新鲜葡萄中感知甜度和酸度的关键决定因素的识别

《Food Science & Nutrition》：Identification of Key Determinants for Perceived Sweetness and Sourness in Fresh Grapes

　　摘要

对甜味和酸味的感知是评判鲜食葡萄感官品质的关键指标。本研究全面分析了传统理化评估指标（可溶性固形物含量SSC、可滴定酸度TAC及其比值RTT）与经过培训的感官小组评估的甜味和酸味之间的关系，共涉及42个葡萄品种。研究结果发现，这些传统指标与实际感知的甜味和酸味之间存在显著差异，表明它们在精确描述感官体验方面的准确性存在局限。为了更准确地描述葡萄的甜味和酸味，我们采用了高效液相色谱（HPLC）和液相色谱-质谱（LC-MS）技术来量化42个品种葡萄汁中的个体糖分和酸类成分。随后，我们结合相关分析和主成分分析（PCA）进行维度降维，以全面评估感官属性。最终，我们确定酒石酸和果糖含量是代表甜味和酸味的可靠关键指标，也是衡量鲜食葡萄整体感官品质的重要依据。

1 引言

鲜食葡萄作为一种具有巨大经济价值和营养价值的世界重要水果作物，在全球范围内都有种植。鲜食葡萄的甜味和酸味受果实中糖分、酸类及挥发性化合物的组成和浓度的影响（Soyer等人，2003年）。甜味（McCaughey，2008年）和酸味（Frank等人，2022年）直接引发人类的感官感知，这源于特定糖类和酸类的组成和浓度。这些 taste 属性主要由可溶性糖类和有机酸的类型和数量决定。在食用过程中，对葡萄籽粒的初步味觉感知源于细胞破裂后释放的汁液，其中包含细胞内容物和其他溶解成分。因此，研究葡萄籽粒的甜味和酸味应优先测量汁液中的可溶性化合物。然而，目前的调查主要集中在对果实中糖类和酸类的全面成分分析（Asgarian等人，2022年；Leng等人，2022年；Wang等人，2022年；Zhong等人，2023年）。对于新鲜压榨的葡萄汁中糖类和酸类的直接定量分析，在现有文献中仍然较为有限。在农业生产中，可溶性固形物含量（SSC）、可滴定酸度含量（TAC）及其比值（RTT）是评估果实成熟度和风味特征的常用指标（Baiano等人，2012年；Spinelli等人，2024年）。这些指标被广泛使用是因为它们易于测量，并被认为能够反映糖类和酸类的平衡。然而，我们实验室的初步理化测量表明，仅使用这三个指标（尤其是RTT）来评估果实的甜味和酸味并不完全准确。虽然RTT可以作为风味平衡的粗略指南，但其对不同品种实际感官感知的预测能力尚未经过严格测试。市场上鲜食葡萄品种的多样性增加了消费者的选择范围，但對各品种甜味和酸味特征的不完全了解带来了两个主要挑战：（1）生产者经常种植外观上相似的品种，这些品种在市场渠道中直接竞争；（2）由于消费者的营养需求、口味偏好和健康考虑的不同，消费者面临选择困难。因此，综合考虑商业品种的甜味和酸味特征，并分析新鲜压榨果汁中的糖类和酸类，对于优化生产实践和市场效率至关重要。本研究选择了41个具有市场普遍性和地区代表性的鲜食葡萄品种。对于每个商业成熟期的品种，我们测定了SSC和TAC，并通过高效液相色谱（HPLC）和液相色谱-质谱（LC-MS）量化了糖类和酸类的组成。研究目标包括：

- 描述商业成熟期各品种的糖类和酸类特征；
- 评估传统指标（SSC、TAC、RTT）与感知甜味和酸味之间的相关性；
- 通过主成分分析（PCA）对成分数据进行降维，以识别关键的风味决定因素；
- 根据关键分析参数对品种进行分类，建立消费者偏好分层和果汁产业应用的筛选框架。

2 材料与方法

2.1 植物材料

2024年6月至9月期间，从中国宁波一家统一管理的葡萄种质资源苗圃中选取了41个具有商业价值的鲜食葡萄品种。采样在多跨度钢架温室（单跨7米；檐高3米；垄高5米；长度60米；壤土pH值8.58；Y形架系统；种植密度2×3米）内进行，此时葡萄已达到商业成熟期。果实表现出均匀的颜色、轻微软化但无变形、无病害，果梗也已完成木质化。从距离树干1.2-1.4米高的非相邻枝条上采摘具有代表性的果穗。每个品种的9个果穗随机分为三组生物学重复样品（每组42颗葡萄），用于感官评估和理化分析。气象条件和采样日期详见表1。

