啤酒双乙酰含量控制的理论与实践
哞i西, 曼,辱国故蚴 ,啤酒憋
.2.1997年第4期 《食品工业> ●酿酒工业特辑/啤j酉I业
啤酒双乙酰含量控制的理论与实践
双乙酰是啤酒发酵过程中必然形成的一种代谢产
物 .它的前驱体为 n一乙酰乳酸.是酵母合成代谢过程
的中间产物,n一乙酰乳酸被酵母分泌到细胞外后.在
胞外基质中经非酶氧化脱羧形成双乙酰.而后又被移
送人酵母细胞内.由酵母胞内酶还原成丁二醇,这是啤
酒中双乙酰的形成和消失的基本概念。
1. 双乙酰在啤酒成熟撅念中的地位和作用
由于双乙酰的水溶液具有一种特殊的类似于酸败
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哞i西, 曼,辱国故蚴 ,啤酒憋
.2.1997年第4期 《食品工业> ●酿酒工业特辑/啤j酉I业
啤酒双乙酰含量控制的理论与实践
双乙酰是啤酒发酵过程中必然形成的一种代谢产
物 .它的前驱体为 n一乙酰乳酸.是酵母合成代谢过程
的中间产物,n一乙酰乳酸被酵母分泌到细胞外后.在
胞外基质中经非酶氧化脱羧形成双乙酰.而后又被移
送人酵母细胞内.由酵母胞内酶还原成丁二醇,这是啤
酒中双乙酰的形成和消失的基本概念。
1. 双乙酰在啤酒成熟撅念中的地位和作用
由于双乙酰的水溶液具有一种特殊的类似于酸败
的米糠味(俗称馊饭味).因此,它越 卑酒中的含量是应
该控 制的 .最好 能控 制在 其 口昧界 限值 以下
(0.1l~rn)。
七十年代初,双乙酰的形成与消失被发现与啤酒
的成熟有一定的相关规律,即在主发酵时大量形成.随
步降低 .因而 .主张以双
乙酰含量的变化作为啤酒成熟的标志之一。之后,又
发现在啤酒生产过程中,虽然双乙酰的形成是必然的.
但其含量的变化又是可以控制的,有时甚至在发酵结
制得很低.这样.双乙酰含
量的控制又成为了啤酒酿造过程中缩短贮酒酒令的一
十依据或内容。加上双乙酰象乙醛、硫化氢之类成份
会对啤酒的口昧产生不良的影响,因此,发展到现在.
似乎双乙酰含量的控制,已经是啤酒成熟概念中不可
缺少的指标了。
通过采用新的工艺技术,人为地采取一些工艺措
施,可形成一种有较短生产周期的现代啤酒生产工艺
技术,称之为“啤酒加速或熟新工艺一conditiomng ,这
种新工艺中双乙酰含量的控制也是—个极为重要的内
容。因为双乙酰含量的变化在一定的程度上反映了酵
母发酵的状况,酵母细胞数量的变化.发酵温度的变
化,甚至反映了啤酒口味变化的比较基本的情况。从
以上情况可以看出,对啤酉酿造过程中双乙酰含量变
化的测定,大致可以作为调整工艺温度、决定酿造过程
时间的重要手段。
2. 震乙酰的形成与还原的理论
已经知道因酵母代谢而生成双乙酰的途径有两
个.一种是乙酰辅酶 A与羟乙基硫胺素的焦磷酸盐
( 诎 乙醛)进行直接缩合,另一种是 n一乙酰乳酸的
非酶氧化脱羧而形成双乙酰,n一乙酰乳酸是酵母合
成缬氨酸的中间产物,由两分子丙酮酸组成,可以由细
胞内分泌进人发酵液。还有认为如果污染了杂菌后,
徐 斌 丁 工
丁5z6f、7
也能产生双乙酰。这一方面可能是杂菌的大量繁殖与
酵母发生了营养基匝利用上的竞争.影响了酵母的代
谢;另一方面.某些杂菌.如一些大肠杆菌及球菌之类
本身的繁殖与代谢.也可能产生一定量的双乙酰。
已经形成并在发酵液中存在的双乙酰会被酵母很
快地还原,井且使其在发酵液中的浓度降低到一定的
程度 但是.双乙酰的前驱体 n一乙酰乳酸.酵母却不
能使之转化为双乙酰并进一步还原之.所以,a一乙酰
乳酸的存在会给双乙酰含量的控制带来一些麻烦。这
样,如何控制双乙酰含量可以从以下几方面进行
:
2.1 在发酵期间,酵母台成缬氨酸必先形成 n一乙
