葡萄栽培管理对葡萄酒香气物质影响的研究进展.pdf

食品工业 2025 年第46卷第 5 期 220 专题论述 葡萄栽培管理对葡萄酒香气物质影响的研究进展 刘欢 董艳娇 吉林工程技术师范学院生物与食品工程学院 长春 130052 摘要香气是葡萄酒感官评价的重要指标 也是影响葡萄酒质量风格和消费者导向的重要因素 各种风格特色 的葡萄酒中具有品种 发酵和陈酿等复杂多样的香气成分 葡萄品种香气受品种 地理位置 气候条件和葡萄栽 培技术等影响 其中葡萄栽培技术尤为重要 介绍葡萄栽培中水分管理 生长调节剂应用 施肥 疏花 修剪及 遮阴等关键管理措施对葡萄酒香气物质的影响 深入分析水分管理通过合理灌溉和排水稳定产量 保持葡萄特 征香气 生长调节剂促进次级代谢产物合成 提高葡萄香气物质形成 施肥特别是氮素调控对葡萄生长和浆果品质和 香气有显著作用 疏花和修剪平衡果实生长 而适度遮阴减缓葡萄成熟 这些措施都有利于香气化合物积累 文章对 未来研究方向和趋势提出展望 以期为建立以香气特征形成为基础的葡萄栽培管理措施提供理论依据和技术支持 关键词 葡萄 栽培 管理 葡萄酒 香气物质 Research Progress on the Influence of Grape Cultivation and Management on Wine Aroma Compounds LIU Huan DONG Yanjiao School of Biological and Food Engineering Jilin Engineering Normal University Changchun 130052 Abstract Aroma is a crucial sensory evaluation indicator of wine and a significant factor influencing wine quality style and consumer preference The aroma components in wines of various styles and characteristics have complex and diverse aromatic components in terms of varieties fermentation and aging The aroma of grape varieties is influenced by factors such as variety geographical location climatic conditions and grape cultivation techniques among which grape cultivation techniques are particularly important Introduce the effects of key management practices on the wine aroma compounds in grape cultivation including water management growth regulator application fertilization thinning of flowers pruning and shading It delves into how water management stabilizes yield and preserves grape characteristic aroma through reasonable irrigation and drainage How growth regulators enhance the synthesis of secondary metabolites and promote the formation of grape aroma compounds How fertilization especially nitrogen regulation significantly affects grape growth berry quality and aroma How thinning of flowers and pruning balance fruit growth and how moderate shading slows down grape ripening These measures all contribute to the accumulation of aroma compounds Outline future research directions and trend aim to provide theoretical basis and technical support for establishing grape cultivation management measures based on the formation of aroma compounds Keywords grape cultivation management wine aroma compounds 通信作者 基金项目 吉林省科技发展计划项目 YDZJ202101ZYTS115 优质葡萄酒原料是一系列复杂条件相互作用的结 果 包括品种 地理位置 土壤管理 气候条件和葡 萄栽培技术等 它们影响葡萄的生长适宜性 葡萄酒 生产和质量及经济可持续性 1 2 这些影响因素中 葡 萄栽培技术尤为重要 葡萄酒种植者认为特定的葡萄 栽培技术可以带来更好的葡萄成分 从而获得更好 的葡萄酒 如修剪藤蔓树冠 移除葡萄果实区的叶 子等 3 4 在葡萄酒的评价体系中 香气是决定葡萄酒质 量 价值和特征的最重要因素之一 其构成受葡萄酒 中丰富的挥发性有机化合物影响 这些化合物的类型 