表1. 测试的41个葡萄品种及其商业成熟期的收获时间。

2.2 葡萄果实甜味和酸味的评估

根据GB/T 16291.1-2012指南，组建了一个由10名成员组成的训练有素的感官小组（5名男性，5名女性；年龄20-32岁），他们来自不同的中国地区，具有多样的饮食习惯。在评估前，小组成员完成了标准化培训（GB/T 29605-2013），以识别参考溶液：10克/升蔗糖（甜味）和0.3克/升柠檬酸（酸味）。评估在受控环境条件下进行（Mao等人，2019年），并遵循既定的评估协议（Colonna等人，2004年；Ferrero-del-Teso等人，2022年）。关键参数如下：

2.2.1 环境

评估在一个专用的感官室中进行。为了减少人际影响，小组成员被安排在同一个空间内，但物理布局上防止他们在整个评估过程中相互视线接触或交流。使用漫射荧光照明，环境温度保持在26°C，并确保墙壁呈中性白色且无异味。

2.2.2 样品展示和品尝程序

所有小组成员同时评估同一品种的葡萄。样品由专人分发，同时提供品种名称；因此，评估过程中不清楚品种的真实性。对于每个品种，小组成员依次品尝三颗去皮后的葡萄。在品尝不同品种之间，强制要求用去离子水漱口三次，每次间隔30秒。不同品种的评估之间有5分钟的休息时间。甜味和酸味的感知使用以下7点评分尺度进行评估：

- 甜味：非常甜—中等甜—稍甜
- 酸味：非常酸—中等酸—稍酸—不酸

2.3 SSC和TAC的测定

葡萄汁中的SSC使用手持式Brix计（Pocket Brix-Sourness Meter Master Kit，ATAGO，日本东京）进行测量，TAC则通过用0.1 M/L NaOH溶液滴定并使用1%酚酞作为指示剂来确定。感官评估后，每个品种剩余的12颗葡萄被平均分成三份。每份中的四颗葡萄使用不锈钢手动压榨器压榨汁液，模拟口腔咀嚼过程。所得新鲜汁液立即用于测定SSC。每个份次的剩余汁液汇集后转移到1.5毫升离心管中，以158,000转/分钟的速度离心2分钟。上清液分成三个无菌微量离心管，从每个管中取1毫升澄清汁液用去离子水稀释至50毫升，用于TAC的测定。

2.4 使用HPLC测定果汁中的糖类组成和含量

对于每个品种，将三次离心所得上清液的100微升合并，在容量瓶中稀释至100毫升，并通过0.22微米水相膜过滤到唯一编号的1.5毫升小瓶中，用于HPLC分析。糖类组成（木糖、果糖、葡萄糖、甘露糖、蔗糖）通过外部校准曲线进行定量。色谱分离使用Waters ACQUITY UPLC-QTOF G2系统与BEH Amide柱（1.7微米，2.1×100毫米）。梯度洗脱方案如下：

- 移动相A：含0.1%氨水的乙腈
- 移动相B：含0.1%氨水的水溶液

洗脱速度为0.15毫升/分钟，温度40摄氏度。梯度程序如下：

- 0-1分钟：2.5% B
- 1-7分钟：逐渐增加到40% B
- 7-12分钟：回到2.5% B

检测使用蒸发光散射（ELSD），漂移管温度保持在70摄氏度，氮气流量为1.5升/分钟。

2.5 使用LC-MS测定果汁中的有机酸组成和含量

对于每个品种，将三次离心所得上清液的1毫升合并，在容量瓶中稀释至10毫升，并通过0.22微米水相膜过滤到唯一编号的1.5毫升小瓶中，用于LC-MS分析。有机酸组成（柠檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、琥珀酸）通过外部校准标准进行定量。色谱分离使用Waters ACQUITY UPLC-QTOF G2系统与HSS T3柱（1.7微米，2.1×100毫米）。等度洗脱条件如下：

- 移动相A：含有0.1%甲酸的乙腈
- 移动相B：含有0.1%甲酸的水

流速为0.25毫升/分钟，柱温30摄氏度。质谱检测使用ESI源和双极性扫描。关键参数如下：

- 毛细管电压：3.0千伏（ESI+），2.2千伏（ESI-）
- 源温：120摄氏度
- 氮气干燥气体：15升/分钟

2.6 理论甜度和酸度的计算与验证

理论甜度 = 果糖含量 × 1.7 + 葡萄糖含量 × 0.75（Carocho等人，2017年）。理论酸度 = 柠檬酸含量 × 1 + 苹果酸含量 × 0.74 + 酒石酸含量 × 1.21（Mao等人，2021年）。将理论甜度/酸度指标与感官感知数据进行统计相关分析，以评估其在不同品种间的预测准确性。

