國產(chǎn)遼東櫟和蒙古櫟揮發(fā)性物質(zhì)提取工藝優(yōu)化及其香氣輪廓分析

吳娟弟 牛見明 張波 楊博 張瑜 王瑩捷 韓舜愈

摘要：對國產(chǎn)遼東櫟和蒙古櫟中揮發(fā)性成分的水浴加熱浸提工藝進(jìn)行了單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。結(jié)果表明：影響其揮發(fā)性物質(zhì)提取效率的主次因素分別為提取溫度（60 ℃）>酒精體積分?jǐn)?shù)（50%）>提取時間（12 h）>提取次數(shù)（2次）。利用此優(yōu)化條件，以法國產(chǎn)橡木為對照，對國產(chǎn)遼東櫟和蒙古櫟進(jìn)行揮發(fā)性化合物分析，在法國產(chǎn)橡木、國產(chǎn)遼東櫟和國產(chǎn)蒙古櫟中分別鑒定出79、88和77種揮發(fā)性物質(zhì)組分。對上述橡木進(jìn)行香氣輪廓模擬分析，結(jié)果顯示國產(chǎn)遼東櫟和蒙古櫟與法國產(chǎn)橡木的氣味特點(diǎn)較為相似，均表現(xiàn)出濃郁的糠醛、烤面包氣味和橡木香，但是國產(chǎn)遼東櫟在煙熏味和香草香方面更為突出。

關(guān)鍵詞：國產(chǎn)橡木;揮發(fā)性物質(zhì);提取工藝優(yōu)化;響應(yīng)面法;香氣輪廓模擬

中圖分類號：TS262.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000-4440（2020）06-1559-10

Abstract：To optimize the extraction process of volatile components in Quercus liaotungensis Koidz and Q. mongolica Fisch， the single factor and response surface experiments were used to determine the optimal water bath heating extraction process of the volatile matter. The results showed that the primary and secondary factors affecting the extraction efficiency of aroma compounds in oak followed the order of extraction temperature （60 ℃）> ethanol volume fraction （50%）> extraction time （12 h）> extraction times （two times）. Under the optimized process conditions， the number of volatile matter in Q. liaotungensis Koidz， Q. mongolica Fisch and Q.acutissima Caruth was 88， 77 and 79. Meanwhile， the results showed that the aroma profiles of the three kinds of oak were similar， and they all had strong furfural， toast and oak aroma. But Q. liaotungensis was more prominent in smoke and vanilla characteristics.

Key words：domestic oak;volatile components;optimization of extraction process;response surface method;aroma profile simulation

香氣是評價葡萄酒品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，影響其感官質(zhì)量、內(nèi)在品質(zhì)和商品價值。研究發(fā)現(xiàn)，葡萄酒的香氣除受葡萄品種、環(huán)境條件、栽培管理和釀造工藝等因素影響外，陳釀方式及貯藏環(huán)境也對其延續(xù)和發(fā)展良好風(fēng)味起關(guān)鍵性作用[1]。而利用橡木制品來改善和增強(qiáng)葡萄酒的香氣被認(rèn)為是其中的重要環(huán)節(jié)[2]。橡木木材中特有的揮發(fā)性成分在賦予葡萄酒香草、木質(zhì)、烘烤、椰子等風(fēng)味特征的同時，也可與酒中原有的香氣物質(zhì)通過協(xié)同、疊加等作用，使酒體的芳香物質(zhì)復(fù)雜性增加，對葡萄酒整體香氣有較大貢獻(xiàn)[3]。因此，對于葡萄酒風(fēng)味化學(xué)而言，測定和分析葡萄酒的陳釀香氣，尤其是研究來自橡木中的揮發(fā)性香氣物質(zhì)與研究葡萄酒的品種和發(fā)酵香氣同等重要。特別對于中國而言，分布于東北長白山至大興安嶺一帶，以及暖溫帶落葉林區(qū)的遼東櫟（Quercus liaotungensis Koidz）和蒙古櫟（Q. mongolica Fisch）已被認(rèn)為是較為理想的釀酒用加工材料，但是有關(guān)其揮發(fā)性物質(zhì)提取及香氣成分分析的研究目前還鮮有報道。

