國產(chǎn)橡木與歐美橡木主要成分的差異分析

李蘭曉，李記明，趙 虎，姜文廣，于 英，沈志毅

(煙臺張裕集團有限公司技術(shù)中心，山東煙臺264000)

國產(chǎn)橡木與歐美橡木主要成分的差異分析

李蘭曉，李記明，趙 虎，姜文廣，于 英，沈志毅

(煙臺張裕集團有限公司技術(shù)中心，山東煙臺264000)

對蒙古櫟和遼東櫟兩種國產(chǎn)橡木中影響葡萄酒陳釀的主要成分進行分析，并與法國的無柄橡和美國白橡進行對比。結(jié)果表明，蒙古櫟中鞣花單寧、總酚、反式橡木內(nèi)酯以及鞣花酸和沒食子酸的含量與美國橡木較為接近，且順反橡木內(nèi)酯之間的比值也與美國橡木近似，但順式橡木內(nèi)酯的含量顯著低于美國橡木，而與法國橡木接近；而遼東櫟無論是鞣花單寧和總酚的含量，還是順反橡木內(nèi)酯以及低分子酚類化合物的含量，在所測試的4種橡木中，均表現(xiàn)為最低，且與法國和美國橡木相比具有顯著差異。因此，從橡木用于葡萄酒陳釀的潛力來看，蒙古櫟是更適合開發(fā)國產(chǎn)橡木桶的樹種。

橡木； 品種； 糅花單寧； 總酚； 橡木內(nèi)酯； 低分子酚類

橡樹屬于殼斗科（Fagaceae）櫟屬（Quercus L.）植物。世界上有300多種櫟屬植物，但適宜制作葡萄酒和白蘭地陳釀用橡木桶的僅有幾種，主要包括產(chǎn)自歐洲的無柄橡（Quercus petraea）和有柄橡（Quercus robur）以及產(chǎn)自美洲的美洲白橡（Quercus alba）。由于品種特性和生長環(huán)境不同，不同品種的橡木在形態(tài)、成分以及性質(zhì)方面都具有一定差異，如橡木的生長高度、紋理的粗細、密度、木材產(chǎn)出率以及橡木中各種化合物的種類和含量等。一般來講，有柄橡生長快，紋理較粗，導管和空洞較少，木材中富含易溶于水的酚類化合物，而芳香化合物含量低，一般用來制作白蘭地橡木桶；無柄橡的生長速率較慢，紋理較細，木材中含有的酚類化合物與揮發(fā)性香氣化合物相對較為平衡；美洲白橡的特點是導管富含侵填體，含有較多的橡木內(nèi)酯和揮發(fā)性香氣化合物，而不揮發(fā)的鞣花單寧含量相對較低[1，2]。正是由于不同品種橡木在成分以及結(jié)構(gòu)方面的差異，導致不同品種橡木處理的葡萄酒風味也不同。隨著經(jīng)驗的積累及科技的進步，人們已經(jīng)能夠比較精確地了解不同類型的橡木及其特性。不同品種的橡木確實存在一定差別，甚至同一森林不同樹體之間的差異也非常大[3]，因此，在制作橡木桶時，需要對橡木的品種和產(chǎn)地進行綜合考慮。

近年來，隨著國際葡萄酒市場的不斷發(fā)展，葡萄酒行業(yè)對橡木資源的需求也越來越大。為了開發(fā)新的橡木資源，國外學者對歐洲不同地區(qū)，包括法國、西班牙、羅馬尼亞、俄羅斯等不同國家和品種的橡木開展了深入研究。研究表明[4-6]，橡木的品種、產(chǎn)地以及木桶制作過程中的風干及烘烤工藝均會對橡木的成分產(chǎn)生影響，其中，烘烤對橡木成分的影響最大，而品種、產(chǎn)地以及風干等因素對橡木中的成分也具有較大影響，尤其是對于橡木中最重要的揮發(fā)性化合物橡木內(nèi)酯而言，不同品種橡木中橡木內(nèi)酯的含量具有較為明顯的差異。一般來講，美洲白橡含有較多的順式橡木內(nèi)酯，而法國橡木則是反式橡木內(nèi)酯含量較多，而且美國橡木中順反橡木內(nèi)酯含量的比值通常大于5，而法國橡木中順反橡木內(nèi)酯含量的比值一般低于2[7]。由于順式橡木內(nèi)酯（Cis-oaklactone）的閾值僅為60μg/L，可使葡萄酒產(chǎn)生較為強烈的橡木和椰子氣味，而反式橡木內(nèi)酯閾值為370μg/L，對葡萄酒感官的影響相對較小，因此，采用法國橡木和美國橡木陳釀的葡萄酒，在感官方面也有明顯差異[8]。