2.7 统计数据分析

数据组织使用Microsoft Excel完成。统计分析使用SPSS（v27.0.1）和R（v4.3.1）进行。对于感官评分（甜味和酸味），采用单因素方差分析（ANOVA），以品种为固定因素，随后进行Waller-Duncan事后检验（α=0.05），以识别品种间的显著差异。计算皮尔逊相关系数，以考察SSC、TAC、RTT、单个糖类、有机酸、理论指标和感官评分之间的关系。对有机酸数据（酒石酸、苹果酸、柠檬酸）应用主成分分析（PCA）进行降维，以识别关键贡献因素。对标准化后的果糖和酒石酸数据使用K-means聚类（k=3），并在R中使用factoextra包（v1.0.7）创建聚类可视化图。相关矩阵使用Hmisc包生成，相关图使用PerformanceAnalytics包进行可视化。

3 结果与讨论

3.1 葡萄果实中的SSC、TAC和RTT与其风味之间的关系

SSC在农业生产中是衡量成熟度和风味的关键指标（Cao等人，2010年）。根据行业标准（GH/T 1022-2000），在最佳条件下商业成熟的鲜食葡萄应达到SSC ≥ 15°Brix。然而，由于土壤限制、气候因素和农业实践等因素，某些品种在商业成熟期未能达到这一阈值。鉴于这种表型变异可以为在相似生长条件下生产者的品种选择提供信息，并促进机制研究，我们将评估者的口感评价结果与水果在更广泛标准下的外部特征相结合。尽管可溶性固形物（SSC）低于标准（<15°Brix），但仍符合这些更广泛成熟标准的品种被归类为商业成熟*（用星号标注）。如表S2所总结的，收获的葡萄果实的SSC范围在12.43±0.38°Brix（‘Zaokangbao’）到21.93±0.81°Brix（‘Wankangbao’）之间，平均值为16.79°Brix。总酸含量（TAC）从2.18±0.15 g/L（‘Jade Finger’）到11.88±0.57 g/L（‘Beida’）不等，平均TAC为5.45 g/L。用于生成表2的原始数据可以在表S2中找到。表2. 41个葡萄品种的SSC、TAC和RTT。SSC（°Brix）

TAC (g/L)