從橡木中鑒定出的揮發(fā)性化合物已有200多種[4]，這其中既有人們較為熟悉的香草醛、橡木內(nèi)酯等酚醛和內(nèi)酯類成分，也有一些可產(chǎn)生烤面包香及煙熏味道的呋喃類和揮發(fā)性酚類組分[5]。同時，由于橡樹地理起源、橡木品種和木桶生產(chǎn)工藝等的不同[6]，使得橡木中的揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量和含量有較大差別。而隨著檢測技術(shù)和分析設(shè)備的不斷發(fā)展，一些新的揮發(fā)性化合物正逐漸被檢測和鑒定出。這些物質(zhì)在豐富橡木香氣組成的同時，也為橡木揮發(fā)性物質(zhì)的分析提出了更高的要求。為此，優(yōu)化合理的揮發(fā)性物質(zhì)提取方法并研究其氣味特點(diǎn)便成為研究國產(chǎn)遼東櫟和蒙古櫟香氣首要解決的關(guān)鍵問題之一。

資料顯示，常用于木質(zhì)中揮發(fā)性成分提取的方法主要有避光條件下的浸泡提取法[7]、回流提取法、超聲波輔助提取法和攪拌提取法等[8]。其中，浸泡法主要是利用有機(jī)溶劑，在避光條件下對橡木制品浸泡數(shù)日（一般為15 d左右），且每日定時揺瓶以促進(jìn)揮發(fā)性物質(zhì)溶解、擴(kuò)散[7]。盡管該方法在提取物質(zhì)時相對自然溫和，但存在耗時長、效率低的缺點(diǎn)，不方便樣品的快速測定。回流提取法是利用易揮發(fā)的有機(jī)溶劑通過加熱蒸餾，以及冷凝回流的方式反復(fù)提取原料中有效成分的方法。不過回流操作依然有用時較長，并存在提取液中香氣成分受熱損失等問題[8]。李皓等[9]利用超聲波處理具有較高初始提取速率的特點(diǎn)，輔助提取橡木中揮發(fā)性成分。雖然改進(jìn)后的方法克服了浸泡提取法和回流提取法操作時間問題，但超聲波提取對設(shè)備的要求較高，試驗(yàn)條件嚴(yán)格，對體系中物理性質(zhì)不穩(wěn)定的香氣成分還容易造成破壞，因此在使用時仍有障礙[10]。而攪拌提取法盡管具有節(jié)能、污染小、設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)[10]，但用于提取橡木香氣物質(zhì)時，獲得的香氣種類較少，也不適合樣品后期的分析要求[8]。

水浴加熱浸提法通常是指提取材料在一定溫度的水浴環(huán)境中浸漬提取的方法，具有溫度均勻、避免暴沸、易于控制等優(yōu)點(diǎn)[11]。同時，為增加提取效率，在操作中還可用有機(jī)溶劑來促進(jìn)物質(zhì)的溶出，以獲得較好的試驗(yàn)效果，并且該方法成本低，無污染，操作簡便，結(jié)果準(zhǔn)確[12]。因此，采用水浴加熱浸提法來提取橡木中揮發(fā)性成分將是改善現(xiàn)有提取措施的有效方法之一。本試驗(yàn)擬采用水浴加熱浸提法優(yōu)化提取國產(chǎn)遼東櫟和蒙古櫟等橡木中的揮發(fā)性成分，并以法國產(chǎn)橡木為參照，研究其主要的氣味特征，并勾勒出香氣輪廓，以期為國產(chǎn)遼東和蒙古櫟增強(qiáng)葡萄酒的香氣提供一定的數(shù)據(jù)參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

遼東櫟（Q. liaotungensis Koidz）和法國產(chǎn)橡木（Q. acutissima Caruth），日照紅上實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品;蒙古櫟（Q. mongolica Fisch），黑龍江凱盛工藝制品廠產(chǎn)品。以上試驗(yàn)用橡木片均為中度烘烤類型[（200±10） ℃，30 min]，測定前粉碎，過20目備用。

