河西走廊不同产地黑比诺葡萄果实品质评价

兰官却才郎null ,  陆洋 ,  梁国平 ,  毛娟 ,  陈佰鸿

甘肃农业大学学报 ›› 2024, Vol. 59 ›› Issue (02) : 146 -154.

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甘肃农业大学学报 ›› 2024, Vol. 59 ›› Issue (02) : 146 -154. DOI: 10.13432/j.cnki.jgsau.2024.02.017
农学·园艺·植保

河西走廊不同产地黑比诺葡萄果实品质评价

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Fruit quality evaluation of Pinot Noir grapes from different production areas in the Hexi Corridor

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摘要

目的 为确定黑比诺酿酒葡萄的核心品质指标,建立黑比诺酿酒葡萄品质综合评价模型。 方法 在河西走廊武威市凉州区、武威市民勤县、嘉峪关市和张掖市4个产区5个产地代表性果园共采集5份黑比诺葡萄果实样品进行品质测定,通过主成分分析和聚类分析法确定黑比诺葡萄核心品质指标,运用层次分析法确定指标权重并建立‘黑比诺’葡萄品质综合评价模型。 结果 不同产地果实基本品质、糖酸组分和香气物质总含量存在明显差异,综合主成分分析和聚类分析分析结果,构建了黑比诺葡萄品质综合评价公式为:Y(综合得分)=0.408 3×可溶性固形物含量的标准化值+0.176 3×香气物质种类的标准化值+0.118 8×奎宁酸含量的标准化值+0.296 7×可滴定酸含量的标准化值。 结论 综合分析得出,武威市凉州区清源镇‘黑比诺’葡萄综合品质较好,而武威市民勤县收成镇黑比诺香气物质积累较多。

Abstract

Objective A comprehensive Pinot Noir grape quality assessment model has been developed to determine the key quality indicators of Pinot Noir wine grapes. Method A total of 5 samples of Pinot Noir grapes were collected from 5 representative orchards in Liangzhou District of Wuwei City,Minqin County of Wuwei City,Jiayuguan City and Zhangye City in 4 production areas of the Hexi Corridor.Determine the core quality indicators of Pinot Noir grapes by principal component analysis and cluster analysis,determine the weights of the indicators by hierarchical analysis,and establish a comprehensive evaluation model of the quality of Pinot Noir grapes. Result There were obvious differences in basic quality and the hierarchical analysis method was used to construct a comprehensive quality evaluation formula for Pinot Noir grapes.The evaluation formula was as follows Y (comprehensive score) =0.408 3× standardized value of soluble solids content+0.176 3× standardized value of aroma substance type+0.118 8×standardized value of quinic acid content +0.296 7×standardized value of titratable acid content. Conclusion The comprehensive analysis concluded that the overall quality of Pinot Noir grapes from Qingyuan Town,Liangzhou District,Wuwei City was better,while Pinot Noir from Shoucheng Town,Minqin County,Wuwei City had a higher accumulation of aroma substances.

Graphical abstract

关键词

河西走廊 / 黑比诺葡萄 / 果实品质 / 评价模型

Key words

Hexi corridor / Pinot Noir / fruit quality / evaluation model

Author summay

兰官却才郎,硕士研究生。E-mail:

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兰官却才郎null,陆洋,梁国平,毛娟,陈佰鸿. 河西走廊不同产地黑比诺葡萄果实品质评价[J]. 甘肃农业大学学报, 2024, 59(02): 146-154 DOI:10.13432/j.cnki.jgsau.2024.02.017