RTT







‘Zuijinxiang’
15.87±0.31 efgh

9.1±0.11 b
1.74 opqr



.addTab ‘Ziyuwuhe*’
12.93±0.85 j
6.78±0.71 cd
1.91 nopqr



.addTab ‘Zitianwuhe’
15.23±0.6 ghi
6.05±0.71 cdefg
2.52 mnopqr



.addTab ‘Zaoxiahei’
16.83±0.15 bcdefg
6.8±0.11 cd
2.48 mnopqr



.addTab ‘Zaokangbao*’
12.43±0.38 j
8.38±0.54 b
1.48 r



.addTab ‘Zaocuixiangti’
16.77±0.35 bcdefg
5±0.31 ghij
3.35 jklm



.addTab ‘Jade Finger’
16.5±0.61 bcdefg
2.18±0.15 p
7.57 ab



.addTab ‘Yuxuan No. 1’
21.4±0.2 a
3.43±0.38 klmno
6.24 c



.addTab ‘Yuxuan No. 5’
18.0±0.26 bcd
4.05±0.46 ijklmn
4.44 fhgi



.addTab ‘Yongzaolv’
18.17±0.64 bc
8.1±0.67 b
2.24 nopqr


_PHP ‘Yongzaohong*’
13.63±0.45 ij
6.33±0.26 cdef
2.15 nopqr



‘Yongxiangyu’
15.47±0.59 ghi
5.78±0.42 defg
2.68 klmnop



璁 ‘Yonglvfei’
15.73±0.35 fgh
8.18±0.2 b
1.92 nopqr


/{}/ ‘Yongfeihong*’
13.6±0.46 ij
8.15±0.37 b
1.67 pqr


boobs ‘Yinhong’
17.6±0.2 bcdef
3.83±0.15 jklmn
4.60 fgh



璁 ‘Shine Muscat’
17.13±1.11 bcdefg
2.35±0.17 op
7.29 b



璁 ‘Himrod’
17.0±0.3 bcdefg
3.85±0.11 jklmn
4.42 fghi


_MSB ‘Wankangbao’
21.93±0.81 a
4.08±0.37 ijklmn
5.38 cdef



璁 ‘Qinlongdasui*’
12.6±0.44 j
4.5±0.08 hijkl
2.80 klmno


璎 ‘Puzhimeng’
15.77±0.76 fgh
5.33±0.13 efgh
2.96 klmn


璎 ‘Moldova’
17.93±0.06 bcde
6.43±0.3 cde
2.79 kLmno


璎 ‘Langmanhongyan’
18.33±0.15 b
2.2±0.16 p
8.33 a


璎 ‘Lan Bao Shi’
16.17±1.25 cdefg
6.95±0.8 cd
2.33 mnopqr

璎 ‘Jumeigui’
21.33±0.06 a
4.6±0.11 hijk
4.64 fgh

璎 ‘Kyoho grape’
21.7±0.1 a
5.18±0.07 fghi
4.19 ghij
璎瘿 ‘Jintianmeizhi’
15.47±0.65 ghi
5.33±0.6 efgh
2.90 klmn
璎瘿 ‘Gold Finger’
16.53±1.03 bcdefg
7.03±1.09 c
2.35 mnopqr
璎瘿 ‘Golden Queen’
16.73±0.15 bcdefg
6.73±0.04 cd
2.49 mnopqr
璎瘿 ‘Hutai No. 8’
18.13±0.06 bcd
4.58±0.07 hijk
3.96 ghij
璎瘿 ‘Rosario Rosso’
15.5±0.56 ghi
4.35±0.33 hijklm
3.56 ijkl
璎瘿 ‘Beni Fuji’
21.33±0.21 a
4.1±0.41 ijklmn
5.20 def
璎瘿 ‘Ruby Seedless’
16.07±0.45 defg
3.3±0.46 lmnop
4.87 efg
璎瘿 ‘Balado Red’
16.8±0.7 bcdefg
6.4±0.34 cde
2.63 lmnopq
璎瘿 ‘Balado Black*’
13.37±2.66 j
8.4±0.2 b
1.59 qr
璎瘿 ‘Takatsuma’
16.9±0.1 bcdefg
3.63±0.22 klmn
4.66 fgh
璎瘿 ‘Conglinmeigui’
16.37±0.35 bcdefg
4.45±0.28 hijkl
3.68 hijk
璎瘿 ‘Vitis davidii*’
14.0±0.26 hij
3.45±0.3 klmno
4.06 ghij
璎瘿 ‘Chunfeng’
18.27±0.5 b
3.15±0.33 mnop
5.80 cde
璎瘿 ‘Beda’
18.4±0.62 b
11.88±0.57 a
1.55 r
璎瘿 ‘White Olin’
16.43±0.12 bcdefg
6.23±0.27 cdef
2.64 lmnopq
璎瘿 ‘Amor Rose’
17.93±0.21 bcde
2.98±0.11 nop
6.02 cd
璎瘿 注：在单向方差分析（one-way ANOVA）中，字母标记（如a、b、c、d）用于表示组间均值差异的显著性。相同的字母表示组间没有显著差异，而不同的字母表示存在显著差异。当同一组的字母数量增加时（例如从ab增加到abcd），则表示由于数据变化或样本变化，识别出了更多组间差异。感官评价显示不同品种之间的甜度和酸度感知评分范围很广，ANOVA也证实了这些差异的显著性（表3）。用于生成表3的原始数据可以在表S2中找到。例如，‘Yuxuan No. 1’和‘Wankangbao’的感知甜度得分最高（均为7±0），显著高于‘Ziyuwuhe’（2.3±0.67）和‘Yongzaohong’（2.5±0.71）。在感知酸度方面，‘Beda’（5.1±0.88）和‘Zuijinxiang’（5.1±0.88）得分最高，而许多品种，包括‘Jade Finger’和‘Shine Muscat’，得分接近1.0，表明感知酸度几乎可以忽略不计。表3. 不同葡萄品种在7点量表上的平均甜度和酸度得分。感知甜度和酸度

