陈彦蓓 罗惠格 陆媚 农慧兰 白扬 林玲 白先进 曹雄军 陈爱军 王博

摘要：【目的】分析一年兩收栽培夏黑葡萄夏果和冬果的香气成分，为提高该品种的芳香品质及促进其一年两收栽培技术的发展提供理论依据。【方法】以8年生一年两收栽培的夏黑葡萄为试验材料，于始转色期、成熟期和成熟后期采集夏果和冬果。采用HS-SPME-GC-MS方法，分别对夏果和冬果3个时期的香气成分进行定性定量分析，并监控不同发育期持续天数、气象指标和浆果理化指标的变化。【结果】一年两收栽培夏黑葡萄从萌芽到成熟过程中，夏果的每日气温逐渐上升，而冬果的每日气温逐渐降低，冬果较夏果转色期更早，成熟期持续的时间更长。成熟期冬果可溶性固形物和可滴定酸含量均高于夏果;夏果和冬果于始转色期、成熟期和成熟后期分别检测到48、51、47种和52、56、56种香气成分，包括醛类、醇类、酯类、酮类、萜烯类和酸类。冬果3个时期的香气成分总含量分别为472.83、1020.27和836.43 μg/L，均显著高于夏果的459.39、638.57和659.20 μg/L（P<0.05，下同）。成熟期夏黑葡萄中香气成分含量最高的是醛类化合物，其次是醇类化合物，夏果和冬果中醛类化合物含量分别为446.34和600.18 μg/L，醇类化合物含量分别为120.21和163.44 μg/L。成熟期夏黑葡萄中单体类香气成分以C6化合物为主，其中含量最高的是青草及苹果香味的己醛，其后依次是草本香和果香型的2-己烯醛、（Z）-3-己烯醛和己醇，冬果中上述单体类化合物的含量均显著高于夏果。成熟期夏果和冬果中最具代表性的8个差异香气化合物为2-己烯醛、乙酸乙酯、香茅醇、苯乙醇、橙花醇、（Z）-3-己烯醛、香叶醇和辛酸乙酯，冬果中上述差异化合物的含量均显著高于夏果。通过对气候条件的分析，与夏果相比，夏黑葡萄冬果生长季后期冷凉的环境和更为干燥的气候是其香气成分含量显著高于夏果的主要原因。【结论】一年两收栽培模式下两季葡萄果实香气成分组成和含量的差异是气象因子综合作用的结果，冬果生长季的气候条件更有利于葡萄芳香品质的提高。

关键词： 夏黑葡萄;一年两收栽培;香气成分;气候

中图分类号： S663.1                          文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2021）05-1343-10