1.2試劑與儀器

主要試劑：鄰香草醛、γ-己內(nèi)酯、3，4-二甲基苯酚、2-辛醇，均為色譜級，美國Sigma-Aldrich公司產(chǎn)品;無水乙醇、二氯甲烷均為色譜純，酒石酸、酒石酸氫鉀、NaCl、Na2SO4均為分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。

主要儀器：PHS-3C pH計(jì)，上海雷磁有限責(zé)任公司生產(chǎn);TRACE 1310氣相色譜儀，ISQ型單四級桿質(zhì)譜儀，美國Thermo Scientific公司生產(chǎn);DB-5色譜柱（60 m×2.5 mm×0.25 μm），美國Agilent Technologies公司生產(chǎn);H2050R臺式高速冷凍離心機(jī)，長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司生產(chǎn);SHA-B水浴恒溫振蕩器，天津市賽得利斯實(shí)驗(yàn)分析儀器制造廠生產(chǎn);MGS-HEAT氮吹儀，日本EYELA東京理化器械株式會社生產(chǎn);渦旋儀，美國Scientific Industries公司生產(chǎn)。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1橡木中揮發(fā)性物質(zhì)提取

1.3.1.1單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)（1）提取溫度對橡木中揮發(fā)性物質(zhì)的影響：準(zhǔn)確稱取10 g橡木粉于250 ml的棕色小瓶，加入100 ml 50%（體積分?jǐn)?shù)）的酒精溶液（50%酒精，3.80 g/L 酒石酸，1.11 g/L酒石酸氫鉀，調(diào)節(jié)pH至3.2），密封后于水浴搖床中振蕩浸提。水浴溫度分別為30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃，振蕩速度130 r/min，12 h后抽濾分離，收集濾液。將橡木粉按照上述浸提方式進(jìn)行第2次提取，最后將2次收集的濾液混合，并稀釋至乙醇體積分?jǐn)?shù)10%后于4 ℃冰箱中保藏待測。試驗(yàn)重復(fù)3次。（2）提取時間對橡木中揮發(fā)性物質(zhì)的影響：準(zhǔn)確稱取10 g橡木粉于250 ml的棕色小瓶，加入100 ml 50%的酒精溶液（50%酒精，3.80 g/L? 酒石酸，1.11 g/L? 酒石酸氫鉀，調(diào)節(jié)pH至3.2），密封后于水浴搖床中振蕩浸提。水浴溫度為50 ℃，振蕩速度130 r/min，提取時間分別為6 h、12 h、18 h、24 h、36 h。其余操作同（1），試驗(yàn)重復(fù)3次。（3）酒精體積分?jǐn)?shù)對橡木中揮發(fā)性物質(zhì)的影響：準(zhǔn)確稱取10 g橡木粉于250 ml的棕色小瓶，分別加入100 ml 10%、25%、50%、75%、100%的酒精溶液（3.80 g/L? 酒石酸，1.11 g/L? 酒石酸氫鉀，調(diào)節(jié)pH至3.2），密封后于水浴搖床中振蕩浸提。水浴溫度為50 ℃，振蕩速度130 r/min，提取時間為12 h。其余操作同（1），試驗(yàn)重復(fù)3次。（4）提取次數(shù)對橡木中揮發(fā)性物質(zhì)的影響：準(zhǔn)確稱取10 g橡木粉于250 ml的棕色小瓶，加入100 ml 50%的酒精溶液（50%酒精，3.80 g/L? 酒石酸，1.11 g/L? 酒石酸氫鉀，調(diào)節(jié)pH至3.2），密封后于水浴搖床中振蕩浸提。水浴溫度為50 ℃，振蕩速度130 r/min，提取時間為12 h，分別提取1、2、3、4、5次。其余操作同（1），試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.3.1.2響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用Design-Expert V8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化（表1）。

