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‘西拉’葡萄转色期疏除果穗对果实酚类物质的影响

2018-07-25刘迪迪刘美迎张振文

关键词:单宁总酚酚类

刘迪迪,王 珍,谢 沙,刘美迎,梁 攀,张振文,2

(1西北农林科技大学 葡萄酒学院,陕西 杨凌 712100;2 陕西省葡萄与葡萄酒工程中心,陕西 杨凌 712100)

葡萄产量和品质是影响葡萄销售收益的两大重要指标,两者之间存在一定矛盾,一般认为高产园葡萄果实含糖量低,含酸量较高,影响果实酚类物质的组成与积累,不利于浆果着色,并降低果实风味物质含量[1-4],从而影响葡萄品质,因此生产上常采用控制产量来提升葡萄品质[5]。酚类物质对葡萄酒品质有重大影响,在葡萄酒颜色、口感、结构、酒体、香气等方面发挥着不可替代的作用,但受温度、光照、水分、栽培管理技术以及品种特性等的影响,葡萄酚类物质的含量及组成具有很大差异[6]。保留过多果穗而片面追求产量会导致葡萄叶片叶绿素含量降低,葡萄果实糖分积累缓慢,酚类物质成熟度差;过度疏穗又会破坏葡萄植株营养生长与生殖生长的平衡,不利于光合产物向合成酚类物质的途径转变[7],因此确定最有利于‘西拉’葡萄酚类物质成熟的疏穗水平是提升葡萄品质的重要因素。

山西临汾地区‘西拉’葡萄树体生长势极强,枝叶稠密、叶幕郁蔽,花前或花期疏穗会降低生殖消耗,往往导致枝叶繁茂,急剧降低叶幕通风透光条件,影响葡萄开花坐果及枝条成熟;葡萄转色后疏穗控产又造成营养过度浪费,减缓果实成熟进程并降低果实可溶性固形物含量;选择转色前保留全部果穗,利用葡萄膨大期大量的养分消耗来抑制枝条过度生长,进入转色期后进行疏穗,此时枝条生长放缓,疏穗处理能将库源比有效地限制在合理范围内,使树体营养向果实品质指标提高的方向转移,既可避免前期枝条疯长,又利于后期果实品质的提升。但目前有关该地区‘西拉’转色期进行果穗疏除以及疏除量的研究较少。为此,本试验在‘西拉’葡萄转色期进行不同程度的疏穗处理,监测葡萄成熟度的变化趋势,以及葡萄果皮总酚、单宁、总花色苷、单体花色苷和非花色苷单体酚类物质的变化情况,为筛选能够有效提升‘西拉’葡萄酚类物质含量的最佳疏穗方式提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料来自于山西省临汾市尧京酒庄酿酒葡萄种植基地(111.57°E,35.92°N);葡萄品种为‘西拉’,2012年定植于山坡向阳面,东西行向,斜拉“厂”字形单篱架,株行距1 m×3 m,嫁接砧木为5BB,园地为半机械化管理。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 葡萄转色前保留所有果穗,2016年7月15日‘西拉’葡萄进入转色期,手动疏穗处理。设置3个疏穗水平:C1,不疏除果穗,留穗产量约15 000 kg/hm2;C2,疏除25%果穗,即每4穗果中疏除1穗果,留穗产量约11 250 kg/hm2;C3,疏除50%的果穗,即每2穗果中疏除1穗果,留穗产量约7 500 kg/hm2。疏穗后监测果实成熟度,每次按照“Z”字型模式兼顾果穗上中下随机采样100粒(固定果穗),测定还原糖含量和总酸含量。待还原糖含量不再增加时,每处理兼顾葡萄阴阳面随机采样10穗果穗,置于泡沫箱内带回实验室,剪下全部果粒,混匀供后续指标测定。

