葡萄枝条作为葡萄园产量最大的固体废弃物，是一种很好的堆肥基质。堆肥是一个自加热、微生物驱动的过程，能够为土壤提供微量营养素和大量营养素，以利于植物的最佳生长。目前对葡萄园施用堆肥的研究主要集中在研究其对土壤养分或对果实品质的影响，但系统研究堆肥处理后葡萄酒质量的较少。
西北农林科技大学葡萄酒学院的涂倩、丁维康、袁春龙*等以添加不同比例葡萄枝条和羊粪混合制作的堆肥为原料，通过大田实验，明确不同堆肥处理对葡萄酒基本理化指标、酚类物质、颜色、香气和葡萄酒感官质量的影响，为葡萄枝条综合利用和提高葡萄酒质量提供理论依据。
1葡萄基本理化指标
由表2可知，施肥1 a后堆肥处理显著提高了黑比诺葡萄果实的百粒质量、可溶性固形物和还原糖的含量，百粒质量具体表现为GB＞GM2＞GM1＞GM3＞SM＞CK，还原糖表现为GM3处理提高幅度最大，为16.06%，可溶性固形物具体表现为GM3＞GB＞GM2＞GM1＞SM＞CK。黑比诺葡萄果实的可滴定酸含量具体表现为GM1＞GM2＞GM3＞GB＞SM＞CK，除SM处理外，其他堆肥处理均与CK处理存在显著性差异。果实的pH值在3.68～3.81之间，其中GB处理显著提高了黑比诺葡萄的pH值，其他堆肥处理显著降低了黑比诺葡萄的pH值。
2葡萄酒基本理化指标
由表3 可知，黑比诺各葡萄酒的基本理化指标均符合GB/T 15037—2006《葡萄酒》要求。施肥1 a后黑比诺葡萄酒的酒精度在10.3%～12.0%之间，堆肥处理显著提高了黑比诺葡萄酒的酒精度，其中，GM3相比CK组提高了16.5%，这与堆肥处理均显著提高了葡萄果实中的还原糖含量相一致，具体表现为GM3＞GM2＝GB＞GM1＞SM＞CK。可滴定酸质量浓度在4.83～6.09 g/L之间，除了纯枝条堆肥外，其他堆肥处理均能提高黑比诺葡萄酒中的可滴定酸含量，具体表现为GM3＞SM＞GM2＞GM1＞CK＞GB，其中，GM3相比CK组提高了24.03%。pH值在3.76～3.98之间，GB和GM2处理显著提高了葡萄酒的pH值，其他堆肥处理显著降低了黑比诺葡萄酒的pH值。
3葡萄酒酚类物质分析
由图2可知，堆肥处理显著提高了黑比诺葡萄酒中的总酚、总花色苷、总黄烷-3-醇和总类黄酮含量，其中总酚质量浓度在807.59～1021.84 mg/L之间，具体表现为SM＞GM3＞GM2＞GB＞GM1＞CK。总花色苷具体表现为SM＞GM3＞GM2＞GM1＞GB＞CK，随着羊粪比例的增加，黑比诺葡萄酒中的总花色苷含量也在显著增加。黑比诺葡萄酒中的总黄烷-3-醇在168.33～205.52 mg/L之间，其中GB处理提高幅度最大，达到22.09%。总类黄酮含量具体表现为SM＞GM3＞GB＞GM2＞GM1＞CK。GB、GM3和SM处理显著提高了黑比诺葡萄酒中的总单宁含量，而其他堆肥处理与CK处理差异不显著。
4葡萄酒颜色分析
不同堆肥处理后黑比诺葡萄酒的CIELab值如表4所示，黑比诺葡萄酒的
L*值在58.97～69.98之间；
a*值在31.02～43.13之间；
b*值在10.99～17.04之间；
C*值在34.66～45.87之间；
h值在0.30°～0.50°之间；Δ
E*值在44.89～60.67之间。使用堆肥1 a后，不同堆肥处理显著降低了黑比诺葡萄酒的
L*值，说明堆肥处理降低了黑比诺葡萄酒的亮度。GB处理显著降低了黑比诺葡萄酒的
a*值，其他堆肥显著提高了黑比诺葡萄酒的
a*值，说明GB处理降低了黑比诺葡萄酒的红色调，其他堆肥处理均显著提高了黑比诺葡萄酒的红色调。GB和SM处理显著提高了黑比诺葡萄酒的
b*值，GM1和GM3处理显著降低了黑比诺葡萄酒的
b*值，说明GB和SM处理后的黑比诺葡萄酒黄色调加深，而GM1和GM3处理后黄色调变浅。使用堆肥1 a后，不同堆肥处理均显著提高了黑比诺葡萄酒的
C*值，说明堆肥处理提高了黑比诺葡萄酒颜色的饱和度。
5葡萄酒香气物质分析
由图3可知，通过HS-SPME-GC-MS定量55 种挥发性香气物质，包括高级醇类16 种、酯类20 种、酸类6 种、醛类5 种、萜烯类6 种和其他类物质2 种，这些香气物质主要来源于葡萄果实以及在发酵过程中产生。根据黑比诺葡萄酒中香气物质的种类和含量，通过聚类热图可将不同处理分为两大类，其中CK和SM处理被分为一类，这类黑比诺葡萄酒中含有较多的乙偶姻、乙酸苯乙酯、癸酸、乳酸乙酯和(