1.3.1.3試驗(yàn)效果評價方法試驗(yàn)結(jié)果以橡木中揮發(fā)性物質(zhì)含量和種類的綜合得分為評價指標(biāo)進(jìn)行分析，綜合評價總分為100分（含量50分+種類50分）[13]。每個因素下香氣物質(zhì)含量總和最高的處理賦予50分，其他處理得分為其各種香氣含量的總和與含量總和最高值的比值乘以50;種類得分為含有篩選的21種香氣物質(zhì)（糠醛、5-甲基糠醛、5-羥甲基糠醛、香草醛、丁香醛、松柏醛、反式-芥子醛、香草乙酮、乙酰丁香酮、香草酸、丁香酸、反式-芥子醇、愈創(chuàng)木酚、4-乙基愈創(chuàng)木酚、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚、2，6-二甲氧基苯酚、丁香酚、4-丙基愈創(chuàng)木酚、反式-橡木內(nèi)酯、順式-橡木內(nèi)酯、麥芽酚）的處理賦予50分，其他處理得分為該處理的香氣物質(zhì)種類與21的比例乘以50，各處理的綜合得分為含量得分與數(shù)量得分之和。

1.3.2橡木中揮發(fā)性物質(zhì)分析

1.3.2.1揮發(fā)性物質(zhì)的液-液萃取參照本實(shí)驗(yàn)室方法。稱取5 g NaCl于50 ml離心管中，加入20 ml橡木提取液，并加入混合內(nèi)標(biāo)及5 ml色譜級二氯甲烷萃取，振蕩混勻。于4 ℃、10 000 r/min離心10 min，收集下層有機(jī)相。萃取過程重復(fù)2次，合并有機(jī)相，添加1.5 g Na2SO4干燥，氮吹至1 ml，用0.22 μm有機(jī)系微孔過濾膜過濾后備用。

1.3.2.2氣相色譜-質(zhì)譜（Gas chromatography-mass spectrography，GC-MS）分析GC條件：進(jìn)樣口溫度250 ℃，載氣氦氣，流速2 ml/min;進(jìn)樣量1 μl，不分流。升溫程序：初溫50 ℃;7 ℃/min升至120 ℃，保持5 min;以2 ℃/min升至200 ℃;以10 ℃/min升至240 ℃，保持10 min。MS條件：EI離子源（70 eV），離子源溫度230 ℃;掃描范圍m/z為25～350。

定性分析：采用保留指數(shù)（RI）、NIST-11、Wiley及香精香料譜庫檢索進(jìn)行定性。譜庫比對要求正負(fù)匹配度均大于800。保留指數(shù)計(jì)算公式：

式中：n和n+1分別為未知物流出前、后正構(gòu)烷烴碳原子數(shù)，tn和tn+1分別為相應(yīng)正構(gòu)烷烴的保留時間，t為未知物在氣相色譜中的保留時間（tn

定量分析：采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行半定量，揮發(fā)性成分含量計(jì)算公式為：各揮發(fā)性成分含量（μg/L ）=各揮發(fā)性物質(zhì)的峰面積×內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量濃度（μg/L ）/內(nèi)標(biāo)物峰面積

1.3.3揮發(fā)性物質(zhì)的香氣輪廓模擬參照Garciea-Carpintero等[14]方法，并略作修改。根據(jù)葡萄酒研究中廣泛使用的橡木香氣描述[15]，將橡木香氣分為12種類型（丁香花香、香草香、橡木辛香、橡木香、新鮮木材味、新皮革味、藥材味、椰子香、烤面包香、糠醛味、甘草味和煙熏味）。樣品中檢測到的主要揮發(fā)性物質(zhì)按其氣味特征進(jìn)行分組，特征類似的物質(zhì)歸為同類，并計(jì)算該類的氣味活性值（OAV）總和，對樣品的香氣輪廓進(jìn)行模擬。

1.3.4試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理利用Microsoft Office Excel 2010和Origin 2018對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及作圖，使用IBM SPSS Statistics 20進(jìn)行顯著性分析（Duncan法，P<0.05）。

2結(jié)果與分析

2.1橡木揮發(fā)性物質(zhì)提取工藝的單因素試驗(yàn)

