關于葡萄酒橡木桶透氧率的研究進展

段文佳，史銘儡，孟佳敏，孫丙升，鄭 鑫，邵 麗，姜 華，鄢曉航，田德雨

(1.青島華東葡萄釀酒有限公司，山東青島266102；2.澳大利亞福萊克國際有限公司，維多利亞墨爾本3067)

天然橡木桶具有微小氣孔，可以使外界空氣中的氧氣緩慢地溶解到葡萄酒中，在有控制的狀態下起到適度氧化成熟的作用，因而橡木桶陳釀過程對于提升葡萄酒品質具有積極作用[1]。然而，實際生產過程中對于陳釀過程中氧氣的溶解關注較少，且隨著溶氧檢測方法的更新，原有關于橡木桶透氧率的相關研究已不能滿足葡萄酒溶氧科學管理的需要。本文將從橡木桶透氧的主要途徑、橡木桶的透氧率主要影響因素等方面進行綜述，以期為實際生產中橡木桶的選用與維護提供理論參考和科學指導。

1 橡木桶透氧率的相關報道

橡木桶并不是一個密閉的容器，葡萄酒在橡木桶中的陳釀也是一個與外界進行交換的過程，且隨著酒窖溫度、相對濕度等儲存環境的不同，存放在不同橡木桶內的葡萄酒每年會有4～10 L的蒸發損失[2]，同時外界空氣中氧氣也能進入橡木桶作用于葡萄酒，因而需要定期進行填桶操作。

關于橡木桶透氧率的報道最早見于1933年，Ribereau-Gayon等[3]使用液態二氧化硫填滿橡木桶，通過硫酸鹽的生成證實了橡木桶的透氧性，裝滿葡萄酒的橡木桶每年的透氧率為15～45 mg/L。2015年前，不少專家學者對于橡木桶的透氧率又陸續進行了大量的研究與實驗，相關研究結果顯示，對于新橡木桶而言，年透氧率的范圍為20～45 mg/L，而5年桶齡的法國橡木桶透氧率則為10 mg/L，新的法國橡木桶的透氧率為28 mg/L[4-7]。

2015年，Del Alamo-Sanza等[8]應用溶氧探頭對4種類別的橡木桶進行了長達一年的監測，且為排除葡萄酒對于氧氣吸收的影響，橡木桶中盛放的是模擬葡萄酒溶液（水與酒精的混合液，pH3.3、酒精度15%vol）。研究結果表明，隨著陳釀時間的延長，橡木板濕度逐漸升高后趨于穩定，橡木桶的透氧率呈下降趨勢，這證實了以往關于透氧率報道普遍過高，實驗選用的細紋理的美國橡木桶實際年透氧率僅為11.62 mg/L，而細紋理法國橡木桶的年透氧率為8.18 mg/L。

2 橡木桶透氧率相關檢測方法

早期對于橡木桶透氧率的研究，主要是以整個橡木桶為研究對象，通過化學測定[3-4]、測氧探頭[5-6]（即傳感器）等方法對溶氧進行監測，相關研究監測周期也不盡相同，如前文所述，關于橡木桶透氧率方面的數據報道并不一致。最新研究結果顯示，監測的周期對于實驗結果影響較大，新桶使用2.5個月后，木材濕度逐漸達到飽和，透氧量可占到整年溶氧量的40%，而前4個月的透氧量為整年的50%[7]。橡木桶的透氧率呈現前期較高，后期逐步降低并趨于穩定的趨勢，因而對于年透氧率的相關數據更應該關注相關研究的實驗周期。

另為排除桶內負壓對溶氧的影響，近來相關學者將不同厚度橡木板材作為研究對象，采用美國材料和檢驗學會（ASTM）、國際標準化組織（ISO）等組織透氧率的檢測方法，以橡木板為界膜分隔兩個空間，針對板材開展了透氧率的相關研究，通過測定一定面積的規定壓力下的空氣流量，評價不同厚度板材的空氣穿透性能[9-10]。此類研究對于橡木桶制造業具有一定的實際指導作用，便于從前端把控木材的透氧率，而不是僅以木材的紋理粗細作為參照對板材進行篩選，有利于維持橡木桶透氧率的一致性。

