未陈酿单一品种Grappa蒸馏酒中葡萄与发酵相关挥发性化合物介导的化学多样性

《Food Bioscience》：Grape- and fermentation-related volatile compounds involved in the chemical diversity of unaged monovarietal Grappa distillates

　　

该研究解析了未陈酿单一品种Grappa蒸馏酒中葡萄与发酵相关挥发性化合物对其化学多样性的贡献。挥发性多样性同时反映品种与发酵效应。Moscato Grappa呈现出独特的单萜（monoterpene）谱；Nebbiolo和Sangiovese Grappa则表现出较高的倍半萜（sesquiterpene）水平。发酵相关挥发性化合物能够有效区分白葡萄与红葡萄来源的Grappa。此外，研究还识别出可用于真实性鉴定的潜在品种标记物（varietal markers）。

论文解读：未陈酿单一品种Grappa蒸馏酒的挥发物化学多样性

一、研究背景与科学问题

Grappa是享有地理标志保护的意大利烈酒，由发酵葡萄渣和酒泥蒸馏而成。近年来，单一品种Grappa因可能表达品种特有香气而备受关注。其挥发性化合物通常分为品种（初级）香气和发酵（次级）香气两类：前者源自葡萄本身，主要包括萜烯、C13-降异戊二烯和苯类化合物；后者主要生成于发酵阶段，包括杂醇油、果香酯类和有机酸。由于Grappa以酿造葡萄酒的副产物葡萄渣为原料，其化学轮廓还可能受到红、白葡萄酒酿造工艺差异的影响。然而，目前关于单一品种Grappa挥发物组成的研究仍较有限，已有工作多集中于芳香型品种或侧重于区分Grappa与其他烈酒类别，而对中性品种及芳香/中性品种直接比较的研究很少。尤为关键的是，在经历葡萄渣发酵和蒸馏等生物化学及技术转化后，品种相关挥发物能在多大程度上保留于Grappa中，尚不明确。为此，研究人员选取了四种商业单一品种Grappa：芳香白葡萄Moscato Bianco、半芳香白葡萄Glera，以及中性红葡萄Nebbiolo和Sangiovese，通过气相色谱-质谱联用结合多变量统计，系统比较其挥发性组成与化学分化。

二、研究内容与总体结论

研究人员分析了2024年产45个未陈酿单一品种Grappa地理标志样品，其中Moscato Grappa 13个、Glera Grappa 11个、Nebbiolo Grappa 11个、Sangiovese Grappa 10个；样品来自意大利主要Grappa产区，由AssoDistil、授权蒸馏厂和专卖店提供，以涵盖商业产品的变异性。经固相萃取-气相色谱-质谱联用（SPE-GC-MS），共鉴定出144种挥发性化合物，其中38种按Sumner等（2007）标准达到Level 1确认。半定量以2-辛醇为内标。统计方法采用Mann-Whitney和Kruskal-Wallis非参数检验、主成分分析（PCA）及偏最小二乘判别分析（PLS-DA）。研究总体表明，四种单一品种Grappa在品种相关和发酵相关化合物上均存在显著差异：Moscato Grappa以显著较高的单萜含量而明显区分；Nebbiolo和Sangiovese Grappa以较高倍半萜水平为特征；发酵相关挥发物则将白葡萄来源（Moscato、Glera）与红葡萄来源（Nebbiolo、Sangiovese）的蒸馏液清楚分开。多变量分析识别出59个重要判别化合物，其中isoledene和α-muurolene仅存在于Sangiovese Grappa中，提示其可能作为该单品种产品的候选化学标记。该研究为单品种Grappa的香气分化提供了新认识，并为其真实性鉴定、溯源和品质评价提供了潜在应用基础。

三、关键技术方法概述

研究人员采用基于López等（2002）的固相萃取（SPE）方法富集挥发性物质：样品稀释至约12%乙醇浓度，加入2-辛醇内标，经HyperSep? Retain PEP固相萃取柱捕集，以二氯甲烷洗脱。GC-MS分析使用Stabilwax-DA毛细管柱，电子轰击电离（70 eV），全离子扫描m/z 33–400。化合物鉴定依据标准品保留时间和质谱（Level 1）或质谱相似度和线性保留指数（LRI）进行。半定量结果以μg/L 2-辛醇当量表示。统计上，借助Kruskal-Wallis与Dunn事后检验比较差异，PCA用于无监督探索，监督式PLS-DA通过Venetian blinds 7折交叉验证和100次置换检验评估模型，并用变量重要性投影（VIP）筛选判别变量。

