种质资源收集与评价岗位

姜建福 樊秀彩 张颖 孙磊 刘崇怀

  香气化合物是葡萄酒品质评价的关键指标之一，其化合物的种类繁多，不同品种的葡萄因其香气物质的组成和含量差异而展现出独特的香味风格。为探究酿酒葡萄果实香气成分，对酿酒葡萄香气评价和品质改良提供参考。通过PEN 3.5电子鼻系统，对123份酿酒葡萄进行果实香气检测，并利用雷达图、主成分（PCA）、聚类和差异性等分析方法，研究果实香气物质。结果显示，传感器贡献率高低为W5S（氮氧化合物）、W2S（醇和醛酮类）、W1S（烷类）和W2W（芳烃化合物，硫的有机化合物）；PCA 分析表明不同葡萄品种在香气物质含量及组成之间存在较大差异，筛选出‘波宋尼’‘凯番西亚♀’和‘烟73’三个香气（氮氧化合物、醇类、烷类、硫的有机化合物）较强特殊种质。本研究表明电子鼻技术可有效区分不同的酿酒种质，为酿酒葡萄香气育种与机理研究提供数据支撑。

  1 材料与方法

  试验材料采自于中国农业科学院郑州果树研究所国家葡萄种质资源圃，共计123份酿酒葡萄种质。从2023年8月初至10月底上午8:00—10:00之间采集成熟葡萄果实进行检测。

  供试样品整个果粒带皮榨汁用纱网过滤，取汁液3 mL置于20 mL螺口顶空瓶中，于25 ℃静置30 min后测定数据，葡萄香气测量参照金鑫的方法并稍作修改。采用便携式电子鼻仪器（德国AIRSENSE公司，PEN3.5型号），将挥发性气体以400 mL·min-1的流速抽过电子鼻的传感器，记录0～100 s范围内的电子鼻分析，选取数据稳定时间中期的1～3个稳定响应值作为分析时间点，每种供试样品重复检测3次。

  2 结果与分析

  2.1 传感器对葡萄不同挥发性化合物的响应值

  10个传感器对葡萄果实中的挥发性化合物进行了检测，每个传感器的响应通过一条曲线来表示，以欧亚种酿酒品种‘玫瑰形’葡萄为例（图1）。曲线上的每个数据点对应于葡萄果实释放的芳香成分通过传感器时的相对电阻率变化，即相对电阻率比值（G/G0），这一比值是反映了传感器在不同气体影响下的电阻率变化。由图1可知，电导率急剧增加24 s后稳定下来。不同的葡萄品种的同一类化合物响应信号相对电导率不同，但同一类化合物变化趋势相同，均表现出“先升高再趋于稳定”的特点。因此，取24 s后稳定时间段1～3个响应值进行分析，本研究取66～68 s的响应值作为分析点。

  2.2 电子鼻传感器对葡萄香气响应强度的评价

  123份酿酒葡萄品种在 67 s处检测的气味强度（G/G0），不同的传感器检测出葡萄香气的响应值不同（图2），电子鼻传感器W5S（氮氧化合物）、W2S （醇和醛酮类）、W1S（烷类）和W2W（芳烃化合物，硫的有机化合物）对123份酿酒葡萄品种香气响应强度的差异明显。

  通过平均值、标准差和变异系数等指标的对比（表3），表明不同葡萄品种产生的香气存在差异，其中变异系数（%）=（标准差/平均值）×100，在W2W、W3S和W1C等3个芳香族传感器中，葡萄香气响应值普遍偏低，变异系数分别为15.7%、2.5%和12.1%；表明本研究中所选的葡萄种质芳香族香气普遍较弱。W5S、W2S和W1S传感器的响应值均大于其他传感器的响应值，变异系数分别达到34.4%、26.5%和24.2%。综上表明，葡萄种质间香气的差异主要由氮氧化合物、醇类、烷类化合物等非芳香物质引起，芳香化合物间差异较小。

  2.3 基于果实香气的供试葡萄种质聚类分析

  用于试验的123份葡萄种质根据传感器响应值聚为2大类（图3）。其中第一大类（Ⅰ）包含‘阿芳香’‘蓓蕾A’‘白卡乌嘎’等69份，占供试样品的56.10%，这些种质主要是有氮氧化合物、醇类、烷类化合物等非芳香物质，且氮氧化合物含量高于第二类群（Ⅱ）种质；第二类群（Ⅱ）包含‘白考库尔’‘盖吾沙’‘巴尔贝拉’等54份种质，占供试样品的43.90%，该类群种质资源传感器响应值主要是氮氧化合物。

  2.4 葡萄香气主成分分析与特殊葡萄种质筛选

  为筛选具有特殊香味的酿酒葡萄种质，根据3种主要传感器[W5S（氮氧化合物）、W2S（醇和醛酮类）、W1S（烷类）]和3种芳香传感器[W2W（芳烃化合物，硫的有机化合物）、W3S（烷类和脂肪族）、W1C（芳烃化合物）]的响应值，对123份酿酒葡萄种质进行香气成分分析。选取各个酿酒葡萄种质的第66～68个时间点的稳定信号进行PCA分析（图4），并比较传感器响应值之间的显著差异（图5）。

  传感器响应值的主成分分析（图4）和差异分析（图5）表明：‘波宋尼’（30）‘凯番西亚♀’（75）和‘烟73’（116）具有特殊的果实香味，第一主成分和第二主成分表明，3份种质与其他种质存在明显差异，对W3S、W1C芳香传感器的响应值与其他种质间无明显差异，3个主要传感器以及W2W芳香传感器的响应值与大多数种质存在差异（图5），香气相对较强，反映在4个传感器记录的响应值上。在123份种质资源中，‘波宋尼’ 的W5S和W2W传感器响应值位居首位，W2S传感器响应值位居第二和W1S传感器响应值位居第三；‘凯番西亚♀’的W5S、W1S、W2W传感器响应值位居其他种质第二，W2S传感器响应值位居第三；‘烟73’的W1S和W2S传感器响应值位居首位，W5S传感器响应值位居第三，W2W传感器响应值位居第四。

  3 结论

  本研究对123份酿酒葡萄果实香气鉴定评价，明确了电子鼻对供试葡萄品种香气成分均有响应，传感器贡献率高低为W5S（氮氧化合物）、W2S （醇和醛酮类）、W1S（烷类）和W2W（芳烃化合物，硫的有机化合物）； PCA 分析表明不同葡萄品种在香气物质含量及组成之间存在较大差异，并筛选出3个香气相对较强特殊种质，‘波宋尼’‘凯番西亚♀’和‘烟73’。