和数量取决于品种 栽培方法 气候 葡萄园土壤 葡萄藤蔓的健康状况和酿酒技术等 5 6 葡萄酒风味可 分为4类 一是品种香气 直接反映白葡萄或红葡萄 品种的典型特征 7 二是发酵前香气 源自葡萄压榨 初期的自然演变与初步加工 8 三是发酵香气 由酒 精和苹果酸乳酸发酵过程中的酵母和细菌产生 9 四是 发酵后香气 由木材陈酿与瓶中熟化过程中发生的化 学反应与保存条件赋予 10 品种香气和发酵前香气在 很大程度上受到葡萄品种 浆果成熟度 气候条件 葡萄栽培技术和土壤管理的影响 11 然而 由于浆果 成熟期的环境条件多变 葡萄的质量呈现出较大差 异 使葡萄酒香气化合物组成不尽如人意 风味也缺 乏吸引力 12 在全球气候变化的宏观背景下 预计未 来15年内 气温将上升0 3 1 7 这一趋势加剧季 节性气候条件对葡萄生长发育及浆果成分构成变化的 221 专题论述 食品工业 2025 年第46卷第 5 期 影响 13 因此葡萄栽培和管理措施的实施以及创新和 可持续技术的引入 对提升葡萄品种的香气品质具有 重要意义 介绍葡萄栽培中水分管理 生长调节剂应 用 施肥 疏花 修剪及遮阴等关键管理措施对葡萄 酒香气物质的影响 以期为提升和改善葡萄酒香气物 质的研究提供参考 对于指导生产实践具有极其重要 价值 1 水分管理 气候变化对降雨量有重大影响 干旱或洪水的发 生会改变葡萄生长期 进而影响所有地理区域葡萄的 产量和质量 14 因此 需要灌溉以稳定产量 同时保 持葡萄的质量和香气特征 15 灌溉或排水的强度和时 间影响浆果代谢的变化 从而影响葡萄酒的香气和风 味 16 17 葡萄在各个生长时期对水分的需求不同 萌 芽期 开花期一般雨水较多 无需灌水 之后进入果 实膨大和转色 主要是梅雨后的7月份和8月份 此时 气候条件多为高温干燥 如果缺水将直接影响果实 灌溉对葡萄挥发性香气影响研究发现 适当灌溉有利 于葡萄果实生长 显著提高果实中游离芳樟醇和香叶 醇香气物质的累积 18 Storchi等 19 研究表明灌溉可以 显著提高香气前体硫醇物质含量 同时增加香气成分 的种类和含量 如芳樟醇 萜品醇 甲氧基吡嗪和 去异戊二烯 Cataldo等 20 研究证明灌溉对长相思葡萄 香气成分硫醇前体 3 S 半胱氨酸己烷 1 醇和3 S 谷胱甘肽己烷 1 醇 的产生具有积极作用 同时还 影响长相思果实的糖含量等理化性状 然而在葡萄藤生长期 过多水分不但会引起葡萄 枝蔓徒长 还会降低果实质量 严重时更会抑制根系 呼吸 长期积水可使葡萄整株死亡 因此 葡萄园建 立首先要考虑排水问题 Des Gachons等 21 研究表明 轻度排水和适当施入氮肥 显著增加葡萄香气潜力 Romero等 22 和Vilanova等 23 研究发现有效控制水分胁 迫持续时间 有助于提高葡萄收获时次生代谢产物的 浓度 增加游离挥发性萜烯和潜在挥发性萜烯含量 这可能是因水分的变化上调甲基赤藓糖醇磷酸途径 MEP 的基因 提高羟基 3 甲基丁 2 烯基二磷酸 还原酶和萜烯合成酶活力 从而增加葡萄中萜烯的浓 度 24 2 生长调节剂 在葡萄藤的叶面施用生长调节剂 已成为提高葡 萄质量和预防葡萄藤疾病的一种有效措施 25 26 生长 调节剂种类繁多 包括蛋白质水解产物 植物提取 物 无机化合物 生物和非生物生长调节剂以及有益 细菌和真菌 它们能够引发先天免疫反应 从而在葡 萄藤中合成次级代谢产物 27 28 其中 应用最多是植 物激素类物质 如脱落酸 abscisic acid ABA 茉 莉酸甲酯 Methyl Jasmonate MeJA 等 Calderan 等 29 研究ABA诱导长相思硫醇前体生物合成的影响 结果显示ABA诱导硫醇前体生物合成主要通过调控基 因VvGSTs和VvGGT 它们可能参与生物合成并持续 受到调控 茉莉酸甲酯具有诱导葡萄植株防御基因表 达 刺激多种次生代谢产物合成等作用 在葡萄栽培 管理中 MeJA通过叶面喷施的方式处理葡萄 以改 善葡萄果实的品质 尽管MeJA对葡萄氨基酸含量的 影响尚不完全清楚 但一些数据表明 MeJA通过增 加香叶基二磷酸合成酶活力促进萜烯代谢的激活 30 除植物激素外 还有一些植物提取物也具有显著生长 调节作用 Popescu等 31 进行了叶栎木提取物喷施在霞 多丽葡萄藤的研究 结果发现该措施可以提高浆果的 糖苷香气前体含量 包括醇类 C 6 化合物 酚类 萜 烯类和C 13 去甲异戊二烯类化合物 Garde Cerdan等 32 研 究发现低剂量的氮生物刺激剂 叶面施用苯丙氨酸 可以改善酯类和苯类化合物的合成 降低萜类和C 6 化 合物的浓度 然而它对葡萄果肉中C 13 去异戊二烯类化 合物的影响尚不清楚 3 施肥 葡萄营养是葡萄酒质量的重要因素 而葡萄藤营 养对葡萄产量和质量起着至关重要的作用 33 葡萄藤 的营养状况受多重因素的共同作用 进而深刻影响着 葡萄酒的品质 34 采用施肥措施可以调整葡萄藤营养 失衡问题 包括叶面施用和土壤施用2种方式 大部 分情况采用土壤施用 而叶面施用主要用于小规模施 肥校正 而当表层土壤非常干燥或根系活性降低时 也可以采用叶面施用 35 氮素影响葡萄藤生长活力和葡萄浆果的品质 可 通过施氮增加葡萄浆果中不同类型氮 有机氮和无机 氮 含量 36 37 Walker等 38 研究增施氮肥对欧洲葡萄 霞多丽 Chardonnay 和黑皮诺 Pinot noir 品质的 影响 研究发现在葡萄浆果转色期前后 有机氮浓度 降低会导致葡萄酒香气和风味不佳 但不会影响葡萄 藤过度生长或降低葡萄和葡萄酒化学成分含量 而增 施氮肥可以有效提高有机氮浓度 从而改善葡萄酒不 良气味产生 在发酵过程中葡萄酒香气成分和必需氨 基酸之间关系密切 氮素促进葡萄香气前体物质氨 基酸的产生 39 其中异丁醇 异戊醇和苯乙醇分别来源 于异亮氨酸 亮氨酸和缬氨酸 此外 苯丙氨酸 苏氨 酸和天冬氨酸是对发酵过程影响最大的氨基酸 