Z)-3-己烯-1-醇。GB、GM1、GM2和GM3处理被分为一类，这种类型的黑比诺葡萄酒中含有较多的香茅醇、己酸异戊酯、异戊酸、乙酸香叶酯、辛醇、辛酸乙酯、正庚醇、1-辛烯-3-醇、(
Z)-2-己烯-1-醇、异丁酸、3-甲基丁酸乙酯和丁二酸二乙酯。
为了进一步分析使用堆肥对黑比诺葡萄酒香气的影响，将香气物质含量标准化后使用SMICA 14.1筛选出不在95%置信区间的样本，以本实验的6 个处理为
Y变量和55 种香气物质的浓度为
X变量进行正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）。 由图4a可知，OPLS-DA的前两个主成分的累计贡献率为89.5%，说明这两个主成分可以反映原始香气指标的绝大部分信息，其中 ＝0.996； ＝0.979；
Q2 ＝0.894。 200 次置换实验的交叉验证表明，模型
Q2 的一元线性回归曲线在纵轴上的截距小于0，说明模型可靠，没有过度拟合（图4b）。 OPLS-DA模型中的3 种多元分析方法VIP、S图和加载图是寻找标记化合物的重要方法。 筛选出VIP＞1的成分作为不同堆肥处理后黑比诺葡萄酒中的主要差异香气。 由图4c可知，不同堆肥处理黑比诺葡萄酒中主要的差异香气为异戊醇、1-丙醇、3-甲基-1-戊醇、异丁醇、双乙酰和(
Z)-2-己烯-1-醇。
由表5可知，本实验OAV＞1的香气物质共10 种，其中包括3 种品种香气物质和7 种发酵香气物质。橙花醇、
-紫罗兰酮和(Z)-2-己烯-1-醇均表现为GM3处理高于其他堆肥处理，且显著高于对照组。酯类物质是本实验黑比诺葡萄酒的呈香主体，OAV＞1的酯类物质有4 种，分别是乙酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯和辛酸乙酯，添加葡萄枝条的堆肥处理提高了上述酯类物质的含量。SM处理显著提高了乙酸乙酯的含量但降低了辛酸乙酯的含量。
6黑比诺葡萄酒的感官质量
为了评价堆肥处理的黑比诺葡萄酒质量，对黑比诺葡萄酒进行了感官评价。 由图5a可知，在整体评价上，SM处理表现最好，为83.5 分，其次是GM2、GM3和GB处理，GM1处理略低于CK处理。 在外观方面，SM处理表现最好，GM1处理最差，其他处理与CK差异较小。 在香气方面，GM2处理的葡萄酒好于CK处理。 不同堆肥处理后的黑比诺葡萄酒在口感和平衡性上均好于CK处理。 由图5b可知，在味觉上，不同堆肥处理均提高了黑比诺葡萄酒涩感、苦味和甜味强度，其中涩感具体表现为GM3＞SM＞GB＞GM2＝GM1＞CK；苦味具体表现为GB＞SM＞GM2＞GM1＞GM3＞CK；甜味具体表现为GM3＞SM＞GB＞GM1＝GM2＞CK。不同堆肥处理后酸味强度具体表现为GM1＞CK＝GB＝GM3＝SM＞GM2，其中GM1处理提高了黑比诺葡萄酒的酸味强度，GM2处理的黑比诺葡萄酒降低了黑比诺葡萄酒的酸味强度，其他堆肥处理对黑比诺葡萄酒的酸味强度影响不大。
7 讨 论
此研究发现，在施肥1 a后，不同堆肥处理显著提高了黑比诺葡萄酒的酒精度，酒精度的增加会提高葡萄酒的甜味，这与黑比诺葡萄酒的感官评价甜味得分提高相一致。除了纯枝条堆肥外，其他堆肥处理均能提高黑比诺葡萄酒中的可滴定酸含量，在口感上，使用堆肥1 a后黑比诺葡萄酒的平衡性得分也整体提高。
本研究发现在使用堆肥1 a后，堆肥处理显著增加了黑比诺葡萄酒中的总酚、总花色苷、总黄烷-3-醇和总类黄酮含量，部分处理显著提高了葡萄酒中的总单宁含量。有研究表明在适量的氮素供应下，根的生长和养分吸收能力增强，果皮中总酚、总花色苷、黄酮类物质总量提高，且堆肥处理提高了黑比诺葡萄酒的酒精度，酒精度含量越高，从果皮和种子中提取的酚类物质也越多。葡萄酒的颜色主要来源于葡萄浆果果皮中的花色苷，在浸渍和发酵过程中提取到葡萄酒中，并为其提供一系列颜色。施肥1 a后，堆肥处理会增加黑比诺葡萄酒的红色调和颜色饱和度，这与黑比诺葡萄酒中花色苷的变化趋势相一致。在味觉上，不同堆肥处理均提高了黑比诺葡萄酒涩感和苦味，其中涩感具体表现为GM3＞SM＞GB＞GM2＝GM1＞CK。有研究表明葡萄酒的涩感主要来源于酒中的单宁，而单宁与干涩感显著正相关。