在香氣物質(zhì)的提取過程中，溫度是控制揮發(fā)性物質(zhì)釋放的主要影響因素，不同的溫度會影響試驗(yàn)樣品中香氣物質(zhì)的逸散[16]。同時，Niu等[17]在研究4種不同溶劑（水、酒精、乙醚和二氯甲烷）時發(fā)現(xiàn)，酒精效果較好，且揮發(fā)物質(zhì)的提取效率還與酒精體積分?jǐn)?shù)有關(guān)。此外，有研究結(jié)果表明，一般在浸提過程中提取時間越長、提取次數(shù)越多，浸提率越高，但是浸提時間過長、次數(shù)過多則容易造成香氣物質(zhì)損失[18]。因此，基于以上幾點(diǎn)原因，本試驗(yàn)選擇提取溫度、酒精體積分?jǐn)?shù)、提取時間和提取次數(shù)為考察因素，研究其對橡木揮發(fā)性物質(zhì)提取效果的影響。

由圖1可知，當(dāng)提取溫度從30 ℃增加到70 ℃的過程中，揮發(fā)性化合物的綜合得分呈現(xiàn)波動變化趨勢，并且在提取溫度為60 ℃時，揮發(fā)性物質(zhì)提取評價得分最高（90.16～92.86分），相比于鄰近的50 ℃和70 ℃，分別提高了14.86%和29.82%。分析具體的得分構(gòu)成可以看到，溫度的提高會造成部分揮發(fā)性物質(zhì)如愈創(chuàng)木酚、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚等物質(zhì)含量的減少，甚至還有未檢測出的現(xiàn)象。這可能是因?yàn)樘崛囟鹊纳?，可加快溶液中分子的熱運(yùn)動和擴(kuò)散速度，使得被提取物質(zhì)較易溶出[19]。但是當(dāng)溫度過高時，熱不穩(wěn)定的一些揮發(fā)性物質(zhì)又容易被破壞，反而使其含量有所下降[20]。所以出現(xiàn)了橡木中揮發(fā)性物質(zhì)含量呈現(xiàn)先增加后降低的變化，使得各溫度處理的相應(yīng)得分也表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢。因此，初步確定60 ℃為較適提取溫度。

隨著提取時間的增加，綜合得分變化也呈現(xiàn)先增加后減小的“單峰型”趨勢，當(dāng)提取時間為12 h時達(dá)到極值。這時從樣品中檢測出的揮發(fā)性物質(zhì)種類為18種，含量為22 815.66 μg/kg。此后，隨著提取時間的延長，綜合得分有所回落?？赡苁且?yàn)樘崛r間過長造成提取溶劑的揮發(fā)損失，從而導(dǎo)致香氣物質(zhì)得率的降低。有研究結(jié)果表明，浸提時間過長還會增加提取液中雜質(zhì)的含量，反而不利于提取率的提高[20]。因此，為了獲得較好的試驗(yàn)效果，我們初步選擇提取時間為12 h。

酒精作為提取溶劑具有毒性小、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)[20]。由圖1可知，橡木中揮發(fā)性物質(zhì)的綜合得分隨酒精體積分?jǐn)?shù)的提高而不斷增加，當(dāng)酒精體積分?jǐn)?shù)為50%時，綜合得分最高，分別是10%和25%時的2.07和1.24倍。這其中由揮發(fā)性物質(zhì)含量增加引起的得分變化最為明顯（13.43～50.00分，P<0.05），分別由10%時的15 798.39 μg/kg，逐漸提高至25%和50%時的36 110.93 μg/kg和57 947.73 μg/kg。但當(dāng)繼續(xù)增大酒精體積分?jǐn)?shù)時，香氣化合物得分卻隨酒精體積分?jǐn)?shù)的提高反而下降，這與李皓等[9]的研究結(jié)果相似。這可能與橡木材料在不同體積分?jǐn)?shù)酒精溶液中的浸潤度有關(guān)。在浸提過程中，酒精溶液首先浸潤橡木表面，并逐漸進(jìn)入橡木組織及細(xì)胞內(nèi)部，使得其中極性強(qiáng)、親水性高的揮發(fā)性物質(zhì)被逐漸溶出。但是在這過程中，橡木中的其他一些物質(zhì)也會因高體積分?jǐn)?shù)酒精的溶脹作用，導(dǎo)致其體積發(fā)生變化，從而影響酒精對橡木的浸潤和滲透，致使浸提效果下降[21]。因此，選擇50%為較優(yōu)的酒精體積分?jǐn)?shù)。

