牛見明，張 波,*，吳娟弟，安雙弟，馬朝玲，史 肖，韓舜愈,*

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，甘肅省葡萄與葡萄酒工程學重點實驗室，甘肅省葡萄與葡萄酒產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心，甘肅 蘭州 730070；2.蘭州中檢科測試技術(shù)有限公司，甘肅 蘭州 730070）

橡樹，又名櫟樹，屬殼斗科（Fagaceae）櫟屬（QuercusL.）植物，生長于歐洲、亞洲和北美洲等地區(qū)，是北溫帶常見的一種硬木[1]。橡樹因其獨特的木質(zhì)結(jié)構(gòu)和豐富的芳香物質(zhì)，常被用于加工成木桶參與葡萄酒的釀造生產(chǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，在利用橡木桶釀造和貯藏葡萄酒的過程中，葡萄酒經(jīng)歷了氧化還原、橡木物質(zhì)浸漬溶解等一系列復雜的物理、化學及生物化學過程[2-3]。橡木中存在的香氣物質(zhì)和單寧成分不僅賦予葡萄酒典型的橡木風味特征，還可改善葡萄酒的口感和顏色品質(zhì)[4-5]。因此，橡木桶被譽為葡萄酒的家園，是釀造與成熟葡萄酒的搖籃。

經(jīng)統(tǒng)計，目前全世界的橡木種類約有250多種，常用于葡萄酒生產(chǎn)的橡木主要有3 種，分別是產(chǎn)于歐洲的盧浮橡（Quercus sesiliflora）和夏橡（Q. robur），以及產(chǎn)于美國的美洲白橡（Q. alba）[6]。其中盧浮橡紋理緊密，富含較多的芳香物質(zhì)和大量的單寧成分，普遍用于橡木桶的制作。而夏橡雖可提取較高的酚類物質(zhì)，但芳香化合物含量有限（只有盧浮橡的1/3），且紋理較粗，質(zhì)地疏松，故不是較為理想的制桶樹材。相比歐洲橡木，美洲白橡質(zhì)地緊密少孔，富含豐富的浸填體、單寧以及椰香類芳香物質(zhì)，因此常用于陳釀型干紅葡萄酒的貯存[7-9]。然而隨著葡萄酒產(chǎn)量的不斷增長，上述橡木資源的需求也逐年增加。同時，橡木桶存在生產(chǎn)成本高、使用期限短、生產(chǎn)效率低等缺點，使尋找和開發(fā)傳統(tǒng)橡木替代資源的研究勢在必行。

我國約有櫟屬（QuercusL.）植物51 個種，其中可用于葡萄酒生產(chǎn)的主要有蒙古櫟（Q. mongolicaFisch）和遼東櫟（Q. liaotungensisKoidz），具體分布于我國東北長白山至大興安嶺一帶，以及暖溫帶落葉林區(qū)，面積約為796.79萬 hm2，占我國櫟屬植物的49.50%[10-12]。研究發(fā)現(xiàn)，蒙古櫟和遼東櫟屬于白橡類（Q. fabriHance），其木質(zhì)結(jié)構(gòu)與美國、法國橡木相差較大，但在強度和硬度上無明顯差異[13]。電子顯微鏡掃描結(jié)果顯示，遼東櫟木質(zhì)紋理清晰、質(zhì)地緊實、浸填體豐富。此外，2 種國產(chǎn)橡木還含有豐富的纖維素（約占41%～44%）、半纖維素（約占21%～25%）、木質(zhì)素（約占24%～30%）和單寧（約占9%～16%）等物質(zhì)[14-16]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，遼東櫟和蒙古櫟在揮發(fā)性成分的種類和含量上也相差較大?？v觀已有的研究成果不難發(fā)現(xiàn)，盡管目前有關(guān)橡木產(chǎn)品的研究較多，但大多集中在歐美橡木資源方面，而對于國產(chǎn)橡木制品特性，特別是揮發(fā)性香氣成分的研究鮮有報道。

因此，本實驗擬采用液液萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（liquid-liquid extraction-gas chromatography-mass spectrometry，LLE-GC-MS）聯(lián)用方法，對上述2 種國產(chǎn)橡木進行揮發(fā)性成分測定，并以法國橡木為對照，分析比較國產(chǎn)橡木與法國橡木的香氣成分差異，以期為國產(chǎn)橡木在葡萄酒中的應(yīng)用提供一定的理論支撐和數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

