（发酵工程专业论文）烟台产区蛇龙珠葡萄中游离态香气物质的研究.pdf

摘要 摘要 由于葡萄中挥发性香气物质对葡萄酒感官特征有着重要的影响，一直以来对它们的 分析是酿酒工作者风味研究的重点。本课题以山东烟台地区蛇龙珠为研究对象，通过建 立一系列的检测方法分析了葡萄挥发性香气物质，借助g c - o 技术、g c - m s 技术和统 计分析等技术确定了蛇龙珠香气物质的种类及变化规律。研究的主要内容如下： 1 ) 研究了蛇龙珠葡萄中的香气成分，与赤霞珠、品丽珠和梅鹿辄进行对比。采用 g c - o 技术在四种葡萄中共检测出7 2 种具有香气活性的成分，鉴定出6 6 种。蛇龙珠葡 萄中主要的香气成分有：己醛、顺3 己烯1 醇、苯甲醛、d 大马酮、苯甲醇、d 苯乙醇、 d - 紫罗兰酮和茴香醛等。在四种葡萄中香气成分的种类比较相似，但香气强度存在较大 差异。采用g c - m s 技术在蛇龙珠葡萄中检测出了9 5 种挥发性成分，梅鹿辄、品丽珠 和赤霞珠葡萄中分别检测出9 2 、9 3 和9 3 种挥发性成分。 2 ) 建立了一种快速、简单测定葡萄中挥发性成分的分析方法，即顶空固相微萃取 ( h s s p m e ) 与气质联用法( g c - m s ) 。经过优化的s p m e 萃取条件为8m l 酒样，3 0 n a c i ，6 0 。c 下吸附4 5m i n 。定量分析了蛇龙珠、品丽珠、赤霞珠和梅鹿辄四种葡萄。 采用显著性差异和判别分析对定量数据进行统计分析，找出了区分四种葡萄的主要香气 成分，并发现蛇龙珠和品丽珠最为相近；葡萄果皮中各香气成分的含量大约是果肉中的 1 0 倍左右，尤其是萘、茴香脑、顺，反2 ，6 壬二烯醛和2 己烯醛等物质在果皮中大量检 测出，而果肉中含量较少。并根据果实、果皮和果肉各香气成分浓度和阈值得到了各香 气成分的o a v 值，发现d 大马酮、d 紫罗兰酮、顺，反2 ，6 壬二烯醛、1 辛烯3 醇和己 醛等具有较高的o a v 值，是四种葡萄中重要的香气成分。 3 ) 定量分析了不同产地，不同品系和不同成熟期蛇龙珠葡萄中香气成分。采用显著 性差异、判别分析和聚类分析等对定量数据进行统计分析，找出了区分四个产地得主要 香气成分以及它们之间的关联；7 个品系和4 个产地蛇龙珠葡萄被分成三类：第一类由 卡斯特酒庄、莱州、龙口、蓬莱、e 0 2 和e 0 4 构成，说明e 0 2 和e 0 4 两个品系和纯品种 的蛇龙珠葡萄最相近；第二类由e 0 1 、e 0 5 、e 0 6 和e 0 7 构成；第三类由e 0 3 组成，和 纯品种的蛇龙珠差异最大；不同成熟期蛇龙珠葡萄中香气成分的含量是不断变化的，总 香气成分的含量在成熟期第6 周最高，随之成熟过程c 6 化合物呈下降趋势。 4 ) 建立了一种快速、简单、样品量少的测定葡萄中甲氧基吡嗪的分析方法，即顶空 固相微萃取( h s s p m e ) 与气相色谱- 氮磷检测器法( g c - n p d ) 。经过优化的s p m e 萃取条 件为8m 1 样品，加2 4g n a c l ，c a 刚d v b p d m s 萃取头，3 0 。c 吸附3 小时。该方法具 有良好的线性，所得标准曲线的线性相关性系数均大于0 9 9 。检测限的变化范围为0 2 0 江南大学硕r 上学位论文 n g l 1 4 0n g l ，所定量的6 种物质除2 甲氧基吡嗪外，回收率在7 1 6 1 1 1 3 0 9 之 间。定性和定量分析了不同品系、不同成熟期和不同产地蛇龙珠葡萄，以及蛇龙珠、赤 霞珠、品丽珠和梅鹿辄四个品种葡萄中3 烷基2 甲氧基基吡嗪。在蛇龙珠葡萄中检测出 了2 、3 甲基、3 乙基、3 异丙基、3 异丁基和3 仲丁基2 甲氧基吡嗪6 种。不同产 地和不同品系的蛇龙珠葡萄相比，7 个品系蛇龙珠葡萄3 乙基2 甲氧基吡嗪含量较高， 而3 异丙基2 甲氧基含量较低；3 烷基2 甲氧基毗嗪在葡萄成熟过程中总浓度呈递减趋 势，其中2 异丁基3 甲氧基吡嗪最为突出；考虑到6 种3 烷基2 甲氧基吡嗪的含量和 阈值关系，只有3 异丁基、3 仲丁基和3 异丙基2 甲氧基吡嗪的o a v 值大于1 ，对 葡萄的香气具有重要贡献。 5 ) 应用气相色谱一串联质谱联用技术( g c - m s m s ) 和溶剂辅助蒸馏技术( s a f e ) 对四 种酿酒葡萄中的游离态萜烯类化合物进行研究。采用恒温振荡浸提葡萄中的成分，溶剂 辅助蒸馏除去不挥发性成分，氮吹浓缩，然后g c - m s m s 分析。实验中优化了s a f e 条 件( 循环水浴温度、样品流量) 。通过n i s t 0 5 a 谱库检索、标准品m 值对比及参考文献 的值对比分析在四种葡萄中共鉴定出2 9 种萜烯类化合物，在蛇龙珠葡萄检测出2 6 种萜 烯类化合物，梅鹿辄、赤霞珠和品丽珠分别检测出1 7 、1 5 、1 6 种。在蛇龙珠葡萄中检测 出了1 6 种倍半萜烯类，远多于其他三种酿酒葡萄。 