酿酒葡萄栽培岗位

房玉林  魏梦媛

 

  葡萄是世界上农产业分布最广的水果之一，全球每年产量约有7500吨，然而在鲜食葡萄的栽培管理中，为了追求果实的穗形、果形和口感，在生长过程中，有三分之一的葡萄幼果被疏除。因此每年有大量的幼果被遗弃在果园中，不仅对潜在农业资源极大的浪费，而且也是对果园的生态环境产生负面影响。

 

  事实上，葡萄幼果中富含多酚、有机酸、多糖、膳食纤维等活性成分，它们能够延缓或者阻止自由基的产生，降低癌症发生的可能性，以及预防心血管疾病等。本研究利用鲜食葡萄疏除幼果果汁有机酸含量高的特点，与具有“糖高酸低”特点的酿酒葡萄混合酿造，旨在改善低酸葡萄酒口感单调与不清新的弊端；另外剩余的幼果果渣富有多酚等活性成分，为了充分利用资源，研究提取纯化高纯度单体酚的工艺设计，从中获得富含的活性物质，不仅可以再次利用大量潜在的农业资源，减少果园产生的固体废物，而且还可使农民获得更多的经济效益。

 

  1 材料与方法

 

  1.1 鲜食葡萄疏除幼果生物量统计

 

  17个商业化葡萄园调查点分属宁夏（R1）、东北（R2）、陕西（R3）、黄河故道（R4）、环渤海湾（R5）、浙江（R6）、云贵川（R7）、广西（R8）等8个国内主要葡萄产区。调查品种为当地主栽品种，具体情况如表5-1；栽培架式主要包括棚架和篱架；树龄5~20年；时间为2021年3月至2021年12月。

 

  每个调查点随机选择40~50株树，分别收集其疏除幼果并称重，计算均值作为该调查点每株树的疏果生物量（kg/tree fresh weight, FW）。各主产区内所有调查点的均值作为该产区的单株疏果生物量的指标，再分别统计17个调查点中所有鲜食品种的单株疏除幼果生物量指标。按照下列公式计算国内每年疏除幼果生物量：

              

  Y（unripe grape） = Y（tree）× ρ × A             5-1式5-1中Y（tree）、 ρ、A分别代表单株疏除幼果生物量（kg/tree FW）、种植密度（tree/ha）、栽培面积（mha）。

 

  1.2 鲜食葡萄疏除幼果的营养分析

 

  1.2.1采样地点及品种

 

  ① 陕西省咸阳市杨凌区锦田农庄：户太、夏黑、早蜜光、阳光玫瑰

 

  ② 陕西省渭南市合阳县南沟村：红提、早夏黑、浪漫红颜、茉莉香

 

  ③ 广西壮族自治区崇左市大新乡岜隆村：巨峰

 

  1.2.2 将幼果制成匀浆，分别测定可滴定酸、有机酸、总糖、单糖、总酚、总单宁、总黄烷三醇、总类黄酮、单体酚、蛋白质、氨基酸、矿物质等营养指标。

 

  1.3 鲜食葡萄疏除幼果果汁对低酸葡萄酒的改良

 

  1..3.1 酿酒原料

 

  （1）巨峰幼果破碎机破碎，纱布过滤，得到幼果果汁，-40 ℃冰柜保存，备用。

 

  （2）0选用6年生赤霞珠(Cabernet Sauvignon)葡萄品种(南北行向，架型为“厂”字型，株行距为0.8 m×3 m)为试材。采样地点为宁夏回族自治区贺兰山立兰酒庄葡萄园（地处北纬38°28′，东经105°97′），中温带大陆性气候，葡萄园土壤为沙质砾石壤土。

 

  1.3.2 幼果果汁与赤霞珠的混酿工艺

 

  根据加入不同体积的幼果汁，试验共设计七个处理组，在酿酒葡萄采收期，选取10 kg赤霞珠原料，摘除霉烂生青果，破碎除梗后，装入10 L广口玻璃瓶中，分别向广口瓶中加入0（对照组）， 2%， 4%， 7%， 8%， 12%， 16%的幼果汁与赤霞珠酿酒葡萄混合酿造。

 

  1.3.3 样品采集及指标测定

 

  （1）赤霞珠葡萄果实：可溶性固形物、pH值、总糖、还原糖、总酸、总酚、总单宁、总黄烷三醇、总类黄酮、总花色苷、颜色分析、有机酸、单体酚、单体花色苷。

 

