電場對橡木桶陳釀白蘭地中多酚類物質的影響*

張斌 曾新安，2? 楊華峰 薛子光 陽梅芳

(1.華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州510640;2.廣東省天然產物綠色加工與產品安全重點實驗室，廣東廣州510640;3.廣東禎州集團有限公司，廣東惠州516001)

白蘭地是指經橡木桶陳釀的葡萄蒸餾酒，新蒸餾出的原白蘭地，香味不圓熟，質地粗糙，必須經橡木桶多年貯存陳釀，才能逐漸完成向陳釀白蘭地的轉變.橡木桶是世界上最好的貯酒容器，它通過橡木與酒之間緩慢的反應為酒添味、增香，使酒的結構感更強，口味更加醇厚.白蘭地經橡木桶長期貯存后，發生一系列的物理和化學變化，橡木中的酚類物質使原白蘭地的色澤金黃透明，逐漸完成向陳釀白蘭地的轉變.但是，世界范圍內的橡木資源相對匱乏，而且橡木桶價格昂貴，白蘭地較長的陳釀周期也是費用頗高，這都進一步增加了生產費用，因此自然陳釀方法限制了白蘭地的發展.為保護世界橡木資源，節約成本，縮短陳釀周期，提高白蘭地產品在市場上的競爭能力，白蘭地陳釀的催陳方法越來越受到人們的重視［1－2］.而借助電場作用于橡木桶催陳白蘭地的研究鮮見報道.

白蘭地成分復雜，其中的多種酚類物質對酒的品質起著非常大的作用，不僅影響酒的口感色澤，而且具有抗氧化、延長酒體壽命的作用.本研究將電場直接作用于不同容積的橡木桶進行強化催陳處理，考察了在電場作用下白蘭地多酚類物質隨陳釀時間的增加而發生的變化.

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

主要設備有:Waters2998型高效液相色譜儀、UV1810型紫外分光光度計.香草醛、丁香醛、原兒茶酸、沒食子酸、阿魏酸、單寧酸及甲醇均為色譜純;氫氧化鈉、鹽酸、甲酸及乙酸乙酯均為分析純;酒精度為55%的原白蘭地由云南太陽魂酒業有限公司提供.5L及2 L中度烘烤的法國橡木桶由山東高密亙美木業提供;電場裝置由華南理工大學輕工與食品學院脈沖電場課題組設計.

1.2 實驗方法

1.2.1 電場裝置

本實驗電場裝置主要包括電磁場調控組件及催陳處理室，5 L和2 L的橡木桶各兩個置于兩平行平板電極之間，兩電極與電源相連，待處理的白蘭地酒置于橡木桶中接受處理，白蘭地酒及橡木桶實際接受處理的電場強度為 100 kV/m(1000 Hz)［3］.整個處理系統置于玻璃房中，控制溫度在18～25℃，采用濕度控制器控制濕度恒定在80%，每天處理4h，連續處理360d，每30 d取樣50 mL檢測，采用原白蘭地添桶至滿桶.

1.2.2 樣品前處理

取25mL初始pH值為4.75的酒樣，用1mol/L氫氧化鈉調pH值至7.0，加乙酸乙酯萃取3次，有機相真空濃縮至干，加5mL甲醇溶解，此為中性酚.余下的水相用1 mol/L鹽酸調pH值至2.0，加乙酸乙酯萃取3次，有機相濃縮至干后加5 mL濃度為2mol/L的鹽酸置沸水浴水解1 h，冷卻后再用乙酸乙酯萃取，有機相濃縮至干，加5mL甲醇溶解，此為酸性酚.中性酚和酸性酚經0.45 μm濾膜過濾后進液相.根據保留時間定性，外標峰面積法定量.

1.2.3 高效液相色譜條件

色譜柱為Waters Atlantis C18柱.流動相:A為0.1%甲酸水溶液，B為80%甲醇(含甲酸0.1%).進樣量為 20 μL;流速為 1 mL/min;檢測波長為280nm.

2 結果與討論

2.1 電場催陳對單寧含量的影響

單寧是一種多酚類物質，分為水解單寧和縮合單寧，兩者常共存.單寧是一種帶負電荷的活性分子，單寧分子和唾液蛋白質能發生反應，使口腔表層產生一種收斂性的觸感，水解單寧的收斂性與疏水基含量直接相關，縮合單寧的收斂性與其聚合程度有關.單寧的相對分子質量小于500時，結合蛋白質的能力很弱，而相對分子質量大于3000時，基本上也沒有結合蛋白質的能力，只有相對分子質量在500～3000之間時，才隨著酚羥基數目的增多，結合蛋白質的能力逐漸增強;單寧通過聚合、縮合反應與多糖、多肽等物質形成縮合單寧，縮合單寧的聚合度達到10以上時喪失與蛋白質結合的能力，從而失去收斂性，使酒體變得更加柔和，在縮合狀態下，花色素苷的顏色更深，且更穩定［4－7］.