3 橡木桶主要溶氧途徑

氧氣可通過木材、桶板縫隙及桶塞孔3條途徑進入橡木桶。其中法國桶、美國桶溶氧途徑并不相同，美國橡木桶通過桶板縫隙、孔塞進入的氧量占總溶氧量的50%，法國橡木桶通過木材進入的氧量占總溶氧量的75%[11]。因而不同種類的板材其透氧性也存在差異，也是影響橡木桶透氧率的重要因素。

另外密封方式（如桶塞、桶塞孔的位置）對于橡木桶透氧率也有影響，硅膠塞雖具有良好的密封性，然而取決于酒窖的溫度和濕度，每年會有4～10 L的葡萄酒蒸發，用桶塞塞緊的橡木桶使木桶內易產生負壓，而這種負壓真空狀態會增加溶氧量，且木板材浸透之后仍然具有透氣性。

4 影響橡木桶透氧率的主要因素

橡木桶板材的水分活度對于氧氣的擴散具有顯著影響，與橡木中鞣酸單寧同氧氣的結合無關[12]。Del Alamo-Sanza等[8]的實驗證實了，橡木桶木板的濕度是影響其透氧性能的重要因素。由于氧氣的氣相擴散系數要明顯高于其在液相的擴散系數，因而干木材的透氧性能遠遠高于濕木材[13]。盡管橡木桶板材浸透之后仍具有透氣性，但隨著桶齡的延長，其透氧率也隨著降低，主要原因就是橡木桶長時間使用后，其木材的濕度會逐漸達到飽和，透氣性能便會逐漸變差，另外葡萄酒在陳釀過程中析出的酒石酸鹽、色素、固體沉淀等物質會在桶壁表面形成沉淀物，這些物質侵入到木材的內部結構及桶板縫隙當中，也會阻礙氧氣的進入，進一步降低橡木桶的透氧率。

橡木桶透氧率與樹木品種及產地也有關系。據相關研究，法國橡木桶板材較美國橡木桶板材擁有更高的透氧率，另外細紋理木材的透氧率也要高于粗紋理木材[14]。不同品種木材透氧率的差異性與木材微觀結構密切相關，合適的管孔大小，可以保證一定的透氣性，保證外界空氣中氧氣的進入[15]。而法國橡木桶、美國橡木桶選用的橡木木材中導管大小與浸填體數量明顯不同，且加工取材方式存在很大差異，這也是造成其透氧率不同的根本原因。

另外制桶工藝對于板材的透氧率也有顯著影響。據研究，經烘烤后的橡木板的透氧率降低3～4.5倍，另外橡木桶的裝配過程及裝配后板隙的大小對其透氧率也有顯著影響，而對于板隙的控制目前在橡木桶生產領域仍無法實現標準化[10]。因而受制桶工藝的影響，板材制桶之后的透氧率會發生變化。而現有制桶工藝對于橡木桶的透氧率較難進行科學控制，造成不同橡木桶的透氧率普遍存在個體差異，使得實際陳釀階段不同橡木桶中葡萄酒成熟進度并不一致，不利于葡萄酒溶氧的科學管理。

5 展望

目前，傳統橡木桶制桶業主要以年輪紋理作為桶板篩選分級的主要參數，板材按年輪紋理分極密1～2 mm，細密2～4 mm，中等4～5 mm，疏材＞5 mm[16]。紋理雖是影響橡木桶透氧率的因素之一，但并不是反映板材透氧率的單一指標，不能科學反映板材透氧率的異同，僅以紋理作為指標對板材進行分級，不利于橡木桶透氧率的科學控制。而現階段，傳統制桶業仍主要沿用手工制造工藝，對于橡木桶透氧率的異同尚未引起足夠重視，亟待制定以透氧率為指標的板材篩分標準及橡木桶透氧率分級標準，并通過合理的標準化制桶工藝科學控制成品橡木桶的透氧率。由此才能保證葡萄酒在橡木桶陳釀過程中透氧率的一致性，從而達到科學陳釀的目的。