酰乳酸这种中间产物 .所以.控制 n一乙酰乳酸的生成
量以及尽可能提高 n一乙酰乳酸向双乙酰转化的比例
以供酵母进行还原应是控制双乙酰含量的关键;
2.2 n一乙酰乳酸的形成.n一乙酰乳酸向双乙酰的
转化以及双乙酰被还原成丁二醇这三种反应在发酵过
程中是不断进行的.只要有酵母的繁殖与代谢.就有这
些反应的进行、产物的生成和向这些反应的终产物
— — 丁二醇的定向变化 .只是反应或转化的速度不同,
产物数量上的多少不同而已。如我们假定这种形成丁
二醇的定向变化是不可逆的,邪么,在形成了一定量的
n一乙酰乳酸以后,促使其在数量上的平衡转向终产
物丁二醇井提高前期反应的速度是控制双乙酰含量的
重要途径;
2.3 n一乙酰乳酸的形成数量与发酵温度、发酵速
度、溶解氧含量、酵母添加量及其繁殖速度、麦汁中的
n一氨基氮数量等许多因素有关,导致快速发酵或使
酵母强烈繁殖的各种因素都会使 n一乙酰乳酸的形成
数量增加.双乙酰的还原程度,虽然决定于酵母的品种
及其生理状态、酵母悬浮细胞数量等因素,但如 n一乙
酰乳酸向双乙酰的转化数量不足或是速度太慢,则酵
母还原双乙酰的数量也很难预料;这样,从工艺条件上
去保证双乙酰含量的降低.只能在满足正常的啤酒酿
造要求的基础上,尽i丁骨E采取一些有效措施使 n一乙
酰乳酸生成量低一些.转化为双乙酰的数量多一些,这
从以上分析可以看出,双乙酰的形成与还原 .在很
大程度上决定于 n一乙酰乳酸的形成数量和 n一乙酰
乳酸向双乙酰转化的数量。如果形成 n一乙酰乳酸的
数量比较多.但如能使之多量地转化为双乙酰并及时
D
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-酿酒工业特辑/啤酒i业 《食品工业》 1997年第4期 ·3·
地被酵母所还原;如果能在一开始就控制 a一乙酰乳
酸的形成数量和加强对已经存在的双乙酰的还原,包
括使用有良好还原双乙酰的酵母和保持一定的酵母悬
浮细胞数,都是控制双乙酰含量的有救方法。
在实际生产中.双乙酰的含量变化会反映出两方
面的情况.一是双乙酰的形成与还原的大部分作用,是
在主发酵阶段进行的,因为酵母繁殖与代谢主要过程
是在主发酵,在这个阶段 ,a一乙酰乳酸的生成量较
高 .但由于主发酵温度较高,。一乙酰乳酸向双乙酰转
化的数量也比较多,而在主发酵阶段,酵母细胞的悬浮
数量也是比较多的,这样,双乙酰的还原数量也多。因
此,在主发酵阶段,体现出了双乙酰含量变化的“三高
一 多”,即 a一乙酰乳酸、双乙酰的含量高。基质的盈度
高,酵母细胞数量多,同时,双乙酰含量的最高值一定
发生在主发酵 .这是一个方面。另一方菌,在不同的发
酵条件下,不同的麦汁组成和不同的酵母菌种发酵。双
乙酰的生成峰值是不同的,这也就是说,在主发酵,双
乙酰的含量是有高有低的;而且在通常情况下.当主发
酵阶段的双乙酰含量偏高时,最终发酵液的双乙酰含
量也会略高一些。从这两方面的情况
明,控制啤酉
产品的双乙酰含量的重点应该放在主发酵阶段。另
外,当啤酒酿造过程进人贮酒以后,双乙酰的还原速度
减慢,特别是进入低温阶段以后.双乙酰含量几乎没有
什/厶变化.因此.在啤酒酿造进入低温阶段以前尽可能
地降低双乙酰的含量也是十舟重要的。
此外,国外的资料曾经报导过酵母的醇脱氢酶
(YADH)和还原型的辅酶 I(NADH)对还原双乙酰具有
重要的作用.因此,使用含有高YADH和NADH含量
的酵母以及维持在对YADH有促进作用的较高温度
条件下,部对双乙酰的还原十分有利,这也反映了使用
活性良好的酵母不仅可以得到良好的发酵,而且会有
良好的双乙酰的还原。
应该说明的是对于传统发酵和大罐发酵两者之
间.情况还有一些不同。对传统发酵.只有在主发酵阶