  （2）试验葡萄酒共取样8次，分别为酒精发酵前、酒精发酵前期、酒精发酵后期、酒精发酵结束、转罐后（酒精发酵结束后1个月）、装瓶（酒精发酵结束后3个月）、酒精发酵结束后4个月、酒精发酵结束后6个月。每个处理取50 mL置于50 mL的离心管中，放入-40 ℃冰箱保存。

 

  各个葡萄酒样品共测定九种指标，包括总酚、总单宁、总黄烷三醇、总类黄酮、总花色苷、颜色分析、有机酸、单体酚、单体花色苷，研究幼果汁对葡萄酒的保色作用。

 

  其中装瓶（酒精发酵结束后3个月）后酒样额外测定总酸、还原糖、pH值、总二氧化硫、酒精度、挥发酸、抗氧化（DPPH、ABTS、CUPRAC）、感官品评、香气等指标研究幼果汁对葡萄酒的感官影响。

 

  1.4 鲜食葡萄疏除幼果果渣中咖啡酰酒石酸的提取与纯化

 

  1.4.1 巨峰葡萄幼果酚类物质的提取

 

  用1％NaHSO3（w/w，NaHSO3/幼果）作为保护剂，将葡萄幼果制成匀浆。然后，将匀浆蒸30 s以使内源多酚氧化酶失活，可以保护多酚免于酶促氧化。之后，用10倍体积的60%（v / v）乙醇水溶液在65 ℃条件下超声提取葡萄幼果3小时。使用布氏漏斗过滤萃取溶液，并使用旋转蒸发仪（RE 52-99，上海亚荣生物化学仪器厂，中国）在65 ℃条件下浓缩，以除去乙醇。然后使用离心机（LXJ-IIB，上海安亭）在3500 g的条件下进行离心（中国科学仪器厂），放置20 min，以获得澄清的上清液， 使用Folin-Ciocalteu方法测定总多酚含量，并以没食子酸当量（mg GAE/g）表示。

 

  1.4.2 静态吸附和解吸实验

 

  根据文献所得，试验选取X-5树脂作为试验材料，树脂先用1 mol/L的HCl和NaOH溶液交替浸泡以除去在制作树脂过程中残留在大孔树脂表面的单体物和制孔剂，真空条件下干燥，树脂在的乙醇中浸泡，之后用蒸馏水彻底洗净，备用。

 

  在250 mL的三角瓶中加入2 g预处理的大孔树脂，加入葡萄幼果提取物，所有三角瓶均在力度为100 g的震荡器中25 ℃震荡24 h以达到吸附平衡，吸附后溶液中的总酚含量用福林酚法进行测定，达到吸附平衡后，树脂先用蒸馏水清洗树脂，然后将清洗干净的树脂再次置于250 mL的三角瓶中加入100 mL 70%的乙醇溶液进行解吸，所有三角瓶均在力度为100 g的震荡器中25 ℃震荡4 h以达到解吸平衡，解吸后溶液中的总酚含量用福林酚法进行测定，并得到静态吸附与静态解吸曲线。

 

  测定在不同pH值（1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0）、不同温度（20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、55 ℃），不同酚浓度的样品液（0.05 mg/mL、0.1 mg/mL、0.2 mg/mL、0.4 mg/mL、0.8 mg/mL）的条件下加入到盛有预处理的X-5树脂中，在力度为100 g的震荡器中25 ℃震荡12 h ，研究X-5树脂的吸附能力，并得到在静态吸附过程中，最适的pH值，温度和样液酚浓度。

 

  将吸附饱和的树脂用蒸馏水洗净后，置于三角瓶中用不同极性的乙醇水溶液（20%、40%、60%、80%、100%）进行解吸，并绘制乙醇浓度与解吸率的关系曲线，得出最佳的解吸液浓度。

 

  1.4.3 动态吸附和解吸试验

 

  动态吸附和解吸试验在装有树脂的玻璃柱（16*600 mm，200 mL）中进行，装柱的柱体积为50 mL（约为20 g树脂），调整为最佳浓度的总酚溶液在不同的进样流速下（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 BV/h）通过树脂柱，以测定流速与吸附率之间的关系。当达到吸附平衡之后，用不同洗脱流速（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 BV/h）的乙醇溶液解吸树脂柱，以测定流速与解吸率之间的关系。溶液中的总酚含量用福林酚法进行测定。

 

  1.4.4 咖啡酰酒石酸的纯化

 

