《Food Chemistry》：Comparative analysis of composition, volatile compounds, and bioactivities in pomace skins and seeds from different wine grape varieties prior to and following fermentation
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•发酵处理使不同葡萄渣中的挥发性物质从醛类转变为酯类/醇类。•邓克尔费尔德和马尔贝克葡萄皮含有理想的天然抗氧化剂和着色剂。•马塞兰和小维尔多种子含有最高的酚类物质，且具有很强的降糖作用。•主成分分析有助于将不同葡萄品种的酿酒副产品转化为功能性食品。引言葡萄（Vitis属）是全球种
• 发酵处理使不同葡萄渣中的挥发性物质从醛类转变为酯类/醇类。
• 邓克尔费尔德和马尔贝克葡萄皮含有理想的天然抗氧化剂和着色剂。
• 马塞兰和小维尔多种子含有最高的酚类物质，且具有很强的降糖作用。
• 主成分分析有助于将不同葡萄品种的酿酒副产品转化为功能性食品。
引言 葡萄（
Vitis 属）是全球种植最广泛的果树之一，经常食用葡萄及葡萄制品被认为具有多种健康益处（Silva等人，2022年）。国际葡萄与葡萄酒组织的数据显示，2024年全球葡萄园面积达710万公顷，共产出7770万吨鲜葡萄，平均每公顷产量为10.9吨（OIV，2025a）。其中中国、意大利、美国、西班牙和法国的产量分别达到1700万吨、729万吨、636万吨、531万吨和496万吨（数据来源于
https://oiv.int/index.php/what-we-do/statistics ）。在所有可利用的葡萄量中，有3330万吨（47%）被用于榨酒，主要用于生产葡萄酒（3050万吨），少量用于生产葡萄汁（280万吨）（OIV，2025a），据此推测2025年全球葡萄酒产量在2.28亿至2.32亿百升之间（OIV，2025b）。随着人们对适量饮酒健康益处的关注日益增加，葡萄酒的需求也在稳步上升。这种持续的需求使得市场预测称，到2032年全球葡萄酒行业的价值将达到5840亿美元（Cisneros-Yupanqui等人，2023年）。然而，葡萄酒产业属于农业食品行业，其特点在于大量消耗自然资源，尤其是水，同时还会产生大量的固体和液体废弃物（Antoni?等人，2020年；Abreu等人，2024年）。每加工1000公斤葡萄，大约能产出750升葡萄酒，同时还会产生130公斤葡萄渣、60公斤酒泥以及1650升废水（Oliveira & Duarte，2016年）。
葡萄渣是一种可生物降解的生物质，主要由葡萄皮和种子组成，约占处理后葡萄总重量的20%到30%（Abreu等人，2024年）。目前，这部分副产品有很大一部分未被充分利用，往往只能用于价值较低的应用，如堆肥或动物饲料，或者被填埋处理（Watrelot等人，2024年）。这样的处理方式不仅浪费了宝贵的资源，还带来了严重的环境问题。其不良影响包括土壤和地下水污染、恶臭气体排放、吸引植物病害媒介（如昆虫和飞虫），以及微生物污染（Abreu等人，2024年）。此外，由于葡萄渣具有较高的化学需氧量和可生物降解的有机成分（如单宁），它还会对水生生态系统和人类健康构成严重威胁（Iqbal等人，2021年）。近年来，越来越多的研究表明葡萄渣中含有丰富的化学物质，包括多种生物活性物质，如酚类化合物、黄酮类、单宁、花青素以及挥发性有机化合物，还有膳食纤维、蛋白质、脂质、维生素、矿物质和木质纤维素类物质（Georgiev等人，2013年；Yu & Ahmedna，2014年；Kalli等人，2018年；Abreu等人，2024年；Wang等人，2024年）。这些成分赋予葡萄渣多种生物活性，包括抗氧化、抗炎作用，以及对血糖代谢的调节作用，因此其在功能性食品、营养品和化妆品领域的应用前景十分广阔（Ilyas等人，2021年；Yang等人，2024年）。不过需要指出的是，葡萄渣的化学成分、生物活性强度以及产量存在很大差异。这些差异受多种因素的共同影响，包括葡萄品种、组织来源（葡萄皮还是种子）、生长条件（栽培方式、气候和土壤），以及酿酒过程中的后续处理技术（Caponio等人，2023年；Da Lopes等人，2025年；Prata等人，2025年）。