7点量表甜度
7点量表酸度
BJECT ‘Zuijinxiang’
中等甜度和中等酸度
4.2±0.92 ij
5.1±0.88 ab
_Component ‘Ziyuwuhe*’
微甜和中等酸度
2.3±0.67 mn
4.4±0.97 bc
(Component ‘Zitianwuhe’
中等甜度和中等酸度
4.5±0.85 ghij
5.2±0.79 a
-component ‘Zaoxiahei’
非常甜且略酸
5.8±0.92 cde
2.1±0.74 ef
component ‘Zaokangbao*’
中等甜度和中等酸度
4.1±1.1 ij
4.1±0.74 c
getElement ‘Zaocuixiangti’
中等甜度且略酸
4.6±1.07 ghij
1.9±0.57efg
_component ‘Jade Finger’
微甜且不酸
3.2±0.79 kl
1±0 h
component ‘Yuxuan No. 1’
非常甜且不酸
7±0 a
1±0 h
component ‘Yuxuan No. 5’
非常甜且不酸
6.8±0.42 a
1.2±0.42 gh
componente ‘Yongzaolv’
非常甜且略酸
6.7±0.67 ab
2.4±0.7 de
componente ‘Yongzaohong*’
微甜且中等酸度
2.5±0.71 lmn
5.1±0.88 ab
_Task ‘Yongxiangyu’
非常甜且略酸
6.9±0.32 a
2.2±0.63 e
component ‘Yonglvfei’
非常甜且略酸
5.9±0.74 bcde
3.1±0.74 d
(component ‘Yongfeihong*’
微甜且中等酸度
2.4±0.52 lmn
4.9±0.88 ab
_component ‘Yinhong’
中等甜度且不酸
5.1±0.57 efgh
1.4±0.7 fgh
.component ‘Shine Muscat’
中等甜度且不酸
5.1±0.74 efgh
1.1±0.32 h
component ‘Himrod’
中等甜度且略酸
5.1±0.74 efgh
2.2±0.42 e
component ‘Wankangbao’
非常甜且不酸
7±0 a
1±0 h
.component ‘Qinlongdasui*’
微甜且略酸
2.3±1.06 mn
2.4±0.7 de
component ‘Puzhimeng’
中等甜度且不酸
4.8±0.79 fghij
1.3±0.48 gh
component ‘Moldova’
非常甜且略酸
6.3±0.67 abcd
2.2±1.03 e
cores ‘Langmanhongyan’
中等甜度且不酸
5.3±0.82 efg
1.1±0.32 h
.GetProperty ‘Lan Bao Shi’
中等甜度且略酸
4±0.82 jk
3.1±0.57 d
componente ‘Jumeigui’
非常甜且不酸
6.9±0.32 a
1±0 h
cores ‘Kyoho grape’
非常甜且不酸
6.8±0.42 a
1±0 h
COMPONENT ‘Jintianmeizhi’
微甜且不酸
3.1±0.74 lm
1.2±0.42 gh
_components ‘Gold Finger’
中等甜度且略酸
4.2±0.92 ij
1.9±0.74 efg
component ‘Golden Queen’
中等甜度且中等酸度
4.3±0.95 hij
4.6±1.17 abc
component ‘Hutai No. 8’
非常甜且不酸
6.6±0.52 abc
1.2±0.42 gh
component ‘Rosario Rosso’
中等甜度且略酸
4.1±0.88 ij
1.9±0.74 efg
_mp ‘Beni Fuji’
非常甜且不酸
6.8±0.42 a
1±0 h
中等甜度且不酸
4.9±0.99 fghi
1.4±0.7 fgh
_components ‘balado red’
中等甜度且中等酸度
5.2±0.63 efg
4.1±0.88 c
/compiler ‘balado black*’
微甜且中等酸度
2.3±0.48 mn
5.3±0.82 a
wstring ‘takatsuma’
中等甜度且不酸
4.5±0.85 ghij
1.2±0.42 gh
(component ‘conglinmeigui’
中等甜度且略酸
4.45±0.28 hijkl
3.68 hijk
component ‘vitis david ‘ruby seedless’ 中等甜度且不酸 4.9±0.99 fghi 1.4±0.7 fgh _components ‘balado red’ 中等甜度且中等酸度 5.2±0.63 efg 4.1±0.88 c compiler ‘balado black*’ 微甜且中等酸度 2.3±0.48 mn 5.3±0.82 a wstring ‘takatsuma’ 中等甜度且不酸 4.5±0.85 ghij 1.2±0.42 gh (component ‘conglinmeigui’ 中等甜度且略酸 4.45±0.28 hijkl 3.68 hijk component ‘vitis> 中等甜度且不酸
4.9±0.99 fghi
1.4±0.7 fgh
_components ‘balado red’
中等甜度且中等酸度
5.2±0.63 efg
4.1±0.88 c
/compiler ‘balado black*’
微甜且中等酸度
2.3±0.48 mn
5.3±0.82 a
wstring ‘takatsuma’
中等甜度且不酸
4.5±0.85 ghij
1.2±0.42 gh
(component ‘conglinmeigui’
中等甜度且略酸
4.45±0.28 hijkl
3.68 hijk
component ‘vitis david>酒石酸含量（g/L）
柠檬酸含量（g/L）
苹果酸含量（g/L）
葡萄糖含量（g/L）
果糖含量（g/L）