  将得到的粗咖啡酰酒石酸浓缩液用恒流泵以上述研究得到的最佳洗脱流速匀速泵入到装有聚酰胺树脂的玻璃柱（30*600 mm）中，之后的蒸馏水冲洗吸附了咖啡酰酒石酸的聚酰胺树脂柱，以不同浓度的乙醇溶液（10%、20%、30%）为洗脱剂，通过上述研究得到的最佳洗脱流速恒流的流速冲洗聚酰胺树脂柱，每隔125 mL收集一次流出液，用液相色谱法测定流出液中咖啡酰酒石酸的含量，根据洗出液中咖啡酰酒石酸的含量与洗脱剂的体积绘制分离图，不断调整洗脱液的极性将咖啡酰酒石酸完全分离（孙立军, 2013）。

 

  1.5 数据分析

 

  试验数据采用SAS数据处理软件结合Excel处理，差异显著性采用Duncan新复极差法分析。

 

  2 初步结果

 

  2.1 全国鲜食葡萄疏除幼果的生物量估算

 

  各调查点疏果生物量的调查结果如图1所示，结果表明在不同地区中， P1地区每年可达257.75 t，是所有调查点中鲜食葡萄疏除幼果的生物量总量最大的地区。另外 P6和P8地区鲜食葡萄疏除幼果的生物量最小，单株生物量分别为0.12-0.2和0.13 kg/tree FW，鲜食葡萄疏除幼果的生物量总量分别在7.9-13.17和14.07-44.78 t之间。从调查结果可得出，葡萄负荷管理措施是TUR biomass的主要因素，经过疏穗/果得到的鲜食葡萄疏除幼果的生物量最大，反之疏花/果最小，从根本来看，葡萄负荷管理的时间是决定TUR biomass的主要因素。同一调查点中，不同葡萄品种对鲜食葡萄疏除幼果的生物量没有显著差异，如P6-1和P7-2所示；而相同品种在不同地区却得到大小不一鲜食葡萄疏除幼果的生物量，如SM在不同调查点的调查结果可知。

 

  另外值得一提的是，P10和P11是中国较大的鲜食葡萄种植区，但是由于地处偏远，葡萄负荷管理对葡萄的优势和管理措施尚未普及，P10和P11的农户为了得到更多的葡萄产量，并没有对葡萄作物进行负荷管理。但是根据当地科研人员与技术培训人员指出，提高果实品质将是中国西部葡萄栽培管理的主要目标，而葡萄负荷管理是实现这一目标的必经之路，该管理措施正在积极向农户普及，因此疏果是中国西部葡萄栽培管理的趋势，未来中国西部地区将是鲜食葡萄疏除幼果的主要获得地区。

 

 

  2.2 九种鲜食葡萄疏除幼果基础理化指标的测定

 

  TUG与RGF的重量信息如表1所示，结果表明鲜食葡萄在疏果时期和成熟时期，各品种之间的重量均具有显著差异（p < 0.05），RGF的百粒重均显著高于TUR (p < 0.05)。RGF中，质量最高的RG百粒重达1332.05 g，高出质量最低的JG（275.8 g）约4.8倍。而对于TUR来说，SB重量最高（308.08 g），ZX和JG 的TUR重量最低，百粒重分别为49.37和56.51 g。

 

  TUR的TSS和TSC总体较低，分别在2.9-4.5°Brix和25.47-33.76 g/L之间，同品种成熟果的TSS和TSC均极显著高于TUR（p < 0. 01），其TSS和TSC分别在11.3-18.3°Brix和94.87-166.67 g/L之间。此外，同品种TUR的TA含量（18.08-29.57 g/L）极显著高于成熟果（3.10-7.72 g/L），pH显著低于成熟果。这表明TUR的总酸度和有效酸度均显著高于成熟果， 其中疏果时期ZX的TA最高，SB含量最低，这与葡萄品种特性、气候特征、采摘时间以及栽培管理条件均有很大关系

 

  如表1 所示，柠檬酸和莽草酸是九个葡萄品种中均检测到的有机酸成分，其中WI与ZM分别是含量最高的品种，在WI的TUR和RGF中，柠檬酸的含量分别为224.54 mg/L和52.53 mg/L，部分品种中还检测到草酸、乳酸和富马酸，在KH、ZM、SB、HT、WI、ZX和RG 的TUR中均含有草酸，含量在42.3-159.53 mg/L之间，而在RGF中，草酸只出现在ZM、WI和ZX中，含量分别为1.94、16.99和22.25 mg/L；在KH、ZM、SM、HT和WI五个品种的TUR和RGF中均检测到乳酸的存在，TUR中乳酸的含量0.1-0.22 g/L之间，RGF的乳酸含量在0.08-0.1 g/L之间；富马酸只在ZX中未被检测到，TUR和RGF的富马酸含量分别在37.81-224.54 mg/L和0.28-0.64 mg/L之间。另外，奎宁酸、乙酸、琥珀酸和丙酸等均未在果实中检测出。

 

 