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酿酒葡萄的产地环境1、气候条件2、栽培方式3、管理措施4和种植年限5等是造成酿酒葡萄品质差异性的主要影响因素。河西走廊地区气候干燥,光热资源丰富,年降雨量少,是酿酒葡萄种植的优势产区。同一品种因产地环境的不同,其品质存在较大差异,因此,确定适宜的种植品种对酿酒葡萄产业的发展尤为重要。目前,关于不同产地对果树果实品质影响的研究主要集中在苹果6、灰枣7、柑橘8、枇杷9、油梨10等果树。匡立学等6通过主成分分析和聚类分析法,确定单果质量、去皮硬度、可滴定酸含量、固酸比和果糖含量为富士苹果核心品质指标,运用层次分析法确定了指标权重,采用灰色关联度法建立了富士苹果品质综合评价模型。黄瑶等7应用主成分分析、聚类分析方法分析了新疆不同产区完熟时期灰枣、骏枣果实质地品质指标。张伟清等8对6个产地柑橘果实品质定量分析表明,不同产地红美人果实品质存在明显差异。李怡诺等9运用主成分分析法,对不同产区大五星枇杷果实的品质进行综合评价,研究表明枇杷产地环境的纬度、海拔、光照、昼夜温差、降水量以及紫外线强度等气候条件,是影响枇杷果实品质的关键因素。代建菊等10通过主成分分析和聚类分析等方法对云南不同栽培区域油梨果实品质进行分析,结果发现树龄和气候因子影响了油梨果实品质,并提出了脂肪含量、可食率、单果重、可溶性蛋白含量作为油梨品质评价的核心指标。
关于酿酒葡萄品质评价的研究较少且主要集中在单一品种上,李彦彪等11对河西走廊不同产地赤霞珠酿酒葡萄果实品质评价的研究表明,果实维生素C(VC)、单宁、果糖和固酸比是赤霞珠葡萄的核心品质指标,并运用层次分析法确定指标权重建立赤霞珠葡萄品质综合评价模型。赵悦等12的研究结果表明,酿酒葡萄赤霞珠因不同产地气候、土壤和地质等地域因素的影响,香气物质在种类和含量上产生了差异,进而影响酿酒葡萄的品质。前人研究结果表明,同一品种之间由于产地环境的差异果实品质的判别也有所不同。黑比诺葡萄(Pinot Noir Vitis vinifera)是酿酒葡萄主要品种之一,具有早熟、果皮薄、色淡、产量低等特点13,对冷凉气候具有良好适应性14,目前针对果实品质综合评价的方法很多,如主成分分析法、因子分析法、隶属函数法、聚类分析法等,其中主成分分析的综合性评价方法最为普遍,评价结果也比较接近真实情况,并已经在苹果、灰枣、柑橘等作物上得到应用,在葡萄果实品质评价方面相关研究也有很多15,但是关于不同产地黑比诺酿酒葡萄品质评价的研究较少。
因此,本文以河西走廊地区5个不同产地的黑比诺酿酒葡萄为试验材料,通过对不同产地环境以及果实内在品质等指标进行比较分析,筛选出黑比诺酿酒葡萄品质核心指标,并建立黑比诺酿酒葡萄品质综合评价模型,确定黑比诺葡萄品质较好的产地,分析了产地环境对黑比诺酿酒葡萄果实品质的影响,以期为河西走廊地区黑比诺酿酒葡萄果实品质评价和优势产区的确定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试酿酒葡萄材料采集来自武威市凉州区清源镇、武威市凉州区黄羊镇、武威市民勤县收成镇、嘉峪关市新城镇和张掖市板桥镇5个产地,果实成熟期分别采集5个产地代表性葡萄园成熟果实进行研究。各产地相关经纬度和气象信息见表1

1.2 方法

1.2.1 采样方法

果实采样参考李彦彪等11的方法,在果实成熟期,分别在5个黑比诺葡萄产地,选取长势基本一致、无病虫害的10株葡萄树,每3棵树为1个生物学重复,在各个重复的每株葡萄树的阴面、阳面各取3串果穗,并分别从所采果穗的上、中、下3个部分随机选取120粒果实,将取得的果粒装入液氮泡沫箱在半天内带回实验室,置于-80 ℃的冷冻条件下保存,用于果实品质的测定,每项指标的测定各设3个生物学重复。

1.2.2 果实品质测定方法

VC含量测定参照徐朝阳16的方法,用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定;可溶性糖含量测定参考徐美蓉等17的方法,用蒽酮硫酸法测定;可溶性蛋白含量测定参照牛建峰等18的方法,用考马斯亮蓝染色法测定;可滴定酸含量使用NaOH中和滴定法测定;糖组分和酸组分含量测定参照胡志群等19的方法,用高效液相色谱测定;花色苷含量测定参照白世践等20的方法,采用吸光值法(A530)测定;总酚与单宁含量测定参照王华等21的方法,分别使用Folin-Ciocalteu法和Folin-Denis测定;果实香气组分含量参照Ramon等22的方法,用气相色谱仪进行测定。

