海岛与海岸种植马瑟兰葡萄酒酒精发酵动力学的比较多组学解析

《Food Chemistry》：A comparative multi-omics dissection of alcoholic fermentation dynamics of island-grown and coast-grown Marselan wines

　　## 摘要要点- 岛屿种植与海岸种植的玛瑟兰葡萄酒在发酵期间成分存在差异。- 岛屿种植的玛瑟兰葡萄酒表现出更丰富、更多样的挥发性物质。- 钾和钠是矿物差异的关键驱动因素。- 有机酸主导了两种葡萄酒之间的代谢差异。- 五种关键香气化合物解释了两种葡萄酒之间的感官差异。---## 引言在全球化和市场多元化的影响下，生产商、经销商和消费者对具有独特地理起源的高质量葡萄酒表现出日益浓厚的兴趣（Su等，2025），因为风土驱动的特征已成为定义葡萄酒独特性和市场竞争力的关键因素。在世界著名的葡萄酒产区中，位于中国山东半岛北部的蓬莱被认定为"世界七大葡萄海岸"之一。该地区属于温带季风气候，主要生产干白和干红葡萄酒，其中霞多丽在白葡萄品种中占主导地位，而玛瑟兰作为主要的红葡萄品种。这些葡萄酒通常展现出优雅柔和的海岸风土风格。该地区一个显著的地理特征是长岛，又称长山群岛，由位于蓬莱海岸外渤海中的32个岛屿组成。与大陆沿海地区不同，长岛拥有独特的土壤和气候条件。持续的海风创造了较凉爽的葡萄园微气候（Skendi等，2023），有助于调节温度和湿度。这种稳定的温度能够保留葡萄的酸度，并实现逐渐均匀的成熟，这对于酿造平衡且富有香气的葡萄酒至关重要。然而，长期的高湿度也增加了真菌病害的风险，如霜霉病和白腐病，需要制定针对性的葡萄园管理策略（Bojkov等，2020；Bonanomi等，2025）。尽管岛屿和海岸葡萄园的这些有利风土条件非常适合生产特色葡萄酒，但鲜有研究探索其潜力。在蓬莱地区，岛屿葡萄酒产品的系统开发和岛屿种植与海岸种植葡萄酒的全面对比研究仍然十分匮乏。该地区现有研究主要聚焦于海岸葡萄酒，对岛屿种植葡萄酒的独特性留下了关键的知识空白。玛瑟兰是由赤霞珠和歌海娜杂交而成的红葡萄品种，近年来发展迅速，已成为中国最突出的红葡萄酒栽培品种之一（Lan等，2022）。中国玛瑟兰干红葡萄酒展现出卓越的感官特性，包括深紫黑色泽、突出的香气复杂度和丰富的单宁，赋予其较长的陈年能力和很强的混酿适用性（Lan等，2022）。葡萄酒品质受土壤成分、气候、水源及其他环境条件等因素的影响，使地理起源成为塑造其独特特征的关键因素（Zhang等，2025）。此外，对于单品种葡萄酒，这种风土效应尤为明显，因为品种特性（如风味、香气和化学成分）在不同风土条件下可能产生显著差异（Shi等，2025）。酒精发酵涉及一系列微生物，主要是酵母菌，遵循可预测的模式，受发酵环境变化的影响，尤其是培养基成分的影响（Comitini等，2021）。这一过程不仅将葡萄糖转化为乙醇，还介导了无机矿物质和有机化合物的浸出与转化，以及有机化合物的生物合成，使发酵成为理解风土驱动的最终葡萄酒成分差异的关键阶段（Casassa等，2021；Shimizu等，2020）。矿物元素被广泛认为是当地地理环境的关键化学标志物（Gao等，2022；Su等，2025）。先前的研究表明，葡萄酒之间矿物元素浓度的差异主要由葡萄的地理起源决定（Gao等，2022）。海洋风对葡萄园的影响可进一步影响葡萄酒中矿物元素的含量（Pérez-álvarez等，2019）。某些矿物元素对最佳酒精发酵不可或缺，并显著贡献于葡萄酒的感官属性，包括香气和味觉（Vingiani等，2025）。许多矿物元素的浓度在发酵过程中易受变化。