四、研究结果

3.1 品种相关挥发性化合物

共确定43种品种相关化合物，包括28种单萜、8种倍半萜、4种C13-降异戊二烯和3种苯类。Moscato Grappa的单萜种类最多、浓度最高，尤以芳樟醇、反式芳樟醇氧化物、α-松油醇、顺式香叶醇和β-香茅醇为主，体现了其典型芳香特征。Glera Grappa中最丰富的单萜为β-芳樟醇、芳樟醇3,7-氧化物等，但其总单萜浓度与中性品种Nebbiolo和Sangiovese无显著差异，高变异性可能掩盖了其中等芳香潜力。Nebbiolo和Sangiovese Grappa中β-芳樟醇和β-香茅醇为优势单萜。倍半萜方面，橙花叔醇和金合欢醇在红葡萄品种蒸馏液中浓度最高。C13-降异戊二烯中β-紫罗兰酮在除Glera外的所有品种中均较高；苯类化合物水杨酸甲酯和水杨酸乙酯则在Moscato和Glera中更高。

3.2 发酵相关挥发性化合物

共识别101种发酵相关化合物。乙酯类（短、中、长链）、杂醇油以及醛和缩醛类为主要化学类别。红葡萄品种蒸馏液中的杂醇油、中链乙酯及多数脂肪酸显著更高，而白葡萄品种则以C6醇（如1-己醇）和部分短链乙酯（如丁酸乙酯）较高。Nebbiolo Grappa的乙酸异戊酯和乙酸β-苯乙酯水平最高。白葡萄品种的C6醇含量更高可能与白葡萄酒酿造中浸渍时间短、C6化合物保留更多有关；红葡萄品种发酵温度较高则可能促进杂醇油和中链脂肪酸酯生成。乙酸仅在个别样品中检出，整体含量很低，表明葡萄渣处理与蒸馏过程控制良好。

3.3 初级与次级挥发性化合物多变量分析

PCA前两个主成分解释了51.9%方差，显示白葡萄与红葡萄样品沿PC2分离，PC1进一步区分品种。监督式PLS-DA中，采用5个潜变量的模型实现了全部四个品种100%正确分类，置换检验确认模型稳健。VIP分析从144种化合物中筛选出59个VIP>1的判别化合物，其中约30%为品种相关挥发物，如α-松油醇、葡萄酒螺烷（vitispirane）、β-大马士酮等；发酵相关化合物（如丁二酸二乙酯、癸酸、乙酸β-苯乙酯、杂醇油、长链乙酯等）占了多数，说明生产过程中的生化和技术过程放大了品种间差异。

五、讨论与结论总结

讨论部分强调，单品种Grappa的香气轮廓由品种特性和工艺因素共同决定。C6醇在白葡萄品种中较高，可能源于白葡萄酒发酵浸渍时间短；红葡萄品种较高的杂醇油和中链酯类可能与较高发酵温度及相应前体丰度有关。品种特有化合物如isoledene和α-muurolene仅出现在Sangiovese Grappa中，提示其具有品种标记潜力，但需更多来自不同生产者和年份的独立样本验证稳健性。研究人员总结认为，这些发现阐明了葡萄品种和发酵相关过程对单品种Grappa挥发性分化的共同贡献，并建议未来在受控条件下研究单个工艺参数的影响，同时结合气味活性评估探究挥发物与感官感知的关系。研究结论可翻译为：Moscato Bianco、Glera、Nebbiolo和Sangiovese葡萄渣制备的单一品种Grappa蒸馏液在品种相关和发酵相关化合物上均存在差异。Moscato Grappa以显著升高的单萜含量明显可辨，符合其品种的已知香气特征；Glera Grappa表现出相对更简单的挥发性模式，总单萜浓度与Nebbiolo和Sangiovese蒸馏液无显著差异；Nebbiolo和Sangiovese Grappa则以较高倍半萜含量突出。Moscato和Glera Grappa的C6醇水平最高，而Nebbiolo和Sangiovese Grappa的发酵来源醇类、中链乙酯和多数脂肪酸浓度最高。多变量分析识别出59种关键判别化合物，表明单品种Grappa的香气轮廓综合反映了品种特性和生产实践的影响。某些具判别力的品种相关化合物，如isoledene和α-muurolene，只在Sangiovese Grappa中检出，可能作为该单品种产品的候选化学标记；但需用不同生产者和年份的独立样品进一步验证其稳健性。总体而言，上述发现为单品种Grappa的挥发性分化提供了新见解，凸显了葡萄品种和发酵相关过程的共同贡献，并提示挥发物谱在未来产品真实性鉴定、溯源和质量评估中的潜在应用。