我國是櫟屬植物的主要分布區(qū)域之一，有50多種櫟屬植物，主要樹種有蒙古櫟、遼東櫟、麻櫟以及槲櫟等。這些櫟屬植物與歐美橡木的結(jié)構(gòu)和成分具有相似性，國內(nèi)已有多家以國產(chǎn)橡木為原料生產(chǎn)橡木制品的企業(yè)。但由于品種特性以及土壤、氣候等生長環(huán)境不同，國產(chǎn)橡木與國外橡木還存在差別[9]，但對于國產(chǎn)橡木在制桶潛力方面的研究資料尚不多見。因此，本研究對蒙古櫟和遼東櫟兩種國產(chǎn)橡木的成分進行研究，并與法國的無柄橡及美洲白橡進行對比，以分析國產(chǎn)橡木用于制作橡木桶的可能性和潛力，為拓展橡木資源提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

材料：法國橡木片和美國橡木片，規(guī)格為3mm×15mm× 3mm左右的不規(guī)則片狀，橡木品種分別為無柄橡和美洲白橡，由法國納達利橡木桶公司提供；蒙古櫟和遼東櫟橡木片由煙臺神馬橡木制品有限公司提供，大小與法國橡木和美國橡木相同。每個品種選擇5份相同批次的橡木片進行檢測。

試劑及耗材：無水乙醇、酒石酸、酒石酸氫鉀、無水硫酸鈉、氯化鈉為分析純試劑，二氯甲烷、γ-己內(nèi)酯、3,4-二甲基苯酚、順式橡木內(nèi)酯、反式橡木內(nèi)酯、丁香酚、鞣花酸、沒食子酸、香草酸、丁香酸、阿魏酸、香草醛、丁香醛、松柏醛、芥子醛均為色譜純，購自上海國藥集團。

儀器設(shè)備：QP2010 Plus氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠；SHB-3型循環(huán)水多用真空泵，鄭州杜甫儀器廠；DC-12型氮吹儀，上海安譜科學儀器有限公司；1100型高效液相色譜儀（二極管陣列檢測器），美國Agilent公司；Lambd950紫外可見分光光度計，美國PE公司；JKAPG-50高速萬能粉碎機，上海精科公司；FE20K型pH計，瑞士梅特勒公司；ML104型電子天平，瑞士梅特勒公司。

1.2 橡木提取液的制備[10]

橡木片粉碎后過20目篩，準確稱取5 g橡木粉末，置于250m L模擬酒溶液中（12%vol乙醇，0.7 g/L酒石酸，1.11 g/L酒石酸氫鉀），20℃避光浸泡15 d，每天定時搖瓶1次，然后用布氏漏斗過濾，濾液置于4℃冰箱中待測。

1.3 總酚含量的測定[11]

采用分光光度法，將橡木提取液用蒸餾水稀釋10倍，用1mm的比色皿，測定提取液在280 nm波長的吸光度。總酚含量以橡木提取液的吸光度表示。

1.4 鞣花單寧含量的測定[12]

取0.5m L橡木提取液，在氮吹和室溫條件下，加入2 m L 0.1mol/L的亞硝酸溶液，反應(yīng)15min后在600 nm波長測定藍色溶液的吸光值，以鞣花單寧做標準曲線計算橡木中鞣花單寧的含量。

1.5 揮發(fā)性化合物含量的測定[10]

