啤酒缓冲性与质量稳定性关系的初步研究

# 鼢 食品与发酵工业 Food and Fermentation Industries v01．29 No．4 啤酒缓冲性与质量稳定性关系的初步研究 杨 毅 李 崎 顾国贤 (江南大学生物工程学院酿酒科学系，无锡，214036) 摘 要 选取了十几种市售啤酒，研究了啤酒缓冲容量与啤酒质量稳定性之间的相关性。同时有 针对性地提出了增加啤酒缓冲容量的措施，并对酿造过程中磷酸盐的主要来源进行了研究。研究 结果表明，啤酒缓冲容量与啤酒泡持、浊度稳定性和老化速度之间存在着线性相关性。增加麦汁 或啤酒中总磷酸盐浓度既是提高啤酒缓冲容量的有效措施，又是减缓啤酒老化速度 的重要手段之 一 O 关键词 啤酒，缓冲容量，磷酸盐，质量稳定性 啤酒缓冲性是指啤酒在其 pH值范围内 具有一定的缓冲能力。啤酒缓冲容量是衡量 啤酒缓冲能力大小的尺度。许 多研 究证 实[1--3]，虽然从麦汁到啤酒这个过程中，缓 冲体系的主要缓冲物质发生了变化，但是整 个缓冲体系的缓冲容量保持相对不变。从另 一 种角度讲，啤酒这种缓冲性在一定程度上， 决定了成品啤酒 pH值并控制着成品啤酒 pH值的变化幅度。 大量研究表明，啤酒 pH值对啤酒质量 稳定性(即风味稳定性、非生物稳定性、生物 稳定性、泡沫稳定性)具有重要影响。2001 年，Bamforth[4]认为，当啤酒 pH值从 4．5降 至 3．9时，啤酒抵抗微生物污染的能力增加， 非生物稳定性增加，泡沫稳定性增加，风味稳 定性降低，味觉爽 口性降低。1990年，Tay— lor[0]曾经对麦汁缓冲容量对啤酒 pH值的影 响进行研究，了他们之间存在着一定相 关性。麦汁或啤酒缓冲容量在一定程度上控 制着成品啤酒 pH值。掌握酿造过程中缓冲 容量的变化是控制成品啤酒 pH值的最有效 。这进一步证明缓冲容量与啤酒 pH值 之间存在着内在必然联系。 目前国内外关于啤酒缓冲容量对啤酒稳 定性影响的相关报道很少。所以本文着重研 究了他们之间的相关性，以啤酒缓冲性为切 第一作者：硕士研究生。 收稿时间：2003—0l一09 50 入点，提出了提高啤酒质量稳定性的措施，对 啤酒缓冲体系的研究具有重要的理论与实际 意义。 1 与 1．1 主要原料 粳米、糯米为无锡产一级品；籼米为江北 产一级品；加拿大斯坦因(Stain)麦芽、加拿 大哈林顿(Harrington)麦芽、澳大利亚斯库那 (Schooner)麦芽、法国埃特拉特麦芽为烟台 麦芽厂产品；国产麦芽为无锡麦芽厂生产；青 岛大花、绿嘉 1号、卡斯卡特香花为新疆绿嘉 啤酒花有限公司提供；甘肃酒花为甘肃产苦 型颗粒花；绿金酒花为绿金产苦型颗粒花。 1．2 主要试剂 Na2HPO4(AR)，乙 酸 (AR)，NaOH (AR)，H2SO4(AR)，橄榄油(AR)，七钼酸铵 (AR)，K2HP04(AR)，无水乙醇，中国(医药) 集团上海化学试剂公司；抗坏血酸(AR)，无 锡东阴塘化学试剂厂；硫代巴比妥酸(生化试 剂)，上海试剂二厂；邻苯二甲酸氢钾(AR)， 上海试剂三厂；酚酞，中国永嘉精细化工厂； K2HP04(AR)，上海恒信化学试剂有限公司。 1．3 仪器设备 721型分光光度计，上海第三分析仪器 厂；高速冷冻离心机，日本日立公司；HZ013 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 29卷 第 4期 杨 毅等：啤酒缓冲性与质量稳定性关系的初步研究 浊度仪，Lg—automatic Aps Denmark；EBC标 准磨，德国 Buhler-Miag公司；pHS-3C型精 密pH计，上海雷磁仪器厂；水浴锅，江苏医 疗仪器厂；SHZ一22水浴恒温振荡器，太仓市 医疗器械厂；便携式糖量计，泉州光学仪器 厂；箱式电阻炉，上海实验电炉厂。 1．4、实验方法 1．4．1 泡持的测定【 J 1．4．2 浊度的测定【6 1．4．3 总酸的测定【6 1．4．4 pH 值 的 测定 1．4．5 啤酒(或麦汁)缓冲容量的测定 啤酒或麦汁缓冲容量的定义：每 100mL 啤酒(或麦汁)pH值改变 1个单位时，所消耗 0．1 mol／L NaOH的毫升数。 1．4．6 硫代 巴比妥酸(TBA)法测定羰 基化 合物 取 5mL经 10000 r／min离心 10min的 麦汁或啤酒，加入 2 mL含 0．33％硫代巴比 妥酸的 50％乙酸溶液，充分混合，于 60℃水 浴中精确加热 60 min，然后迅速冷却。同时 取 5mL离心后的麦汁或啤酒加2mL蒸馏水 作空白，于 530nm下比色，以吸光度来表示 TBA值。 