关键词：蛇龙珠；香气物质；气质联用技术；气相色谱一嗅闻技术；气相色谱一串联质谱 技术；溶剂辅助蒸馏技术 i i a b s t r a c t t h ea n a l y s i so ft h ev o l a t i l ea r o m ac o m p o u n d si ng r a p ei sam a j o rp u r p o s es t u d i e db y f l a v o rr e s e a r c h e r s ，d u et ot h e i ri n f l u e n c eo ns e n s o r yp r o p e r t i e so fw i n e i nt h i sp a p e rt h e v o l a t i l ea r o m ac o m p o u n d so fc a b e m e tg e m i s c h tp r o d u c e di ny a n t a i ，c h i n a , w e r ea n a l y z e d b yas e r i e so fn e wc o n s t r u c t e dm e t h o d s t h e nt h ea r o m aa c t i v ec o m p o u n d si nc a b e m e t g e m i s c h tw e r ed e t e r m i n e d b yg a sc h r o m a t o g r a p h y - o l f a c t o m e t r y ( o c - o ) ， g a s c h r o m a t o g r a p h y - m a s ss p e c t r o m e t r y ( g c - m s ) a n ds t a t i s t i c a la n a l y s i s t h em a i nc o n t e n t sa r e a sf o l l o w s ： 1 ) t h ed e t e r m i n a t i o no fa r o m ac o m p o u n d si nc a b e m e tg e m i s c h tw a sc o n d u c t e d ，a n d c o m p a r e dw i t hc a b e m e ts a u v i g n o n ，m e r l o ta n dc a b e m e tf a n c at o t a lo f 7 2o d o r - a c t i v i t y c o m p o u n d sw e r ed e t e c t e da n d6 6w e r ei d e n t i f i e di nf o u rg r a p e su s i n gg c - ot e c h n i q u e h e x a n a l ，( z ) 一3 - h e x e n - 1 - o l ，b e n z a l d e h y d e ，( e ，z ) 一2 ，6 - n o n a d i e n a l ，1 3 - d a m a s c e n o n e ，b e n z y l a l c o h o l ，1 3 - p h e n y l e t h y la l c o h o l ，1 3 - i o n o n e ，a n d4 - m e t h o x yb e n z a l d e h y d ew e r et h ei m p o r t a n t a r o m ac o m p o u n d si nc a b e m e tg e m i s c h t a l t h o u g ha r o m ac a t e g o r i e sw e r es i m i l a ri nf o u r g r a p e s ，t h ei n t e n s i t ya n df df a c t o rw e r ed i f f e r e n ta m o n gt h e m u s i n gg c - m st e c h n i q u e ，9 5 v o l a t i l e sw e r ef o u n di nc a b e m e tg e m i s c h t ，a n d9 2 、9 3a n d9 3w e r ed e t e c t e di nm e r l o t c a b e m e tf a n ea n dc a b e m e ts a u v i g n o n ，r e s p e c t i v e l y 2 ) an e wm e t h o df o rt h eq u a n t i f i c a t i o no fv o l a t i l ec o m p o u n d si ng r a p e sw a sd e v e l o p e d u s i n gs o l i dp h a s em i c r o e x t r a c t i o n ( s p m e ) f o l l o w e db yg c - m s t h eo p t i m i z e dc o n d i t i o n s c o n s i s t e do f8m lg r a p es a m p l ew i mn a c la d d i t i o nt oaf i n a lc o n c e n t r a t i o n3 0 ( w v ) e x t r a c t e db ys p m ea t6 0o cf o r4 5m i n t h ea r o m ac o m p o u n d si ng r a p ef r u i t ，p u l pa n ds k i n w e r es e p a r a t e l yq u a n t i f i e di nc a b e m e tg e m i s c h t ，m e r l o t , c a b e m e ts a u v i g n o na n dc a b e m e t f a n c u s i n gd u n c a n sm u l t i p l e r a n g et e s ta n dd i s c r i m i n a n ta n a l y s i st oa n a l y z eq u a n t i f i c a t i o n d a t ai ng r a p ef r u i t ，i tf o u n do u tt h a tc a b e m e tg e m i s c h ta n dc a b e m e tf a n eh a dac l o s e r e l a t i o n ；o v a so fa r o m ac o m p o u n d sw a sc a l c u l a t e df r o ma r o m ac o m p o u n d sc o n c e n t r a t i o n a n do l f a c t o m e t r yt h e s h o l d ，a n d ( e ，z ) - 2 ，6 - n o n a d i e n a l ，d - d a m a s c e n o n e ，1 3 - i o n o n e ，a n dh e x a n a l h a dc o m p a r a t i v e l yh i g ho v av a l u e ，w h i c hm e a n st h e ya r et h em a i na r o m ac o m p o u n d si nf o u r t y p e so fg r a p e s r e s u l t sa l s os h o w e dt h a tt h ec o n c e n t r a t i o no fa r o m ac o m p o u n d si ns k i nw a s d i s t i n c t l yh i g h e rt h a ni np u l p 3 ) t h ea r o m ac o m p o u n d si nc a b e m e tg e m i s c h tf r o md i f f e r e n ta r e a s ，v a r i e t i e sa n dr i d i n g w e r es e p a r a t e l yq u a n t i f i e d t h eq u a n t i f i c a t i o nd a t ao fc a b e m e tg e m i s c h tf r o md i f f e r e n tv i n e s w a sa p p l i e dt od u n c a n sm u l t i p l e r a n g et e s t ，d i s c r i m i n a n ta n a l y s i s ，a n dh i e r a r c h i c a lc l u s t e r i n g a n a l y s i s t h er e s u l t ss h o w e dt h a ta r o m ac o m p o u n d su s e dt od i f f e r e n c e4g r a p ea r e a sw e r e i i i 江南大学硕士学位论文 f o u n d 4a r e as a m p l e sf r o mc a s t l e ，l a i z h o u ，l o n g k o u ，a n dp e n g l a iw i t he 0 2 ，e 0 4w e r e c o n s i s t e di ng r o u p1 g r o u p2c o n s i s t e do fe 01 ，e 0 5 ，e 0 6a n de 0 7 a n de 0 3 w a sc l u s t e r e di n g r o u p3 t h eq u a n t i