與自然陳釀樣相比，電場處理樣中單寧含量明顯提高，而且無論是自然陳釀還是電場處理，2 L橡木桶酒樣的單寧含量都比5 L橡木桶酒樣的高，具體見圖1.

圖1 單寧含量變化Fig.1 Evolution of the content of tannins

橡木桶容積的大小決定了與酒接觸的內比表面積(每升酒所接觸的木桶面積)的大小，木桶容積越小其內比表面積越大，木桶容積越大則其內比表面積越小.由圖1可知，不同容積的橡木桶在陳釀白蘭地時單寧成分的溶出速率存在較大的差異，如自然陳釀6及12個月時，2L陳釀樣的單寧含量比5L陳釀樣的分別高62.8%及13.9%;電場處理6及12個月時，2 L陳釀樣比5 L陳釀樣分別高77.2%及8.3%.可見，內比表面積值越大則酒體浸提橡木桶中單寧物質的效率越高.

從圖1中可以看出，隨貯存時間的增加，自然陳釀樣及電場強化樣的單寧含量均呈逐漸增加的趨勢，但是電場強化樣的單寧含量明顯高于自然陳釀樣，如5L橡木桶中，電場處理樣的單寧含量比自然陳釀樣在1、6及12個月時含量分別提高了28.2%、31.6%、54.6%;2L橡木桶中，電場處理樣的單寧含量比自然陳釀樣在1、6及12個月時含量分別提高了35.9%、43.3%、46.9%，由此可見電場處理明顯提高了白蘭地對橡木中單寧的提取速率.

2.2 電場催陳對總酚含量的影響

白蘭地中的酚類物質主要來自于對橡木桶成分的萃取，與其它物質相比，酚類物質更容易被氧化，從而可以防止其它物質被氧化，故酚類物質具有抗氧化的功能.不同體積的橡木桶在自然陳釀及電場處理條件下總酚含量的變化見圖2.

圖2 總酚含量變化Fig.2 Evolution of the content of total phenols

由圖2可知，不同容積的橡木桶在陳釀白蘭地時總酚的溶出速率不同，如自然陳釀6及12個月時，2L陳釀樣的總酚含量比5 L陳釀樣分別高22.7%及8.2%;電場處理6及12個月時，2 L陳釀樣總酚含量比5L陳釀樣分別高17.6%及7.6%.可見，內比表面積值越大則酒體浸提橡木桶中總酚物質的效率越高.

從圖2中可看出，隨貯存時間的增加，自然陳釀樣及電場處理樣的總酚含量均呈逐漸增加的趨勢，但是，電場處理樣的總酚含量明顯高于自然陳釀樣，如5 L橡木桶中，電場處理樣的總酚含量比自然陳釀樣在 1、3、6、9、12 個月時的含量分別提高了30.2%、21.9%、7.5%、5.7%、9.6%;2 L 橡木桶中，電場處理樣的總酚含量比自然陳釀樣在1、3、6、9、12個月時的含量分別提高了12.5%、7.1%、3.1%、8.7%、9.1%，由此可見，電場處理提高了白蘭地對橡木中總酚的提取速率，其中在前3個月的效果較為明顯.這表明電場處理對白蘭地從橡木中提取總酚類物質起到了有效的促進作用.

2.3 電場催陳對易揮發酚類物質的影響

白蘭地中的易揮發性酚類成分對酒體的香氣非常重要，其主要來自兩個途徑，一是對橡木成分的提取，二是來自于原白蘭地.高質量的白蘭地中已經檢測出300多種香氣成分，其中沒食子酸、原兒茶酸、阿魏酸、香草醛、丁香醛等是主要的揮發性成分，主要來自于木質素的降解［8］，其中沒食子酸、原兒茶酸及阿魏酸為酸性酚，香草醛和丁香醛為中性酚.在本實驗中阿魏酸由于含量太少而未檢測出.香草醛、丁香醛、沒食子酸、原兒茶酸含量隨陳釀時間的變化見圖3.

圖3 易揮發酚類物質的含量變化Fig.3 Evolution of the contents of volatile phenol compounds

從圖3可以看出，無論容積大小以及是否經過電場處理，各個酒樣的香草醛、丁香醛、沒食子酸及原兒茶酸的含量都隨陳釀時間呈現遞增的趨勢，只是增幅各不相同.例如，在5L橡木桶中，電場處理6個月時，電場處理樣中4種易揮發酚類物質(香草醛、丁香醛、沒食子酸、原兒茶酸)的含量分別比自然陳釀樣高22.6%、10.0%、7.3%、16.7%，12個月時分別高47.1%、7.1%、19.4%、23.1%;在2 L橡木桶中，電場處理6個月時，其含量分別比自然陳釀樣高76.2%、17.9%、25.0%、18.2%，12個月時分別高46.3%、14.3%、19.4%、34.5%.可見電場處理明顯提高了這幾種酚類物質的含量.