Abstract：【Objective】The aroma components in summer and winter grapes of Summer Black grape cultivated in two-crops-a-year system were analyzed， in order to provide theoretical basis for improving its aroma quality and promotion of two-crops-a-year cultivation. 【Method】Eight-year-old Summer Black grape vines which cultivated under a two-crops-a-year cultivation were used as the material， the summer and winter grapes were collected at veraison， ripening and late ri-pening stages. Headspace-solid phase microextraction（HS-SPME） and gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS） were used to qualitatively and quantitatively analyze the aroma components of these three stages of summer and winter grapes， and the changes of duration days， meteorological indexes and berry physicochemical indexes in different developmental stages between summer and winter grapes were monitored. 【Result】From budding to ripening， the daily temperature increased gradually in summer grapes， while decreased gradually in winter grapes. In winter grapes， the veraison was earlier and the duration of ripening process was longer than summer grapes. The soluble solids content and titratable acids content in ripen winter grapes were higher than that in summer grapes. A total of 48， 51， 47 and 52， 56， 56 aroma components were identified in summer and winter grapes at veraison， ripening and late ripening stages， respectively， including aldehydes， alcohols， esters， ketones， terpenes and acids. The total content of aroma components in the three stages of winter grapes were 472.83， 1020.27 and 836.43 μg/L， respectively， which were all significantly higher than that in summer grapes（459.39， 638.57 and 659.20 μg/L， respectively）（P<0.05，the same below）. The content of aldehydes was the highest in ripen Summer Black grape， followed by alcohols. In ripen summer and winter grapes， the contents of aldehydes were 446.34 and 600.18 μg/L respectively， and the contents of alcohols were 120.21 and163.44 μg/L respectively. The monomer aroma components were mainly C6 compounds， among which the compound with the highest content was hexanal with grass and apple fragrance， followed by 2-hexanal，（Z）-3-hexanal and hexanol， showed herbaceous and fruity flavors. The content of the above monomer aroma compounds in winter grapes of Summer Black grape was all significantly higher than that in summer grapes.The most representative eight differential aroma compounds in ripen summer and winter grapes were 2-hexanal， ethyl acetate， citronellol， phenethyl alcohol， nerol，（Z）-3-hexanal， geraniol and ethyl caprylate， and the contents of these differential compounds in winter grapes were significantly higher than that in summer grapes.Through the analysis of climate conditions， compared with the summer grapes， the cold environment and drier climate in the late growing season of winter grapes were the main reasons for the significantly higher aroma content in winter grapes of Summer Black grape than that in summer grapes. 【Conclusion】The difference of aroma compounds composition and contents between summer and winter grapes under two-crops-a-year cultivation is the result of the comprehensive effect of meteorological factors， the climate conditions in winter grapes growing seasonis more favorable for grape aroma quality improvement.

Key words： Summer Black grape; two-crops-a-year cultivation; aroma components; climate

Foundation item： National Natural Science Foundation of China（31960572）; Guangxi Innovation Driven Development Project（Guike AA17204097-12）; Basic Research Project of Guangxi Academy of Agricultural Sciences（Guinongke 2021YT126， Guinongke 2018YM09）

0 引言

【研究意义】自葡萄一年两收栽培技术成功以来，传统上不适宜葡萄种植的南方地区在葡萄生产方面取得了巨大进展。葡萄一年两收栽培充分利用南方的温光资源优势，调节葡萄的市场供应期，显著提高了经济效益。由于夏季和冬季气候条件的不同，一年两收栽培葡萄的夏果和冬果果实代谢产物存在较大差异，从而在果实品质上也存在区别（成果等，2017;Chen et al.，2017;陈为凯，2018）。夏黑葡萄口感甜脆、香味浓郁，深受广大消费者的青睐，是广西一年两收栽培表现优异的重要早熟品种，其夏果和冬果的香气成分组成影响其果实品质。因此，研究一年两收栽培模式下夏黑葡萄果实香气成分组成和含量对其果实品质的提高具有重要意义。【前人研究进展】葡萄果实中衍生的挥发性香气化合物是衡量葡萄品质的重要因素之一，被认为是植物与环境相互作用的重要物质（Dudareva et al.，2006;Xu et al.，2015）。香气化合物通常以初级代谢产物为前体物质，主要通过脂肪酸代谢途径、氨基酸代謝途径及萜类代谢途径合成（Hadi et al.，2013;魏玲玲等，2018）。气候条件是决定葡萄芳香品质的主要因素之一（温可睿等，2012;Hadi et al.，2013）。陈为凯（2018）研究发现温度、水分和光照等气候条件的差异影响一年两收栽培葡萄中萜烯、降异戊二烯和C6醛类化合物的代谢，初级代谢通路上许多基因的差异表达也受到生长季的影响。关于温度对葡萄芳香物质的影响，Mendez-Costabel等（2013）研究表明季节变化对香气成分的影响较区域变化更显著，春季的温度会影响收获时梅洛葡萄中的香气成分;葡萄成熟过程中的低温有利于浆果香气的合成，特别是降异戊二烯类化合物，而高温环境会降低葡萄的芳香品质（Duchêne and Schneider，2005;Rienth et al.，2014）。关于水分对葡萄芳香物质合成的影响，相关报道认为适度的水分胁迫有利于单萜类等挥发性成分的积累，从而影响葡萄和葡萄酒质量（des Gachons et al.，2005;Ju et al.，2018）;Deluc等（2009）研究还发现缺水对赤霞珠和霞多丽葡萄浆果中涉及降异戊二烯、类胡萝卜素、氨基酸和脂肪酸等合成香气物质的代谢途径的一些转录本和代谢物的丰度产生显著影响;植物中类胡萝卜素的酶促或氧化裂解有利于挥发性香气化合物的形成，水分亏缺条件会增加葡萄浆果中类胡萝卜素的含量（Chen et al.，2017）。【本研究切入点】目前已有关于夏黑葡萄香气成分的研究，但针对其一年两收栽培模式下香气组成差异的研究未见报道。【拟解决的关键问题】采用HS-SPME-GC-MS方法对夏黑葡萄夏果和冬果的挥发性成分进行定性定量分析，研究夏黑葡萄两季果间香气成分的差异，为提高夏黑葡萄的芳香品质和促进其一年两收栽培技术的发展提供理论参考。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

