关于葡萄酒橡木桶透氧率的研究进展

段文佳，史铭儡，孟佳敏，孙丙升，郑 鑫，邵 丽，姜 华，鄢晓航，田德雨

(1.青岛华东葡萄酿酒有限公司，山东青岛266102；2.澳大利亚福莱克国际有限公司，维多利亚墨尔本3067)

天然橡木桶具有微小气孔，可以使外界空气中的氧气缓慢地溶解到葡萄酒中，在有控制的状态下起到适度氧化成熟的作用，因而橡木桶陈酿过程对于提升葡萄酒品质具有积极作用[1]。然而，实际生产过程中对于陈酿过程中氧气的溶解关注较少，且随着溶氧检测方法的更新，原有关于橡木桶透氧率的相关研究已不能满足葡萄酒溶氧科学管理的需要。本文将从橡木桶透氧的主要途径、橡木桶的透氧率主要影响因素等方面进行综述，以期为实际生产中橡木桶的选用与维护提供理论参考和科学指导。

1 橡木桶透氧率的相关报道

橡木桶并不是一个密闭的容器，葡萄酒在橡木桶中的陈酿也是一个与外界进行交换的过程，且随着酒窖温度、相对湿度等储存环境的不同，存放在不同橡木桶内的葡萄酒每年会有4～10 L的蒸发损失[2]，同时外界空气中氧气也能进入橡木桶作用于葡萄酒，因而需要定期进行填桶操作。

关于橡木桶透氧率的报道最早见于1933年，Ribereau-Gayon等[3]使用液态二氧化硫填满橡木桶，通过硫酸盐的生成证实了橡木桶的透氧性，装满葡萄酒的橡木桶每年的透氧率为15～45 mg/L。2015年前，不少专家学者对于橡木桶的透氧率又陆续进行了大量的研究与实验，相关研究结果显示，对于新橡木桶而言，年透氧率的范围为20～45 mg/L，而5年桶龄的法国橡木桶透氧率则为10 mg/L，新的法国橡木桶的透氧率为28 mg/L[4-7]。

2015年，Del Alamo-Sanza等[8]应用溶氧探头对4种类别的橡木桶进行了长达一年的监测，且为排除葡萄酒对于氧气吸收的影响，橡木桶中盛放的是模拟葡萄酒溶液（水与酒精的混合液，pH3.3、酒精度15%vol）。研究结果表明，随着陈酿时间的延长，橡木板湿度逐渐升高后趋于稳定，橡木桶的透氧率呈下降趋势，这证实了以往关于透氧率报道普遍过高，实验选用的细纹理的美国橡木桶实际年透氧率仅为11.62 mg/L，而细纹理法国橡木桶的年透氧率为8.18 mg/L。

2 橡木桶透氧率相关检测方法

早期对于橡木桶透氧率的研究，主要是以整个橡木桶为研究对象，通过化学测定[3-4]、测氧探头[5-6]（即传感器）等方法对溶氧进行监测，相关研究监测周期也不尽相同，如前文所述，关于橡木桶透氧率方面的数据报道并不一致。最新研究结果显示，监测的周期对于实验结果影响较大，新桶使用2.5个月后，木材湿度逐渐达到饱和，透氧量可占到整年溶氧量的40%，而前4个月的透氧量为整年的50%[7]。橡木桶的透氧率呈现前期较高，后期逐步降低并趋于稳定的趋势，因而对于年透氧率的相关数据更应该关注相关研究的实验周期。

另为排除桶内负压对溶氧的影响，近来相关学者将不同厚度橡木板材作为研究对象，采用美国材料和检验学会（ASTM）、国际标准化组织（ISO）等组织透氧率的检测方法，以橡木板为界膜分隔两个空间，针对板材开展了透氧率的相关研究，通过测定一定面积的规定压力下的空气流量，评价不同厚度板材的空气穿透性能[9-10]。此类研究对于橡木桶制造业具有一定的实际指导作用，便于从前端把控木材的透氧率，而不是仅以木材的纹理粗细作为参照对板材进行筛选，有利于维持橡木桶透氧率的一致性。

