避雨栽培对酿酒葡萄果实氨基酸含量的影响

试验研究 152012.4 避雨栽培对酿酒葡萄果实氨基酸含量的影响 刘蕊，田园，问亚琴，高茜，潘秋红* （中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083） 摘 要：本研究利用高效液相色谱技术，分析避雨栽培和露地栽培条件下赤霞珠和霞多丽果实发育过程中21种氨 基酸含量的变化。结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明：避雨栽培除了显著降低这两个品种的果实中赖氨酸和脯氨酸含量外，对其它氨基酸含量 的影响不尽相同。在霞多丽果实中，避雨栽培促进了大多数氨基酸含量的增加，而在赤霞珠果实中这些氨基酸的积累 受到抑制。该研究对避雨栽培技术在酿酒葡萄生产中的应用具有重要的参考价值。 关键词：避雨栽培；氨基酸；酿酒葡萄 中图分类号: S62 文献标识码：A Effects of rain-shelter cultivation on the contents of amino acids in wine grape berry Liu Rui, Tian Yuan, Wen Yaqin, Gao Qian, Pan Qiuhong* （College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083） Abstract: The concentrations of 21 amino acids in berries of Cabernet Sauvignon and Chardonnay were determined by using the technique of high performance liquid chromatography, and the differences were compared between the two grape cultivars subjected to the rain-shelter cultivation and open cultivation. The results showed that the rain-shelter cultivation significantly decreased the concentration of lysine and proline in these two cultivars, but had different impacts on most of other amino acids in the berries of Cabernet Sauvignon and Chardonnay. As for most of amino acids, they were obviously promoted by applying rain-shelter cultivation in the Chardonnay berries, while they were reduced in the Cabernet Sauvignon berries. These findings will provide a valuable reference for the application of rain-shelter cultivation technique in the production of wine grapes. Key words: rain-shelter cultivation; amino acid; wine grape 葡萄含氮化合物包括无机氮和有机氮。无机 氮主要有铵态氮；有机氮包括氨基酸、多肽和蛋白 质。在成熟的酿酒葡萄中，氨基酸在有机氮中占大 约70%[1]，葡萄中的氨基酸是香气物质合成前体物 质；在葡萄酒酿造过程中，氨基酸既是酿酒酵母的 氮源，也是葡萄酒主要发酵香气物质——高级醇和 酯类物质合成的底物[2]，同时也是微生物合成生物 胺和氨基甲酸乙酯的前体物[3]，其含量的高低与葡 萄酒品质密切相关，是发酵调控葡萄酒质量与安全 性的关键指标之一。参与葡萄酒高级醇合成的氨 基酸主要有苏氨酸（丙醇）、缬氨酸（异丁醇）、 异亮氨酸（活性戊醇）、亮氨酸（异戊醇）、酪氨 酸（对羟苯基乙醇）、色氨酸（色醇）、苯丙氨酸 收稿日期：2012-06-05 资助项目：国家大学生科研创新项目经费支持。 作者简介：刘蕊、高茜，2009级本科生，专业：食品科学与工程。 *通讯作者：潘秋红，研究方向：葡萄与葡萄酒化学。E-mail: panqh@cau.edu.cn （苯乙醇）、甲硫氨酸（甲硫醇）、半胱氨酸（巯 基乙醇）；苯丙氨酸也参与了葡萄酒中褚曲霉素A 的合成，与生物胺合成有关的氨基酸主要有精氨酸 （精胺、亚精胺、EC）、鸟氨酸（腐胺）、色氨 酸（羟色胺）、半胱氨酸（半胱胺）、组氨酸（组 胺）、苯丙氨酸（苯乙胺）、丝氨酸（乙醇胺）、 赖氨酸（尸胺）、酪氨酸（酪胺）[3,4]。 