40 灌 溉和氮肥协同效果的研究表明 土壤和叶面氮的联合 施用对霞多丽葡萄藤生长有影响 同时促使氨基酸和 糖基化前体物质总浓度显著增加 41 Chone等 42 研究 表明葡萄氮供应是平衡品种香气表现的主要因素 显 著增加浆果中S 半胱氨酸缀合物前体 谷胱甘肽和酚 类物质的含量 食品工业 2025 年第46卷第 5 期 222 专题论述 4 疏花 葡萄果实生长和营养供应的适当平衡是果实成熟 的基础 在葡萄园中 提高葡萄的产量可能会延迟成 熟 从而导致浆果质量降低 43 疏花是葡萄栽培中防 止过度种植和提高葡萄质量的有效措施 44 葡萄一个 花序中可有300 1 500个花朵 严重超过形成饱满的 果穗所需的果粒数 45 因此 为让花朵更好发育 将 发育差的弱小花序和分布过密或位置不适当的花序疏 掉 使养分集中供应留下的优良花序 同时根据植株 负载量的要求 疏除过多的花序 以保证养分供应 在疏花时 应该注意花穗整形一般在开花一周前进 行 并且葡萄花蕾很小 不是疏除单个的花蕾 而是 通过掐穗尖 疏小穗 去副穗实现 Alem等 46 研究发 现西拉葡萄浆果的萜烯与香气特征变化有关 疏花疏 果则有助于增加萜烯含量 从而改善西拉葡萄酒风味 结构 Kok 47 研究长相思葡萄浆果不同发育阶段以及 疏花时间对葡萄品质和香气成分构成的影响 结果显 示在白藜芦形成前后疏花可以增加单萜物质浓度 而 香气成分和含量与疏花量的增加呈正相关 Wang等 48 研究2个生长季 2013年和2014年 赤霞珠疏花疏果 后浆果的香气特征变化情况 结果显示疏花疏果抑 制6 甲基 5 庚烯 2 酮的积累 促进壬醛 Z 3 己 烯 1 醇 E 2 己烯 1 醇 Z 2 己烯 1 醇浓度增 加 而萜烯类香气成分的浓度均无显著差异 5 修剪 葡萄的修剪是葡萄栽培中非常重要的管理措施之 一 49 修剪是指在休眠期间移除或修剪葡萄藤的枝条 和叶子 以增强光照 控制生长 增加产量和改善果 实质量 50 Feng等 51 研究光照强度和叶片数量对葡萄 浆果香气分子影响 结果显示光照强度增加使葡萄浆 果的游离香气挥发物含量均显著提高 如糖基化香 气 C 13 去甲异戊二烯 甲氧基吡嗪和萜烯 Osrecak 等 52 将意大利雷司令每个枝条上去除5片基生叶 葡 萄酒酒体和成分发生显著变化 其中增加光照可以提 高葡萄中黄酮类化合物 羟基苯甲酸 儿茶素 表儿 茶素以及香气物质含量 其中葡萄浆果中香气物质如 芳樟醇 香叶醇 己烯 1 醇 萜品醇以及 大马 士革酮受到影响较为明显 而光照强度增加也显著提 高芳香化合物浓度 Mosetti等 53 对苏维翁葡萄浆果结 果后除叶效果研究发现 在浆果发育的早期阶段 增 加果穗暴露会降低甲氧基吡嗪的浓度 而在收获时 光照会进一步促使浆果中甲氧基吡嗪降解 6 遮阴 葡萄是一种喜欢阳光的作物 但过度阳光照射会 导致果实受损 影响果实品质和产量 因此 葡萄需 要遮阴来保护果实 大量研究表明 54 55 遮阴降低叶 片表面的光合作用 使葡萄藤顶层和果实的温度都降 低7 从而延迟浆果成熟 而在成熟过程中葡萄浆 果裸露使糖苷结合的单萜和多元醇 去异戊二烯浓度 保持较高水平 并且在收获时明显高于部分和完全遮 阴的果实 Marigliano等 56 研究在葡萄园上搭建选择性 遮光膜对炎热气候条件下赤霞珠葡萄 Vitis vinifera L 浆果黄酮类化合物和香气成分的影响 结果表明 遮光膜处理与花青素着色和香气物质形成相关 降低 温度可调节葡萄酒中的花青素酰化 甲基化和羟基 化 表现出更多的果味和更令人愉悦的香气特征 Gutierrez Gamboa等 57 58 使用遮阴网对霞多丽葡萄藤 处理进行评估 研究无落叶和遮荫处理 全落叶 东 西侧 处理及遮阴网处理3种方法对葡萄糖苷 黄酮 醇 总硫醇和羧酸浓度等成分变化受到遮阴的影响 因此 遮阴是应对葡萄栽培中葡萄浆果环境变暖的一 种方法 可以减缓葡萄的成熟 有利于芳香化合物在 葡萄中的积累 7 结语与展望 葡萄栽培管理措施对葡萄酒品质具有显著影响 采用合理的水分管理 生长调节剂使用 施肥策略 疏花技术 修剪实践及遮阴处理等措施 可以显著优 化葡萄生长环境 提高葡萄产量和质量 进而提升葡 萄酒的香气和风味特征 未来研究应进一步深入探讨 这些管理措施之间的相互作用机制 以及气候变化对 葡萄栽培管理措施的影响 为葡萄种植者提供更加精 准的科学指导 同时 随着科技的不断发展 新的栽 培技术和手段不断涌现 如基因育种技术 智能光温 调控系统 智能灌溉系统等 为提升葡萄酒品质提供 了更多可能 因此 葡萄种植者应持续关注新技术和 新方法的研究进展 积极应用于葡萄栽培实践中 以 不断提升葡萄酒的品质和市场竞争力 参考文献 1 JoNES G REID V R Climate terroir and wine what matters most in producing a great wine J Earth 2014 59 36 43 2 TIAN M B MA W H XIA N Y et al Soil variables and reflected light revealed the plasticity of grape and wine composition regulation of the flavoromics under inner row gravel covering J Food Chemistry 2023 414 135659 3 ANTo NIo F NATASA K HELDER F et al Challenges to viticulture in montenegro under climate change J ISPRS International Journal of Geo Information 2024 13 8 270 4 AHMED F A E YASSER