苗木生产岗位
卢浩成 何非 王军
0 引言
葡萄（Vitis vinifera L.）对气候条件的变化很敏感。在过去的几十年里，葡萄酒行业受到了全球变暖的深刻影响（Filippetti et al., 2015；Gutiérrez-Gamboa et al., 2021）。近五十年来，新疆年平均气温上升了2°C左右，生长季平均温度的增加也能达到1.6°C左右（Lu et al., 2022）。在冷凉产区，气候变暖使得葡萄更能够达到理想的成熟度，而在炎热产区，气候变暖导致了一系列的问题，如葡萄物候期提前和葡萄酒风格典型性的缺失（Filippett et al., 2015）。最近，消费者似乎更喜欢酒精含量较低的新鲜的葡萄酒（Herrera et al., 2015）。然而，葡萄的含糖量和风味化合物的脱节给酿酒师带来了挑战。因此，寻找合适的低成本和劳动力的技术，特别是在葡萄栽培方面研发延缓成熟的技术，是酿酒师和研究人员关注的焦点（Palliotti et al., 2014）。
新梢重度去顶是一种广泛使用的调整葡萄树体库源关系的技术。根据Martinez de Toda等（2013年）的报道，在葡萄树体发育前期进行重度去顶，可使葡萄的收获日期推迟18-20天，有效地弥补了气候变暖导致的物候期提前。Valentini等人（2019年）发现新梢重度去顶对葡萄果实中的总花色苷和和单宁没有明显影响。除了酚类化合物，香气化合物也是影响葡萄酒感官的关键次级代谢物。然而，很少有研究报道了重度新梢去顶对葡萄酒香气成分的影响。
在半干旱的新疆，葡萄的发育过程容易遭受热浪和强光的胁迫，所以葡萄种植者通常选择较厚的叶幕来保护葡萄免受日灼，这导致了葡萄树体有较高的叶果比。此外，由于当地的设备限制，难以保持葡萄的相对统一成熟度。在以前的研究中，我们已经表明，叶幕上部摘叶是延迟成熟的有效技术，然而，当考虑到人工劳动和机械摘叶在短时间内的局限性时，新梢重度去顶可能更合适。因此，在本研究中，我们连续三年进行了新梢重度去顶处理，以评估这项技术的可行性。
1 材料与方法
1.1 田间实验设计
本研究在中国西北部的新疆玛纳斯地区（44°24′N-86°26′E，海拔522 m）的商业葡萄园中进行，该地区属于温带大陆性半干旱气候。试验材料为赤霞珠葡萄，自根苗，于2011年种植，采用改良后的VSP整形，株行距为1 m × 3 m。葡萄园行向为东北-西南（52°），每延长米留节量18-22个，留果量为27-33穗。葡萄树在萌芽期、开花期、豌豆粒大小、转色期和采收期（收获前约三周）进行沟灌，灌溉量为750 m3·ha-1。
本实验共选择了葡萄园中的九个相邻行。2018年，在中间的三个相邻行选择了45株长势均匀的葡萄树，进行新梢重度去顶处理，记为1-SST1。剪掉叶幕距地面1.35 m-1.8 m的部分。未修剪的葡萄树被选作对照。在2019年和2020年，处理包括两种方案：i）在2018年处理过的葡萄树上，进行重度去顶处理，即三年对同一批树进行处理；ii）另选新的三行，且与前一个年份不同，在葡萄转色后和转色后一周左右进行重度新梢去顶处理（记为2-SST1和2-SST2），即这些葡萄树只在一年内修剪，作为年份间的重复实验。
1.2 小规模发酵实验
在不同处理可溶性固形物含量达到一致且高于23 °Brix时进行采收。每重复采收20 kg果实用于小规模酿酒。葡萄浆果经人工除梗破碎后入罐（容器容积为20 L，入罐至17~18 L左右），同时加入4%的H2SO3 20 mL和果胶酶0.4 g。将活化好的Lalvin D254酵母于24 h后添加至发酵罐中，添加量为4 g，随后将其置于配备控温设备的酿造车间进行发酵，温度控制在22°C左右。早晚各压帽一次，充分搅匀，并在此期间定时测定发酵液温度和比重。当比重降至1.000以下且不再变化后，视为酒精发酵结束，进行皮渣分离。取自流汁和压榨汁至10 L密封不锈钢罐，添加乳酸菌进行苹果酸-乳酸发酵，用空气阀隔绝氧气，控制发酵温度在20°C左右。苹果酸-乳酸发酵结束后添加12 mL 6%的H2SO3，装入750 mL的棕色波尔多酒瓶中，用软木塞封口，置于酒厂酒窖中保存。商业采收期对葡萄果穗进行手工采收并运送至酒厂。除梗破碎机进行除梗后加入60 mg/L SO2，原料入罐后加入20 g/hL的商业酵母以启动酒精发酵，发酵温度24~26℃。酒精发酵结束后，人工接种乳酸菌LALVIN31（Lallemand，法国）启动苹果酸乳酸发酵，发酵温度18~20℃。
1.3 入罐葡萄汁和葡萄酒的基本理化测定
用手持糖度计（PAL-1, Atago, Japan）测定入罐葡萄汁的可溶性固形物含量，用pH计测定其pH值。果汁可滴定酸用NaOH标准溶液进行滴定，结果以酒石酸计（g/L）。