‘最金香’
7.21 ± 0.18 c
0.16 ± 0.01 mno
2.26 ± 0.12 c
77.11 ± 0.74 pq
80.08 ± 1.77 mnop

‘紫玉核桃*’
5.1 ± 0.2 fg
0.13 ± 0.01 qrs
1.18 ± 0.02 hijkl
53.04 ± 6.34 v
58.97 ± 3.82 rs

‘紫天核桃’
4.31 ± 1.23 ij
0.4 ± 0.02 c
1.75 ± 0.49 de
67.4 ± 2.29 rs
77.41 ± 1.34 nop

‘早霞黑’
4.51 ± 0.05 hi
0.18 ± 0.01 jkl
1.17 ± 0.03 hijkl
110.55 ± 0.27 e
112.64 ± 1.5 cd

‘早康宝*’
5.58 ± 0.22 e
0.34 ± 0.01d
4.58 ± 0.22 a
79.12 ± 1.55 op
89.88 ± 1.23 ijk

‘早秋香’
3.44 ± 0.17 lm
0.15 ± 0 opq
1.69 ± 0.1 def
84.25 ± 2.34 mn
85.25 ± 2.98 klm

‘玉指’
2.31 ± 0.03 pq
0.05 ± 0 v
0.59 ± 0.02 pq
70.16 ± 0.87 r
62.65 ± 0.21 qr

‘育轩1号’
4.21 ± 0.05 ij
0.15 ± 0 no
0.87 ± 0.02 lmnop
123.96 ± 1.15 c
131.93 ± 0.44 a

‘育轩5号’
4.09 ± 0.26 ijk
0.18 ± 0 j
0.8 ± 0.02 mnopq
109.63 ± 2.01 e
117.27 ± 2.9 bc

‘永枣绿’
8.87 ± 0.23 a
0.31 ± 0.01 e
1.74 ± 0.06 de
112.1 ± 0.39 e
117.45 ± 2.07 bc

‘永枣红*’
4.31 ± 0.31 ij
0.28 ± 0.01 f
1.65 ± 0.16 def
62.93 ± 2.29 t
66.42 ± 1.75 q

‘永香余’
3.6 ± 0.06 lm
0.23 ± 0.01 g
1.31 ± 0.08 ghi
93.45 ± 2.02 gh
103.82 ± 2.06 f

‘永绿飞’
3.72 ± 0.31 kL
0.33 ± 0.03 d
2.96 ± 0.78 b
92.7 ± 0.47 ghi
105.12 ± 0.92 ef

‘永飞红*’
5.49 ± 0.22 ef
0.28 ± 0.01 f
1.9 ± 0.14 d
56.52 ± 2.1 u
58.4 ± 1.04 rs

‘银红’
2.47 ± 0.04 opq
0.16 ± 0 mno
0.72 ± 0.04 nopq
81 ± 1.17 no
77.06 ± 0.17 nop

‘ Shine Muscat’
2.7 ± 0.1 nop
0.13 ± 0 qrs
0.78 ± 0.04 mnopq
82.56 ± 1.04 mno
80.02 ± 3.39 mnop

‘希姆罗德’
4.29 ± 0.08 ij
0.04 ± 0 v
0.29 ± 0.01 rs
89.42 ± 1.4 ij
80.08 ± 1.45 mnop

‘万能宝’
4.46 ± 0.12 hi
0.16 ± 0 lmn
0.98 ± 0.03 klmn
116.87 ± 2.08 d
119.18 ± 1.46 b

‘秦龙达绥*’
3.84 ± 0.1 jkl
0.13 ± 0 rs
1.04 ± 0.03 ijklm
49.13 ± 0.57 w
60.71 ± 2.52 r

‘普志梦’
3.59 ± 0.05 lm
0.15 ± 0 opq
1.44 ± 0.06 fgh
90.52 ± 1.67 hij
94.72 ± 1.53 ghi

‘摩尔多瓦’
6.64 ± 0.12 d
0.24 ± 0.01 g
0.66 ± 0.02 opq
106.18 ± 2.08 f
112.74 ± 2.08 cd