1.2.2 葡萄提取液制备 随机取-40 ℃冰箱冷冻后的果粒200粒左右,剥取葡萄皮,将葡萄皮用液氮冷冻,打粉后于冻干机中冻干。称取1.000 0 g干粉于50 mL离心管中,加入20 mL盐酸甲醇溶液(甲醇体积分数60%,盐酸体积分数0.1%,其余为蒸馏水),于水温30 ℃,功率120 W的超声提取器中提取30 min后离心10 min,离心温度为4 ℃,转速为10 000 r/min,收集上清液,向沉淀物中加入20 mL盐酸甲醇溶液重复以上提取步骤2次,合并3次提取液混匀,于-40 ℃冰箱保存。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 还原糖和总酸含量 还原糖含量测定采用菲林滴定法,结果以葡萄糖计;总酸含量测定采用酸碱滴定法,结果以酒石酸计。

1.3.2 果皮总酚含量 采用福林肖卡分光光度检测法(日本岛津UV-1800分光光度计)测定,即取葡萄提取液0.1 mL,福林酚0.5 mL,饱和碳酸钠1.5 mL,蒸馏水7.9 mL混匀,2 h后于765 nm波长下测定吸光度,根据吸光度计算总酚含量[8]。

1.3.3 果皮单宁含量 采用甲基纤维素法测定,2支试管分别加入葡萄提取液0.5 mL,饱和硫酸铵2 mL,样品组加质量分数0.04%的甲基纤维素,对照组不添加甲基纤维素,用蒸馏水定容至10 mL,之后均于10 000 r/min下离心10 min,在280 nm下测定吸光度,根据2支试管吸光度差计算单宁含量[9]。

1.3.4 果皮总花色苷含量 采用示差法测定,取2支试管分别加入葡萄提取液0.25 mL,1支加入4.75 mL pH 1.0的KCl缓冲液,另1支加入4.75 mL pH 4.5的CH3CO2Na缓冲液,并分别于520 nm和700 nm波长下测定吸光度,根据吸光度差值计算总花色苷含量[10]。

1.3.5 果皮单体花色苷含量 参照王贞强等[11]的方法测定。称取葡萄果皮干粉0.500 0 g,放于离心管中,加入10 mL甲酸甲醇(甲酸体积分数2%)溶液,120 W超声10 min,摇床30 min,8 000 r/min离心5 min,转移上清液于100 mL圆底烧瓶,重复4次,旋转蒸干,再用流动相按V(A相)∶V(B相)=9∶1定容至10 mL以备上样。采用Kromasil 100-5C18色谱柱,柱温50 ℃,流速1 mL/min,进样量30 μL。流动相:A相(V(水)∶V(甲酸)∶V(乙腈)=92∶2∶6),B相(V(水)∶V(甲酸)∶V(乙腈)=44∶2∶54)。检测器:紫外可见检测器,波长525 nm。梯度洗脱程序:B相10%~25%(18 min),B相25%(2 min),B相25%~40%(10 min),B相40%~70%(5 min),B相70%~100%(5 min),运行时间40 min。

1.3.6 果皮非花色苷单体酚类物质含量 参照孙建平[12]的方法测定。称取葡萄果皮干粉2.000 0 g,加入5 mL蒸馏水和45 mL乙酸乙酯于锥形瓶中摇床30 min,转移上清液于250 mL圆底烧瓶,重复4次,旋转蒸干(温度33 ℃),之后用色谱甲醇定容至2 mL以备上样。采用20rbax SB-C18色谱柱,柱温50 ℃,流速1 mL/min,进样量2 μL。流动相:A相(体积分数1%乙酸水溶液),B相(体积分数1%乙酸乙腈水溶液)。检测器:紫外可见检测器,波长280 nm。梯度洗脱程序:B相0%~5%(1 min),B相5%~8%(9 min),B相8%~10%(8 min),B相10%~15%(22 min),B相15%~20%(10 min),B相20%~30%(3 min),B相30%~50%(5 min),B相50%~100%(4 min),运行时间62 min。

1.4 数据处理

使用Excel 2013对试验数据进行整理和计算,用SPSS 20.0进行方差和显著性分析(Duncan新复极差法),用Origin 2016制图。

2 结果与分析

2.1 不同疏穗方式下葡萄果实成熟度变化趋势

不同疏穗方式对葡萄还原糖及总酸含量变化的影响见图1。

图1 不同疏穗方式对葡萄还原糖及总酸含量变化的影响Fig.1 Effect of different cluster thinning levels on reducing sugar and total acid contents of grape