f i c a t i o nd a m sd u r i n gt h er i d i n gs h o wt h a tt h ea r o m ac o m p o u n d sw e r e v a r i e dc o n s t a n t l y , t h et o t a lc o n c e n t r a t i o n si nt h es i x t hw e e k sw e r eh i g h e s t c 6c o m p o u n d s w e r er e d u c i n gd u r i n gr i p i n g 4 ) an e wm e t h o df o rt h eq u a n t i f i c a t i o no fm e t h o x y p y r a z i n e s ( m p ) i ng r a p e sw a s d e v e l o p e du s i n gs p m ef o l l o w e db yg c - n p d t l l eo p t i m i z e dc o n d i t i o n sc o n s i s t e do f8m l s a m p l ew i t hn a c l a d d i t i o nt oaf i n a lc o n c e n t r a t i o n3 0 ( w v ) e x t r a c t e db yc a r d v b p d m s a t3 0 。cf o r3 h u n d e rt h ec o n d i t i o n sd e s c r i b e da b o v e ，t h em e t h o dl i n e a r i t yw a ss a t i s f a c t o r y , w i t hc o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t sh i g h e rt h a no 9 9i na l lc a s e s t h ed e t e c t i o nl i m i t so ft h i sm e t h o d r a n g e df r o mo 2 0t o1 4 0n g l e x c e p t e df o r2 - m e t h o x y p y r a z i n e ，t h er e c o v e r i e so fo t h e r5 m e t h o x y p y r a z i n e s ( m p ) v a r i e d b e t w e e n71 61a n d113 0 9 b y q u a n t i f i c a t i o n o f m e t h o x y p y r a z i n e s ( m p ) i nc a b e r n e tg e m i s c h t ，w h i c hw e r ec o l l e c t e df r o md i f f e r e n tv a r i e t y , d i f f e r e n tm a t u r i t ya n dd i f f e r e n ta r e a ，a n dp u l p ，s k i na n dg r a p ef r u i to fc a b e m e tg e m i s c h t ， m e r l o t ，c a b e m e tf a n ca n dc a b e m e ts a u v i g n o n ，r e s p e c t i v e l y , w e r ea l s os e p a r a t e l ya n a l y z e d 2 - ，3 - m e t h y l - 2 - ，3 - e t h y l 一2 一，3 - i s o p r o p y l 一2 一，3 - s e e b u t y l - 2 ，3 - i s o b u t y l - 2 - m e t h o x y p y r a z i n e w e r ef o u n di nc a b e r n e tg e m i s c h t t h ec o n c e n t r a t i o no fm p si nc a b e m e tg e m i s c h tg r o w ni n d i f f e n e n ta r e a sa n dd i f f e r e n tv a r i e t yw a sv a r i a b l e 3 - e t h y l - 2 - m e t h o x y p y r a z i n eh a dah i g h e r c o n c e n t r a t i o ni n7v a r i e t i e st h a n4a r e a s ，b u t3 - i s o p r o p y l - 2 一m e t h o x y p y r a z i n eh a dal o w e r i n t h e p r o c e s s o f r i d i n g ，t h e t o t a lc o n c e n t r a t i o no fm p s d r o p p e d ，e s p e c i a l l y 2 - i s o b u t y l 一3 一m e t h o x y p y r a z i n e m p si ns k i n ，p u l pa n dg r a p ef r u i tf r o mf o u rt y p e so fg r a p e s s t u d i e d ，a n db o t hs o r t so fm p sa n dc o n c e n t r a t i o ni ns k i na r em o r et h a nt h o s ei nm u s t c o n s i d e r i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec o n c e n t r a t i o na n do l f a c t o m e t r yt h e s h o l d ，o n l y 3 - i s o b u t y l 一2 一m e t h o x y p y r a z i n e ，3 - s e e b u t y l 一2 - m e t h o x y p y r a z i n e ，a n d3 - i s o p r o p y l 一2 一m e t h o x y p y r a z i n em a d eg r e a tc o n t r i b u t i o n st og r a p ea r o m a 5 ) t h ef r e et e r p e n o i di nf o u ri i t 捃v i n i f e r av a r i e t i e sw e r es t u d i e db ys o l v e n ta s s i s t e d f l a v o re v a p o r a t i o n ( s a f e ) a n dg a sc h r o m a t o g r a p h y - t a d e mm a s ss p e c t r o m e t r y ( g c - m s m s ) t h ec o m p o u n d so fg r a p ew e r em a c e r a t e da n de x t r a c t e dw i t 王1v i b r a t i n ge x t r a c t i o nu n d e r c o n s t a n tt e m p e r a t u r e ，a n dt h e nt h en o n v o l a t i l e sw e r er e m o v e db ys a f e t h ev o l a t i l e c o m p o u n d sw e r ec o n c e n t r a t e d 谢mas t r e a mo fn i t r o g e na n da n a l y z e db yg c - m s m s t h e t e m p e r a t u r e so fc y c l ew a t e ra n df l o wr a t eo fs a m p l ew e r eo p t i m i z e di ns a f ep r o c e d u r e i n f o u rg r a p e s ，at o t a lo f2 9t e r p e n o i d sw e r ei d e n t i f i e db ym a s ss p e c t r a ld a t af r o mn i s t 0 5 aa n d k o v m sr i so ft h es t a n d a r d so rr i l sr e p o r t e di nt h el i t e r a t u r e ，i n c l u d i n g10m o n o t e r p e n o i d s ， 17s e s q u i t e r p e n o i d s ，1d i t e r p e n o i d ，a n d1t r i t e r p e n o i d i nc a b e r n e tg e r n i s c h t ，2 6t e r p e n o i d s w e r ed e t e c t e d ，a n d17 ，15 ，a n d16i nm e r l o t , c a b e r n e ts a u v i g n o n , a n dc a b e m e tf a n c ， t v a b s t r a c