葡萄酒样基本理化指标包括酒精度、残糖、总酸、挥发酸、SO2、pH等的测定参照GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。
1.4 葡萄酒中酚类物质的检测
葡萄酒中的酚类物质分析使用Agilent 1200系列配备6410三重串联四级杆质谱仪（QqQ），以Poroshell 120 EC-C 18为色谱柱，柱温55°C，进样量5 μL，检测波长525 nm，流速0.4 mL/min。流动相A为0.1%（v/v）的甲酸水溶液，流动相B为含0.1%（v/v）甲酸的50/50（v/v）的甲醇乙腈溶液。洗脱程序如下：10%~100%的B相持续15 min，后运行程序5 min；离子阱质谱检测器的采集参数为电喷雾离子源，正离子模式，离子扫描范围为100～1500 m/z，雾化器压力为35 psi，干燥器流速为12 L/h，干燥气温度为350°C。
定量采用外标法定量，花色苷定量以二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷为外标物，黄酮醇以槲皮素为外标物，黄烷醇以儿茶素、表儿茶素、表棓儿茶素和表儿茶素没食子酸酯为外标物，葡萄酒中酚类化合物浓度表示为mg/L。
1.5 葡萄酒香气物质检测
利用气质联用的方法分析样品中的香气物质。SPME萃取头采用2 cm 50/30 μm DVB/CAR/PDMS（Supelco, Bellefonte, PA., USA），采用CTC CombiPAL autosampler多功能自动进样器（CTC Analytics, Zwingen, Switzerland）实现自动化的顶空固相微萃取。20 mL玻璃样品瓶中加入5 mL 葡萄酒样品、1 g NaCl 和10 μL 内标（4-甲基2-戊醇，1.0086 g/L），然后迅速用带有聚四氟乙烯隔垫的盖子拧紧。样品瓶首先在40°C加热槽中振荡30 min，振荡速度为500 rpm，然后将已活化的 SPME萃取头插入样品瓶的顶空部分，在40°C下继续振荡30 min后，取出SPME萃取头，立即插入气相色谱进样口，进样口温度为250°C，热解析8 min。每个样品重复萃取三次。GC-MS分析采用7890-5975气相色谱-质谱联用仪（Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA），色谱柱为HP-INNOWAX（60 m × 0.25 mm × 0.25 μm, J&W Scientific, Folsom, CA, USA）。载气为高纯氦气（＞99.999%），流速为1.0 mL/min；采用5：1分流进样，进样口温度为250°C。柱温箱的升温程序如下：起始温度为50°C，保持1 min，然后以3°C/min 的速率升温至220°C，保持5 min。质谱采用电子轰击离子源（EI），电离能量为70 eV，离子源温度为230°C，四级杆温度为150°C，辅助加热器温度为250°C，质量扫描范围为30-350 u。
1.6 感官评价
葡萄酒感官品评由10名专业品评员在内的品评小组进行。品评前，将每个处理三个重复的葡萄酒进行等比例混合，选取几款酒样进行重复测试，每次打乱品评酒的顺序，以剔除不同重复同一款酒感官评价差异较大的品评员。感官评价指标主要由颜色、香气、口感和总体评价等4个模块组成，具体为以下指标：颜色、香气的浓郁度、优雅细腻度、复杂性与变化，酒体的结构协调性、醇厚感、单宁的质感及强度、层次变化、回味，以及总体评价，其中每项指标各10分，满分为100分。
1.7 数据处理
使用Microsoft Excel 2007软件进行数据处理，使用SPSS 22.0（IBM，USA）软件进行单因素及双因素方差分析（Duncan，p < 0.05），使用Origin8.5（Origin Lab，USA）和Simca 14.1软件进行绘图。
2 结果与分析
2.1 入罐葡萄汁和葡萄酒的基本理化指标
虽然新梢重度去顶处理使得葡萄的采收期推迟了4-11天，但其相应的葡萄汁的TSS并没有高于对照（表1）。葡萄汁中的滴定酸度在新梢重度去顶处理中有下降的趋势，可能是由于苹果酸含量的减少，但在葡萄酒中，2018年和2020年各处理间的总酸没有显著差异，2019年对照组葡萄酒的总酸比新梢重度去顶处理葡萄酒低。所有处理的葡萄汁pH值几乎没有差异，2019年只有1-SST1和2-SST2增加了葡萄汁的pH值。而在葡萄酒中并没有显示出相同的规律。
2.2 葡萄酒中的酚类物质