  2.3 九种鲜食葡萄疏除幼果营养指标的测定

 

  图2 显示了八种矿质元素在幼果时期和成熟时期之间的差异，除了ZX之外，其他鲜食葡萄品种的RGF中K离子的含量均显著高于疏果时期，而随着果实的成熟，多数品种Ca离子和Mg离子含量反而减少，所有葡萄品种疏果时期的Cu离子含量均高于成熟时期，并且除了KH之外其他葡萄品种均达到极显著水平。

 

 

  九个鲜食葡萄在疏果时期和成熟时期的CF如图3a所示，结果表明TUR是RGF粗纤维含量的1.4-3.0倍，在疏果时期，葡萄CF在1.30-2.53%之间，RG 的TUR中最高，HT中含量最低；在RGF中，各品种的CF在0.63-1.18%之间。鲜食葡萄在疏果时期和成熟时期的TP如图4b 所示，葡萄成熟过程中TP有所提高，该实验结果表明RGF是TUR的TP 1.2-1.9倍，各品种的TP在疏果时期为0.39-0.87%，在成熟时期为0.67-1.04%，其中JG、ZX和RG的TP在两个时期均为最高水平，而TP较低的品种在疏果期和成熟期却各不相同，在TUR中，KH（0.39%）最低，而在RGF中，SM（0.67%）和SB（0.67%）最低。

 

 

  由图4a-d可知，九种TUR中的酚类物质极其丰富，其TPC、TTC、TFC和TFO含量均极显著或者显著高于成熟果（p＜0.05），例如，鲜食葡萄疏果时期的TPC, TFC, TTC and TFO分别是RGF中的4.2-13.5倍（图5a）、3.6-12.3倍（图5b）、4.3-62.8倍（图4c）和1.5-7.6倍（图4d）。

 

  TUR中，JG的TPC（25.65 mg/g）最高，SM（5.4 mg/g）与HT（5.09 mg/g）则显著低于其他品种；各RGF中的TPC含量在0.70-3.49 mg/g之间。对于TTC、TFC和TFO，疏果时期的WI均是含量最高的品种，分别为34.34，21.10和12.22 mg/g，反之SM的TUR最低。RGF则分别在0-3.61，0.6-3.24和0.32-4.19 mg/g之间。在所有TUG种类中，WI酚类物质含量最高，是酚类物质的丰富来源。

 

 

  2.4 鲜食葡萄幼果果汁与酿酒葡萄的混酿工艺

 

  本试验所选用的赤霞珠葡萄与巨峰葡萄幼果原料基本理化指标如表2所示。

 

 

  表3所示即为经过幼果汁处理（以下均以 UGJ代替）装瓶后各处理组赤霞珠酒样的基础理化指标，所酿酒样指标正常，均符合 GB/T 15037-2006标准。由表可得，随着幼果汁体积分数的增加，可滴定酸含量呈上升趋势，除 UGJ 2%处理组外其余各处理组总酸含量与 CK组之间均有显著性差异，依次比 CK组显著增加38.1% 。而各处理组较 CK组酒精度均显著下降。

 

 

  将幼果果汁与赤霞珠混酿制成干红葡萄酒，在酿造与陈酿期间共取八次样，测定混酿葡萄酒的总酚、总类黄酮、总黄烷三醇与总花色苷成分，结果如图5所示。由图可知，当陈酿一年后，加入幼果汁的葡萄酒的酚类物质均显著高于处理组，因此幼果汁的添加对低酸葡萄酒具有护色作用。另外不同时期混酿葡萄酒的单体花色苷如图6所示，由图可知单体花色苷的结果与总花色苷结果类似。

 

 

 

  本次组建12人的品尝小组，六男六女，按照表 2-1所示标准完成对包括 CK组在内的七款酒的感官品评。品评结果如图3-10所示，从总分打分情况来看，处理组 UGJ 2% 获得最高的评分，较 CK总分有显著提升，表明少量幼果汁的添加即可对酒的风味、口感、颜色等起到积极作用，有利于葡萄酒感官质量的优化。品质有着相似的提升效果。

 

 

  3  结论

 

  （1）全国鲜食葡萄疏除幼果生物量庞大， 亟待加以利用，减少农业固体废物，增大农业的经济价值。

 

  （2）鲜食葡萄疏除幼果富含粗纤维、有机酸及酚类物质等活性物质，是潜在农业资源。

 

  （3）幼果果汁的加入有助于改善低酸葡萄酒的感官品质，并且大大提高酚类物质含量。

 

  4  尚需进行的工作

 

  尚需要对幼果果渣进行咖啡酰酒石酸的分离与纯化。