1.5.1 揮發(fā)性化合物的提取

準確取50m L橡木提取液，添加100μL以95%vol乙醇配制的內(nèi)標物γ-己內(nèi)酯和3,4-二甲基苯酚溶液（濃度分別為2mg/m L、20mg/L），加NaCl至飽和，用二氯甲烷液液萃取3次，每次15m L。萃取結(jié)束后合并有機相，用無水硫酸鈉干燥，然后用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，30℃條件下將有機相濃縮至1m L，再用氮吹儀吹至500μL，置于4℃冰箱，供GC-MS分析。

1.5.2 GC-MS分析

色譜條件：SUPELCOWAX（30m×0.25mm×0.25μm），進樣口溫度為230℃，檢測器溫度290℃；載氣為氦氣，流速為1.1m L/m in；進樣量為1μL，分流比30∶1，升溫程序為：初溫45℃，以3℃/m in升至230℃，保持25min，然后以10℃/m in升至270℃，保持21m in。

質(zhì)譜條件：EI電離源，電子轟擊能量為70 eV，離子源溫度為230℃；掃描范圍為35～350 amu。

1.6 低分子酚類化合物含量的測定[13]

1.6.1 樣品處理

準確稱取1 g橡木粉末，加入100m L甲醇水溶液（1∶1）室溫條件下振蕩提取24 h，布氏過濾器過濾后，40℃以下真空旋轉(zhuǎn)去除甲醇，水相分別用20m L乙醚和乙酸乙酯萃取3次，合并乙醚和乙酸乙酯相，加20 g無水硫酸鈉，40℃旋蒸，用甲醇水(1∶1)定容至1m L。置于4℃冰箱，供HPLC分析。

1.6.2 HPLC-DAD檢測低分子酚類的方法

色譜柱：C18HypersylODS色譜柱（200mm×4.0mm，5μm）以及相同材料的預(yù)柱（4mm×4mm）；柱溫30℃；進樣量20μL；流動相A為0.1%磷酸水溶液，流動相B為0.1%磷酸甲醇溶液。洗脫程序：100%流動相A至85%（20m in），75%（30m in），50%（50m in），0%（70m in）。流速：1m L/min。檢測波長：280 nm。根據(jù)樣品的出峰保留時間比對對照品的保留時間，確定樣品中單體酚類物質(zhì)的組成；根據(jù)保留時間及特征吸收色譜與標準品對照定性，用外標法定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 橡木品種對鞣花單寧含量的影響

鞣花單寧是橡木中的主要單寧，是影響橡木桶貯葡萄酒質(zhì)量的重要因素之一[14]。研究表明，橡木中的鞣花單寧比葡萄酒中的類黃酮酚更容易氧化，它緩慢而有規(guī)律的耗氧為葡萄酒的橡木桶貯存提供微氧化環(huán)境，可促進單寧和花色素苷的縮合反應(yīng)，有利于增加葡萄酒顏色、提高顏色的穩(wěn)定性、減輕紅葡萄酒的澀味并保護葡萄酒被過度氧化[15]。不同品種橡木鞣花單寧含量見圖1。從圖1可知，法國橡木中鞣花單寧含量最高，達63.8mg/g± 11.4mg/g，且顯著高于其他品種橡木；遼東櫟中鞣花單寧含量最低，其含量僅為5.6mg/g±1.2mg/g，不足法國橡木中鞣花單寧含量的1/10。而美國橡木和蒙古櫟，鞣花單寧含量較為相近，其含量分別為23.5mg/g±7.1mg/g和22.6mg/g±6.7mg/g，相當于法國橡木中鞣花單寧含量的1/3左右。

圖1 橡木品種對糅花單寧含量的影響

2.2 橡木品種對總酚含量的影響

利用酚類物質(zhì)在光波長280 nm下被吸收的特性，對橡木提取物中的總酚含量進行測定，結(jié)果見圖2。從圖2可以看出，與鞣花單寧含量的變化規(guī)律相似，法國橡木的總酚含量在所測試的4種橡木中最高，且與其他品種橡木有顯著差異；其次是蒙古櫟和美國橡木，其總酚含量相近，約為法國橡木的一半左右，而遼東櫟在4種橡木中總酚含量最低，其含量僅為法國橡木總酚含量的1/4到1/3。