如表2所示，2018年和2020年SST处理中葡萄酒单体花色苷的浓度有所增加，而2019年出现了不同的趋势。一般来说，花色苷在细胞质中合成，在液泡中积累（Flamini et al., 2013）。浆果中花色苷的积累自葡萄转色开始，在成熟期达到最大浓度。浆果成熟后期花青素的下降可能是由于葡萄皮液泡中的葡糖苷酶和过氧化物酶的活动导致花色苷的分解（Keller & Hrazdina, 1998），这与我们在2019年的发现一致。然而，在2018年和2020年，SST收获前两周相对较低的温度可能会抑制浆果中花色苷的分解，增加其合成，导致花青素浓度的增加。聚合花色苷的浓度显示出与单体花色苷相反的结果，2018年和2019年SST处理的浓度较低，而2020年的浓度比对照高。一般来说，酚基吡喃花色苷的形成部分是基于发酵过程中酵母介导的羟基肉桂酸的脱羧作用，其余是通过自由羟基肉桂酸与花色苷的直接反应（Rentzsch et al., 2010）。属于羟基肉桂酸的咖啡酸在SST葡萄酒中的浓度较高（补充表，这可能是SST葡萄酒中酚基吡喃花色苷较高的原因。对于其他酚类酸，在葡萄酒的SST效应方面没有一致的趋势。除酚酸外，在SST葡萄酒中总黄酮醇浓度呈上升趋势。如表2所示，与对照组相比，2018年的1-SST1和2020年的2-SST1&2-SST2的黄酮醇浓度明显增加，这表明新梢重度去顶可能增加树冠的透光率，通过增加太阳辐射上调黄酮醇的合成（Lu et al., 2022）。值得注意的是，尽管不同年份的葡萄酒在一些指标上出现了不同的趋势，但在2020年SST葡萄酒持续增加了大多数酚类物质，如单体花色苷、黄酮醇、黄烷醇和酚酸。2020年是一个较为干旱年份，所以推测SST处理在这样的年份不仅能更有效地延迟成熟，而且对酚类物质的积累也有好处。
2.3 葡萄酒中的香气物质
通过GC-MS共检测出了59种香气物质，被分为9类，每一类的总浓度如图1所示。其中，乙基酯和高级醇是最浓度最高的两类，萜烯和降异戊二烯，属于葡萄酒中的品种香类物质，且浓度较低，不超过20 μg/L。
酯类物质是影响葡萄酒果香的主要物质。1-SST1在2018年明显增加了丁酸乙酯、己酸乙酯和十六酸乙酯的浓度。2019年，2-SST2显著增加了乳酸乙酯的浓度。此外，2019年所有SST处理中3-甲基丁酸乙酯的浓度都较高。尽管这些物质是在发酵过程中由脂肪酸-CoA与乙醇缩合形成的，但它们的浓度也可能受到葡萄栽培方面的影响。C6醇是贡献葡萄酒植物味的主要物质，但在不同年份的SST影响方面没有发现一致的结果。1-己醇在C6醇中的浓度最高，在2018年1-SST1时明显减少，而在2019年1-SST1时增加。萜烯类和降异戊二烯类物质在影响葡萄酒的花香和果香方面发挥了重要作用。SST处理对葡萄酒的萜类和降异戊二烯的影响有限，只有2-SST2在2020年明显增加了β-大马士酮的浓度。高级醇主要由酵母酒精发酵产生。尽管高级醇通常被认为具有不愉快的香气，但如果在300毫克/升的低浓度下，可以增加葡萄酒香气的复杂性。在2019年和2020年的SST葡萄酒中增加了2-甲基-1-丁醇的浓度。对于脂肪酸，SST处理对其浓度的影响有限。
2.4 葡萄酒的感官评价
为了更好地研究SST处理对葡萄酒质量的影响，对其进行感官评价，结果如图2所示。2018年，除外观外，对照组和1-SST1葡萄酒在大多数感官参数方面的得分相近。2019年，除2-SST2外，SST葡萄酒的总分都高于对照组。在2020年也出现了同样的结果，即对照组葡萄酒的总分最低。值得注意的是，2019年和2020年的1-SST1是得分最高的葡萄酒，因为其颜色和口感评分最高。因此，连续几年对相同的葡萄树进行SST处理，对控制葡萄树的养分储存会更有效。减少养分供应或葡萄树的活力通常有利于酚类化合物的积累（Cortell et al., 2007），这可以改善葡萄酒的感官属性，特别是颜色和口感方面。2020年，SST葡萄酒的总分较高（比对照组高2.4-5.0分），主要源于口感（比对照组高1.9-3.2分）。这一结果与我们之前的分析一致，即SST葡萄酒在2020年持续增加了大部分酚类参数，如单体花色苷、黄酮醇、黄烷醇和酚类酸。这表明在2020年这样一个干燥和炎热的年份，全球变暖带来的酚类化合物和糖分积累脱钩的现象可以通过SST处理得到改善。
3 结论
本研究表明，新梢重度去顶成功地推迟了葡萄的成熟，在减轻全球变暖带来的负面影响方面，是一项实用的葡萄栽培技术。新梢重度去顶处理有利于葡萄酒中酚类化合物浓度的增加，证实了在半干旱的玛纳斯产区，较低的树体库源关系更适合高质量葡萄酒的酿造。新梢重度去顶对葡萄酒的有利影响在干旱的年份更加明显。此外，新梢重度去顶处理是一项节省劳动力的实用技术，可以应用于机械化程度较低的葡萄种植区。