不同疏穗方式下,成熟初期C3处理葡萄成熟速度最快,成熟后期所有处理成熟速度趋于一致,但C3处理8月中旬以后果实有较高的还原糖含量和较低的总酸含量;C1和C2处理在葡萄成熟过程中果实成熟度差异不大,但C2成熟度略高于C1。图1显示,葡萄采收时,3个处理果实的还原糖含量表现为C1(213.01 g/L)C2(5.98 g/L)>C3(5.81 g/L),最高处理C1与最低处理C3相差0.38 g/L。疏除25%果穗的处理对葡萄还原糖含量无较大提升,而疏除50%果穗的处理使果实还原糖含量增加幅度高达14.14 g/L,有效促进了还原糖积累。

2.2 疏穗方式对葡萄果皮总酚、单宁和花色苷含量的影响

图2所示为3种疏穗方式下葡萄果皮中总酚、单宁和总花色苷含量的变化。

由图2可知,C1处理葡萄果皮总酚含量(39.61 mg/g)和C2处理葡萄果皮总酚含量(42.52 mg/g)无显著差异,C3处理葡萄果皮总酚含量(48.95 mg/g)显著高于C1和C2,说明疏除25%的果穗对葡萄果皮总酚含量的增加影响不大,而疏穗量达到50%时对葡萄果皮总酚含量有明显的提升效果,总酚含量决定葡萄酒的陈年能力,需要陈年能力更强的葡萄酒可适当多疏果穗。C2处理葡萄果皮单宁含量(23.46 mg/g)较C1处理葡萄果皮单宁含量(21.91 mg/g)显著增加,但疏除50%果穗的C3处理葡萄果皮单宁含量(21.44 mg/g)却显著低于C2处理,说明单宁含量并不随疏穗量的增加而增加,过多疏穗反而会降低单宁含量。C1、C2、C3处理葡萄果皮花色苷总量分别为12.80,13.64 和14.62 mg/g,表现出随着疏穗量增加而增加的趋势,在葡萄果实着色较差的地区,可适当疏除果穗提升葡萄着色。

2.3 疏穗方式对葡萄果皮单体花色苷含量的影响

3种疏穗方式下葡萄果皮单体花色苷含量的变化见表1。由表1可知,从‘西拉’成熟葡萄果皮中共检测出18种花色苷,包括5种基本花色苷,5种乙酰化花色苷,1种咖啡酰化花色苷和7种香豆酰化花色苷,其中二甲花翠素葡萄糖苷及其酰化衍生物含量最高,其次为甲基花青素葡萄糖苷及其酰化衍生物,花青素葡萄糖苷及其衍生物含量最低,甲基花青素咖啡酰化葡萄糖苷是唯一出现的咖啡酰化花色苷。基本花色苷和乙酰化、咖啡酰化、香豆酰化花色苷含量在各处理中所占比例无较大差异,但含量存在显著差异,表现为C1(17 816.87 μg/g)

表1 不同疏穗方式对葡萄果皮单体花色苷含量的影响Table 1 Effects of different cluster thinning levels on monomer anthocyanin content sof grape

表1(续) Contiued table 1

注:数值为3个重复的平均值,同行数据后不同小写字母表示在P<0.05水平差异显著。下同。

Note:Values are the averages of three replicates.Different lowercase letters in each line represent significant difference atP<0.05 level.The same below.