圖2 橡木品種對總酚含量的影響

2.3 橡木品種對揮發(fā)性化合物的影響

橡木內(nèi)酯是原橡木中最重要的揮發(fā)性化合物之一，是使葡萄酒產(chǎn)生橡木、椰子等怡人香氣的主要化合物，因此其含量常作為判斷橡木香氣潛力的依據(jù)[16]，并將順反橡木內(nèi)酯之間的比值，作為區(qū)分法國橡木和美國橡木的主要指標[7，17]。不同品種橡木中順反橡木內(nèi)酯的含量見表1。從表1可以看出，法國橡木和美國橡木中順反橡木內(nèi)酯的含量及二者之間的比例具有顯著差異，美國橡木中順式橡木內(nèi)酯含量顯著高于法國橡木，而對于反式橡木內(nèi)酯來說，則是法國橡木顯著高于美國橡木。法國橡木中順反橡木內(nèi)酯含量之間的比值僅為0.9±0.3，美國橡木則為7.0±1.3。而對于2種國產(chǎn)橡木來講，蒙古櫟中順式橡木內(nèi)酯含量為22.6μg/g±6.2μg/g，反式橡木內(nèi)酯含量為4.4μg/g±0.5μg/g，分別與法國橡木中順式橡木內(nèi)酯和美國橡木中反式橡木內(nèi)酯的含量無顯著差異。而遼東櫟在所測試的4種橡木中，順式和反式橡木內(nèi)酯含量均為最低，且與法國橡木和美國橡木均具有顯著差異。蒙古櫟和遼東櫟中順反橡木內(nèi)酯之間的比值分別為6.6± 1.5和8.1±1.0，與美國橡木較為接近，但與法國橡木具有顯著差異。

丁香酚是原橡木中另一種重要的揮發(fā)性化合物[18]，可賦予葡萄酒煙熏、香料和丁香等氣味，并且其含量在橡木的風干和烘烤過程中變化較小，因此，丁香酚的含量也是判斷橡木香氣潛力的依據(jù)之一[19]。由表1可知，在所測試的4種橡木中，蒙古櫟中丁香酚含量最高，為6.2μg/g，其次是美國橡木和法國橡木，但這3種橡木之間，丁香酚的含量無顯著差異。而遼東櫟在所測試的4種橡木中，丁香酚含量最低，僅為2.4μg/g±0.5μg/g，且與其他3種橡木相比有顯著差異。

表1 不同品種橡木中揮發(fā)性成分的含量 (μg/g)

表2 不同品種橡木中低分子酚類化合物的含量 (mg/kg)

2.4 橡木品種對低分子酚類化合物的影響

橡木中的水解單寧可降解產(chǎn)生鞣花酸、沒食子酸，木質(zhì)素也可降解產(chǎn)生香草醛、松柏醛等酚醛類化合物，并氧化產(chǎn)生相應(yīng)的酚酸。這些低分子酚類化合物對葡萄酒的顏色、香氣和口感均具有重要影響[20]。從表2可以看出，鞣花酸和沒食子酸是橡木中含量最多的2種酚酸類化合物，其含量占低分子酚類化合物總量的84%～91%，其中，鞣花酸的含量占低分子酚類化合物總量的65%～75%。在所測試的4種橡木中，法國橡木中鞣花酸含量顯著高于其他3種橡木，而遼東櫟鞣花酸含量最低，且與其他3種橡木均具有顯著差異。由于鞣花酸是由鞣花單寧水解產(chǎn)生的，因此，4種橡木中鞣花酸含量的差異，反映了不同品種橡木中鞣花單寧含量的差異。