t r e s p e c t i v e l y at o t a lo f16s e s q u i t e r p e n o i d sw e r ei d e n t i f i e di nc a b e m e tg e m i s c h t ，a n di tw a s t h er i c h e s ta m o n gf o u rg r a p e s k e y w o r d s ：c a b e m e tg e m i s c h t ；a r o m ac o m p o u n d ；g a sc h r o m a t o g r a p h y - m a s ss p e c t r o m e t r y ； g a sc h r o m a t o g r a p h y - - o l f a c t o m e t r y ；g a sc h r o m a t o g r a p h y - t a d e mm a s ss p e c t r o m e t r y ；s o l v e n t a s s i s t e df l a v o re v a p o r a t i o n v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名：e l期： 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签名： 导师签名： 日 期： 第一章绪论 第一章绪论 1 1 立题的背景和意义 葡萄酒是世界上第一大类果酒，其原料葡萄也为世界四大水果之一【l 】。葡萄酒不同 于其他工业产品，而是一种自然产品，它的质量和风格首先决定于葡萄产区的光、热、 水、气、土壤营养元素等自然生态因素，其次才是决定与自然条件相适应的品种、栽培、 酿造等人为因素。葡萄酒生产的任务就是通过合理的酿造工艺、设备将葡萄中有用成分 尽量经济完美地在葡萄酒的质量和风格中体现出来，这就使葡萄酒产业资源配置受到了 生态约束【2 】。我国的葡萄产区大部分在适宜葡萄生长的北半球1 0 2 0o c 等温线之内， 从葡萄对土壤生态条件要求和生长发育物候期分析，山东烟台地区是酿酒葡萄适宜生态 区之一，也是我国近年来最具发展潜力的酿酒葡萄产区。 葡萄中芳香物质是构成葡萄和葡萄酒品质的主要成分，在葡萄酒风格个性和质量方 面起着重要作用。通常认为在工艺条件先进的前提下，葡萄品种的潜在品质对葡萄酒的 质量具有决定性作用。葡萄挥发性成分尤其是香气成分的种类、含量、感觉阈值及其之 间的相互作用决定着葡萄的感官质量，也决定着酿造出的葡萄酒的风味和典型性。对葡 萄风味的研究是一项艰难复杂的工作：首先，葡萄果实中的风味成分很多，约有几百种； 其次，各组分浓度、极性、阈值和沸点相差很大，尤其是一些阈值低的成分很难检测出 来：第三，不同葡萄品种甚至同一葡萄品种因产地、栽培、气候和年份等的不同，其风 味物质的含量和种类都存在着差异，直接影响酿造出的葡萄酒的质量和风味特点【3 j 。要 了解这些差异找出葡萄品种内在的规律，酿造出优质的葡萄酒，研究确定葡萄中的特征 香气、主成分和香气成分的组成以及含量显得极为重要。因此，对葡萄风味成分的剖析 工作和研究方法的建立始终是葡萄研究的中心和重心课题，也将对优质葡萄与葡萄酒质 量评价系统建立及酿酒工艺的改良具有重要的理论与实践意义。 蛇龙珠、赤霞珠、品丽珠和梅鹿辄是我国酿制优质干红葡萄酒主要葡萄品种，赤霞 珠、品丽珠和梅鹿辄在世界各葡萄产区被广泛栽培，国外对其香气成分的研究已非常成 熟。而蛇龙珠是我国特有的葡萄品种，有关其香气成分的研究主要局限国内，文献报道 至今甚少。本论文结合烟台张裕葡萄酒公司实际生产需要，以山东烟台地区优质葡萄品 种蛇龙珠为对象，通过建立一系列研究方法对其香气成分进行全面研究分析，来建立我 国蛇龙珠葡萄的香气谱库，直接指导葡萄品种的选育和栽培，为相关葡萄酒生产工艺、 设备改良提供基础实验数据，做到产研结合，这将对我国葡萄与葡萄酒产业发展具有重 要现实意义和应用价值。 1 2 国内外研究进展 1 2 1 蛇龙珠葡萄的来源 蛇龙珠( c a b e m e tg e m i s e h e t ) ，欧亚种，原产法国。我国于1 8 9 2 年由西欧引入山东 烟台，目前山东烟台、青岛、河北有较大面积的栽培。该品种是世界著名干红葡萄酒赤 l 江南大学硕士学位论文 霞珠、品丽珠的姊妹品种，因其适应性、抗逆性、丰产性均比其他2 个品种强，颇受栽 培者欢迎。在国内主要葡萄原料产区均有栽培，胶东近年发展较快，在宁夏产区表现较 出色。由它酿成的酒，宝石红色，澄清发亮，柔和爽口，具解百的酒的典型性，酒质上 等。有关蛇龙珠葡萄的起源问题，罗国光教授在“关于蛇龙珠起源探讨”一文【4 j 中有如下 观点：根据对品种原名的探索、考证和在青岛、烟台、昌黎等地葡萄园的考察，联系国 内外有关研究资料，来源和身世一直模糊的葡萄品种“蛇龙珠译名，乃是因德文名称( 字 母) 差错而引起的一个百年误会。中国栽培的“蛇龙珠”从法国引进，据说原产于法国的品 种，但在法国却没有栽培，很可能当初引进时，赤霞珠和品丽珠混杂。