葡萄避雨栽培技术是将薄膜覆盖在树冠顶部以 躲避雨水，阻断发病因子，防病健树，保护葡萄， 提高葡萄品质和扩展栽培区域的一种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。该项技 术简单易行，成本适中，是目前栽培高品质葡萄的 一项有效 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。避雨栽培技术的采用大大扩大了葡 萄的适种范围，不仅使南方多雨地区生产出了优质 16 2012.4 试验研究 葡萄，同时有效减轻了葡萄黑痘病、炭疽病、灰霉 病、白腐病、霜霉病等的发生[5]，从而大大降低了 农药的使用量，既有利于无公害葡萄的生产，又可 减少农药、人工，降低成本。 近年来，葡萄的避雨栽培技术在鲜食葡萄上得 到了大面积应用，但在酿酒葡萄上的应用还处在试 验阶段[7]。本文以赤霞珠和霞多丽为试材，分析避雨 栽培对酿酒葡萄发育期氨基酸含量的影响，以期为 该项技术在酿酒葡萄生产中的推广应用提供依据。 1 材料与方法 1.1 材料 以2010年烟台地区避雨栽培和露地栽培的赤 霞珠和霞多丽为试材。花后2周（2010年6月28日） 开始在树体顶端搭塑料大棚避雨，花后6周开始取 样，间隔7 d或14 d取样一次，直至葡萄果实完全成 熟，达到商业采收 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 （赤霞珠为10月18日，霞 多丽为10月25日），赤霞珠共取样10次，霞多丽共 取样11次。以同一葡萄园未搭棚的同品种葡萄为对 照，在整个试验过程，棚内和棚外采用完全一致的 栽培管理模式。所有样品均液氮速冻后于-80 ℃冰 箱中保存，在干冰保护下运回北京，存放于-80 ℃ 冰箱中。分析时，取200粒果实，榨汁后用于氨基 酸衍生化处理。 1.2 方法 氨基酸衍生和定量分析参照Gomez-Alonso等 [8]和黎姗姗等[9]的方法进行。被测样品在乙氧基亚 甲基丙二酸二乙酯（DEEMM）/甲醇溶液的作用 下于pH9.0的环境中进行衍生化处理，随后置于 70 ℃超声水浴使衍生剂和副产物完全失活，0.22 μm滤膜过滤后用于HPLC-MS分析。色谱条件如 下：色谱柱为ZORBAXSB-C18（3.0 mm×50 mm ID, 1.8μm），紫外检测波长为280 nm，柱温16.0 ℃，进样量为2.00 μL，流速0.6 mL/min，用含15.2 mmol无水乙酸钠、0.3076 mmol NaN3、0.009%醋酸 （色谱级）的A相和100%乙腈（色谱级）的B相进 行梯度洗脱[9]。 1.3 定量及统计学分析 采用相同的方法，制作21种氨基酸标准曲线， 采用外标法对样品中各种氨基酸进行定量。为便于 结果分析，根据这21种氨基酸在葡萄酒中的主要作 用归为4类：精氨酸、鸟氨酸、色氨酸、组氨酸、 苯丙氨酸、丝氨酸和赖氨酸（7种）被归为生物胺 前体氨基酸；苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸 （4种）被归为高级醇前体氨基酸；半胱氨酸和甲 硫氨酸（2种）被归为含硫氨基酸；甘氨酸、丙氨 酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、脯氨酸、天冬氨酸、谷 氨酸和γ-羟基丁酸（8种）被归为其它类。 采用SPSS17.0软件中的paired T-检验进行避雨 和露地栽培两种处理之间各氨基酸含量的差异显著 性分析。 2 结果与分析 图中*表示避雨栽培与露地栽培之间氨基酸含量有显著差异（p ＜0.05），**表示有极显著差异（p＜0.01）；下同 图1 避雨和露地栽培的霞多丽和赤霞珠果实中7种氨基酸 （葡萄酒主要生物胺的前体物）含量的变化 试验研究 172012.4 2.1 葡萄果实中7种生物胺前体氨基酸含量的变化 及比较 精氨酸、鸟氨酸、色氨酸、组氨酸、苯丙氨 酸、丝氨酸和赖氨酸这7种氨基酸均与葡萄酒中主 要生物胺的合成有关。从图1可以看出，无论是霞 多丽还是赤霞珠，在整个发育期，露地栽培的果实 中赖氨酸含量始终显著高于避雨栽培的果实，其它 6种氨基酸在避雨栽培和露地栽培的果实中呈现相 似变化趋势。总体而言，对于霞多丽，避雨栽培果 实中精氨酸、鸟氨酸、色氨酸、组氨酸、苯丙氨酸 和丝氨酸这6种氨基酸的含量略高于露地栽培，尤 其在采收期，精氨酸、色氨酸和苯丙氨酸含量明显 较高；而对于赤霞珠，避雨栽培和露地栽培的果实 中精氨酸、鸟氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和丝氨酸含 量相近，但在采收期，露地栽培的果实中组氨酸显 著高于避雨栽培果实。 2.2 葡萄果实中高级醇前体氨基酸含量的变化及比 较 苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸在葡萄酒 发酵过程中可相应地转化为丙醇、异丁醇、活性戊 醇和异戊醇，这些高级醇可进一步与醋酸结合形成 高级醇醋酸酯，这些醇类和酯类物质是葡萄酒发酵 香主要成分。