沒食子酸在4種橡木中的含量變化規(guī)律與鞣花酸相似，法國橡木中的含量最高，遼東櫟含量最低，而美國橡木和蒙古櫟中，沒食子酸含量無顯著差異。

香草酸、丁香酸以及香草醛和丁香醛等酚酸和酚醛化合物的含量，在不同品種橡木之間也表現(xiàn)出一定差異，但其含量在低分子酚類化合物中所占比例較少，含量較多的丁香醛在低分子酚類化合物中所占比例也僅有2.1%～5.7%，而其他酚醛和酚酸化合物所占比例更低，這主要是由于丁香醛和香草醛等酚醛化合物及相應(yīng)的酚酸化合物，主要是由木質(zhì)素在熱降解過程中產(chǎn)生的，而在原橡木中含量相對較少[21]。

對于低分子酚類化合物總量來說，由于鞣花酸和沒食子酸占到低分子酚類化合物總量的80%以上，因此，4種橡木的鞣花酸和沒食子酸的變化規(guī)律一致。法國橡木中低分子酚類化合物的含量顯著高于其他品種橡木，而蒙古櫟和美國橡木低分子酚類化合物的含量較為相近，而遼東櫟中低分子酚類化合物含量最低。

3 結(jié)論

通過對法國橡木、美國橡木以及蒙古櫟和遼東櫟這4種橡木的主要指標進行測定，結(jié)果表明，蒙古櫟中的鞣花單寧、總酚含量、反式橡木內(nèi)酯和鞣花酸以及沒食子酸的含量與美國橡木較為接近，且順反橡木內(nèi)酯之間的比值為6.6±1.5，也與美國橡木近似，丁香酚含量略高于其他品種，但與法國橡木和美國橡木相比并沒有顯著差異，而順式橡木內(nèi)酯的含量顯著低于美國橡木，但與法國橡木接近；而遼東櫟無論是鞣花單寧和總酚的含量，還是順反橡木內(nèi)酯以及鞣花酸和沒食子酸的含量，在所測試的4種橡木中，均表現(xiàn)為最低，且與法國和美國橡木相比，大多具有差異顯著。因此，從橡木用于葡萄酒陳釀的潛力來看，蒙古櫟與歐美橡木相比表現(xiàn)出自己獨特的特點，是更適合開發(fā)國產(chǎn)橡木桶的樹種，而遼東櫟的開發(fā)潛力不大。因此，將以蒙古櫟進行后續(xù)研究。

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Difference in M ain Compositionsbetween Domestic and European/American Oak

LILanxiao,LIJim ing,ZHAO Hu,JIANGWenguang,YU Ying and SHEN Zhiyi
(Technology Centerof Zhangyu Group Co.Ltd.,Yantai,Shandong 264000,China)

Themain compositionsof Quercusmongolica and Quercus liaotungensis were determined and then compared w ith Quercuspetraea from French and Quercus alba from America.The results showed that,the contentof ellagitannin,total phenol,trans-oak lactone,ellagic acid and gallic acid in Quercusmongolica were close to American oak,and the ratio between cis/trans-oak lactonewasalso sim ilar to Quercus alba, however,the content of cis-oak lactonewas significantly lower than American oak and close to French oak.The contentof ellagitannin,total phenol,cis and trans-oak lactone and low-molecular-weightphenolic compounds such as ellagic acid and gallic acid in Quercus liaotungensis were the lowest in the four kinds of oak,and it had a significant difference w ith French/America oak.Accordingly,Quercusmongolica was more suitable for producing oak barrels.

oak;variety;ellagitannin;totalphenol;oak lactone,low-molecular-weightphenolic compounds

TS262.6；TS261.4

A

1001-9286（2016）12-0052-04

10.13746/j.njkj.2016256

山東省泰山學者領(lǐng)軍人才項目；煙臺市科技發(fā)展計劃項目（2013NC054）。

2016-08-18

李蘭曉（1982-），男，工程師，研究方向為葡萄與葡萄酒，E-mail：lilanxiao123456@163.com。

李記明（1966-），男，研究員，研究方向為葡萄酒釀造技術(shù)，E-mail：zyljm@163.com。

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2016-11-04；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20161104.1433.007.htm l。