值得注意的是，由于遗传构成的差异，不同葡萄品种含有独特的营养成分和生物活性物质谱系（Silva等人，2024年；Prata等人，2025年）。Silva等人（2024年）对三种红葡萄品种（佩里基塔、佳美和唐泽利尼奥丁托）的化学成分、抗氧化能力和抗菌效果进行了比较研究。研究结果表明这三种品种的效力存在明显差异：佳美的抗氧化能力最强，优于唐泽利尼奥丁托和佩里基塔；而唐泽利尼奥丁托的总酚含量最高，其次是佩里基塔和佳美。Krasteva等人（2023年）的研究也发现，黑皮诺的病原体抑制效果最好，其次是马塞兰、赤霞珠和塔米扬卡，这一趋势与这几种葡萄品种的总酚含量情况一致。在总黄酮含量方面，马塞兰和黑皮诺的水平相当，但马塞兰的原花青素含量远远高于其他品种。至于其他植物化学物质，Rockenbach等人（2011年）发现赤霞珠和普里米蒂沃的葡萄皮含有的花青素最多，而黑皮诺的种子富含低聚和聚合黄烷醇，其DPPH和FRAP抗氧化活性最强，其次是伊莎贝尔葡萄皮的提取物。在单宁组成方面，赤霞珠的葡萄皮单宁通常比梅洛的聚合度更高，因此其收敛性更强，化学稳定性也更高（Nistor等人，2025年）。
宁夏贺兰山东部山麓地区因其优越的葡萄种植条件，被视为中国最具发展潜力的葡萄种植区之一。该地区主要种植的葡萄品种包括赤霞珠、马塞兰、品丽珠、小维尔多、马尔贝克、西拉和邓克尔费尔德。尽管这些品种在当地酿酒中被广泛使用，但目前尚未对其产生的葡萄渣的化学成分、香气特征以及生物功能特性进行系统比较。因此，本研究对宁夏地区种植的七种主要酿酒葡萄品种进行了系统比较，旨在为高效利用这些葡萄品种的葡萄皮和种子制定科学合理的策略。
章节摘要 材料与试剂 2024年10月20日，从宁夏农旅产业园（经度E106°32′，纬度北纬38°58′）的一处葡萄园中采收了七种用于酿酒的Vitis vinifera L.葡萄品种（赤霞珠、马塞兰、品丽珠、小维尔多、马尔贝克、西拉和邓克尔费尔德）。每种葡萄品种设置了三个独立的生物学重复样本。每个生物学重复样本由同一株无病害的葡萄树结出的所有果实组成，这样就有了三个重复样本。
葡萄渣产量 图1展示了发酵前后七种葡萄品种的葡萄皮（A）和种子（B）的产量变化情况。发酵前，不同品种的葡萄皮产量在5.86%（马塞兰）到7.53%（品丽珠）之间，这体现了不同品种在物理结构和成分上的固有差异。发酵之后，所有品种的葡萄皮产量都显著下降，下降幅度从62.1%（邓克尔费尔德）到83.8%（马塞兰）不等。其中品丽珠的下降幅度尤为明显。
结论 本研究阐明了酒精发酵对不同葡萄品种的葡萄皮和种子在物理化学性质、挥发性成分以及生物活性方面的影响。在所采用的自然发酵条件下，发酵过程降低了葡萄渣的产量，尤其是葡萄皮的产量，但同时促进了酚类物质的释放，提升了体外α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制活性，还使得主要的香气成分从醛类发生了变化。
作者贡献说明 朱娟娟： 撰写——审稿与编辑、可视化、监督、方法设计、正式分析、概念构建。严佳宁： 撰写——初稿撰写、可视化、方法设计、实验研究、数据整理。李晓芳： 资源准备、方法设计、正式分析。赵浩浩： 实验研究。王文琪： 数据整理。马海军： 监督、项目管理、资金筹集、概念构建。
利益冲突声明 作者声明不存在任何可能影响本研究结果的已知利益冲突或个人关系。
致谢 本研究得到了宁夏科技创新领军人才计划 （编号：2022GKLRLX07）和北方民族大学高层次人才项目 （编号：2025BG301）的支持。
朱娟娟|严佳宁|李晓芳|赵浩浩|王文琪|马海军