试验于2017年10月—2018年6月在广西真诚农业有限公司基地的连拱塑料棚温室中（东经108°8′33″，北纬23°11′48″）进行。以8年生一年两收栽培的夏黑葡萄为试验材料，株行距2.0 m×8.0 m，T字形棚架整形，每新梢留果1穗，每穗留果50～60粒，夏果与冬果土肥水管理一致，其他农事管理按照常规进行。主要仪器设备：固相微萃取手柄，50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头（Supelco，USA），30 m×0.25 mm×0.25 μm DB-Wax色谱柱（Agilent，USA），SCION SQ 456-GC气相色谱—质谱联用仪（Bruker，USA）。

1. 2 样品采集与处理

分别于始转色期（浆果开始转色）、成熟期（浆果可溶性固形物含量大于19 °Brix）和成熟后期（浆果成熟期采样后10 d）采集夏果和冬果样品，每次随机从30穗果的穗肩、穗中和穗底摘取浆果90～100粒作为1个重复，重复3次。将采集的浆果放入冰盒中立即带回实验室。每个重复随机取30粒浆果测定其单粒重及果实横纵径，剩余浆果迅速榨汁离心得到澄清葡萄汁，一部分用于测定可溶性固形物、总糖和可滴定酸含量，其余放入-80 ℃冰箱保存，待测定果实香气成分。

1. 3 气象数据采集

夏、冬两季葡萄全生育期的气象指标通过广西慧云信息技术有限公司提供的设备检测并记录，包括每日日照时数（光照强度>1200 lx的总小时数）、每日平均温度及降雨量，并计算各生长季不同生育期内的平均日照时数、≥10 ℃有效积温及水热系数。

1. 4 果实品质测定

采用手持糖度计（PAL-1）测定可溶性固形物（Total soluble solids，TSS）含量，采用蒽酮比色法测定总糖（Total sugar，TS）含量，采用NaOH滴定法测定可滴定酸（Titratable acid，TA）含量。每个指标的测定重复3次。

1. 5 挥发性香气成分GC-MS分析

1. 5. 1 顶空—固相微萃取 取8 mL样品置于20 mL顶空瓶中，加入磁力转子，并加入5 μL 50 μg/mL的2-辛醇作内标;将活化后的萃取头（50/30 μm DVB/CAR/PDMS）插入瓶中顶空部分，在45 ℃条件下保持30 min，随后取出萃取头插入进样口，在250 ℃条件下保持3 min。

1. 5. 2 GC-MS 色谱柱为DB-Wax（30 m×0.25 mm×0.25 μm）;载气He，流速0.8 mL/min，不分流;进样口设为250 ℃;升温程序如下：40 ℃保持4 min，然后以6 ℃/min的速度升至80 ℃，再以10 ℃/min的速度升至230 ℃，最后保持6 min;EI离子源，电子能量70 eV，离子源温度200 ℃，扫描范围30～500 u（张劲等，2015）。

