计算甘肃不同产区‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄品质的综合评分，结果见表6。由表6 可知，张掖产的‘美乐’葡萄其综合得分最高，为1.17分；张掖产的‘蛇龙珠’的综合得分次之，为0.79分；接下来依次为武威产的‘美乐’、武威产的‘蛇龙珠’、兰州产的‘美乐’、兰州产的‘蛇龙珠’，其综合得分分别为0.66、0.48、-1.29、-1.80。

表6 甘肃不同产区‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄品质的综合评价结果Table 6 Quality evaluation of ‘Merlot’ and ‘Cabernet Gernischt’ grape in different producing areas in Gansu province

3 讨论与结论

酿酒葡萄苗木是优良的经济作物，在世界范围内被广泛种植，且品种多样，不同品种的葡萄在不同的气候环境和栽培管理下会表现出不同的品质特性，其果实的外观大小、色泽，以其浆果酿出的葡萄酒的口感风味都会存在一定的差异。葡萄苗木在定植之后，其自身的遗传因素和当地的气候环境及栽培灌溉条件等使其苗木性状发生变化，从而导致葡萄果实的品质性状出现差 异[33]。对甘肃3 个产区酿酒葡萄品质指标的分析结果表明：不同产区间和同一产区的不同品种间其果实品质均存在差异。供试品种在武威产区和张掖产区的还原糖含量均显著高于兰州产区的；‘美乐’葡萄在张掖产区的还原糖含量最高，比兰州产区的高约7 倍，比武威产区的高约1.4 倍；‘蛇龙珠’葡萄在武威产区的还原糖含量最高，比兰州产区的高约16 倍，比张掖产区的高近1.1 倍，这可能与张掖和武威产区的日照时数较长[10]而降雨量较少[7]有关。张掖产区的‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄浆果中可滴定酸的含量分别为0.42%和0.31%，均小于0.50%，其果实品质均属于一等，这与李彦彪等[34]的研究结果相同。总体而言，供试品种在武威和兰州产区的可滴定酸和单宁含量都大于张掖产区的，而其可溶性糖含量，武威产区的却大于兰州和张掖产区的，这可能与张掖产区的由日照时数较长及干旱少雨等因素导致的较低的田间持水量有关[13]；‘蛇龙珠’葡萄浆果中的总酚含量在张掖和武威产区的均较高，这可能与武威和张掖的土质均为透气性较好的沙壤土有关[12]，还可能与兰州产区较高的降水量有关[7]；张掖和武威产区的‘蛇龙珠’葡萄浆果在果形指数、出汁率、可溶性糖含量、可溶性固形物含量等方面的差异均显著，这与法洁琼 等[18]的研究结果类似。

研究中发现，兰州产区的2 个酿酒葡萄品种的浆果均具较高的可滴定酸含量和较低的可溶性糖、还原糖和总酚含量；武威产区的酿酒葡萄浆果具有较高的可溶性糖、总酚和单宁含量；张掖产区的2 个酿酒葡萄品种的浆果均含有较高的总酚、还原糖和较低的可滴定酸。主成分分析结果表明：总糖、可溶性糖、可滴定酸、有机酸、可溶性固形物、总酚、单宁、pH 值、出汁率都是评价 酿酒葡萄果实品质的重要品质性状指标；‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄在甘肃3 个产区的综合品质均表现为：张掖优于武威，而武威优于兰州；相比于兰州和武威，‘美乐’和‘蛇龙珠’葡萄更加适合在张掖产区种植。

本研究对酿酒葡萄的品质评价是从外观品质和营养品质以及气候土壤等影响因素方面进行的，没有考虑到加工品质的影响问题，以后可以对其加工品质作进一步的研究，以构建更加科学而又完善的酿酒葡萄评价模型。