1.3 数据处理

使用Excel 2010进行数据统计;采用SPSS 23.0软件进行主成分分析和聚类分析。

1.3.1 综合评分计算

利用SPSS软件得到不同产地样品的主成分分值Fi,按式 (1) 计算综合分值F23

F=i=1nFiYiC

式中:F为经主成分分析后各产地葡萄品质的综合分值;Fi 为第i个特征值>1的主成分分值;Yi 为第i个主成分的方差贡献率;C为测定的样品全部主成分因子的累积方差贡献率。

1.3.2 评价指标的筛选

运用主成分分析确定核心评价指标的权重,然后根据聚类分析法选择适当数量的核心评价指标,最后结合主成分分析与聚类分析确定核心评价指标。

1.3.3 指标权重的确定

指标权重的确定运用AHP层次分析法,基于层次分析法中的1~9比例标度法,根据黑比诺葡萄果实不同指标对果实品质评价影响的重要程度构建判断矩阵,通过AHP层次法研究(计算方法为:和积法),分析得到特征向量值、权重值和最大特征根(λmax12。利用最大特征根值计算得到CI值[CI=(λmax-n)/(n-1) ],RI值由随机一致性RI表格可知。利用AHP层次分析法进行权重计算时,需要进行一致性检验分析,一致性指标CR值(CR=CI/RI24

1.3.4 核心指标的标准化处理

ZX=X-Xmin/Xmax-Xmin

式中:ZX为各指标标准化后结果;X为各指标的初始化值;Xmin为各指标初始化值的最小值;Xmax为各指标初始化值的最大值。

2 结果与分析

2.1 不同产地黑比诺酿酒葡萄果实基本品质分析

5个不同产地黑比诺酿酒葡萄果实的可溶性固形物、VC、可溶性糖、可滴定酸、单宁和总酚等品质指标间均有显著差异(表2)。其中,凉州区清源镇的可溶性固形物、VC、可溶性糖、花色苷、单宁含量最高,分别为24.53 mg/g、5.8 mg/g、21.8%、7.69%和7.6 mg/g,均显著高于其他产地;民勤县收成镇的果实总酚和可溶性蛋白含量最高,分别为22.37%和0.64%,与凉州区清源镇差异不显著;凉州区黄羊镇、嘉峪关新城镇和张掖市板桥镇的可滴定酸含量较高,分别为0.78%、0.76%和0.83%,均显著高于其他两个产地。

2.2 不同产地黑比诺酿酒葡萄果实糖、酸组分比较

不同产地的黑比诺酿酒葡萄果实中最终共检测出3种糖类物质(葡萄糖、果糖、蔗糖)和5种酸类物质(草酸、酒石酸、奎宁酸、苹果酸和柠檬酸),详见表3。在糖组分中,各产地酿酒葡萄果实葡萄糖与果糖含量没有明显规律,但两者均明显高于蔗糖含量;在酸组分中,各产地葡萄果实均表现为奎宁酸含量最高,酒石酸次之,苹果酸第三,柠檬酸与草酸含量较低且差异不明显。各类糖、酸物质含量在产地间相比较,糖类物质中,葡萄糖、果糖和蔗糖含量以凉州区清源镇产地最高,分别是97.45、80.49、5.33 mg/g,其中民勤县收成镇葡萄糖含量仅次于武威市凉州区,两者葡萄糖含量均显著高于其他产地,嘉峪关新城镇果糖含量仅次于凉州区清源镇,两者果糖含量均显著高于其他产地,凉州区清源镇蔗糖含量显著高于其他产地;酸类物质中,凉州区清源镇产地草酸和酒石酸含量最高,分别为0.74 mg/g和14.03 mg/g,显著高于其他产地;嘉峪关新城镇产地奎宁酸含量在最低,为14.4 mg/g,显著低于其他产地;民勤县收成镇产地苹果酸含量最高,为5.14 mg/g,显著高于其他产地;凉州区黄羊镇产地柠檬酸含量最高,为0.59 mg/g,显著高于其他产地。