SA M HARLENE M H V et al Improvement in physiochemical characteristics of Prime Seedless grapes by basal defoliation with foliar sprayed low biuret urea and cyanocobalamin under mediterranean 223 专题论述 食品工业 2025 年第46卷第 5 期 climate J Agronomy 2024 14 4 815 5 GHIGLIENo I CARLIN S CoLA G et al Impact of meteorological conditions canopy shading and leaf removal on yield must quality and norisoprenoid compounds content in Franciacorta sparkling wine J Frontiers in Plant Science 2023 14 1 15 6 曹炜玉 路文鹏 舒楠 等 葡萄酒风味物质及其影响因素 研究进展 J 中国酿造 2023 41 5 1 7 7 MA T T WANG J Q WANG H L et al Wine aging and artificial simulated wine aging technologies applications challenges and perspectives J Food Research International 2022 153 110953 8 陶永胜 李娜 葡萄酒中香气物质研究进展 J 食品科学 技术学报 2023 41 3 28 40 9 KoNG C L MA N YIN J et al Fine tuning of medium chain fatty acids levels increases fruity ester production during alcoholic fermentation J Food Chemistry 2021 346 128897 10 杨华峰 曾新安 李坚 等 橡木桶微氧陈酿技术对葡萄 酒品质的影响 J 食品工业 2019 40 7 439 463 11 ARIAS L A BERLI F FoNTANA A et al Climate change effects on grapevine physiology and biochemistry benefits and challenges of high altitude as an adaptation strategy J Frontiers in Plant Science 2022 13 1 14 12 王家梅 张军翔 葡萄酒香气来源和形成研究进展 J 中 国酿造 2014 33 5 5 9 13 BRoVKIN V SITCH S VoN BLoH W et al Role of land cover changes for atmospheric Co 2 increase and climate change during the last 150 years J Global Change Biology 2004 10 1253 1266 14 HEUMESSER C FUSS S SZ oLGAYoVA J et al Investment in irrigation systems under precipitation uncertainty J Water Resources Management 2012 26 3113 3137 15 ZHU Y F SUN M HARRISoN R et al Effects of UV B and water deficit on aroma precursors in grapes and flavor release during wine micro vinification and consumption J Foods 2022 11 9 1336 16 YANG B H YAo H ZHANG J X et al Effect of regulated deficit irrigation on the content of soluble sugars organic acids and endogenous hormones in Cabernet Sauvignon in the Ningxia region of China J Food Chemistry 2020 312 126020 17 SAVoI S HERRERA J C CARLIN S et al From grape berries to wines drought impacts on key secondary metabolites J oENo one 2020 54 3 569 582 18 KoVALENKo Y TINDJAU R MADILA o L L et al Regulated deficit irrigation strategies affect the terpene accumulation in Gew rztraminer Vitis vinifera L grapes grown in the okanagan valley J Food Chemistry 2021 341 128172 19 STo RCHI P GIo RGESSI F VALENTINI P et al Effect of irrigation on vegetative and reproductive behavior of Sauvignon blanc