从图2可见，这4种氨基酸在果实发育 过程中的变化趋势不因栽培方式不同而发生改变。 与露地栽培相比较，避雨栽培的霞多丽果实中苏氨 酸和缬氨酸含量几乎没有差异，但在采收期，异亮 氨酸和亮氨酸含量明显较高。而对于赤霞珠果实情 况正好相反，在采收期，露地栽培的果实中这4种 氨基酸含量均高于避雨栽培。 2.3 葡萄果实中含硫氨基酸含量的变化及比较 避雨栽培对两种含硫氨基酸——半胱氨酸和甲 硫氨酸含量的影响如图3所示，避雨栽培的霞多丽 果实在发育过程中半胱氨酸和甲硫氨酸的变化趋势 与露地栽培相似，半胱氨酸均表现为明显增加，甲 硫氨酸含量则较为稳定，而从含量上看，避雨栽培 果实中这两种含硫氨基酸在整个发育期均略高于露 地栽培果实。对于赤霞珠果实，避雨棚内和棚外甲 硫氨酸含量无明显差异，露地栽培果实半胱氨酸含 量却显著高于避雨栽培果实，不过在采收期，这两 种栽培方式之间半胱氨酸含量几乎相同。 2.4 葡萄果实中其他氨基酸含量的变化及比较 在露地栽培的赤霞珠果实中，丙氨酸随果实 发育先升高后略有下降，而避雨栽培果实中丙氨酸 含量非常低，在采收期，其含量还不足露地栽培的 1/30（图4）。除此之外，其它氨基酸在果实发育 过程中其变化趋势不因避雨栽培与否而发生明显的 变化；从含量上，露地栽培的赤霞珠和霞多丽果实 中脯氨酸含量显著高于其对应的避雨栽培果实，且 霞多丽果实中脯氨酸含量也明显高于赤霞珠果实。 天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺和谷氨酸在 葡萄酒发酵过程中可优先被酵母所利用。从图4可 图2 避雨栽培和露地栽培的霞多丽和赤霞珠果实中4种氨基 酸（主要高级醇前体物）含量的变化 图3 避雨栽培和露地栽培的霞多丽和赤霞珠果实中半胱氨 酸和甲硫氨酸含量的变化 18 2012.4 试验研究 见，在果实发育过程中，避雨栽培生长的果实中 这4种氨基酸含量与露地栽培总体上没有明显的差 别，但在采收期，霞多丽果实中4种氨基酸含量均 是避雨栽培大于露地栽培；而赤霞珠果实中天冬酰 胺和谷氨酸含量则是露地栽培大于避雨栽培。避雨 栽培处理对这两个品种的果实甘氨酸含量均没有明 显影响。 γ-羟基丁酸是葡萄特征氨基酸[10]，对于霞多丽 而言，两种栽培方式之间该氨基酸含量没有显著差 异；而对于赤霞珠，在果实发育后期，露地栽培的 果实中γ-羟基丁酸含量显著高于避雨栽培果实。 3 讨论 在高等植物中，由无机氨进入氨基酸合成 过程的最初步骤是谷氨酰胺合成酶（Glutamine synthetase）-谷氨酸合成酶（Glutamate synthase） 循环，这两个酶的活性依赖于品种，也受环境条件 的极大影响[11]。本研究结果表明，白色酿酒品种霞 多丽果实中含量最高的氨基酸是谷氨酰胺，其次是 精氨酸和丙氨酸；而红色酿酒品种赤霞珠果实中含 量最高的氨基酸是精氨酸，其次是谷氨酰胺和丙氨 酸。避雨栽培对霞多丽和赤霞珠果实中氨基酸含量 的影响有所不同。避雨栽培条件下，大多数氨基酸 在霞多丽果实中的含量有所增加，但在赤霞珠果实 中这些氨基酸含量却降低了，这表明不同葡萄品种 采用避雨栽培将产生不同的效应。这种影响差异是 否与品种之间相关代谢酶的表达特性有关，尚待进 一步探究。 各种氨基酸的生物合成途径各异，但其碳骨架 的形成却具有共性，主要来源于几个代谢途径的中 间产物，如柠檬酸循环、糖酵解、戌糖磷酸途径等 [12]。在霞多丽果实中，避雨栽培得到促进的氨基酸 不仅有芳香族的氨基酸（如色氨酸和苯丙氨酸）， 还有中性氨基酸（如亮氨酸和异亮氨酸）、酸性氨 基酸（如天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺和谷氨酰 胺）以及碱性氨基酸（如精氨酸），同样在赤霞珠 果实中，受到避雨栽培抑制的氨基酸也涉及了这些 类型，这表明避雨栽培对不同品种氨基酸积累的影 响主要在氨基酸合成的上游，而非其下游分支。 脯氨酸被认为是植物的一种相容渗透剂，有助 于植物抵御渗透胁迫[13]，植物遭遇逆境时，脯氨酸 的含量会明显增加。该研究发现，无论是赤霞珠还 是霞多丽，避雨栽培都明显地降低脯氨酸含量，这 暗示着避雨栽培措施有效地减轻了酿酒葡萄果实发 育期遭遇逆境的机率。避雨栽培也明显地降低了赖 氨酸含量，由于在苹果酸-乳酸发酵过程中，细菌 中的赖氨酸脱羧酶可将赖氨酸脱羧而产生有害健康 的尸胺[1]。此外，避雨栽培使赤霞珠果实中组氨酸 和苯丙氨酸含量明显减少，因此我们认为，避雨栽 培在一定程度上减少了葡萄酒发酵过程中组胺、苯 丙胺或褚曲霉素A产生的机率。 图4 避雨栽培和露地栽培的霞多丽和赤霞珠果实中甘氨酸 等8种氨基酸含量的变化 试验研究 192012.4 参考文献 [1]Moreno-Arribas M V and Polo M C. 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