此实验OAV大于1的香气物质共10 种，分别是橙花醇、
-紫罗兰酮、(Z)-2-己烯-1-醇、苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、异丁酸和己酸。萜烯类是葡萄酒品种香气物质中占比最大的一类挥发性物质，其中橙花醇和-紫罗兰酮均属于萜烯类香气物质，橙花醇作为一种单萜类物质，在葡萄酒中呈现出花香、果香和柑橘类香气 ，-紫罗兰酮通常给葡萄酒带来紫罗兰花香 ，GM3处理能显著提高黑比诺葡萄酒中橙花醇和-紫罗兰酮的含量。添加葡萄枝条的堆肥处理提高了黑比诺葡萄酒中乙酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯和辛酸乙酯的含量，葡萄酒中酯类物质具有典型的花香和果香特征，说明使用添加葡萄枝条的堆肥可以提高黑比诺葡萄酒中的花香和果香。苯乙醇在葡萄酒中通常被描述为玫瑰味，GM2和GM3处理后黑比诺葡萄酒中的苯乙醇OAV大于1，其他处理的OAV小于1。
8 结 论
此 研究 比较了不同比例葡萄枝条堆肥对黑比诺葡萄基本理化指标、葡萄酒基本理化指标、酚类物质、颜色及香气物质的影响，并对葡萄酒进行感官评价，以评估其对葡萄酒质量的影响。结果表明，施肥1 a后堆肥处理显著提高了黑比诺葡萄果实的百粒质量、可溶性固形物和还原糖的含量，显著提高了黑比诺葡萄酒的酒精度，除GB处理外，其他堆肥处理均提高了黑比诺葡萄酒中的可滴定酸。对于葡萄酒中酚类物质而言，堆肥处理显著提高了黑比诺葡萄酒中的总酚、总花色苷、总黄烷-3-醇和总类黄酮含量，部分堆肥处理显著提高了黑比诺葡萄酒中的总单宁。在颜色上，除纯葡萄枝条堆肥外，其他堆肥处理均显著提高了黑比诺葡萄酒的红色调，且不同堆肥处理均提高了黑比诺葡萄酒颜色的饱和度。通过HS-SPME-GC-MS定量了55 种挥发性香气物质，OPLS-DA表明不同堆肥处理黑比诺葡萄酒中主要的差异香气物质为异戊醇、1-丙醇和3-甲基-1-戊醇。添加葡萄枝条的堆肥处理提高了黑比诺葡萄酒中乙酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯和辛酸乙酯的含量。GM3处理的葡萄酒中橙花醇、
-紫罗兰酮和(Z)-2-己烯-1-醇均高于其他处理。在口感上，不同堆肥处理后黑比诺葡萄酒的涩感、苦味和甜味强度均增强，施肥处理后的黑比诺葡萄酒在口感和平衡性上均好于不施肥处理。
作者简介
通信作者：
袁春龙，西北农林科技大学葡萄酒学院教授。酿酒工业协会葡萄酒分会会员、中国食品工业协会葡萄酒分会会员；Food Research International、Food Chemistry、《中国食品学报》、《食品科学》等国内外期刊的审稿人，西北农林科技大学宁夏贺兰山东麓葡萄试验示范站岗位专家、陕西省科技特派员。主要研究方向：（1）多酚类物质在红葡萄酒感官质量、品种和产地特征上的差异性表现；（2）葡萄酒副产物综合利用，尤其是多酚物质的营养与代谢；（3）果酒加工及其功能性成分利用。近年来，主持及参加科研项目共计16 项，国家级2 项，省级5 项，其他9 项，到位总经费近400万 元，发表学术论文60余篇，获得科研奖励4 项。
本文《葡萄枝条堆肥化处理对葡萄酒质量的影响》来源于《食品科学》2023年45卷第5期149-157页，作者：涂 倩，丁维康，黄燕萍，李媛媛，刘世秋，闵旭武，郑长华，袁春龙*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230829-216。点击下方 阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑：栾文莉；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
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