in Italy J Acta Horticulturae 2005 689 349 356 20 CATALDo E SALVI L MATTII G B Effects of irrigation on ecophysiology sugar content and thiol precursors 3 S cysteinylhexan 1 ol and 3 S glutathi onylhexan 1 ol on Vitis vinifera cv Sauvignon Blanc J Plant Physiology and Biochemistry 2021 164 247 259 21 DES GACHoNS C P LEEUWEN C V ToMINAGA T et al Influence of water and nitrogen deficit on fruit ripening and aroma potential of Vitis vinifera L cv Sauvignon blanc in field conditions J Journal of the Science of Food and Agriculture 2005 85 1 73 85 22 RoMERo P BoTIA P DEL AMoR F M et al Interactive effects of the rootstock and the deficit irrigation technique on wine composition nutraceutical potential aromatic profile and sensory attributes under semiarid and water limiting conditions J Agricultural Water Management 2019 225 105733 23 VILANoVA M FANDINo M FRUToS PUERTo S et al Assessment fertigation effects on chemical composition of Vitis vinifera L cv Albari o J Food Chemistry 2019 278 636 643 24 WANG J ABBEY T KoZAK B et al Evolution over the growing season of volatile organic compounds in Viognier Vitis vinifera L grapes under three irrigation regimes J Food Research International 2019 125 108512 108523 25 FRIoNI T ToMBESI S QUAGLIA M et al Metabolic and transcriptional changes associated with the use of Ascophyllum nodosum extracts as tools to improve the quality of wine grapes Vitis vinifera cv Sangiovese and their tolerance to biotic stress J Journal of the Science of Food and Agriculture 2019 99 14 6350 6363 26 GUTIERREZ GAMBoA G RoMANAZZI G GARDE CERDAN T et al A review of the use of biostimulants in the vineyard for improved grape and wine quality effects on prevention of grapevine diseases J Journal of the Science of Food and Agriculture 2019 99 3 1001 1009 27 DU JARDIN P Plant biostimulants definition concept main categories and regulation J Scientia Horticulturae 2015 196 3 14 28 GUTIERREZ GAMBoA G GARDE CERDAN T RUBIo BRET oN P et al Seaweed foliar applications at two dosages to Tempranillo blanco Vitis vinifera L grapevines in two seasons effects on grape and wine volatile composition J 食品工业 2025 年第46卷第 5 期 224 专题论述 Food Research International 2020 130 108918 108930 29 CALDERAN A RACHELE F RICCARDo B et al Using In vitro cultured berries to unravel the effects of heat and ABA induced stress on thiol precursor biosynthesis in sauvignon blanc J Journal of Agricultural and Food Chemistry 2024 72 26 14547 14556 30 GARDE CERDAN T PoRTU J LoPEZ R et al