法國橡木（Q. acutissimaCaruth）、蒙古櫟（Q.mongolicaFisch）、遼東櫟（Q. liaotungensisKoidz）分別購自日照紅上實業(yè)有限公司和煙臺神馬包裝橡木桶公司。以上材料均為中度烘烤（（200±10）℃，30 min）的橡木心材木片，在檢測前將木片粉碎、混合并過20 目篩后待用。

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公司；酒石酸、氯化鈉、酒石酸氫鉀（均為分析純），無水乙醇、二氯甲烷（均為色譜純） 天津市科密歐化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PHS-3C pH計 上海雷磁有限責任公司；TRACE 1310氣相色譜儀、ISQ型單四極桿質(zhì)譜儀 美國Thermo Scientific公司；DB-5色譜柱（60 m×2.5 mm，0.25 μm）美國Agilent公司；H2050R臺式高速冷凍離心機 長沙湘儀離心機儀器有限公司；SHA-B水浴恒溫振蕩器天津市賽得利斯實驗分析儀器制造廠；MGS-HEAT氮吹儀 日本Eyela公司；ABSON渦旋儀 艾布森生命科學設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 橡木香氣物質(zhì)的浸提

利用實驗室已優(yōu)化的乙醇溶液浸提法對橡木心材中香氣成分進行提取。具體操作如下：橡木心材木片粉碎后過20 目篩，準確稱取10 g橡木粉于250 mL的三角瓶，加入100 mL 50%乙醇溶液（98%乙醇、3.8 g/L酒石酸、1.11 g/L酒石酸氫鉀，調(diào)pH值至3.2）。密封后于水浴搖床中振蕩浸提，水浴溫度60 ℃，振蕩速率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數(shù)10%后于4 ℃冰箱中保藏待測。實驗重復3 次。

1.3.2 橡木香氣物質(zhì)的萃取

準確稱取5 g氯化鈉于50 mL的離心管中，加入20 mL橡木心材提取液，并加入混合內(nèi)標（鄰香草醛，20 μL 104.40 mg/L；γ-己內(nèi)酯，200 μL 100.70 mg/L；3,4-二甲基苯酚，150 μL 51.35 mg/L和2-辛醇，180 μL 81.06 mg/L）振蕩混勻。向離心管中加入5 mL二氯甲烷，振蕩混勻，4 ℃、10 000 r/min離心10 min后，收集下層有機相，將上層水相在相同條件進行第2次萃取并離心后，合并2 次萃取后的有機相，添加1.5 g無水硫酸鈉干燥，氮吹濃縮至1 mL，用0.22 μm有機系微孔過濾膜過濾至2 mL的進樣小瓶，進行GC-MS分析，進樣量為1 μL，實驗重復2 次。

1.3.3 GC-MS分析

GC條件：DB-5色譜柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；氣相色譜進樣口溫度250 ℃，載氣為氦氣，流速2 mL/min；進樣量1 μL，不分流進樣；升溫程序：初溫50 ℃，以7 ℃/min升至120 ℃，保持5 min，再以2 ℃/min升至200 ℃，最后以10 ℃/min升至240 ℃，保持20 min。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z25～350。

定性分析：采用質(zhì)譜全離子掃描圖譜。根據(jù)化合物的保留指數(shù)（retention index，RI）、NIST-11、Wiley及香精香料譜庫檢索對比進行定性分析。譜庫比對時要求匹配度大于800，RI按式（1）計算：

式中：n和n+1分別為目標物出峰前后正構(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/min；t為未知物在氣相色譜中的保留時間（tn＜t＜tn+1）/min。

定量分析：采用內(nèi)標法進行半定量分析，按式（2）計算：

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Office Excel 2010和Origin 2018軟件對實驗所得數(shù)據(jù)進行基本處理和作圖，使用IBM SPSS Statistics 20.0軟件進行多因素方差分析（Duncan法，P＜0.05），并對香氣數(shù)據(jù)進行主成分分析（principal components analysis，PCA）和熱圖分析，香氣物質(zhì)含量結(jié)果均以表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 3 種橡木樹種中揮發(fā)性化合物的測定

