酿酒白葡萄氨基酸组成特征分析

成 冰，张京芳*，王月晖，徐洪宇，张 颜，王 成

(西北农林科技大学林学院，陕西 杨凌 712100)

摘 要：采用氨基酸分析仪测定14种酿酒白葡萄17种氨基酸的含量，并分析氨基酸组成特征。结果表明：酿酒白葡萄氨基酸总量范围为1128.550(灰雷司令)～4967.779mg/100g(白比诺)，氨基酸总量平均值为2283.873mg/100g；不同品种及不同产地酿酒白葡萄中Pro、Arg、Ser、Thr及Glu为主要氨基酸，且Pro含量最高，占17种有机酸含量的48%，Met、Phe及Tyr等含量较低。酿酒白葡萄中Pro含量均高于Arg，且不同品种Pro含量和Pro含量与Arg含量之比值(δ)变化范围较大。不同品种酿酒白葡萄中与葡萄酒香气成分相关的氨基酸含量有差异，霞多丽中此类氨基酸总量最大，其次是白比诺，灰雷司令中最少。

关键词：酿酒葡萄；氨基酸含量；氨基酸组成特征

Compositional Characteristics of Amino Acids in Different White Wine Grapes

CHENG Bing，ZHANG Jing-fang*，WANG Yue-hui，XU Hong-yu，ZHANG Yan，WANG Cheng

(College of Forestry, Northwest A & F University, Yangling 712100, China)

Abstract：Seventeen amino acids in 14 cultivars of white wine grapes were detected using an amino acid analyzer. The results showed that total content of amino acids in white wine grapes ranged from 1128.550 (Grey Riesling) to 4967.779 mg/100 g fresh weight (Pinot Blanc). Pro, Arg, Ser, Thr and Glu were the major amino acids in white wine grapes with the richest Pro content (48% of the total content among 17 amino acids), regardless of the cultivar or growing area. However, Met, Phe and Tyr indicated lower concentrations than other amino acids. In addition, Pro was richer in all 14 cultivars than Arg. Pro and Pro/Arg ratio (δ) exhibited obvious variation among different cultivars. The concentrations of aroma-related amino acids were different among 14 cultivars of white wine grapes, which showed the highest level in Chardonnay, the second highest level in Pinot Blanc, and the lowest level in Grey Riesling.

Key words：wine grape；amino acid content；compositional characteristics of amino acids

中图分类号：S663.1 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)20-0174-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201320036

葡萄中氨基酸具有抗氧化、抗菌、表面活性和乳化作用，同时也是葡萄酒发酵过程中酵母菌和细菌的重要氮源[1--5]，酿酒葡萄氮源贫乏会阻滞或延迟葡萄酒发酵[6]。成熟葡萄中氨基酸含量占总氮量的30%～40%[7-8]。某些氨基酸通过生物转化形成高级醇、酯类、醛类和酮酸等芳香性成分，因此葡萄中的部分氨基酸是葡萄酒芳香物质的前体[9-11]。Hernández-Orte等[9]研究了葡萄中氨基酸与葡萄酒香气成分的关系，并通过外加氨基酸的方法提高葡萄酒芳香物质的含量，加快葡萄酒发酵速度，提高葡萄酒品质。葡萄中氨基酸含量受产地、气候和品种等因素影响较大[12-16]。目前，已从葡萄汁或葡萄酒中检测出32种氨基酸[2]，但尚未见不同品种酿酒葡萄氨基酸组成及含量的报道。本研究分析了14种不同品种酿酒白葡萄氨基酸含量及其组成特征，为酿酒葡萄加工特性研究及品质评价提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2010年9月下旬至10月中旬采于新疆玛纳斯县中信国安葡萄酒有限公司葡萄资源圃，共14个酿酒白葡萄品种：灰雷司令(Grey Riesling)、雷司令(Riesling)、米勒(Muller Thurgau)、白雷司令(White Riesling)、涅布盖(Neuburgske)、二号白香(Yarly Madeleine)、白诗南(Chenin Blanc)、长相思(Sauvignon Blanc)、鸽笼白(Colombard)、赛美容(Semillon)、白福尔(Folle Blanche)、白玉霓(Ugni Blanc)、霞多丽(Chardonnay)、白比诺(Pinot Blanc)。每个品种葡萄均采于最佳成熟期(可溶性固形物含量高于14%后，每隔3d取样，并测总糖及总酸含量，待总糖与总酸的比值达到最大值，且3d内保持不变，即可采收)。