提取2次的綜合得分最高（90.05～92.86分），揮發(fā)性物質(zhì)含量與種類得分分別為47.17～50.00分和42.86分。繼續(xù)增加提取次數(shù)時，揮發(fā)性物質(zhì)的含量和種類得分均出現(xiàn)下降。可能是由于部分揮發(fā)性的酚、醇及醛類物質(zhì)隨著提取次數(shù)的增加而減少造成的，這與何理琴等的研究結(jié)果相似[22]。因此，從增加提取次數(shù)會引起提取過程中揮發(fā)性物質(zhì)損失等不利影響考慮，以及減少溶劑浪費(fèi)、節(jié)約提取成本的角度出發(fā)，較佳提取次數(shù)為2次。

2.2橡木揮發(fā)性物質(zhì)提取工藝的響應(yīng)面試驗(yàn)

2.2.1響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果采用Design-Expert V8.0.6試驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，結(jié)果如表2所示。

2.2.2響應(yīng)面回歸模型的方差分析及顯著性檢驗(yàn)對表2所得結(jié)果進(jìn)行多元線性回歸擬合，得到提取溫度（A）、提取時間（B）、酒精體積分?jǐn)?shù)（C）和提取次數(shù)（D）與綜合得分的回歸方程：

由回歸模型的方差分析及顯著性檢驗(yàn)結(jié)果可知（表3），其模型的F=19.06，P<0.01，且失擬項(xiàng)P=0.410 5>0.05（不顯著），表明可用該模型來代替試驗(yàn)操作對響應(yīng)面結(jié)果進(jìn)行分析。同時，模型決定系數(shù)R2=0.950 2，矯正決定系數(shù)R2Adj=0.900 3>0.9，R2pred=0.760 4，表明回歸方程對該試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合度良好，試驗(yàn)誤差小，可信度高[23]。此外，對模型進(jìn)行回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)，其中一次項(xiàng)A顯著，但B、C、D項(xiàng)不顯著;二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2項(xiàng)均顯著，交互項(xiàng)AD、BD顯著，而其余項(xiàng)不顯著。由F值和P值可知，4個因素對橡木香氣物質(zhì)提取效率的影響大小依次為A>C>B>D。

2.2.3響應(yīng)面交互作用分析結(jié)果進(jìn)一步研究各因素及其交互作用對橡木中揮發(fā)性物質(zhì)提取效果的影響，結(jié)果（圖2）表明，提取溫度和提取次數(shù)、提取時間和提取次數(shù)之間的相互作用較強(qiáng)，對揮發(fā)性物質(zhì)的提取效果影響顯著，與表3中回歸方程的顯著性分析結(jié)果一致。

通過回歸方程求解得到橡木中揮發(fā)性物質(zhì)提取的最佳參數(shù)：提取溫度58.68 ℃、提取時間12.12 h、酒精體積分?jǐn)?shù)48.55%、提取次數(shù)1.91次，此時綜合得分為96.02分?？紤]實(shí)際操作情況，對上述參數(shù)修訂（提取溫度60 ℃、提取時間12 h、酒精體積分?jǐn)?shù)50%、提取次數(shù)2次）后進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，所得分?jǐn)?shù)為97.62分，與預(yù)測值相近（P<0.05），說明該回歸模型所優(yōu)化的參數(shù)具有較高的可行性，可用于實(shí)際操作。