1. 5. 3 定性定量分析 结合质谱数据和保留指数分别对夏果和冬果各挥发性香气成分进行定性分析，在NIST和Wiley工作站数据库中检索质谱分析结果比对定性。利用内标法（汪正范，2007）对被检测成分进行定量，计算公式为：各香气成分质量浓度（μg/L）=（各组分的峰面积×内标样的质量浓度）/内标样的峰面积。

1. 6 統计分析

使用Excel 2010制作图表;运用SPSS 19.0进行差异显著性分析;采用MetaboAnalyst 4.0进行偏最小二乘判别分析（PLS-DA）。

2 结果与分析

2. 1 一年两收栽培夏黑葡萄夏果和冬果不同发育期气候条件分析

夏黑葡萄栽培区域以高温多雨的夏季和温和少雨的冬季为气候特点，因此，一年两收栽培模式下夏果和冬果的物候期持续天数和气候条件存在较大差异。表1为夏黑葡萄夏果和冬果不同发育期的持续天数和气象数据，从萌芽到果实成熟夏果和冬果分别经历了111和100 d。夏果从萌芽—坐果、坐果—转色的持续时间均长于冬果，转色—成熟的持续时间短于冬果。夏果的平均日照时数和平均温度随着果实发育逐渐上升，而冬果逐渐降低。转色前，夏果的平均日照时数和平均温度均低于冬果，转色—成熟后均高于冬果。夏果自坐果后，各发育期的≥10 ℃有效积温和降雨量均高于冬果。

2. 2 一年两收栽培夏黑葡萄夏果和冬果不同发育期理化指标分析

由表2可知，始转色期夏黑葡萄夏果的单粒重、横径和纵径均显著高于同期冬果（P<0.05，下同），而成熟期和成熟后期夏果与冬果无显著差异（P>0.05，下同）。始转色期和成熟期夏果的可溶性固形物含量均显著低于冬果，成熟后期无显著差异。在浆果整个发育阶段，夏果的总糖含量始终显著高于同期冬果，可滴定酸含量始终显著低于同期冬果。

2. 3 一年两收栽培夏黑葡萄夏果和冬果香气成分分析

2. 3. 1 夏果和冬果香气成分种类 由表3可知，夏黑葡萄夏果和冬果中鉴定出醛类、醇类、酯类、酮类、萜烯类和酸类6个香气种类。大多数香气化合物于始转色期就已检测出。夏果始转色期、成熟期和成熟后期中分别鉴定出48种、51种和47种挥发性香气成分，冬果这3个时期中分别鉴定出52种、56种和56种挥发性香气成分。醛类是成熟期夏果和冬果中数量最多的香气种类，均为14种，其次是萜烯类、酯类和醇类，夏果和冬果中分别为12种、11种、9种和13种、12种和12种。

2. 3. 2 夏果和冬果香气成分含量 由表4可知，夏黑葡萄冬果各发育期的香气成分总含量均显著高于夏果。夏果的香气成分总含量随着果实发育而不断升高，始转色期、成熟期和成熟后期分别为459.39、638.57和659.20 μg/L;而冬果的香气成分总含量随着果实的发育先升高后降低，3个时期的总含量依次为472.83、1020.27和836.43 μg/L。夏黑葡萄夏果和冬果中不同类别香气成分的种类和含量也存在明显差异。

（1）夏黑葡萄夏果和冬果整个发育期的香气成分含量以醛类最多，且以C6醛为主。冬果各发育期醛类总含量均显著高于同期夏果。夏果始转色期、成熟期和成熟后期的醛类总含量分别为315.81、446.34和467.61 μg/L，冬果3个时期的醛类总含量依次为367.42、600.18和524.08 μg/L。己醛是夏黑葡萄成熟期夏果和冬果中最主要的香气成分，其次是2-己烯醛和（Z）-3-己烯醛。己醛具有青草和苹果香味，2-己烯醛具有新鲜水果及绿叶香气，对果实香气具有重要的意义（姜文广等，2011）。