‘朗曼红颜’
2.1 ± 0.03 q
0.14 ± 0 pqr
0.57 ± 0.03 pq
84.45 ± 0.71 mn
76.68 ± 1.31 op

‘兰宝石’
4.49 ± 0.33 hi
0.16 ± 0 no
1.51 ± 0.04 efg
85.4 ± 0.27 klm
97.2 ± 1.28 g

‘聚美瑰’
5.57 ± 0.4 e
0.23 ± 0.01 g
1.22 ± 0.03 ghijk
129.52 ± 2.3 ab
134.81 ± 15.59 a

‘Kyoho葡萄’
4.9 ± 0.39 gh
0.2 ± 0 hi
0.82 ± 0.03 mnop
126.76 ± 2.77 bc
134.64 ± 2.69 a

‘金天梅子’
3.51 ± 0.03 lm
0.18 ± 0 jkl
0.99 ± 0.02 jklmn
74.7 ± 1.06 q
82.53 ± 2.45 lmno

‘金指’
3.17 ± 0.01 mn
0.18 ± 0.01 jk
1.67 ± 0.1 def
82.68 ± 1.9 mno
83.25 ± 0.37 lmn

‘金皇后’
5.29 ± 0.16 efg
0.46 ± 0.01 b
1.32 ± 0.04 ghi
84.88 ± 1.56 lm
90.71 ± 0.54 hijk

‘葫芦8号’
4.14 ± 0.14 ijk
0.14 ± 0 qrs
0.92 ± 0.02 klmno
104.56 ± 1.71 f
110 ± 0.96 de

‘罗萨里奥罗索’
4.31 ± 0.09 ij
0.21 ± 0 h
1.08 ± 0.03 ijklm
64.91 ± 2.73 st
74.19 ± 0.21 p

‘贝尼富士’
3.4 ± 0.19 lm
0.14 ± 0.01 qrs
0.5 ± 0.02 qr
130.88 ± 2.43 a
122.32 ± 7.56 b

‘鲁比无籽’
2.66 ± 0.09 op
0.13 ± 0 rs
0.66 ± 0.02 opq
81.82 ± 2.32 mno
85.51 ± 1.4 klm

‘巴拉多红’
6.59 ± 0.35 d
0.15 ± 0 nop
1.29 ± 0.07 ghij
82.58 ± 1.61 mno
87.46 ± 1.29 jkl

‘巴拉多黑*’
7.8 ± 0.05 b
0.19 ± 0 ij
2.17 ± 0 ij
2.17 ± 0.2 c
54.93 ± 1.74 uv
75.41 ± 2.41 p

‘Takatsuma’
2.65 ± 0.09 op
0.16 ± 0.01 lmn
0.81 ± 0.01 mnopq
94.24 ± 0.74 g
93.33 ± 3.15 ghij

‘丛林美瑰’
2.9 ± 0.07 no
0.08 ± 0 u
1.03 ± 0.05 ijklm
88.06 ± 1.88 jkl
87.54 ± 1.24 jkl

‘Vitis davidii*’
2.79 ± 0.11 no
0.12 ± 0 s
0.22 ± 0 s
58.28 ± 1.1 u
53.45 ± 0.29 s

‘春风’
3.14 ± 0.07 mn
0.17 ± 0 jklm
0.94 ± 0.03 klmno
88.53 ± 1.55 jk
96.51 ± 3.58 gh

‘贝达’
6.71 ± 0.01 d
0.64 ± 0.01 a
1.51 ± 0.03 efg
93.13 ± 2.73 gh
81.88 ± 2.29 lmno

‘白奥林’
5.67 ± 0.16 e
0.1 ± 0 t
0.96 ± 0.04 klmno
126.05 ± 1.15 c
110 ± 0.96 de

‘Amor Rose’
3.52 ± 0.11 lm
0.17 ± 0 klmn
0.95 ± 0.04 klmno
96.18 ± 2.33 g
102.6 ± 1.83 f