2.3國產(chǎn)遼東櫟和蒙古櫟中揮發(fā)性物質(zhì)的測定分析

利用上述最佳工藝對國產(chǎn)遼東櫟和蒙古櫟的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行浸提和分析（法國產(chǎn)橡木為對照），結(jié)果顯示：遼東櫟中共檢測出88種揮發(fā)性物質(zhì)（酚醛類19種、揮發(fā)性酚類17種、呋喃類12種、內(nèi)酯類5種、其他35種），其中乙酸糠酯、1-羥基-2-丁酮、γ-丁內(nèi)酯、γ-庚內(nèi)酯、2-甲基-2-環(huán)戊烯酮、2-甲基-2-戊烯酸、乙酰丙酸、乙酸薄荷酯等8種為其特有;蒙古櫟77種（酚醛類20種、揮發(fā)性酚類15種、呋喃類10種、內(nèi)酯類3種、其他29種），其中糠酸甲酯、4-羥基二氫-2（3H）-呋喃、3，4-二甲氧基苯乙酮、反式-松柏醇、吡喃酮、丁酸等6種為其特有;法國產(chǎn)橡木中揮發(fā)性成分為79種（酚醛類20種、揮發(fā)性酚類15種、呋喃類10種、內(nèi)酯類3種、其他31種），其中順式-異丁香酚、芥子醛、香草醛乙醚、2-環(huán)己烯-1-酮、煙酸甲酯、二氫-3-氧代-紫羅蘭醇等6種為其特有。參考已有的文獻(xiàn)資料[15，24-29]，并綜合考慮各揮發(fā)性物質(zhì)的閾值是否可查到等因素，篩選出3種橡木的主要物質(zhì)（表4）進(jìn)行后續(xù)分析。

2.4國產(chǎn)遼東櫟和蒙古櫟的香氣輪廓模擬

從表4可知，樣品中香草醛、愈創(chuàng)木酚、4-乙基愈創(chuàng)木酚、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚、反式-異丁香酚、γ-丁內(nèi)酯、順式-橡木內(nèi)酯和十二醛的OAV值均大于1，并且這些物質(zhì)的OAV值在不同橡木樣品間存在明顯差異。例如，法國產(chǎn)橡木中順式-橡木內(nèi)酯的OAV值要比遼東櫟與蒙古櫟分別高出76.39%和39.79%，而香草醛的OAV值在遼東櫟中最高。由于實(shí)際香氣貢獻(xiàn)與各揮發(fā)性物質(zhì)的OAV值有關(guān)[30]，因此為了直觀體現(xiàn)不同橡木所具有的香氣特征，我們對其香氣輪廓進(jìn)行模擬（圖3）。

從圖3香氣輪廓可以看出，國產(chǎn)遼東櫟香氣特征主要是糠醛味、橡木香、新鮮木材味、丁香花香、椰子香、烤面包香及煙熏味、香草香等，這與法國產(chǎn)橡木有較為相似的特征，可能同其所具有較高含量十二醛、反式-異丁香酚、順式/反式-橡木內(nèi)酯、丁香酚、4-丙基愈創(chuàng)木酚和麥芽酚等物質(zhì)有關(guān)。同時，國產(chǎn)遼東櫟在煙熏味和香草香方面要明顯高于法國產(chǎn)橡木，這主要與其具有較高含量的十二醛、香草醛等物質(zhì)相對應(yīng)。因此，推測其可賦于葡萄酒豐富的煙熏、烘烤味[15]，以及奶油香、香草和丁香[31]等香氣。國產(chǎn)蒙古櫟與對照的法國產(chǎn)橡木相比沒有突出的表現(xiàn)，其整體香氣特征雖低于法國產(chǎn)橡木，但是其椰子香和新鮮木材味的OAV值要明顯高于遼東櫟，這將為葡萄酒體現(xiàn)上述風(fēng)味特點(diǎn)提供幫助。此外，值得注意的是，本試驗(yàn)檢測出的4-乙基愈創(chuàng)木酚的OAV值在所有樣品中均較高，該物質(zhì)當(dāng)OAV值大于1時易產(chǎn)生馬廄、藥水等不良?xì)馕禰25]，所以要警惕其可能產(chǎn)生的負(fù)面影響。當(dāng)然，橡木中的香氣成分較為復(fù)雜，進(jìn)入葡萄酒后將通過疊加、協(xié)作、抑制等作用影響葡萄酒整體的風(fēng)味[24]，所以有關(guān)上述橡木揮發(fā)性物質(zhì)對葡萄酒香氣的貢獻(xiàn)還需做進(jìn)一步研究。