2.4 疏穗方式对葡萄果皮非花色苷单体酚类物质含量的影响

表2为不同疏穗方式下葡萄果皮非花色苷单体酚类物质(单体酚)含量的变化。由表2可知,从‘西拉’成熟葡萄果皮中共检测到25种单体酚,包括黄烷醇类7种,羟基苯甲酸类2种,黄酮醇类16种,处理方式并未改变单体酚的种类,但对其含量有较大影响。3个处理中,单体酚类物质总量存在显著差异,含量排序为C1(899.60 μg/g)

表2 不同疏穗方式对葡萄果皮非花色苷单体酚类物质含量的影响Table 2 Effect of different cluster thinning levels on monomer phenolic content of grape

3 讨 论

还原糖含量增加能有效提高葡萄酒的酒精度,增加葡萄酒的醇厚感。葡萄总酸含量降低能有效减弱葡萄酒高酸度带来的刺激感,使葡萄酒更加平衡。本研究结果表明,疏穗25%和疏穗50%处理对葡萄果实还原糖含量有不同程度提升,同时也降低了葡萄果实总酸含量,说明葡萄果实成熟较差的地区,可以于葡萄转色期适当疏除部分果穗来提高葡萄成熟度。酚类物质是葡萄酒的重要组分,其含量高低对葡萄酒的颜色、涩感、澄清度和稳定性有较大影响,同时酚类物质也是葡萄酒中的重要保健成分[13-14]。花色苷是葡萄酒的呈色物质,其含量和组成决定了葡萄酒的色泽,也是葡萄酒中的重要保健成分[15]。本试验结果表明,疏穗处理对葡萄果皮总酚和总花色苷含量均有较大提升,这与Condurso等[16]、Silva等[17]的研究结果一致。单宁为葡萄酒提供涩感,建立起葡萄酒的骨架,是葡萄酒陈年能力的重要决定物,丰富优质的单宁使葡萄酒更加圆润淳厚,更具有层次性,单宁含量低会使葡萄酒单调乏味,影响葡萄酒口感[18],此外单宁还与葡萄酒酸度和酒精的甜度建立起葡萄酒的口感平衡,因此高品质的单宁是葡萄酒品质的重要决定物质。一些研究显示产量降低对单宁含量有提升作用[19-20],但也有研究指出产量水平对此类物质并无显著影响[21]。本试验中单宁含量不随疏穗量增加而增加,其中疏除25%果穗对单宁含量有较大提升,而疏除50%果穗单宁含量有所降低,说明过多疏穗会导致单宁含量的降低,也会影响葡萄酒的口感平衡,在生产上并不可取。

花色苷是葡萄酒的颜色来源,由花色素与糖苷相结合形成,是葡萄酒的主要呈色物质。花色苷通常会在C6位与乙酸、香豆酸、咖啡酸发生酰化反应,酰化花色苷有助于增加葡萄酒颜色的稳定性[22]。由花葵素(4-羟基)、花青素(5-羟基)到花翠素(6-羟基),葡萄酒的蓝色调逐渐加深;而花色苷甲基化则能加强葡萄酒的红色色调[23]。本试验中疏穗处理的葡萄果皮酰化花色苷含量有较大提升,说明疏穗处理对葡萄酒颜色的稳定性具有明显的提升作用。黄烷醇类具有苦味和涩感,对葡萄酒结构和层次感有较大影响[24],同时还具有降低胆固醇、活血、降血压等功效。本研究中适度疏穗能有效提升黄烷醇类含量,但疏穗量过大反而会降低其含量,可见过多疏穗对酿酒葡萄品质及保健都会产生一定的负面影响。黄酮醇类对酒的涩感也有一定影响,同时具有保护皮肤免受紫外线伤害和消除人体自由基的功能,是葡萄酒的重要保健成分[25]。本研究中疏穗能有效提升葡萄果皮黄酮醇类物质的含量,而且C2处理效果优于C3处理,因此就葡萄酒的保健功能方面考虑,也建议少量疏穗。

4 结 论

不同疏穗方式对‘西拉’葡萄品质指标影响显著,葡萄转色期疏除25%的果穗能促使提高‘西拉’葡萄的成熟度及总酚含量,并显著提升单宁和总花色苷含量,促进葡萄单体花色苷总量和单体酚类总量的积累;疏除50%果穗能明显提高‘西拉’葡萄成熟度、总酚及总花色苷含量,但单宁含量有所降低,较疏穗25%处理单体花色苷总量略有提升、单体酚总量有所下降,不利于葡萄酒口感平衡。因此,建议山西临汾地区‘西拉’葡萄生产中于转色期疏除25%果穗为宜。

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