段的有效控制,才能满足双乙酰逐步降低的需要,因为
其发酵的工艺过程、温度控制的方式、特定的下酒条件
以及发酵设备的模式等决定了在主发酵阶段控制双乙
酰的重要性 :而对大罐发酵,不管从以上的哪一方面都
比传统发酵要有 U得多,所以,这两种发酵方式控制双
乙酰含量的具体措施是有一定区别的。
3. 控制啤酒双乙酰含量的实践
为了使最终啤酒产品具有较低的双乙酰台量,应
该从 以下几个方面加以考虑 :
3.1 在糖化阶段应该注意的问题
3.1.1 应该控制好麦汁组成,使其能有良好的发酵
过程.n一氨基氮含量应能满足酵母繁殖的需要,不必
控制太高,对 l2。麦汁来说,能有 ~8omg/I左右就可以
了。因为过多的 。一氨基氮亦即低分子氨的数量.对口
昧和泡沫持久性都不太有利 过去常常认为多量的
n一氨基氮可以抑止 n一乙酰乳酸的形成。实际上,一
是形成多量的 a一乙酰乳酸并不完全取决于一n氨基
氟的含量,其次,形成多量的 一乙酰乳酸虽然并不是
一 件好事。但如能尽可能采取各种措施,将其多量地转
化为双乙酰并被酵母所还原,也还是能有效地控制双
乙酰的。
良好的麦汁组成,是指有适量易于被发酵的糖类,
有合适的氮原和碳源的比例。有多量酵母需要的无机
盐和生长素.使酵母能生长在良好的营养环境之中;
3.1.2 应谈尽可能多地去除冷凝固物 ,特 是颗粒
十分细小的冷凝固物,确保酵母能在营养基质中良好
地进行作用,同时不被冷凝固物多量吸附沉降;
3.1.3 应该有合适的麦汁充氧的程度,溶解氧含量
太低,不利于酵母的繁殖 ,溶解氧含量太高,酵母繁殖
过于旺盛,会形成多量的 n一乙酰乳酸;特别在发酵基
本结束以后的二次吸氧,将会导致双乙酰含量的再次
提高 ;
3.2 在发酵阶段应该注意的问题
3.2.1 应该注意控制好会形成多量双乙酰的不良条
件,如发酵遮度太快,酵母持续繁殖时间太长,通风或
揽拌发酵,太高的可发酵性糖的含量等。要说明的是
快遮形成双乙酰的情况与多
所区别;快遮形成双乙酰,
快,双乙酰峰值出现得早,
往往还原双乙酰的速度也
早 就可能提供更多的时间转化 n一乙酰乳酸,使双乙
酰的还原更充分;而多量形成双乙酰指的是可能双乙
酰含量的峰值比较高,也可能峰值并不高,但是不断地
在形成双乙酰,还原的遮度跟不上生成的速度,导致最
终的双乙酰含量偏高。
的酵母添加温度、较高的酵母舔加比例、使用新鲜的活
性高的酵母或营养增强型的酵母及易于被发酵的麦汁
等;
3.2.2 应该控制好促进双乙酰还原的条件,诸如高
的双乙酰还原温度(可以促进YADH的活性),高的悬
浮酵母细胞数 ,强壮的酵母 (会有高的 YADH和
NADH的含量),在正常发酵(或高泡发酵)情况下不能
急冷.尽量避免在含有一定量可发酵性糖的时候再次
接触氧等;
3,2,3 应该注意提供足够的时间和较高的温度,使
。 一 乙酰乳酸尽可能多地转化为双乙酰,并被酵母充
舟地进行还原。这里有两个概念要明确,一是在高泡
发酵媪受不变的情况下,可以适当提高酵母舔加媪度,
使酵母尽快地进入高泡发酵,同时将高泡发酵的时间
适当延长,使酵母能在较高的温度下尽可能多地将由
a一乙酰乳酸转化而来的双乙酰进行还原;另一个是
可以提供一些条件,使原来需要 6—7天才能降到的糖
度,尽可能快地在4~5天内达到,留出2天左右用于
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啤酒, 多眵金主,仑
4.1997年第4期 《食品工业> _酿酒工业特辑/啤塑三
多酚 的主 要方 法。
关■词:多酚 糖化 煮沸
在整个啤酒麦汁的制造过程中,多酚主要来源于
麦芽(0.3~0.5g/L)和酒花(0.03~0.07 L)。它虽然
是一种微量物质,但其所起的作用是不可忽视的。