在自然陳釀6個月時，香草醛、丁香醛、沒食子酸及原兒茶酸的2 L陳釀樣比5 L陳釀樣含量分別高35.5%、6.4%、25.0%、10.0%;12個月時分別高9.2%、10.3%、11.5%、7.1%;電場處理6個月時，2L陳釀樣比5L陳釀樣含量分別高94.7%、16.9%、33.9%、18.2%，12個月時分別高 8.6%、5.6%、21.9%、13.3%.由數據可以看出，2L橡木桶中香草醛、丁香醛、沒食子酸及原兒茶酸的含量明顯高于同期5L橡木桶中的量，而且在陳釀的前3個月增加量比較明顯，之后漸緩.

在外加電場的作用下，白蘭地中溶質分子的躍遷頻率、激活熵被提高，增大了擴散過程中分子的自由度，加快了分子的擴散過程［9］.同時，傳質過程中的活化能降低;在外界溫度不變的情況下，分子的擴散系數取決于溶劑的活化能，活化能越小，擴散系數越大［10－12］.因而電場作用可以促進白蘭地對橡木成分的提取.

3 結論

隨著陳釀時間的延長，貯存在橡木桶中白蘭地的單寧及總酚含量都呈現遞增的趨勢，電場處理樣的單寧及總酚含量明顯高于同容積木桶的自然陳釀樣.貯存白蘭地的橡木桶的容積大小也會影響白蘭地的陳釀效果，容積越小則內比表面積越大，對橡木成分的提取速率也越大.通過電場對貯存在橡木桶中的白蘭地進行處理，可以明顯提高白蘭地對橡木中多酚類物質的提取速率，改善白蘭地的口感，提高酒的品質.本實驗裝置成本較低，操作靈活，安全無污染，可以根據不同生產規模調整處理量，故非常適合企業的工業化生產.

［1］ 王恭堂.白蘭地工藝學［M］.北京:中國輕工業出版社，2002:190－202.

［2］ 李記明，李華.橡木桶與葡萄酒陳釀［J］.食品與發酵工業，1998，24(6):55－57.Li Ji－ming，Li Hua.Effect of maturation in oak barrel on wine quality ［J］.Food and Fermentation Industries，1998，24(6):55－57.

［3］ 曾新安，陳勇，高文宏.脈沖電場非熱滅菌技術［M］.北京:中國輕工業出版社，2005:12－28.

［4］ Mosedale J R，Puech J L.Wood maturation of distilled beverages［J］.Food Science and Technology，1998，9(3):95－101.

［5］ Boulton R B，Singleton V L，Bisson L F.葡萄酒釀造學 －原理及應用［M］.趙光鰲，尹卓容，張繼民，等，譯.北京:中國輕工業出版社，2001:120－185.

［6］ Bronze M R，Boas L F V，Belchior A P.Analysis of old brandy and oak extracts by capillary electrophoresis［J］.Journal of Chromatography A，1997，768(1):143－152.

［7］ López N，Puértolas E，Hernández－Orte P，et al.Effect of a pulsed electric field treatment on the anthocyanins composition and other quality parameters of Cabernet Sauvignon freshly fermented model wines obtained after different maceration times［J］.LWT－Food Science and Technology，2009，42(7):1225－1231.

［8］ Ortega－Heras M，González－Huerta C，Herrera P，et al.Changes in wine volatile compounds of varietal wines during ageing in wood barrels［J］.Analytica Chimica Acta，2004，513(1):341－350.

［9］ Pérez－Prieto L J，López－Roca J M，Martínez－Cutillas A，et al.Extraction and formation dynamic of oak－related volatile compounds from different volume barrels to wine and their behavior during bottle storage ［J］.Agricultural and Food Chemistry，2003，51(18):5444－5449.

［10］ Puértolas E，Saldna G，Condón S，et al.Evolution of polyphenolic compounds in red wine from Cabernet Sauvignon grapes processed by pulsed electric fields during aging in bottle ［J］.Food Chemistry，2010，119(3):1063－1070.

［11］ 曾新安，劉燕燕.脈沖電場對大豆分離蛋白溶液表面性質的影響［J］.華南理工大學學報:自然科學版，2009，37(4):116－119.Zeng Xin－an，Liu Yan－yan.Effect of pulsed electric field treatment on surface properties of soy protein isolate solutions［J］.Journal of South China University of Technology:Natural Science Edition，2009，37(4):116－119.

［12］ 曾新安，高大維，張志航，等.高壓電場處理對醬油氨基酸的影響［J］.華南理工大學學報:自然科學版，2000，28(11):78－81.Zeng Xin－an，Gao Da－wei，Zhang Zhi－hang，et al.Effect of high voltage electric field on amino acids in soy sauce［J］.Journal of South China University of Technology:Natural Science Edition，2000，28(11):78－81.