3討論

為了快速有效地提取橡木中揮發(fā)性物質(zhì)，本試驗(yàn)利用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)對水浴浸提法進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后的方法與傳統(tǒng)浸泡提取至少需要15 d相比，可大大減少時間消耗，還能克服傳統(tǒng)浸泡和回流方法存在的選擇性低、分析時間長、效率低等缺點(diǎn)。此外，該方法相比于超聲波提取法，所用的設(shè)備簡易，因此操作更為簡便。但是，目前有關(guān)揮發(fā)性物質(zhì)提取的方法較多，在其他材質(zhì)（水果[32]、茶葉[33]、稻米及其制品[34]等）的樣品分析中還使用如靜態(tài)頂空、固相微萃取、蒸餾萃取等方法，不過上述方法應(yīng)用于橡木揮發(fā)性物質(zhì)的提取測定還未見報道，因此對于其他方法是否能夠更好地提取橡木揮發(fā)性物質(zhì)還有待進(jìn)一步研究。

橡樹屬于殼斗科（Fagaceae）櫟屬（Quercus L.）植物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上櫟屬植物有300多種，但適合在葡萄酒加工中使用的卻僅有幾種，主要為歐洲的無柄橡（Q. petraea）和有柄橡（Q. robur），以及美洲白橡（Q. alba）等[35]。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)新的木材資源，除了本文提及的2種國產(chǎn)橡木外，有學(xué)者還嘗試對其他樹種木材的使用效果進(jìn)行研究評價[36-37]。文獻(xiàn)[37]顯示，刺槐木（Robinia pseudoacacia）、栗子木（Castanea sativa）、櫻桃木（Prunus avium），以及白蠟?zāi)荆‵raxinus excelsior and F. vulgaris）、山毛櫸木（Fagus sylvatica）和桑木（Morus alba and M. nigra）等可作為橡木替代資源使用，這些樹種木材還有其獨(dú)特的風(fēng)味特性。例如，Santos等[36]研究發(fā)現(xiàn)刺槐木提取物中存在大量可提取的酚類化合物。Simon等[38]發(fā)現(xiàn)，利用白蠟?zāi)就瓣愥劦钠咸丫坪懈邼舛鹊泥徏谆椒樱熝推じ镂叮┖拖悴萑熝湍逃拖銡猓┑任镔|(zhì)，而櫻桃木桶陳釀的葡萄酒中茴香醛（辛香、木香和杏仁香）等物質(zhì)含量則相對較高，此外，乙酰丁香酮（香蘭素香和橡木味）、香草酸乙酯（花香、香蘭素香和巧克力味）對陳釀在栗子木桶和刺槐木桶的葡萄酒香氣有較大貢獻(xiàn)。因此，明確這些木材中揮發(fā)性物質(zhì)的種類將是我們后期需要重點(diǎn)研究的一個方向。

4結(jié)論

（1）通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)，得到橡木中揮發(fā)性物質(zhì)最佳的水浴加熱浸提參數(shù)為：提取溫度60 ℃、提取時間12 h、酒精體積分?jǐn)?shù)50%、提取次數(shù)2次。

（2）利用優(yōu)化后的方法，以法國產(chǎn)橡木為對照，對國產(chǎn)遼東櫟和蒙古櫟等橡木材料進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)浸提和檢測，分別鑒定出79、88和77種揮發(fā)性物質(zhì)組分。

（3）對國產(chǎn)遼東櫟、蒙古櫟和法國產(chǎn)橡木的香氣輪廓模擬分析結(jié)果顯示，三種橡木的氣味特點(diǎn)較為相似，均表現(xiàn)出濃郁的糠醛、烤面包氣味和橡木香。但是國產(chǎn)遼東櫟在煙熏味和香草香方面更為突出，蒙古櫟的整體香氣特征雖低于法國產(chǎn)橡木，但是其椰子香和新鮮木材味的OAV值明顯高于遼東櫟，這將為葡萄酒體現(xiàn)上述風(fēng)味特點(diǎn)提供幫助。

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（責(zé)任編輯：張震林）