1.2 试剂与仪器

pH3.28、 pH3.90和pH5.26的柠檬酸溶液、再生液NaOH、pH2.20的柠檬酸溶液、茚三酮溶液、17种氨基酸标准液 美国Beckman公司。

121 MB型氨基酸分析仪 美国Beckman公司。

1.3 方法

1.3.1 葡萄果实预处理

选取健康成熟的葡萄果粒，破碎、研磨并匀浆后，称取(1.7000±0.1000)g葡萄匀浆置于蒸发皿内，110℃加热20min，40℃烘干，加入7mL 6g/100mL磺基水杨酸，混匀，离心取上清液，备用。

1.3.2 色谱条件(氨基酸分析仪)

精密吸取上述供试液2.0mL，在60℃水浴上挥发至干，取2.0mL pH2.2稀释液(柠檬酸缓冲液)溶解样品，用0.22μm无菌针头过滤器过滤后分析测定，用外标法计算氨基酸含量。缓冲液流速20mL/h，反应液流速10mL/h，Pro紫外检测波长λ1为440nm，其余16种氨基酸的检测波长λ2为570nm，柱温57℃，反应槽温度100℃，进样量50μL。

2 结果与分析

2.1 酿酒白葡萄氨基酸组成

图 1 14种酿酒葡萄中的17种氨基酸总含量

Fig.1 Total contents of 17 amino acids in 14 cultivars of white wine grapes

由图1看出，酿酒白葡萄中17种氨基酸总量范围为1128.550(灰雷司令)～4967.779mg/100g(白比诺)，鸽笼白、赛美容、白福尔和二号白香的氨基酸总量相差不大，氨基酸总量平均值为2283.873mg/100g。酿酒葡萄氨基酸含量的差异会影响酿酒酵母的发酵速度，Arg、Ala和Glu等是酿酒酵母的重要氮源，而Pro和Thr等很难被酵母利用[2]。表1为17种氨基酸的含量，其中Pro、Arg、Ser、Thr和Glu为主要氨基酸，尤以Pro含量相对较高，其平均含量为1090.738mg/100g，占17种氨基酸总量的48%，且不同品种酿酒白葡萄中Pro离散程度较大(标准差为743.563)，这与Ribéreau-Gayon[2]、Stines[17]、Spayd[18]等研究结果一致；Met、Phe和Tyr等含量较低，平均含量分别为5.477、5.854mg/100g和6.989mg/100g。Met、Phe和Tyr等除作为酵母的营养物质外，在葡萄生长代谢和葡萄酒酵母代谢过程中均可以转化为其他游离氨基酸，如Met可以转化成Cys，Phe可以转化为Tyr等[19]。由此可见，酿酒白葡萄中不同氨基酸含量相差较大，Pro、Arg、Ser、Thr和Glu为主要氨基酸，且Pro含量相对较高，Met、Phe和Tyr等含量较低。

表 1 酿酒白葡萄中17种氨基酸含量

Table 1 Statistical analysis of individual contents of 17 amino acids in 14 cultivars of white wine grapes

注：氨基酸含量均以鲜质量计。

2.2 不同品种酿酒白葡萄主要氨基酸的组成特征

图 2 14种酿酒白葡萄中Pro和Arg含量

Fig.2 Contents of Pro and Arg in 14 cultivars of white wine grapes

研究[2,17-18]表明，Pro和Arg是酿酒葡萄的主要氨基酸。酿酒白葡萄中Arg含量虽然较高，可以被酵母菌和乳酸菌利用[2]，但在酿酒过程中Arg分子中仅有3个氮被酿酒酵母利用，另1个氮则形成Pro。Pro在有氧的情况下不能被酵母菌利用，但Pro可以为细胞代谢提供碳源、氮源和能量，例如运输和积累糖分[20]。本研究测得该两种氨基酸共占17种氨基酸总质量的59%。图2为14种酿酒白葡萄中Pro和Arg含量。由图2可知，不同品种酿酒白葡萄中Pro的含量均明显高于Arg含量，变化范围为387.653(灰雷司令)～3217.961mg/100g(白比诺)，而Arg含量范围是60.191(赛美容)～385.329mg/100g(白比诺)。

Huang等[21]报道Pro含量与Arg含量之比值(δ)与葡萄品种有关，该比值可以作为不同葡萄品种之间比较的一个重要指标。图3为14种酿酒白葡萄的δ。从图3可以看出，不同品种酿酒白葡萄δ有差异，以赛美容δ最大(20.929)，其次是白雷司令、白比诺和霞多丽，白福尔δ最小(1.872)。白诗南和长相思的δ分别为4.150和2.862，低于Stines等[17]的报道(分别是7.51和5.88)，而白雷司令和赛美容的δ(分别为10.957和20.929)明显高于Stines等[17]的研究结果(分别是5.88和1.73)。雷司令的δ(4.363)高于Stines等[17]的报道(0.979)。酿酒葡萄δ与光照、栽培环境、土壤等因素有关[2]。