3 橡木桶主要溶氧途径

氧气可通过木材、桶板缝隙及桶塞孔3条途径进入橡木桶。其中法国桶、美国桶溶氧途径并不相同，美国橡木桶通过桶板缝隙、孔塞进入的氧量占总溶氧量的50%，法国橡木桶通过木材进入的氧量占总溶氧量的75%[11]。因而不同种类的板材其透氧性也存在差异，也是影响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）对于橡木桶透氧率也有影响，硅胶塞虽具有良好的密封性，然而取决于酒窖的温度和湿度，每年会有4～10 L的葡萄酒蒸发，用桶塞塞紧的橡木桶使木桶内易产生负压，而这种负压真空状态会增加溶氧量，且木板材浸透之后仍然具有透气性。

4 影响橡木桶透氧率的主要因素

橡木桶板材的水分活度对于氧气的扩散具有显著影响，与橡木中鞣酸单宁同氧气的结合无关[12]。Del Alamo-Sanza等[8]的实验证实了，橡木桶木板的湿度是影响其透氧性能的重要因素。由于氧气的气相扩散系数要明显高于其在液相的扩散系数，因而干木材的透氧性能远远高于湿木材[13]。尽管橡木桶板材浸透之后仍具有透气性，但随着桶龄的延长，其透氧率也随着降低，主要原因就是橡木桶长时间使用后，其木材的湿度会逐渐达到饱和，透气性能便会逐渐变差，另外葡萄酒在陈酿过程中析出的酒石酸盐、色素、固体沉淀等物质会在桶壁表面形成沉淀物，这些物质侵入到木材的内部结构及桶板缝隙当中，也会阻碍氧气的进入，进一步降低橡木桶的透氧率。

橡木桶透氧率与树木品种及产地也有关系。据相关研究，法国橡木桶板材较美国橡木桶板材拥有更高的透氧率，另外细纹理木材的透氧率也要高于粗纹理木材[14]。不同品种木材透氧率的差异性与木材微观结构密切相关，合适的管孔大小，可以保证一定的透气性，保证外界空气中氧气的进入[15]。而法国橡木桶、美国橡木桶选用的橡木木材中导管大小与浸填体数量明显不同，且加工取材方式存在很大差异，这也是造成其透氧率不同的根本原因。

另外制桶工艺对于板材的透氧率也有显著影响。据研究，经烘烤后的橡木板的透氧率降低3～4.5倍，另外橡木桶的装配过程及装配后板隙的大小对其透氧率也有显著影响，而对于板隙的控制目前在橡木桶生产领域仍无法实现标准化[10]。因而受制桶工艺的影响，板材制桶之后的透氧率会发生变化。而现有制桶工艺对于橡木桶的透氧率较难进行科学控制，造成不同橡木桶的透氧率普遍存在个体差异，使得实际陈酿阶段不同橡木桶中葡萄酒成熟进度并不一致，不利于葡萄酒溶氧的科学管理。

5 展望

目前，传统橡木桶制桶业主要以年轮纹理作为桶板筛选分级的主要参数，板材按年轮纹理分极密1～2 mm，细密2～4 mm，中等4～5 mm，疏材＞5 mm[16]。纹理虽是影响橡木桶透氧率的因素之一，但并不是反映板材透氧率的单一指标，不能科学反映板材透氧率的异同，仅以纹理作为指标对板材进行分级，不利于橡木桶透氧率的科学控制。而现阶段，传统制桶业仍主要沿用手工制造工艺，对于橡木桶透氧率的异同尚未引起足够重视，亟待制定以透氧率为指标的板材筛分标准及橡木桶透氧率分级标准，并通过合理的标准化制桶工艺科学控制成品橡木桶的透氧率。由此才能保证葡萄酒在橡木桶陈酿过程中透氧率的一致性，从而达到科学陈酿的目的。