多酚主要由单体酚(MW<500).单宁多酚(也叫
单宁类,MW:60o~30OO)以及聚多酚(MW>3000)所
组成。其中单宁多酚一类属于可缩合的鞣质物质,由于
它在啤酒生产的不同阶段可通过其鞣化力进行沉淀
应。所以是具有决定性作用的部分。
通常将总多酚与花色苷的商称为聚合指数(P.1)
它能较好地预测糖化过程的进行情况和糖化中吸氧的
程度。
多酚一方面是啤酒口味的助剂,它能提高和加强
啤酒的醇厚性和苦味,在麦汁煮拂及冷却过程中部能
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双乙酰还原。这样做的目的很清楚,虽然有时发酵结
束时的双乙酰含量并不高.但是还有多量的 a一乙酰
乳酸继续存在,如不能尽可能多的转化为双乙酰被酵
母还原而带人冷贮阶段甚至带^啤酒,那/厶在过滤或
灌装阶段就有可能再转化为双乙酰,造成双乙酰含量
的后期反弹 ;
3,2.4 应该注意防止杂菌的污染 ,特别是一些可能
会产生双乙酰的杂菌;事实上杂菌的污染不只是考虑
产生双乙酰的问题,重要的是袭菌与酵母在营养物质
利用上与酵母的竞争和杂菌本身的代谢产物所产生的
其它影响;前者造成酵母营养源不足,代谢异常,后者
导致啤酒含有不应有的风味成份,影响啤酒的口味,因
此,防止杂菌污染十分重要;
3.3 在啤酒过滤和稿装时应注童的问题
在进行啤酒过滤和璀装以前,成熟的发酵液已经
定型,也就是说含有一定量的 a一乙酰乳酸和双乙酰,
其中,双乙酰的含量为经酵母还原以后的最低值,好的
一 般都在0.04~0.05ppm。而 口一乙酰乳酸的含量则
有高有低。因此,在啤酒过滤和灌装过程中最重要的
因而它能直接或间接地促进啤酒产生老化口味。多酚
氧化后产生的羰基化台物(挥发性)是风殊败坏的主要
物质.并且多酚与蛋白质的作用在麦汁煮沸终了时并
未结束,残留的多酚与蛋白质沉淀过程继续进行并随
着麦汁状态的改变(如冷却、氧化、pH值下降和表面积
的增大)而增强,即使在过滤后的啤酒中.这种多酚与
蛋白质的沉琏作用也会在一定的时间内导致啤酒的浑
浊。故麦汁中残留较多的多酚是造成啤酒浑浊的主要
因素之一。可见.啤酒中多酚具有二重性,少量未经氧
4k_,tr~单体多酚能赋予啤酒新鲜的Jk't~b-.醇厚的口感,参
与形成酒体,其还原性还能防止风味的老化;过量的氧
化复合多酚会造成啤酒的浑浊,色泽加深以及风昧老
化。因此多酚与啤酒质量关系密切,在麦汁生产工艺中
应采取—些措施控制多酚含量。
据资料要求:淡爽型高稳定性的啤酒麦汁(12.P)
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还是防止接触空气或氧,防止产品溶解氧量的增高和
过多的瓶颈空气,因为这是导致 a一乙酰乳酸向双乙
酰转化的重要条件,虽然氧的溶解和柳 卑酒进行巴氏
灭菌时 n一乙酰乳酸向双乙酰转化不可能绝对避免,
要说明的是啤酒中含有的 a一乙酰乳酸在巴氏灭
菌过程和啤酒销售过程中总是要逐步转化为双乙酰
的。也就是说。对清酒测定的双乙酰含量不是该啤酒的
最终含量,问题是在啤酒生产过程中应尽可能地降低
n一乙酰乳酸的含量,使之在后期生成的双乙酰或者
说双乙酰的反弹不至于太高 ,所以有时啤酉工厂也可
以将双乙酰反弹的情况作为对生产过程中 a一乙酰乳
酸控制的一种鉴定方法。
总之,双
言不是高不可攀的
基本原理,在生产过程中及时采取各种有效措施,加强
双乙酰的前驱体 n一乙酰乳酸的转化和对双乙酰的前
期还原,就能确保啤酒产品中双乙酰含量能得到有效
的控制。口
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