注：同一列中的不同字母表示品种间的显著差异（p < 0.05，Waller-Duncan检验）。在本研究的分析参数范围内，只有葡萄糖、果糖、酒石酸、苹果酸和柠檬酸在41个葡萄汁样品中可以定量检测到。其他潜在成分低于检测限，这与之前的基于果汁的研究结果一致（Chen等人2015；Coelho等人2018；Dos Santos Lima等人2014；Liu等人2007）。值得注意的是，所有新鲜压榨的果汁中均未检测到蔗糖。这一发现与采用整颗果实提取糖分的研究结果相反（Asgarian等人2022；Leng等人2022；Wang等人2022；Zhong等人2023），但与针对果汁的特定分析结果相符（Da Silva等人2019；Scettri等人2024）。这可能有两个机制上的解释：一方面，蔗糖主要存在于韧皮部和维管组织中（Wang等人2022），其结构完整性在手工压榨过程中难以分解；另一方面，大量的蔗糖转化酶活性迅速将释放的蔗糖水解为葡萄糖和果糖。这一酶解释与近期研究发现一致（Scettri等人2024），为蔗糖在压榨葡萄汁中始终未被检测到提供了最可能的解释。表4展示了41个葡萄品种的糖分和酸含量。所有可定量化合物在不同品种间均观察到了显著差异（p < 0.05，Waller-Duncan检验）。相关性分析（图2）显示，总糖分（葡萄糖+果糖）与总酸含量（酒石酸+苹果酸+柠檬酸）之间存在高度显著的正相关（r = 0.81，p < 0.001），同样，酒石酸含量与总酸含量之间也存在显著正相关（r = 0.79，p < 0.001）。这种机制联系为总糖分和总酸含量作为可靠的成熟度指标提供了化学基础，并解释了它们与感知甜度和酸度的关联。

图2 显示了关键化学指标（总糖分（葡萄糖和果糖）与总酸含量（酒石酸、苹果酸和柠檬酸）之间的相关性，以及总糖分与总酸含量之间的相关性。

3.3 理论计算出的甜度/酸度值与不同品种的感知甜度和酸度之间的关联及其验证
虽然我们的分析建立了糖分/酸组成与物理化学指标（总糖分/总酸含量）之间的关系，但它们与感官感知之间的联系需要进一步验证。因此，我们根据已建立的单糖甜度和有机酸味觉阈值计算了理论上的甜度/酸度值。这些理论值与品尝小组的感官评级在统计上具有相关性（图3）。图3显示，理论甜度与感知甜度之间存在显著正相关（r = 0.88，p < 0.001），这种相关性比总糖分与感知甜度之间的相关性更强（r = 0.74）。相比之下，感知酸度与理论酸度之间的相关性较弱（r = 0.68，p < 0.001）。这些发现证实，计算模型能够有效地捕捉品种的感官特征，尤其是在甜度方面。然而，酸度感知模型在预测感知酸度方面存在一定的局限性，这可能是由于酸之间的复杂相互作用以及高糖含量的抑制效应所致。

3.4 主成分分析（PCA）减少维度以识别影响果实质量的关键指标
尽管计算模型与感官感知结果一致，但其复杂性需要简化。因此，我们对有机酸的理论酸度指标应用了主成分分析（PCA）。鉴于葡萄糖和果糖的比例接近1:1，且果糖的甜度更强，因此在不进行维度降维的情况下保留了果糖。PCA显示，酒石酸的理论酸度在PC1和PC2上有正向载荷（累积方差解释了82.6%的变异）。酒石酸在PC1和PC2上的正向载荷表明它占据了有机酸组成的很大一部分变异。然而，值得注意的是，柠檬酸、酒石酸和苹果酸并不是完全共变的；因此，单靠酒石酸可能无法完全代表酸度的复杂性。图4显示了有机酸的PCA结果。随后的相关性分析（图5）证实，果糖含量与感知甜度之间存在显著正相关（r = 0.88，p < 0.001），而酒石酸含量与感知酸度之间存在显著正相关（r = 0.60，p < 0.001）。这些发现确认了果糖和酒石酸是葡萄品种中感知甜度和酸度的关键化学指标。值得注意的是，果糖能够直接推断出感知甜度。然而，与预期相反，酒石酸对感知酸度的预测能力并未超过总酸含量。这一结果出乎意料，因为酒石酸具有与其他葡萄酸不同的化学性质，特别是其更强的酸性（较低的pKa值），我们原本假设它与感官酸度的关联会更强。我们将这一结果归因于味觉抑制效应（Junge等人2020；Green等人2010；Qin等人2022），在这些情况下，极端的糖-酸不平衡（糖:酸比例 > 8:1）会削弱感知酸度，而仅依赖酒石酸会放大测量误差。此外，有机酸之间的不完全共变意味着单靠酒石酸可能无法完全捕捉与酸度感知相关的所有变异。

3.4 不同葡萄品种的质量分级
PCA确定了酒石酸和果糖是感知甜度和酸度的关键决定因素。为了探索影响品种差异的潜在化学因素，我们根据酒石酸和果糖浓度对41个品种进行了k均值聚类。这种对基本化学指标的关注为理解品种之间的关系提供了补充视角。聚类