（2）醇类作为夏黑葡萄夏果和冬果中的第2大类芳香物质，以C6醇为主，其为夏黑葡萄提供了草本香和果香。夏果的醇类总含量在始转色期显著高于冬果，而成熟期和成熟后期显著低于冬果。成熟期夏果和冬果中含量最高的醇类为己醇，其次是（E）-2-己烯醇。成熟期冬果中苯乙醇含量也较高，但其含量在成熟后期显著降低。

（3）酯类在成熟期夏黑葡萄夏果和冬果中含量次于醛类和醇类，以低级酯为主，表现为果香和花香味。冬果各发育期的酯类总含量均显著高于同期夏果。由于酯类化合物的阈值高且较易逸散，其对葡萄果实香气无显著影响（迟明等，2016）。

（4）葡萄果实的萜烯类化合物主要以萜醇、醚、醛和酸的单体、聚合体及糖苷结合态存在，具有浓郁的花香和果香，感官阈值较低，是麝香型葡萄及葡萄酒的典型香气成分，主要存在于葡萄果皮中（张明霞等，2008）。萜烯类总含量在夏黑葡萄夏果中随着果实发育逐渐降低，在冬果中先升高后降低。成熟期和成熟后期冬果萜烯类总含量显著高于夏果;成熟期夏果和冬果中含量较高的萜烯为香茅醇、橙花醇和香叶醇，冬果中上述化合物的含量均显著高于夏果。

（5）葡萄中有机酸是浆果酸味的主要来源，但大部分具有一定的刺激气味，含量超过一定范围会产生令人不舒服的气味（谭伟等，2017）。夏黑葡萄夏果和冬果中酮类和酸类化合物的含量较低，对葡萄果实的风味无显著影响。

2. 3. 3 夏果和冬果成熟期关键差异香气化合物 对夏黑葡萄夏果和冬果成熟期的香气化合物进行偏最小二乘判别分析（PLS-DA），结果如图1-A所示，前2个主成分（PC1和PC2）占总方差的99.9%。夏果与冬果在PC1（99.8%）方向上明显分离，说明两季果的香气化合物具有显著差异。通过PLS-DA模型中的VIP值（>1）筛选出夏果和冬果成熟期中具有代表性的8个差异香气化合物，如图1-B所示，其中最关键的是2-己烯醛，其在冬果成熟期中的含量达200.32 μg/L，显著高于夏果的98.37 μg/L。其余几个重要的差异化合物为乙酸乙酯、香茅醇、苯乙醇、橙花醇、（Z）-3-己烯醛、香叶醇和辛酸乙酯，均在冬果比夏果中具有更高的含量。上述结果表明，不同生育期的气候条件对夏黑葡萄香气化合物的组成有显著的影响。

3 讨论

在气候、土壤和品种等影响葡萄品质组成的因素中，气候因素的影响最大，因此了解植物对气候变化的响应对于提高葡萄果实品质至关重要（Mendez-Costabel et al.，2013;Xu et al.，2015）。研究表明，水分亏缺（Castellarin et al.，2007）和适时曝光（Matus et al.，2009）有利于葡萄有机物的积累，从而促使成熟期提前，而转色是葡萄开始进入成熟的标志。与夏果相比，发育前期较高的平均日照时数和较干燥的气候使得冬果较早进入转色期。转色开始后，夏果成熟过程中的的高温环境加速了果实中酸的降解，而冬季的低温延缓了冬果果实中酸的降解，导致冬果存在较长的成熟过程。有研究表明，采前2个月的水热系数<1.5最佳（白先进等，2008;成果等，2017）;本研究中夏果和冬果采前2个月的水热系数均小于1.5，适宜葡萄果实生长，但冬果生长季的气候比夏果干燥，更有利于生产优质葡萄。郭泽西等（2018）研究6个葡萄品种夏果和冬果的品质，结果表明冬果的可溶性固形物、总糖和可滴定酸含量更高。本研究中，冬果成熟期可溶性固形物和可滴定酸含量也均显著高于夏果。