如圖1所示，利用GC-MS方法，從3 種橡木試材中鑒定出105 種揮發(fā)性物質(zhì)，主要包括24 種酚醛類、18 種揮發(fā)性酚類、14 種呋喃類、5 種內(nèi)酯類和44 種其他類等。其中遼東櫟中共定性出88 種化合物，具體為19 種酚醛類、17 種揮發(fā)性酚類、12 種呋喃類、5 種內(nèi)酯類、35 種其他類，與對照的法國橡木（共檢出79 種，包括20 種酚醛類、15 種揮發(fā)性酚類、10 種呋喃類、3 種內(nèi)酯類、31 種其他類）相比，有68 種為相同物質(zhì)。實驗在蒙古櫟檢測到77 種揮發(fā)性物質(zhì)，主要為20 種酚醛類、15 種揮發(fā)性酚類、10 種呋喃類、3 種內(nèi)酯類、29 種其他類，比對照的法國橡木少2 種共同組分。研究認為，橡木的香氣成分與其品種[17]、產(chǎn)地[18]以及采取的加工方法[19-20]等因素有關(guān)。對比本實驗數(shù)據(jù)可以看到，盡管不同的樹種在揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量上較為接近，但還是存在一定的差別，特別是在各橡木試材的揮發(fā)性物質(zhì)含量方面，結(jié)果顯示遼東櫟所含香氣物質(zhì)含量最多（75 113.03 μg/kg），法國橡木次之（70 940.18 μg/kg），蒙古櫟最少（52 967.62 μg/kg）。同時，比較各類別揮發(fā)性物質(zhì)發(fā)現(xiàn)，2 種國產(chǎn)橡木的呋喃和內(nèi)酯類組分與法國橡木相比，含量分別比后者低42.39%～61.76%（遼東櫟）和36.00%～41.91%（蒙古櫟），但是遼東櫟在揮發(fā)性酚類以及酚醛類含量卻明顯高于法國橡木（16.79%～19.54%）和蒙古櫟（31.08%～39.58%），表現(xiàn)出顯著的差異（P＜0.05）。

圖 1 3 種橡木樹種揮發(fā)性物質(zhì)的總離子流圖（A）和含量（B）Fig. 1 Total ion current chromatograms (A) and contents (B) of volatile components in three oak species

2.1.1 呋喃類

表 1 3 種橡木樹種中呋喃類化合物Table 1 Furan compounds identified in three oak species

呋喃類物質(zhì)是橡木中一類重要的化合物，主要來源于橡木烘烤過程中半纖維素的熱降解，具有烘烤香氣，許多食品中含有的烘烤香氣大多都來源于此類化合物[21]。由表1可以看出，從3 種橡木材料中分別檢測出10 種（法國橡木）、12 種（遼東櫟）、10 種（蒙古櫟）呋喃類化合物，除常見的糠醛、糠醇、5-甲基糠醛等[16]，實驗還鑒定出2-乙氧基四氫呋喃、2,5-二乙氧基四氫呋喃、4-羥基二氫-2(3H)-呋喃3 種化合物，其含量占呋喃類香氣物質(zhì)總量的0%～4.53%。由表1可知，呋喃類香氣物質(zhì)含量在3 種供試樣品中相差較大，其中法國橡木的呋喃類化合物含量明顯高于遼東櫟和蒙古櫟，分別是后者的1.74 倍和1.72 倍，這一結(jié)果與周雙等[16]的報道相似。從檢測到的14 種呋喃類物質(zhì)含量上看，糠醛、5-甲基糠醛、2-糠醛縮二乙醇、5-羥甲基糠醛等香氣化合物含量相對較高（占總呋喃類物質(zhì)的9.41%～32.56%），為橡木中主要的化合物[16]，但這些物質(zhì)在不同橡木樣品間卻表現(xiàn)出明顯的含量差異（P＜0.05）。通常來說，糠醛主要是由木質(zhì)中半纖維素的戊糖單元轉(zhuǎn)變而來，具有烤面包氣味和堅果香[17]。同時，其與乙醇的縮合反應(yīng)還可形成2-糠醛縮二乙醇，因此被認為是橡木中重要的揮發(fā)性物質(zhì)[7]。實驗檢出的5-甲基糠醛和5-羥甲基糠醛由橡木纖維素中的己糖轉(zhuǎn)化得到，兩者均具有烤面包、杏仁氣味，也被認為是影響橡木質(zhì)量的揮發(fā)性成分[16]，但由于這2 種化合物閾值相對較高，單獨在葡萄酒中氣味表現(xiàn)較差，因此主要通過協(xié)同效應(yīng)增強酒體的橡木特征[21-22]。此外，實驗還檢測到糠醛的還原性產(chǎn)物糠醇。研究發(fā)現(xiàn)，糠醇在烘烤和未烘烤的橡木中含量相對較少，主要是通過陳釀環(huán)節(jié)由微生物轉(zhuǎn)化而來，但因其具有焦糖、烤面包的香氣特征[21]，也被認為是呋喃類最重要的化合物，對橡木風味以及葡萄酒香氣有較大的貢獻。

