國產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中心，山東煙臺264000)

國產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中心，山東煙臺264000)

對蒙古櫟和遼東櫟兩種國產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。結果表明，蒙古櫟中鞣花單寧、總酚、反式橡木內酯以及鞣花酸和沒食子酸的含量與美國橡木較為接近，且順反橡木內酯之間的比值也與美國橡木近似，但順式橡木內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國產橡木桶的樹種。

橡木； 品種； 糅花單寧； 總酚； 橡木內酯； 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，主要包括產自歐洲的無柄橡（Quercus petraea）和有柄橡（Quercus robur）以及產自美洲的美洲白橡（Quercus alba）。由于品種特性和生長環境不同，不同品種的橡木在形態、成分以及性質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，含有較多的橡木內酯和揮發性香氣化合物，而不揮發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構方面的差異，導致不同品種橡木處理的葡萄酒風味也不同。隨著經驗的積累及科技的進步，人們已經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地進行綜合考慮。

近年來，隨著國際葡萄酒市場的不斷發展，葡萄酒行業對橡木資源的需求也越來越大。為了開發新的橡木資源，國外學者對歐洲不同地區，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生影響，其中，烘烤對橡木成分的影響最大，而品種、產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性化合物橡木內酯而言，不同品種橡木中橡木內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酯，而法國橡木則是反式橡木內酯含量較多，而且美國橡木中順反橡木內酯含量的比值通常大于5，而法國橡木中順反橡木內酯含量的比值一般低于2[7]。由于順式橡木內酯（Cis-oaklactone）的閾值僅為60μg/L，可使葡萄酒產生較為強烈的橡木和椰子氣味，而反式橡木內酯閾值為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構和成分具有相似性，國內已有多家以國產橡木為原料生產橡木制品的企業。但由于品種特性以及土壤、氣候等生長環境不同，國產橡木與國外橡木還存在差別[9]，但對于國產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，規格為3mm×15mm× 3mm左右的不規則片狀，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-己內酯、3,4-二甲基苯酚、順式橡木內酯、反式橡木內酯、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。

儀器設備：QP2010 Plus氣相色譜質譜聯用儀，日本島津公司；RE-52A旋轉蒸發器，上海亞榮生化儀器廠；SHB-3型循環水多用真空泵，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?？偡雍恳韵鹉咎崛∫旱奈舛缺硎?。

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 揮發性化合物含量的測定[10]

1.5.1 揮發性化合物的提取

準確取50m L橡木提取液，添加100μL以95%vol乙醇配制的內標物γ-己內酯和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。萃取結束后合并有機相，用無水硫酸鈉干燥，然后用真空旋轉蒸發儀，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的組成；根據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，它緩慢而有規律的耗氧為葡萄酒的橡木桶貯存提供微氧化環境，可促進單寧和花色素苷的縮合反應，有利于增加葡萄酒顏色、提高顏色的穩定性、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，結果見圖2。從圖2可以看出，與鞣花單寧含量的變化規律相似，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 橡木品種對揮發性化合物的影響

橡木內酯是原橡木中最重要的揮發性化合物之一，是使葡萄酒產生橡木、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[16]，并將順反橡木內酯之間的比值，作為區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酯含量顯著高于法國橡木，而對于反式橡木內酯來說，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種國產橡木來講，蒙古櫟中順式橡木內酯含量為22.6μg/g±6.2μg/g，反式橡木內酯含量為4.4μg/g±0.5μg/g，分別與法國橡木中順式橡木內酯和美國橡木中反式橡木內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生鞣花酸、沒食子酸，木質素也可降解產生香草醛、松柏醛等酚醛類化合物，并氧化產生相應的酚酸。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的酚酸化合物，主要是由木質素在熱降解過程中產生的，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，結果表明，蒙古櫟中的鞣花單寧、總酚含量、反式橡木內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出自己獨特的特點，是更適合開發國產橡木桶的樹種，而遼東櫟的開發潛力不大。因此，將以蒙古櫟進行后續研究。

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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

山東省泰山學者領軍人才項目；煙臺市科技發展計劃項目（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，E-mail：zyljm@163.com。

優先數字出版時間：2016-11-04；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20161104.1433.007.htm l。