图 3 14种酿酒白葡萄的Pro和Arg含量比值

Fig.3 The δ of 14 cultivars of white wine grapes

2.3 与葡萄酒香气相关的酿酒葡萄氨基酸组成特征

葡萄中的氨基酸不仅是酿酒酵母的营养物质，而且是葡萄酒中许多芳香物质的前体。葡萄酒香气成分中的丙酸乙酯、异丁醇、醋酸和辛酸可以通过多元回归模型用Asp、Thr、His、Phe、Ser、Pro、Arg和Met 8种氨基酸表示[9]。除有机酸、高级醇和酯类等主要风味物质来源于酵母代谢，酵母通过代谢转化或去糖基合成代谢将支链氨基酸转化为高级醇，过量高级醇(400mg/L)可能降低酒的质量，而适量高级醇(300mg/L)可以丰富酒体复杂性；此外，醇类可与酒中的酸形成酯类，许多酯和特殊的乙酸乙酯赋予酒令人愉悦的花香和果香[22-25]。因此，酿酒葡萄中氨基酸对葡萄酒的香气有重要贡献。基于氨基酸对香气成分的重要性，通过在发酵过程中外加部分氨基酸以改进葡萄酒风味。谷氨酸在葡萄酒发酵过程中消耗较大，通过及时添加谷氨酸等氨基酸的方法，提高了芳香性物质含量，加快葡萄酒的发酵速率[6]。向葡萄汁中添加His与Phe提高了β-苯基乙醇含量，添加Thr和Lys提高了己酸、辛酸和丁酸乙酯含量，添加Ser使己酸、辛酸和丁酸乙酯含量增加，添加Pro和Met提高了甲硫醇乙酸的含量[9]。

表 2 与葡萄酒香气相关的酿酒白葡萄氨基酸含量

Table 2 Aroma-related amino acid composition in 14 cultivars of

white wine grapes

不同品种因产地及适应性等的影响，导致Pro、Arg、Thr、Ser等6种氨基酸含量相差很大[18]。表2为除Pro和Arg以外其他6种与葡萄酒香气成分相关的氨基酸含量。由图1和表2可以看出，14个酿酒白葡萄品种中，与葡萄酒香气成分相关的氨基酸含量中，灰雷司令中Pro、Ser和Thr含量均低于其他13个品种，而其Met含量最高(8.390mg/100g)；雷司令中除Phe含量最低外，Arg、Pro、Ser和Thr含量亦较低；白比诺中Arg和Pro含量均高于其他13个品种外，His含量亦为最高(72.114mg/100)；霞多丽Ser含量最高(403.125mg/100g)，Pro含量仅次于白比诺；白雷司令中Thr含量最高(232.836mg/100g)，Pro含量仅次于白比诺和霞多丽，而其Asp含量最低(37.239mg/100g)；His和Met含量最低的品种分别为米勒(17.155mg/100g)和白玉霓(2.529mg/100g)。

图 4 14种酿酒白葡萄中与香气相关的氨基酸总量

Fig.4 Total aroma-related amino acid content in 14 cultivars of

white wine grapes

由图4可知，霞多丽中与葡萄酒香气相关的酿酒白葡萄氨基酸总量最高(731.379mg/100g)，其次是白比诺(705.968mg/100g)，涅布盖的次之(638.790mg/100g)，灰雷司令中的最小(348.041mg/100g)。

3 结 论

本研究分析了14种酿酒白葡萄17种氨基酸含量。结果表明，不同品种及不同产地酿酒白葡萄中Pro、Arg、Ser、Thr和Glu为主要氨基酸，且Pro含量相对较高，Met、Phe及Tyr等含量较低；原产地为法国的葡萄品种氨基酸总量、Pro、Arg及Ser含量均明显高于原产德国葡萄品种，而Ala和Tyr却明显低于德国产葡萄，其余氨基酸含量相差不明显。本研究涉及的14种酿酒白葡萄中Pro含量均高于Arg，且不同品种Pro含量和δ变化范围较大，白比诺中Pro和Arg含量均为最高，而Pro和Arg含量最低的分别为灰雷司令和赛美容，白福尔的δ最小，赛美容的δ最大。不同酿酒白葡萄品种中与葡萄酒香气成分相关的氨基酸含量有差异，而以霞多丽中此类氨基酸总量最大，其次是白比诺，灰雷司令中的最小。

参考文献：

[1] KOŠIR I J, KIDRI? J. Identification of amino acids in wines by one- and two-dimensional nuclear magnetic resonance spectroscopy[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2001, 49(1): 50-56.

[2] RIBÉREAU-GAYAN P, GLORIES Y, MAUJEAN A, et al. Handbook of enology (volume 2): the chemistry of wine stabilization and treatments[M]. 2nd ed. England: John Wiley & Sons Ltd., 2006: 113-119.