2.1.2 揮發(fā)性酚類

揮發(fā)性酚類物質(zhì)主要來源于橡木高溫烘烤過程中木質(zhì)素的降解，它對包括葡萄酒在內(nèi)的各種食品和飲料有獨特的氣味[29]。由表2可知，遼東櫟中揮發(fā)性酚類化合物的種類和含量均多于法國橡木和蒙古櫟。與前者相比，法國橡木和蒙古櫟中揮發(fā)性酚類物質(zhì)含量分別下降了16.79%和31.08%，且3 種橡木的揮發(fā)性酚類物質(zhì)總量之間均具有顯著性差異（P＜0.05），這與前人[16]研究結(jié)果吻合。由表2可知，實驗測得愈創(chuàng)木酚及其烷基衍生物（4-甲基愈創(chuàng)木酚、4-乙基愈創(chuàng)木酚、4-丙基愈創(chuàng)木酚）共計4 種，其中愈創(chuàng)木酚和4-乙基愈創(chuàng)木酚在遼東櫟中含量較高，分別是法國橡木的1.30 倍和1.10 倍，是蒙古櫟的1.07 倍和1.43 倍。但遼東櫟中4-甲基愈創(chuàng)木酚和4-丙基愈創(chuàng)木酚的含量卻相對有限，較法國橡木低48.48%和72.28%。文獻顯示，愈創(chuàng)木酚多具有煙熏和烘烤氣味，其甲基、乙基和丙基類衍生物則基本表現(xiàn)為辛香氣息，可賦予葡萄酒明顯的橡木香氣特征[29]。實驗還得到乙烯基類愈創(chuàng)木酚1 種（4-乙烯基愈創(chuàng)木酚），其通常在陳釀階段由酒中的羥基肉桂酸類物質(zhì)（阿魏酸等）脫羧生成[30]，但Gomez等[31]研究發(fā)現(xiàn)，橡木本身也含有這類物質(zhì)，這與本實驗結(jié)果相吻合。對照表2數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，3 種橡木試材中4-乙烯基愈創(chuàng)木酚的含量在60.12～84.33 μg/kg之間，且不同品種間具有明顯的含量差別（P＜0.05）。感官描述表明，4-乙烯基愈創(chuàng)木酚的氣味受濃度影響較大，當含量在40 μg/kg之內(nèi)時，常具有丁香、堅果和香子蘭氣味。但當含量超過40 μg/kg后，則表現(xiàn)出皮革、動物、馬廄及醫(yī)藥等不良氣味[26,29-30]。實驗從供試材料中還鑒定出丁香酚類物質(zhì)3 種，分別為丁香酚、順式-異丁香酚、反式-異丁香酚，其主要在橡木烘烤過程由木質(zhì)素降解產(chǎn)生。此外，橡木本身也少量含有這些物質(zhì)，因此是橡木中常見的揮發(fā)性化合物[30-31]。由表2可知，具有甜香、木香、焙烤及水果氣味的反式-異丁香酚在丁香酚類物質(zhì)中含量較高，基本維持在267.15～343.58 μg/kg水平，較丁香酚高出75.68%～83.05%。而其順式類似物則僅在法國橡木中檢出，可能主要是由品種及產(chǎn)地差異造成的，但其能否成為區(qū)分國產(chǎn)和法國橡木的判斷物質(zhì)，還需進一步研究。比較各丁香酚類物質(zhì)在不同樹種間的含量發(fā)現(xiàn)，遼東櫟所含的丁香酚在供試材料中最高，分別是法國橡木和蒙古櫟的1.18 倍和1.34 倍。同時，實驗還檢測出2,6-二甲氧基苯酚等雙甲氧基苯酚類物質(zhì)，具有煙熏香味[32]，對葡萄酒的香氣具有積極貢獻。

