电场对橡木桶陈酿白兰地中多酚类物质的影响*

张斌 曾新安，2† 杨华峰 薛子光 阳梅芳

(1.华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640;2.广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室，广东广州510640;3.广东祯州集团有限公司，广东惠州516001)

白兰地是指经橡木桶陈酿的葡萄蒸馏酒，新蒸馏出的原白兰地，香味不圆熟，质地粗糙，必须经橡木桶多年贮存陈酿，才能逐渐完成向陈酿白兰地的转变.橡木桶是世界上最好的贮酒容器，它通过橡木与酒之间缓慢的反应为酒添味、增香，使酒的结构感更强，口味更加醇厚.白兰地经橡木桶长期贮存后，发生一系列的物理和化学变化，橡木中的酚类物质使原白兰地的色泽金黄透明，逐渐完成向陈酿白兰地的转变.但是，世界范围内的橡木资源相对匮乏，而且橡木桶价格昂贵，白兰地较长的陈酿周期也是费用颇高，这都进一步增加了生产费用，因此自然陈酿方法限制了白兰地的发展.为保护世界橡木资源，节约成本，缩短陈酿周期，提高白兰地产品在市场上的竞争能力，白兰地陈酿的催陈方法越来越受到人们的重视［1－2］.而借助电场作用于橡木桶催陈白兰地的研究鲜见报道.

白兰地成分复杂，其中的多种酚类物质对酒的品质起着非常大的作用，不仅影响酒的口感色泽，而且具有抗氧化、延长酒体寿命的作用.本研究将电场直接作用于不同容积的橡木桶进行强化催陈处理，考察了在电场作用下白兰地多酚类物质随陈酿时间的增加而发生的变化.

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

主要设备有:Waters2998型高效液相色谱仪、UV1810型紫外分光光度计.香草醛、丁香醛、原儿茶酸、没食子酸、阿魏酸、单宁酸及甲醇均为色谱纯;氢氧化钠、盐酸、甲酸及乙酸乙酯均为分析纯;酒精度为55%的原白兰地由云南太阳魂酒业有限公司提供.5L及2 L中度烘烤的法国橡木桶由山东高密亘美木业提供;电场装置由华南理工大学轻工与食品学院脉冲电场课题组设计.

1.2 实验方法

1.2.1 电场装置

本实验电场装置主要包括电磁场调控组件及催陈处理室，5 L和2 L的橡木桶各两个置于两平行平板电极之间，两电极与电源相连，待处理的白兰地酒置于橡木桶中接受处理，白兰地酒及橡木桶实际接受处理的电场强度为 100 kV/m(1000 Hz)［3］.整个处理系统置于玻璃房中，控制温度在18～25℃，采用湿度控制器控制湿度恒定在80%，每天处理4h，连续处理360d，每30 d取样50 mL检测，采用原白兰地添桶至满桶.

1.2.2 样品前处理

取25mL初始pH值为4.75的酒样，用1mol/L氢氧化钠调pH值至7.0，加乙酸乙酯萃取3次，有机相真空浓缩至干，加5mL甲醇溶解，此为中性酚.余下的水相用1 mol/L盐酸调pH值至2.0，加乙酸乙酯萃取3次，有机相浓缩至干后加5 mL浓度为2mol/L的盐酸置沸水浴水解1 h，冷却后再用乙酸乙酯萃取，有机相浓缩至干，加5mL甲醇溶解，此为酸性酚.中性酚和酸性酚经0.45 μm滤膜过滤后进液相.根据保留时间定性，外标峰面积法定量.

1.2.3 高效液相色谱条件

色谱柱为Waters Atlantis C18柱.流动相:A为0.1%甲酸水溶液，B为80%甲醇(含甲酸0.1%).进样量为 20 μL;流速为 1 mL/min;检测波长为280nm.

2 结果与讨论

2.1 电场催陈对单宁含量的影响

单宁是一种多酚类物质，分为水解单宁和缩合单宁，两者常共存.单宁是一种带负电荷的活性分子，单宁分子和唾液蛋白质能发生反应，使口腔表层产生一种收敛性的触感，水解单宁的收敛性与疏水基含量直接相关，缩合单宁的收敛性与其聚合程度有关.单宁的相对分子质量小于500时，结合蛋白质的能力很弱，而相对分子质量大于3000时，基本上也没有结合蛋白质的能力，只有相对分子质量在500～3000之间时，才随着酚羟基数目的增多，结合蛋白质的能力逐渐增强;单宁通过聚合、缩合反应与多糖、多肽等物质形成缩合单宁，缩合单宁的聚合度达到10以上时丧失与蛋白质结合的能力，从而失去收敛性，使酒体变得更加柔和，在缩合状态下，花色素苷的颜色更深，且更稳定［4－7］.

与自然陈酿样相比，电场处理样中单宁含量明显提高，而且无论是自然陈酿还是电场处理，2 L橡木桶酒样的单宁含量都比5 L橡木桶酒样的高，具体见图1.

图1 单宁含量变化Fig.1 Evolution of the content of tannins

橡木桶容积的大小决定了与酒接触的内比表面积(每升酒所接触的木桶面积)的大小，木桶容积越小其内比表面积越大，木桶容积越大则其内比表面积越小.由图1可知，不同容积的橡木桶在陈酿白兰地时单宁成分的溶出速率存在较大的差异，如自然陈酿6及12个月时，2L陈酿样的单宁含量比5L陈酿样的分别高62.8%及13.9%;电场处理6及12个月时，2 L陈酿样比5 L陈酿样分别高77.2%及8.3%.可见，内比表面积值越大则酒体浸提橡木桶中单宁物质的效率越高.