[3] 张颖, 张健, 史珅, 等. 氨基酸含量分析判别梅鹿辄葡萄原酒产地[J]. 食品研究与开发, 2011, 32(5): 9-12.

[4] 王茂, 陵军成, 常永义, 等. 氨基酸液肥灌根对红地球葡萄产量和果实品质的影响[J]. 中外葡萄与葡萄酒, 2009(5): 22-27.

[5] 黄艳. 常见果蔬中游离氨基酸含量的测定[J]. 安徽农业科学, 2013, 41(9): 4088-4089.

[6] BELTRAN G, ESTEVE Z B, ROZÈS N, et al. Influence of the timing of nitrogen additions during synthetic grape must fermentations on fermentation kinetics and nitrogen consumption[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2005, 53(4): 996-1002.

[7] PRIPIS N L, REVEL G, MARCHAND S, et al. Automated HPLC method for the measurement of free amino acids including cysteine in musts and wines; first applications[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2001, 81(8): 731-738.

[8] HÉBERGER K, CSOMÓS E, SIMON-SARKARI L. Principal component and linear discriminant analyses of free amino acids and biogenic amines in hungarian wines[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2003, 51(27): 8055-8060.

[9] HERNÁNDEZ O P, CACHO J F, FERREIRA V. Relationship between varietal amino acid profile of grapes and wine aromatic compostion. Experiments with model solutions and chemometric study[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2002, 50(10): 2891-2899.

[10] 蒋滢, 徐颖, 朱庚伯. 人类味觉与氨基酸味道[J]. 氨基酸和生物资源, 2002, 24(4): 1-3.

[11] SOUFLEROS E H, BOULOUMPASI E, TSARCHOPOULOS C, et al. Primary amino acid profiles of Greek white wines and their use in classification according to variety, origin and vintage[J]. Food Chemistry, 2003, 80(2): 261-273.

[12] 高年发, 李磊, 邓旭衡. 葡萄酒酿造过程中氨基酸含量变化的研究[J]. 中国酿造, 2011(1): 28-33.

[13] 刘蕊, 田园, 问亚琴. 避雨栽培对酿酒葡萄果实氨基酸含量的影响[J]. 中外葡萄与葡萄酒, 2012(4): 15-19.

[14] ETIÉVANT P, SCHLICH P, BOUVIER J C, et al. Varietal and geographic classification of French red wines in terms of elements, amino acids and aromatic alcohols[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1988, 45(1): 25-41.

[15] 黄艳, 周琳, 苏梅清, 等. 野生毛葡萄改良新种NW196中游离氨基酸含量的测定[J]. 中国酿造, 2011(6): 185-187.

[16] 曹小艳, 汤璐, 李百健, 等. 氨基酸螯合中微量元素肥料改善葡萄品质的研究[J]. 土壤通报, 2009, 40(4): 880-883.

[17] STINES A P, GRUBB J, GOCKOWIAK H, et al. Proline and arginine accumulation in developing berries of Vitis vinifera L. in Australian vineyards: influence of vine cultivar, berry maturity and tissue type[J]. Australian Journal of Grape and Wine Research, 2000, 6(2): 150-158.

[18] SPAYD S E, ANDERSEN B J. Free amino acid composition of grape juice from 12 Vitis vinifera cultivars in Washington[J]. American Journal of Enology and Viticulture, 1996, 47(4): 389-402.

[19] WU Guoyao. Amino acids: metabolism, functions, and nutrition[J]. Amino Acids, 2009, 37(1): 1-17.

[20] MARTIN O, BRANDRISS M C, SCHNEIDER G, et al. Improved anaerobic use of arginine by Saccharomyces cerevisiae[J]. Applied Environmental Microbiology, 2003, 69(3): 1623-1628.

[21] HUANG Z, OUGH C S. Amino acid profiles of commercial grape juices and wines[J]. American Journal of Enology and Viticulture, 1991, 42(3): 261-267.

[22] ÄYRÁPÁÁ T. Biosynthetic formation of higher alcohols by yeast dependence on the nitrogenous nutrient level of the medium[J]. Journal of the Institute of Brewing, 1971, 77(3): 266-276.

[23] RAPP A, VERSINI G. Influence of nitrogen compounds in grapes on aroma compounds of wines[J]. Developments in Food Science, 1995, 37: 1659-1694.

[24] FERREIRA V, LÓPEZ R, CACHO J F. Quantitative determination of the odorants of young red wines from different grape varieties[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2000, 80(11): 1659-1667.

[25] LAMBRECHTS M G, PRETORIUS I S. Yeast and its importance to wine aroma: a review[J]. South African Journal of Enology and Viticulture, 2000, 21(Special Issue): 97-129.