葡萄果实中的香气物质一般从转色开始大量积累，在成熟时达最高。本研究中，夏黑葡萄冬果各发育期的香气成分总含量均显著高于夏果。夏果和冬果均以醛类和醇类的含量最高，且主要为C6化合物。成熟期夏果和冬果中4种含量较高的C6化合物为己醛、2-己烯醛、（Z）-3-己烯醛和己醇。其中，己醛和2-己烯醛具有较低的阈值，是夏黑葡萄中最具活性的C6化合物，为其带来浓郁的草本香和果香。上述结果与前人对夏黑葡萄香气成分的分析结果一致（张海宁等，2014;张文文等，2018）。

冷凉环境、适时曝光和限制水分的供给有利于香气物质的形成，而长期高温或温度过低、强光照均不利于葡萄果实中香气物质的积累（Duchêne and Schneider，2005;温可睿等，2012）。水分亏缺利于葡萄体内与香气物质合成有关酶类基因的转录，促进芳香物质的合成（Deluc et al.，2009）。冷凉地区葡萄果实中C6醛含量更高，脂氧合酶（LOX）参与果实芳香物质的合成，其催化的脂肪酸代谢途径是果实中C6醛和醇产生的重要来源，低温条件下果实具有较高的LOX活性（Podolyan et al.，2010;Qian et al.，2017）。Xu等（2015）通过相关分析认为VvLOXA的表达量和C6醛的产量密切相关;陈为凯（2018）研究表明雷司令、维多利亚和优株玫瑰葡萄冬果成熟过程中VvLOXA的高转录水平对冬果中C6醛类物质的高积累起主要作用。本研究中，冬果香气成分总含量及C6醛类的含量均显著高于夏果，与冬果生长季后期的低温环境有关，但冬果成熟后期香气成分总含量显著降低，可能是由成熟后期的温度过低和光照时数降低导致。冷凉环境和水分胁迫在一定程度上也会使萜烯类含量上升（Coelho et al.，2006），糖酵解途径（EMP）上的1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶（DXS）是合成萜烯类物质的关键酶，有研究表明，高温抑制了其转录物的表达，从而抑制了萜烯的生成（Rienth et al.，2014）。萜类代谢途径也参与浆果对水分亏缺的反应，干旱环境下浆果中会积累高浓度的萜烯类化合物（Cataldo et al.，2019）。Deluc等（2009）研究发现霞多丽葡萄成熟时的水分亏缺提高了萜类合成酶的转录本丰度。本研究中萜烯类化合物作为夏黑葡萄中花香味的主要来源，在冬果中表现出更高的花香味贡献。冬果成熟期的低温和弱降水使得萜烯类化合物积累显著，而在成熟后期中，随着气温的持续下降，萜烯类香气成分总含量显著下降，与陈芳等（2010）对威代尔葡萄成熟及后熟过程中游离态萜烯类香气的变化的研究报道相似。了解葡萄果实不同采收季节的香气组成，对于获得最佳风味的葡萄至关重要（魏玲玲等，2018）。本研究中，夏黑葡萄夏果成熟后期的香气成分总含量较成熟期更高，而冬果成熟后期的香气成分总含量较成熟期显著降低，因此，夏果可适当延长采收期，而冬果应适时采收。

4 结论

一年两收栽培模式下两季葡萄果实香气成分组成和含量的差异是气象因子综合作用的结果，冬果生长季的气候条件更有利于葡萄芳香品质的提高。

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（責任编辑 邓慧灵）