2.1.3 酚醛類

表 3 3 種橡木樹種中酚醛類化合物Table 3 Phenolic aldehyde compounds identified in three oak species

與揮發(fā)性酚類物質(zhì)一樣，酚醛類物質(zhì)也是橡木在烘烤過程中由木質(zhì)素熱降解產(chǎn)生。其含量一般隨著烘烤程度的增加而呈上升趨勢，并賦予葡萄酒濃郁的香草氣味[31]。從表3可以看出，本實驗共檢測出酚醛類物質(zhì)24 種，其中法國橡木20 種、蒙古櫟20 種、遼東櫟19 種，但遼東櫟中酚醛類物質(zhì)總量卻顯著高于法國橡木和蒙古櫟（P＜0.05）。由表3可知，實驗檢出的香草醛、丁香醛在3 種橡木中含量相對較高（占酚醛類總量的2.94%～13.60%），其中遼東櫟中含量最高，分別是法國橡木的1.80～3.70 倍，蒙古櫟的2.69～3.29 倍。有報道顯示，香草醛不僅來源于橡木烘烤過程，而且還可能來自原木中木質(zhì)素的水解，由于其具有典型的香草和香子蘭氣味[33]，且在乙醇溶液中的感官閾值較低（僅為60 μg/L），對葡萄酒的香味有較大的貢獻，因此被認為是橡木中重要的香氣物質(zhì)。而丁香醛主要是在木材烘烤過程中由木質(zhì)素分解產(chǎn)生，且含量與烘烤程度呈正相關(guān)。由于該類物質(zhì)具有木味、香草和苦杏仁氣味，因此也被認為是橡木的特征香氣。由表3可知，丁香醛在3 種供試橡木中的含量相對較高（2 515.01～6 759.87 μg/kg），但因其有較大的閾值（50 000 μg/L），故通常是通過疊加或協(xié)同作用影響葡萄酒的香氣[26,33]。同時，實驗還檢出香草醛與丁香醛的氧化產(chǎn)物香草酸和丁香酸，這2 種化合物均具有澀味，在陳釀過程中對葡萄酒的風味和口感有重要意義。此外，實驗還檢出松柏醇、反式-芥子醇等雙甲氧基酚類物質(zhì)。而芥子醇和松柏醇形成的共聚體在烘烤過程中解聚并氧化還可形成相應(yīng)的醛類化合物（松柏醛和芥子醛）[34-35]。對照本實驗，從供試樣品中也檢測到該類物質(zhì)，分別占酚醛類總量的22.20%～31.05%（松柏醛）和22.39%～44.72%（反式-芥子醛），推測這可能與木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中含有較多的雙甲氧基酚類前體物有關(guān)[33]。另外，實驗還檢出酚酮類物質(zhì)，如3,4-二甲氧基苯乙酮、姜酮、香草乙酮、4-羥基-3-甲氧基苯丙酮、1-(4-羥基-3-甲氧基苯基)-1-丁酮以及乙酰丁香酮共6 種，其中香草乙酮在遼東櫟中含量較高，分別是法國橡木和蒙古櫟的1.52、2.24 倍。研究發(fā)現(xiàn)，香草乙酮主要是碳水化合物熱降解的產(chǎn)物，具有香蘭素及橡木的芳香氣味[26]。除香草乙酮外，其他酚酮類物質(zhì)在3 種供試樣品中含量也相對較高。文獻顯示，酚酮類物質(zhì)主要來源于橡木在風干和烘烤過程中木質(zhì)素的降解，其含量受烘烤程度的影響最為明顯[16]，但它們對于風味的貢獻少有報道，還需進一步研究。