2.3 不同产地黑比诺酿酒葡萄香气物质组分含量比较

经GC-MS分析,结果显示(图1),分析检出的醇类物质含量,凉州区清源镇和民勤县收成镇较高,分别为451.92 μg/kg和415.85 μg/kg;分析检出的醛类物质含量,民勤县收成镇和凉州区清源镇镇较高,分别为1 093.67 μg/kg和739.68 μg/kg;分析检出的酯类物质含量,凉州区清源镇和嘉峪关新城镇较高,分别为28.56 μg/kg和23.76 μg/kg;分析检出的酮类物质含量,嘉峪关新城镇最高,为11.26 μg/kg;分析检出的酸类物质含量,凉州区清源镇最高,为8.77 μg/kg;分析检出的烷烃类物质含量,张掖市板桥镇和凉州区黄羊镇较高,分别为2.36 μg/kg和2.32 μg/kg;分析检出的环类物质含量,各产地均在0.3 μg/kg以下。分析检出的香气物质总含量,民勤县收成镇最高,凉州区清源镇次之,分别为1 534.39 μg/kg和1 230.32 μg/kg。综上可知,民勤县收成镇香气物质总含量最高,其中,醇类和醛类的含量占比较大。

2.4 不同产地黑比诺酿酒葡萄果实品质主成分分析

对5个不同产地黑比诺酿酒葡萄的17项内在品质指标用于主成分分析,结果如表4所示,主成分分析提取出基于特征值大于1的主成分有3个,其特征值分别为9.723、4.388和1.907。第1主成分的方差贡献率为57.196%,主要代表性指标有可溶性固形物、VC、葡萄糖、蔗糖、单宁、可滴定酸和香气物质等;第2主成分的方差贡献率为25.815%,主要代表性指标有总酚、可溶性蛋白、奎宁酸、苹果酸和柠檬酸等;第3主成分的方差贡献率为11.217%,主要代表性指标有草酸和酒石酸等。3个主成分的累计方差贡献率达到了94.228%,可以有效地反映出原始数据的大部分信息。

2.5 不同产地黑比诺酿酒葡萄品质指标主成分得分表

对不同产地的黑比诺酿酒葡萄进行果实品质评价,得出果实品质综合评价方程F=0.57×F1+0.26×F2+0.11×F3,由表5可知,不同产区的果实品质得分由高到低依次为:凉州区清源镇>民勤县收成镇>凉州区黄羊镇>张掖市板桥镇>嘉峪关新城镇。综上所得,凉州区清源镇产地的黑比诺酿酒葡萄果实内在品质最好,具有更好的栽培优势。

2.6 不同产地黑比诺酿酒葡萄品质指标的聚类分析

通过离差平方和法对17个品质指标进行聚类分析,结果(图2)显示,第1类聚集了可溶性固形物、VC、单宁、蔗糖、葡萄糖、可溶性糖、花色苷和果糖;第2类聚集了可溶性蛋白、香气物质、总酚、苹果酸和柠檬酸;第3类聚集了草酸、酒石酸、奎宁酸;第四类为可滴定酸。先聚为一类的品质指标具有较强的相关性,为达到简化的目的,可选用其中1个指标代表其他指标。在第1类中,可溶性固形物在第一主成分中占有最高的正向量值,且与VC、单宁、蔗糖、葡萄糖和可溶性糖之间具有较强的相关性,所以选择可溶性固形物作为第1类指标的核心;在第2类中,香气物质在第一主成分中占有较高的正向量值,且香气物质与可溶性蛋白之间具有较强的相关性,所以选择香气物质为第2类指标的核心;第3类中奎宁酸在第二主成分中占有较高的正向量值,且奎宁酸与草酸和酒石酸之间相关性较强,所以选择奎宁酸为第3类指标的核心;第四类中只有可滴定酸,因其在第一主成分中占有较高的负向量值,也是果实品质评价的主要指标。因此,结合葡萄果实品质指标的主成分分析和聚类分析的结果,最终选择可溶性固形物、香气物质、奎宁酸和可滴定酸4个核心指标因子来综合评价黑比诺葡萄的果实品质。

2.7 核心指标的权重确定

在充分分析4项核心品质指标对黑比诺酿酒葡萄果实品质影响的基础上,运用1~9分比率标度法13,将各组核心品质指标进行重要性评分,评分结果使用和积法计算方法,并构建4阶判断矩阵进行AHP层次分析法研究,得到最终的判断矩阵及权重值表格(表6)。从表6可知,针对可溶性固形物、香气物质、奎宁酸和可滴定酸4项核心指标,构建4阶判断矩阵进行AHP层次法研究(计算方法为:和积法),分析得到4项核心指标的特征向量分别为1.633、0.705、0.475和1.187,4项核心指标所对应的权重值分别为0.408 3、0.176 3、0.118 8和0.296 7。除此之外,结合特征向量可计算出最大特征根(4.166),接着利用最大特征根值计算得到CI值(0.055)CI=(最大特征根-n)/(n-1)],4阶判断矩阵的RI值为0.890,由随机一致性RI表格可查,最后通过CI值与RI值计算CR值为0.062(CR=CI/RI),得到一致性检验结果表格(表7)。本次针对4阶判断矩阵计算得到CR值为0.062<0.1,意味着该研究判断矩阵满足一致性检验,计算所得权重具有一致性。由权重值可知,可溶性固形物和可滴定酸对黑比诺酿酒葡萄果实品质的影响较大,香气物质和奎宁酸相对较小。