从图1中可以看出，随贮存时间的增加，自然陈酿样及电场强化样的单宁含量均呈逐渐增加的趋势，但是电场强化样的单宁含量明显高于自然陈酿样，如5L橡木桶中，电场处理样的单宁含量比自然陈酿样在1、6及12个月时含量分别提高了28.2%、31.6%、54.6%;2L橡木桶中，电场处理样的单宁含量比自然陈酿样在1、6及12个月时含量分别提高了35.9%、43.3%、46.9%，由此可见电场处理明显提高了白兰地对橡木中单宁的提取速率.

2.2 电场催陈对总酚含量的影响

白兰地中的酚类物质主要来自于对橡木桶成分的萃取，与其它物质相比，酚类物质更容易被氧化，从而可以防止其它物质被氧化，故酚类物质具有抗氧化的功能.不同体积的橡木桶在自然陈酿及电场处理条件下总酚含量的变化见图2.

图2 总酚含量变化Fig.2 Evolution of the content of total phenols

由图2可知，不同容积的橡木桶在陈酿白兰地时总酚的溶出速率不同，如自然陈酿6及12个月时，2L陈酿样的总酚含量比5 L陈酿样分别高22.7%及8.2%;电场处理6及12个月时，2 L陈酿样总酚含量比5L陈酿样分别高17.6%及7.6%.可见，内比表面积值越大则酒体浸提橡木桶中总酚物质的效率越高.

从图2中可看出，随贮存时间的增加，自然陈酿样及电场处理样的总酚含量均呈逐渐增加的趋势，但是，电场处理样的总酚含量明显高于自然陈酿样，如5 L橡木桶中，电场处理样的总酚含量比自然陈酿样在 1、3、6、9、12 个月时的含量分别提高了30.2%、21.9%、7.5%、5.7%、9.6%;2 L 橡木桶中，电场处理样的总酚含量比自然陈酿样在1、3、6、9、12个月时的含量分别提高了12.5%、7.1%、3.1%、8.7%、9.1%，由此可见，电场处理提高了白兰地对橡木中总酚的提取速率，其中在前3个月的效果较为明显.这表明电场处理对白兰地从橡木中提取总酚类物质起到了有效的促进作用.

2.3 电场催陈对易挥发酚类物质的影响

白兰地中的易挥发性酚类成分对酒体的香气非常重要，其主要来自两个途径，一是对橡木成分的提取，二是来自于原白兰地.高质量的白兰地中已经检测出300多种香气成分，其中没食子酸、原儿茶酸、阿魏酸、香草醛、丁香醛等是主要的挥发性成分，主要来自于木质素的降解［8］，其中没食子酸、原儿茶酸及阿魏酸为酸性酚，香草醛和丁香醛为中性酚.在本实验中阿魏酸由于含量太少而未检测出.香草醛、丁香醛、没食子酸、原儿茶酸含量随陈酿时间的变化见图3.

图3 易挥发酚类物质的含量变化Fig.3 Evolution of the contents of volatile phenol compounds

从图3可以看出，无论容积大小以及是否经过电场处理，各个酒样的香草醛、丁香醛、没食子酸及原儿茶酸的含量都随陈酿时间呈现递增的趋势，只是增幅各不相同.例如，在5L橡木桶中，电场处理6个月时，电场处理样中4种易挥发酚类物质(香草醛、丁香醛、没食子酸、原儿茶酸)的含量分别比自然陈酿样高22.6%、10.0%、7.3%、16.7%，12个月时分别高47.1%、7.1%、19.4%、23.1%;在2 L橡木桶中，电场处理6个月时，其含量分别比自然陈酿样高76.2%、17.9%、25.0%、18.2%，12个月时分别高46.3%、14.3%、19.4%、34.5%.可见电场处理明显提高了这几种酚类物质的含量.

在自然陈酿6个月时，香草醛、丁香醛、没食子酸及原儿茶酸的2 L陈酿样比5 L陈酿样含量分别高35.5%、6.4%、25.0%、10.0%;12个月时分别高9.2%、10.3%、11.5%、7.1%;电场处理6个月时，2L陈酿样比5L陈酿样含量分别高94.7%、16.9%、33.9%、18.2%，12个月时分别高 8.6%、5.6%、21.9%、13.3%.由数据可以看出，2L橡木桶中香草醛、丁香醛、没食子酸及原儿茶酸的含量明显高于同期5L橡木桶中的量，而且在陈酿的前3个月增加量比较明显，之后渐缓.

在外加电场的作用下，白兰地中溶质分子的跃迁频率、激活熵被提高，增大了扩散过程中分子的自由度，加快了分子的扩散过程［9］.同时，传质过程中的活化能降低;在外界温度不变的情况下，分子的扩散系数取决于溶剂的活化能，活化能越小，扩散系数越大［10－12］.因而电场作用可以促进白兰地对橡木成分的提取.

3 结论

随着陈酿时间的延长，贮存在橡木桶中白兰地的单宁及总酚含量都呈现递增的趋势，电场处理样的单宁及总酚含量明显高于同容积木桶的自然陈酿样.贮存白兰地的橡木桶的容积大小也会影响白兰地的陈酿效果，容积越小则内比表面积越大，对橡木成分的提取速率也越大.通过电场对贮存在橡木桶中的白兰地进行处理，可以明显提高白兰地对橡木中多酚类物质的提取速率，改善白兰地的口感，提高酒的品质.本实验装置成本较低，操作灵活，安全无污染，可以根据不同生产规模调整处理量，故非常适合企业的工业化生产.

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