2.1.4 內(nèi)酯類

由表4可知，遼東櫟的內(nèi)酯類香氣物質(zhì)種類最多，但含量較低。而法國橡木和蒙古櫟中雖種類相當，但前者含量最高，分別是遼東櫟和蒙古櫟的2.61 倍和1.56 倍，表現(xiàn)出明顯的差異（P＜0.05）。在所檢出的內(nèi)酯類物質(zhì)中，順式-/反式-橡木內(nèi)酯由于具有桃子、花香、橡木和椰子的特征香氣，可賦予葡萄酒優(yōu)雅的椰子香氣和橡木香氣，被認為是橡木重要的香氣物質(zhì)，也是葡萄酒橡木桶陳釀的標志[36]。由表4可知，3 種橡木中順式-橡木內(nèi)酯的含量均明顯高于其反式結(jié)構(gòu)（較反式類似物高出74.36%～83.35%），這一檢測數(shù)據(jù)與已有報道[37]的反式結(jié)構(gòu)含量較高的規(guī)律有所不同。有研究認為，順式-/反式-橡木內(nèi)酯的比例可作為區(qū)分法橡和美橡品種的判斷依據(jù)[7]。對照本實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，供試橡木的順式/反式比例依次為3.90（遼東櫟）、4.70（蒙古櫟）和6.01（法國橡木），此結(jié)果與李曉蘭等[10]的報道相異。研究表明，內(nèi)酯含量除與橡木自身含量有關(guān)外，也可來源于烘烤過程中的脂肪酸氧化。所以推測產(chǎn)生本實驗差異的原因可能是烘烤環(huán)節(jié)內(nèi)酯類物質(zhì)揮發(fā)或炭化造成的。當然，橡木品種、產(chǎn)地等因素對其含量積累也有重要影響。因此，具體的比例特征和差異原因還需進一步分析。

表 4 3 種橡木樹種中內(nèi)酯類化合物Table 4 Lactone compounds identified in three oak species

2.1.5 其他類

由表5可知，3 種供試樣品中其他類香氣物質(zhì)共檢測到44 種，包括9 種醛類、10 種酮類、8 種酸類、10 種酯類、2 種烯類、4 種醇類和1 種酚類。其中遼東櫟中香氣物質(zhì)種類最多，含量最高，分別是法國橡木和蒙古櫟的1.09 倍和1.23 倍。在檢測到的醛類物質(zhì)中，乙縮醛、己醛二乙縮醛、壬醛、十二醛等表現(xiàn)水果香、花香氣味，并且其含量在個別樣品中相對較高，用于陳釀將對葡萄酒的香氣有較大貢獻。相比于醛類物質(zhì)，酮類物質(zhì)的含量相對較低（未檢出～255.60 μg/kg），如2-甲基-2-環(huán)戊烯酮、1-羥基-2-丁酮等僅在遼東櫟中檢出，其中1-乙酰氧基-2-丙酮相對于其他酮類物質(zhì)具有較高的含量（最高達255.60 μg/kg），這一結(jié)果與周雙等[16]研究結(jié)果一致。有機酸中棕櫚酸和硬脂酸類物質(zhì)的含量較高（分別為2 351.62～3 579.83 μg/kg和3 103.00～4 480.46 μg/kg）。盡管癸酸乙酯、乙酰乙酸乙酯、異戊酸香葉酯等具有果香味的酯類化合物含量較低，但其種類較多，因此可增加香氣的復雜性。同時，實驗還檢出具有焦糖烘烤味的烯醇化合物麥芽酚，主要由橡木纖維素中的己糖在加熱條件下產(chǎn)生[9]，因其具有烘烤、焦糖和蜂蜜等香氣特征，常被認為是橡木中重要的香氣化合物，對橡木風味以及葡萄酒香氣有積極的貢獻。由表5可知，遼東櫟所含該類物質(zhì)在所用供試木材中含量較高，分別是法國橡木和蒙古櫟的1.02 倍和2.70 倍。

表5 3 種橡木樹種中其他類化合物Table 5 Other compounds identified in three oak species

2.2 PCA和熱圖分析

結(jié)合各數(shù)據(jù)分析，同時參考已報道的文獻資料[38-42]，并綜合考慮各揮發(fā)性物質(zhì)的含量及閾值水平等因素，對3 種橡木試材中檢出的揮發(fā)性化合物進行篩選，挑選出共同含有且含量較高的24 種物質(zhì)（表6）進行PCA和熱圖分析。