地理起源是葡萄酒成分公认的决定因素，大量研究已记录来自不同地区的葡萄酒表现出独特的矿物质谱、挥发性化合物指纹和非挥发性代谢物特征，可用于溯源和真实性验证（Chen等，2024；Clément等，2026；Conti等，2024）。此外，来自不同地理起源的葡萄酒在发酵过程中特定矿物元素的变化模式表现出不同的特征（Gao等，2022）。然而，大量研究聚焦于最终葡萄酒产品，对这些与产地相关的标志物在整个发酵过程中的动态演变关注有限。因此，迫切需要系统分析酒精发酵期间的矿物元素、挥发性化合物和非挥发性代谢物。为解决这一知识空白，本研究系统比较了烟台葡萄酒产区长岛（岛屿种植葡萄酒，IMW）和蓬莱海岸（海岸种植葡萄酒，CMW）的玛瑟兰葡萄在酒精发酵期间矿物元素、挥发性化合物和非挥发性代谢物的时间动态变化。我们假设长岛与蓬莱海岸之间的微气候差异会导致无机和有机成分的不同演化模式。本研究的创新之处在于三个方面：(1) 首次对岛屿种植与海岸种植的玛瑟兰葡萄酒酒精发酵动态进行比较多组学解构；(2) 聚焦酒精发酵过程，揭示与产地相关的动态标志物；(3) 首次同时研究IMW和CMW酒精发酵期间无机（矿物质）和有机（挥发性与非挥发性代谢物）的变化。这些发现可以为岛屿和海岸葡萄酒的风味特征提供有价值的见解，并促进发酵期间更有针对性的质量控制。---## 各章节片段### 原材料玛瑟兰葡萄分别于2024年10月10日和11日从长岛（北纬37.95°，东经120.62°；黏土土壤）和蓬莱海岸（北纬37.78°，东经120.77°，砾质土壤）采收，均位于中国山东省烟台市。年度和生长季的气象数据来自中国气象数据服务中心（http://data.cma.cn）（表S1）。对于岛屿种植的玛瑟兰，还原糖含量为212.54 g/L（19.65°Brix），总酸度为7.49 g/L（以酒石酸计）。### IMW和CMW在酒精发酵不同阶段的理化性质分析了IMW和CMW在酒精发酵不同阶段的理化性质，包括pH值、还原糖、总酸度、乙醇含量和挥发酸度（表S4）。随着发酵的推进，葡萄汁中的还原糖含量逐渐降低。双因素方差分析（表S5）显示，产地、发酵阶段及其交互作用对还原糖含量具有高度显著的影响（均*p* < 0.001）。还原糖消耗的动态……### 结论酒精发酵期间挥发性化合物、矿物元素和非挥发性代谢物的动态变化对葡萄酒品质至关重要。HS-SPME-GC-MS分析在IMW中鉴定出81种挥发性化合物，在CMW中鉴定出76种。PLS-DA揭示了在发酵各阶段显著区分两种葡萄酒挥发性化合物谱的32种挥发性化合物（VIP > 1.0，*p* < 0.05）。其中，醇类贡献最大，其次是酯类、酸类、萜烯类和酮类。在IMW中……### CRediT作者贡献声明**Yayun Guo：** 写作—审稿与编辑，写作—初稿撰写，可视化，软件，形式分析，数据整理。**Yi He：** 写作—初稿撰写，调查研究。**Xiaohui Sun：** 可视化，验证。**Yilong Du：** 方法学，概念化。**Lili Chu：** 写作—初稿撰写，方法学。**Shan Wang：** 调查研究。**Xinrui Song：** 数据整理。**Hongmei Shi：** 写作—审稿与编辑，监督，资金获取，概念化。### 利益冲突声明作者声明，他们不存在任何可能影响本文所述工作的已知竞争性财务利益或个人关系。### 致谢本工作得到了山东省重点研发计划（2024TSGC0474）、山东省重点研发计划（2023TZXD066）和山东省农业科学院农业科技创新项目（CXGC2025C15）的资助。Yayun Guo | Yi He | Xiaohui Sun | Yilong Du | Lili Chu | Shan Wang | Xinrui Song | Hongmei Shi