2.8 核心指标的标准化处理与果实品质得分

对不同产地黑比诺酿酒葡萄4种核心指标进行标准化处理,结果如表8所示。根据标准化处理结果与层次分析所得权重建立黑比诺酿酒葡萄品质综合评价公式为:Y(综合得分)=0.408 3×可溶性固形物含量的标准化值+0.176 3×香气物质种类的标准化值+0.118 8×奎宁酸含量的标准化值+ 0.296 7×可滴定酸含量的标准化值。按照综合评价方程得出的各产地果实品质得分见表8,果实品质得分由高到低依次为凉州区清源镇>民勤县收成镇>凉州区黄羊镇>嘉峪关新城镇>张掖市板桥镇,整体来看,凉州区清源镇产地的黑比诺酿酒葡萄品质较其他产地要好。

3 讨论

果实品质是由可溶性固形物、VC、香气物质、可滴定酸和总酚等多个指标共同组成,评价因子的选择和评价方法的确定是进行果实品质评价的基础和关键25。本研究分析了河西走廊地区不同产地黑比诺酿酒葡萄成熟期果实可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量和香气物质总含量等17项品质指标,通过主成分分析和聚类分析筛选出黑比诺酿酒葡萄果实品质评价的4个核心指标为可溶性固形物、香气物质、奎宁酸和可滴定酸,这与李玉梅26、杨洋27、李丽28和庞国成29等评价酿酒葡萄果实重要品质指标的研究结果基本相同,可以有效反映出黑比诺酿酒葡萄果实的营养、风味和感官品质。

酿酒葡萄的产品质量和果实品质主要取决于其自身的遗传特性和产地环境,适宜的气候条件是保证酿酒葡萄优良品质的重要因素组成部分30,马力文等31在酿酒葡萄品质气象评价的研究中发现,葡萄品质的优良与平均温度和降水量等关系密切。本试验研究发现,在一定降雨量条件下,随着降雨量的增加,酿酒葡萄的可溶性固形物含量降低,可滴定酸含量上升,这与房玉林32等研究表明,在调亏灌溉(RDI)条件下,酿酒葡萄的可滴定酸含量下降,可溶性固形物含量增加的结论相近。本试验研究还发现,不同产地昼夜温差大,有利于挥发性香气物质的合成和积累,这与温可睿等33研究结果,干燥的砂质土壤,适当的曝光,冷凉的气候等更有利于香气物质的形成结论相一致。奎宁酸是影响果实品质的重要有机酸之一34,研究发现,不同产地的酿酒葡萄有机酸种类和含量存在差异35。本试验研究发现,嘉峪关新城镇果实中有机酸的含量较小,显著低于其他产地。有研究发现,成熟浆果中有机酸的含量不受温度的影响36,因此推测其可能与降雨量有关。

4 结论

本研究对河西走廊地区不同产地黑比诺酿酒葡萄果实品质进行测定分析,发现不同产地黑比诺果实品质指标间均存在差异,筛选确定了可溶性固形物、香气物质总含量、奎宁酸和可滴定酸作为黑比诺酿酒葡萄果实品质评价的核心指标,并通过层次分析所得权重建立了黑比诺葡萄品质综合评价公式为:Y(综合得分)=0.408 3×可溶性固形物含量的标准化值+0.176 3×香气物质种类的标准化值+0.118 8×奎宁酸含量的标准化值+0.296 7×可滴定酸含量的标准化值。综合分析得出,武威市凉州区清源镇黑比诺葡萄综合品质较好,而武威市民勤县收成镇黑比诺香气物质积累较多。

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基金资助

2022丝路寒旱农业科技项目(GSLK-2022-4)

甘肃省特色优势农产品评价-河西走廊酿酒葡萄(TYNPZ2022-05)

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