表 6 3 種橡木樹種中主要香氣成分Table 6 Main volatile components identified in three oak species

圖 2 3 種橡木樹種中揮發(fā)性物質(zhì)的PCA（A）和熱圖分析（B）Fig. 2 PCA plot (A) and heat map (B) of volatile compounds in three oak species

因橡木心材中的香氣成分極其復雜，為直觀體現(xiàn)樣品間香氣物質(zhì)差異，故對其進行PCA（圖2A），以特征值為1進行因子抽提，得到PC1和PC2解釋總方差分別為50.554%和36.157%，基本能反映原始數(shù)據(jù)的變異信息。從圖2A可以看出，PC1正半軸主要反映了C5（松柏醛）、C20（丁香酸）、C4（丁香醛）、C2（香草醛）等具有香草和香子蘭香味較濃郁的香氣物質(zhì)，其負半軸則主要反映了具有花果香、內(nèi)酯等香氣物質(zhì)情況，如D4（反式-橡木內(nèi)酯）、D5（順式-橡木內(nèi)酯）等。PC2正半軸上主要分布著C7（反式-芥子醛）、E44（麥芽酚）、B5（4-乙基愈創(chuàng)木酚）、B3（4-甲基愈創(chuàng)木酚）等具有花果香、焦糖、煙草香等物質(zhì)信息，這些揮發(fā)性化合物對于葡萄酒香氣品質(zhì)提升具有重要作用，而PC2負半軸上分布的香氣信息較少。另外，由圖2A可知，3 個樣品在PC1、PC2所形成的二維平面上能被明顯區(qū)分，其中遼東櫟在PC1和PC2上得分均較高，這一區(qū)域主要反映揮發(fā)性酚類、酚醛類香氣物質(zhì)信息，表明利用遼東櫟釀造的葡萄酒可能具有濃郁的香草、香子蘭、杏子等花果香味。法國橡木在PC1負半軸與PC2正半軸得分較高，此區(qū)域主要代表呋喃類香氣物質(zhì)，因而推測使用該橡木釀造的葡萄酒可能烘烤味、焦糖香濃郁，但香氣品質(zhì)單一。蒙古櫟在PC2負半軸上得分較高，而在PC1負半軸上得分較低，表明所釀葡萄酒可能存在香氣特點不突出的缺陷。

為進一步探討3 種橡木心材中的香氣成分特點，將表6所列香氣物質(zhì)進行熱圖分析（圖2B）。圖中紅色越深表示化合物含量越高，藍色越深表示含量越低。由圖2B可知，3 種橡木心材中的香氣成分有明顯差異（根據(jù)熱圖分析可分為法國橡木以及蒙古櫟和遼東櫟兩大類）。同時，不同香氣物質(zhì)從上至下可初步聚為I（B3～D5）、II（C5～E44）和III（B8～B11）三類。經(jīng)數(shù)據(jù)分析可知，第I類主要以B3（4-甲基愈創(chuàng)木酚）、B12（4-丙基愈創(chuàng)木酚）、A2（糠醛）、A6（5-甲基糠醛）、A13（5-羥甲基糠醛）等具有花果香、焦糖香的物質(zhì)為主，與法國橡木相比，遼東櫟和蒙古櫟中此類物質(zhì)的含量相對較少。此結(jié)果與PCA結(jié)果相同。第II類主要以松柏醛、香草酸、丁香醛等具有木香、香草和香子蘭氣味的物質(zhì)為主，相比于遼東櫟，法國橡木和蒙古櫟中這類物質(zhì)的含量較低。而分析以丁香酚、香草醛、丁香酸等為代表的第III類后發(fā)現(xiàn)，法國橡木中這類香氣物質(zhì)含量低于2 種國產(chǎn)橡木。