Effect of methyl jasmonate application to grapevine leaves on grape amino acids content J Food Chemistry 2016 203 15 536 539 31 PoPESCU G C PoPESCU M Yield berry quality and physiological response of grapevine to foliar humic acid application J Bragantia 2018 77 2 273 282 32 GARDE CERDAN T GUTIERREZ GAMBoA G LoPEZ R et al Influence of foliar application of phenylalanine and urea at two doses to vineyards on grape volatile composition and amino acids content J Vitis 2018 57 4 137 141 33 TIAN T MEGHAN R JAMES o et al Fertilize or supplement the impact of nitrogen on vine productivity and wine sensory properties in Chardonnay J American Journal of Enology and Viticulture 2022 73 3 148 161 34 WU Y X LUo Z C QI L et al A Study of the relationship between initial grape yield and soil properties based on organic fertilization J Agronomy 2024 14 4 861 876 35 BRUWER F A DU T W BUICA A Nitrogen and sulphur foliar fertilization J South African Journal of Enology and Viticulture 2019 40 1 8 36 CoLLINS C WANG X LESEFKo S et al Effects of canopy management practices on grapevine bud fruitfulness J oENo one 2020 54 2 313 325 37 LE MENN N VAN LEEUWEN C PICARD M et al Effect of vine water and nitrogen status as well as temperature on some aroma compounds of aged red Bordeaux wines J Journal of Agricultural and Food Chemistry 2019 67 25 7098 7109 38 WALKER H V Jo NES J E SWARTS N D et al Manipulating nitrogen and water resources for improved cool climate vine to wine quality J American Journal of Enology and Viticulture 2022 73 1 11 25 39 LYTRA G MIoT SERTIER C MoINE V et al Influence of must yeast assimilable nitrogen content on fruity aroma variation during malolactic fermentation in red wine J Food Research International 2020 135 9 1 11 40 GASTo N G G No ELIA A S Ro BERTo M C et al An overview about the impacts of agricultural practices on grape nitrogen composition current research approaches J Food Research International 2020 136 109477 109492 41 CANoURA C KELLY M T oJEDA H Effect of irrigation and timing and type of nitrogen application on the biochemical composition of Vitis vinifera L cv Chardonnay and Syrah grapeberries J Food Chemistry 2018 241 15 171 181 42 CHoNE X LAVIGNE CRUEGE V ToMINAGA T et al Effect of vine nitrogen status on grape aromatic potential flavor precursors S cysteine conjugates glutathione and phenolic content in Vitis vinifera L cv Sauvignon blanc grape juice J oENo one 2006 40 1 1 6 43 WANG Y HE Y N CHEN W K et al Effects of cluster thinning on vine