山东农业大学姚 玉新等对蛇龙珠进行d n a 分析，结果表明其与赤霞珠、品丽珠和梅鹿辄葡萄是4 个独 立品种，其中与品丽珠葡萄遗传距离最近【5 】。可以推论，我国葡萄生产中现有的蛇龙珠 实际上是经过人工长期选择的品丽珠无性系或生物型，它既不同于赤霞珠，也不同于品 丽珠，而是在中国条件下选育出的品丽珠新品系( 可能不只一个) 。此外，当无性变异特 征很显著，而且稳定时，也可能形成一个芽变新品种。由于蛇龙珠与世界名种赤霞珠相 似，是酿制干红葡萄酒的优良品种，而其浓郁的青草香味，又使张裕解百纳高级干红葡 萄酒别具格【6 j 。 1 2 2 葡萄香气成分的研究 葡萄果实中的挥发性成分主要有c 6 化合物、醇类、萜烯类、羰基化合物、酯类、 含氮化合物【j 7 8 】。和其他水果一样，葡萄挥发性成分多达几百种。早在1 9 7 6 年s c h r e i e r 就 已经鉴定了葡萄的2 2 5 种挥发性成分，其中有8 1 种烃类化合物、31 种醇类、4 8 种酸类、 2 3 种醛类、1 8 种酮类、1 1 种酯类和1 3 种杂环化合物【9 1 。s e f t o n 等在霞多丽葡萄汁中检 测出1 8 0 种成分，其中1 3 一碳去甲基异戊二烯占7 0 ，苯衍生物占2 0 左右，单萜占5 ， 大马酮、1 ，1 ，6 三甲基1 ，2 二氢萘、丫内酯及一些小分子物质不至! j5 ，其主要存在于酸、 糖苷酶水解组分中1 7 j 。 在葡萄中，芳香物质以游离态和结合态形式存在，只有游离态的芳香物才能释放香 气，结合态形式在酸和酶的作用下，能释放出游离态，从而使品种表现出蜂蜜、茶、莱 姆果、花及橡木( 如霞多丽、赛美蓉、索味浓) 等香气特征【引。通常，以结合态形式存在 的风味前体物的含量比那些游离态的呈香物质要丰富得多。许多结合态的呈香物质是以 糖苷的形式存在的，其中糖苷配基主要有萜烯类化合物、芳香烃类衍生物、脂肪醇类等， 糖苷糖基主要有d 葡萄糖、l 阿拉伯糖、l 鼠李糖和d 芹菜糖等1o ，】。 葡萄果实中芳香物质的分布为果皮 果肉 果汁。芳香物质的浓度与果实成熟度关 系密切，琼瑶浆葡萄随着糖度的增a n ( 从1 8 2 3 0 b x ) ，结合态挥发萜( p v t ) 和游离态挥发 萜( f v t ) 含量显著增加，但2 2 2 5 0 b x 汁中的游离态挥发萜无明显变化；各品种达到最高 芳香物浓度的含糖量并不完全相同，如白玫瑰和阿里哥特最高芳香物浓度的含糖量为 2 2 一2 3 ，雷司令为1 7 ，琼瑶浆为2 3 t 引。 g o m e z 0 2 1 等根据果实中的香气成分将欧洲葡萄品种分成3 种类型：玫瑰香型品种、非 玫瑰香的芳香型品种和非芳香型品种。玫瑰香型的代表品种有：玫瑰香、白玫瑰、昂托 玫瑰等。这些品种中的芳香物主要有沉香醇、橙花醇、香叶醇、香茅醇、萜品醇、金合 2l 第一苹绪论 欢醇、柠檬油精、月桂烯、呋喃氧化物等2 0 余种萜类化合物，单萜含量l 3m e g l 。非 玫瑰香芳香型品种有雷司令、索味浓等，也存在上述大多数的萜类化合物，但其含量仅 为0 1 o 3m e l 。非芳香型品种主要有赤霞珠、霞多丽、西拉、蒙娜斯特等，主要的芳 香物质是脂肪醇、醛等，这些物质也可能以两种形式存在。玫瑰香型葡萄果实的总单萜 含量，约为非芳香型品种的5 0 倍【引。 果实中的芳香物质来源于莽草酸生物合成途径( s h i k i m i ca c i db i o s y n t h e t i cp a t h w a y ) 的 支链化合物，包括芳香族氨基酸、苯甲酸、肉桂酸、木质素、二羟甲基戊酸的衍生物， 以及单萜、胡萝卜素降解的异戊二烯等【3 】。g h o l a m i 1 3 】等利用嫁接方法证明，芳香型品 种的果穗中存在控制萜烯类化合物合成的基因，果实中存在合成这些物质的酶，而酶决 定于果穗的基因型；另外，葡萄叶片中也合成单萜糖苷，它们被直接转运到果实中或将 韧皮部树液中的前体物转运到果实中形成，合成这些化合物的酶在非芳香型品种中是完 全或部分缺失或失活的，而玫瑰香型品种在成熟期则具有典型的酯酶活性。 1 2 3 香气成分合成途径 自然界的香味物质繁多，其形成途径也十分复杂，许多反应过程及转化机理至今仍 不明了。不过，就其香气成分形成的基本途径而言，大体上可分为两类【1 4 - 1 6 】：一类是在 酶的直接催化下进行的生物合成途径，如果实在生长、成熟、贮藏过程中产生的果香成 分，发酵果酒在酵母作用下发酵形成的酵香成分等都属此类；另一类是非酶参与下的化 学反应，即物理、化学等非酶因素作用下的合成途径，如：果品、食品加工过程中烘炒、 烘烤产生的加热香气成分，以及果酒等酒类陈酿过程中产生的醇香成分等属于此类【6 】。 在香气生物合成过程中，每种香气成分可以由一种或多种前体物( p r e c u r s o r ) 降解或合 成转化形成，而香气前体物一般相对分子量较大，不具有挥发性或挥发性较小，不具有 明显的嗅感香味，在其降解或合成转化后，才能形成结构和性质上相似的特定种类的香 味物质【1 7 ，1 8 】。