綜合PCA和熱圖分析可知，法國橡木中呋喃類化合物A2（糠醛）、A6（5-甲基糠醛）、A13（5-羥甲基糠醛）的含量較高，這些成分將使所陳釀的葡萄酒產(chǎn)生烘烤、焦糖的感官特性。而國產(chǎn)橡木中揮發(fā)性酚類及酚醛類物質(zhì)含量較高，可能會使所釀葡萄酒具有濃郁的花果香味特征。相比于法國橡木，國產(chǎn)橡木遼東櫟中呈花香、果香物質(zhì)含量豐富，因此推測遼東櫟陳釀葡萄酒的潛力較大，更適合作為國產(chǎn)橡木替代樹種開發(fā)，但其對葡萄酒的陳釀潛力程度還需進一步研究。

數(shù)百年來，橡木作為貯酒容器的制作材料，在生產(chǎn)上被廣泛使用。而大量的生產(chǎn)實踐表明，葡萄酒在橡木桶陳釀過程中，經(jīng)氧化還原、酯化、縮合、聚合等反應(yīng)，將有利于酒體的自然澄清，提高顏色穩(wěn)定性，降低酒體苦澀感。同時，木材中的某些化學成分會通過浸漬作用溶入到酒中，從而賦予葡萄酒特殊的香氣，增加其口感的復雜性，明顯改善葡萄酒的品質(zhì)[2]。特別是國際葡萄與葡萄酒組織授權(quán)以后，橡木制品在歐洲已成為葡萄酒生產(chǎn)過程中合法的添加輔料，使各國釀酒師對其的使用與日俱增，并出現(xiàn)了如橡木桶板、橡木塊、橡木片、橡木顆粒、橡木屑（粉）以及橡木萃取液等形式。另外，隨著經(jīng)驗的積累和科技的進步，一些其他樹種，如栗木（Castanea sativa）、櫻桃木（Prunus avium）、洋槐木（Robinia pseudoacacia）、白蠟?zāi)荆‵raxinus excelsior和F. vulgaris）等也被相繼的研究和開發(fā)[7]，作為橡木材料的替代資源在葡萄酒生產(chǎn)中予以應(yīng)用?？v觀這些報道，科研人員多是通過測定木材本身的風味成分，或是利用其加工后的產(chǎn)品分析替代物對葡萄酒帶來的品質(zhì)改變，依據(jù)相同或相似的物質(zhì)及含量判斷其與當前常用橡木的差別，推測其可能的應(yīng)用潛能。分析和研究的方向多是對葡萄酒品質(zhì)提升有積極作用的化合物，對其中可能存在產(chǎn)生負面影響的物質(zhì)目前鮮見報道，而這些物質(zhì)的產(chǎn)生途徑和形成機理，以及對葡萄酒等產(chǎn)品影響的研究更是有限。因此，這些內(nèi)容將成為研究國產(chǎn)橡木工作中亟待解決的問題，需要進一步深入研究。

3 結(jié) 論

本實驗測定分析了國產(chǎn)橡木遼東櫟、蒙古櫟與法國橡木在揮發(fā)性香氣物質(zhì)的差異。結(jié)果表明：從國產(chǎn)和法國橡木樣品中共鑒定出105 種揮發(fā)性物質(zhì)，主要為酚醛類、揮發(fā)性酚類、呋喃類、內(nèi)酯類和其他類等組分。其中遼東櫟中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的種類最多、含量最高，法國橡木次之，蒙古櫟樣品中香氣物質(zhì)種類最少、含量最低。比較各組分揮發(fā)性物質(zhì)發(fā)現(xiàn)，遼東櫟在揮發(fā)性酚類、酚醛類香氣物質(zhì)含量方面高于法國橡木和蒙古櫟，法國橡木中呋喃類和內(nèi)酯類物質(zhì)含量高于遼東櫟和蒙古櫟。

PCA和熱圖分析結(jié)果表明，法國橡木與糠醛、5-甲基糠醛、5-羥甲基糠醛等具有烘烤、焦糖味的香氣物質(zhì)有較高的相關(guān)性。國產(chǎn)遼東櫟與愈創(chuàng)木酚及其衍生物、香草醛、丁香醛、香草酸、丁香酸等具有甜香、花果香、香草、香子蘭香味的香氣物質(zhì)有較高的相關(guān)性，但蒙古櫟的香氣特點不突出。因此推測遼東櫟可適合作為國產(chǎn)橡木替代樹種進行開發(fā)。