由于香气前体物的不同，其转化形成香气的途径也不一样，对所形成的香 气成分在葡萄果香中可分为两种，即挥发性的游离态( 自由态) 和不具挥发性的结合态( 束 缚态) 香气成分【1 9 1 。 下面就目前研究较为明确的、不同香气前体物在果实中的形成途径为主，对香气生 物合成作分别讨论。 猫三兰k h 三 一7 犷?皇 n a d h n j o o r o h a b c - s c o a - i 酶 c h ；c h 2 0 h o h c bc _ o r ( 乙酸某酯) o n r - - c - - o c h r c h 3 ( 某酸乙酯) 图1 1以单糖为前体生物合成酯类的途径【2 0 ，2 1 1 f i g 1 1b i o s y n t h e s i sp a t h w a yo fe s t e r sw i t hm o n o s a c c h a r i d e s 嬲p r e c u r s o r s 3 忑 酶=oo r 一 江南大学硕士学位论文 果实中存在各种单糖，不仅是构成果实味感的成分，而且也是许多嗅感成分如醇、 醛、酸和酯等的前体物质。在生物合成过程中，单糖经无氧代谢生成丙酮酸后，再在脱 氢酶催化下氧化脱羧生成乙酰辅酶a 。以后分两条途径合成酯：一是在醇转酯酰酶催化 下生成乙酸某酯；另一是在还原酶催化下先生成乙醇，再合成某酸乙酯。如图1 1 所示。 糖苷作为香气前体物，经过生物合成途径形成香气成分1 4 , 2 2 】。葡萄果实中香气成分 多与糖苷结合呈结合态【2 3 1 ，在果实机械处理时，芳香物质糖苷被分解为游离态的香气成 分和糖。葡萄中芳香物质糖苷为游离态香气成分的3 1 0 倍，主要存在于葡萄果皮中， 萜烯类糖苷占其绝大部分，它们通过糖苷酶酶解而释放出具有香味的糖苷配基一萜烯 醇。葡萄中糖苷酶部分地被葡萄汁中的糖所抑制，但芳香酵母的酶系统可在酒精发酵过 程中使其继续分解，释放出游离态香气成分【2 4 j 。 1 1 4 2 氨基酸前体物 氨基酸鬯兰竺：攀硼酸婴醒吴醇旦酯 鲢酸7 _ 棚隧弋彳忑蕊孑t 一酯 碣on 琏 la e c o a 册i 万 i 茸他来源一酸二! o 酯酰c o a 图i 2 以氨基酸为前体生成酯的一般途径 2 0 , 2 1 】 f i g 1 2 g e n e r a lb i o s y n t h e t i cp a t h w a yo f e s t e rf o r m a t i o nw i t ha m i n oa c i d sa sp r e c u r s o r s 在各种水果的嗅感成分中，都含有低碳数的醇、酸、酯等化合物。生物合成这些嗅 感物质的前体很大一部分来自氨基酸，特别是其中带支链的脂肪族酯类、醇类和酸类化 合物，现已查明是由支链氨基酸为前体生物合成的。其合成过程的一般途径如图1 2 所 示。 猕猴桃、苹果、香蕉等水果是靠催熟来增加香气的【2 5 讲】。这些嗅感物质随着水果在 后熟过程中呼吸高峰的到来而急剧生成。例如香蕉的特征香气物质乙酸异戊酯等酯类、 苹果的风味特征物之一异戊酸乙酯都是在后熟中形成的哪l 。关于其合成前体，有研究表 明，香蕉中的异戊醇、异戊酸及两者生成的酯类就是以支链氨基酸l 亮氨酸为前体生物 合成的，2 甲基丁醇、2 甲基丁酸及两者生成的酯，是从l 异亮氨酸合成的，异丁醇、 异丁酸及两者生成的酯，是从l 缬氨酸合成的 2 5 】。苹果和草莓中含有的带侧链的嗅感 ( 接上) 譬霎矍产喁g h c h 2 c h 2 0 h 墼c h ，c 0 3 ( c h 2 h c h ( 饵，h 础五p ) 砘k p ) c 】i 南 c h 3 c o s c 。a( 香蕉风味成分) 血e g o at t l p ( 接下) - + c h 3 c 慨c 咄一二主乙c h 3 c h c 唧妣型巳( c j 3 h c h c h 彤- , ( ：x 3 c h 2 c h ， 氧化酶 3 h 3， c h i c h 。h ( 苹果风味成分) 图1 3由亮氨酸生成异戊酸酯和异戊醇酯的途径【2 0 2 1 1 f i g 1 3b i o s y n t h e t i cp a t h w a yo fe s t e r so fi s o p e n t a n o t eo ri s o p e n t a n o if r o ml e u c i n e 4 m r 锄 是 蝴 = or 弧 詈 删 rr 第一苹绪论 物也可能由这些氨基酸生成。对于香蕉中大量含有的榄香素及其前体5 甲基丁子香酚， 葡萄和草莓中存在的桂皮酸酯，则是以芳香族氨基酸为前体生物合成的，如苯丙氨酸、 酪氨酸等等。由于这些芳香族氨基酸在植物体内可由莽草酸生成，所以有时也将这个生 物合成过程称为莽草酸途径。部分反应机理如图1 3 所示。 除亮氨酸外，植物也能将其它类似的氨基酸按上述途径进行生物合成。例如具有玫 瑰的d 苯乙醇，就是由苯丙氨酸经上述途径合成的。此外，也有人发现某些微生物，如 酵母、产生麦芽风味的乳链球菌等也能催化上述途径的反应，转变大部分氨基酸，形成 酵香成分 2 9 , 3 0 】 1 1 4 3 脂肪酸前体物 在果实