TBA法主要是测定以二烯醛类(啤酒中 风味老化的代表性化合物)为代表的羰基化 合物。该值在一定程度上可以表征啤酒或麦 汁中老化物质的含量。 1．4．7 啤酒中磷酸盐的测定[ ] 2 结果与讨论 2．1 啤酒缓冲容量与啤酒质量稳定性关系 的研究 选取了十几种国内市售的啤酒，对其缓 冲容量、泡持、浊度、总酸、pH值、TBA等主 要指标进行 了测定。对啤酒缓冲容量与泡 持、浊度、总酸、老化速度之间的相关性进行 研究。具体结果见图 1～图4。 从图 1、2、4中可以看出，啤酒缓冲容量 与泡持、浊度稳定性和老化速度之间存在线 图 1 啤酒缓冲容量与泡持 之间的线性关系 注：缓冲容量以每 100mL啤酒 (或麦汁)pH值 改变 1个单位时。所消耗的 0．1mol／L NaOH的 mL 数计(图2、图 3、图 4与此相同)。 0 蛊 图 2 啤酒缓冲容量与浊度 稳定性之间线性关系 注：总酸以滴 定 100mL啤酒所消耗 的0．1mol／L Na0H的 mL数计 图3 啤酒缓冲容量与总酸 之间线性关系 性相关性且回归系数分别为 R =0．6606， 0．6591，0．8232。这说明，随着啤酒缓冲容 量的增加，啤酒泡持和浊度稳定性增强，而老 化速度减慢。 从图3中可以看出，啤酒缓冲容量与总 酸之间的相关性不很明显。这进一步说明啤 酒总酸不能完全代表缓冲性的变化趋势。 51 港 维普资讯 http://www.cqvip.com 食品与发酵工业 Food and Fementation Industries v01．29 No．4 重 图 4 啤酒缓冲容量与风味 老化速度之间线性关系 2．2 不同浓度啤酒的缓冲容量对啤酒质量 稳定性的影响 选取国内市售的 5种不同品牌、不同浓 度的啤酒进行测定，研究啤酒缓冲容量对泡 持、浊度稳定性、风味老化速度的影响(见表 1)。 从表 1中可以看出，啤酒缓冲容量对泡 持、浊度稳定性和老化速度的影响基本上符 合线性关系。总酸相同的不同浓度啤酒其缓 冲容量明显不同，啤酒总磷酸盐浓度较高的 表 1 5种不同浓度国内市售的啤酒主要理化指标 注：1)以滴定 100mL啤酒消耗的0．1mol／L NaOH的mL数计；2)以每 100mL啤酒(或麦汁)pH值改变 1个单位时．所 消耗的0．1mol／LNaOH的mL数计。 啤酒，其缓冲容量相对较大。啤酒缓冲容量 和磷酸盐均相对较高时，其浊度稳定性、老化 速度都相对较低，泡持相对较高。三泰发泡 酒因为其多酚含量过高，所以虽然其缓冲容 量和磷酸盐均相对较低，但其老化速度却不 是最快的。 2．3 相同浓度啤酒的缓冲容量对啤酒质量 稳定性的影响 选取国内市售的 2种不同品牌相同浓度 的啤酒进行测定，研究啤酒缓冲容量对泡持、 浊度稳定性、风味老化速度的影响(见表 2)。 从表 2中可以看出，啤酒缓冲容量对泡 持、浊度稳定性和老化速度的影响基本上符 合线性关系。 2．4 提高啤酒缓冲性措施的研究 通过对啤酒缓冲体系组成的研究可知， 有机酸、磷酸盐、天冬氨酸是影响啤酒缓冲容 量的最主要因素。因此啤酒缓冲容量的提高 存在2种途径：(1)通过增加含有天冬氨酸、 52 谷氨酸残基的多肽水平来提高啤酒缓冲容 量；(2)通过增加麦汁或啤酒中总磷酸盐浓度 来提高啤酒缓冲容量。 表 2 2种相同浓度国内市售啤酒主要理化指标 项 目 生产日期／年 一月一日 原麦汁浓度／。P 泡持／s 浊度稳定性／ZXEBC·月 总酸／mL pH值 总磷酸盐浓度／rIlg·L I1 缓冲容量／mL 老化速度／△TBA·月I1 青岛啤酒 大富豪啤酒 20o2—8—21 20o2—10—10 9 9 295 280 0．15 0．23 1．41 1．21 4．21 3．86 423．466 65．239 3．75 3．52 0．066 0．093 注：1)、2)单 位定义 同表 1。 但是若通过增加含有天冬氨酸、谷氨酸 残基的多肽水平来提高啤酒缓冲容量，一方 面是这些多肽类缓冲物质在发酵过程中被酵 母利用，消耗一部分产生有机酸、醛类；同时 啤酒中这些有机酸、氨基酸类缓冲物质在啤 酒贮存过程中是形成风味老化的前体因素。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第29卷 第 4期 杨 毅等：啤酒缓冲性与质量稳定性关系的初步研究 所以适当增加麦汁或啤酒中总磷酸盐浓度是 提高啤酒缓冲容量的有效措施。 因为啤酒酿造过程中，磷酸盐主要来源 于原料中的麦芽、酒花、大米。对不同产地大 米、麦芽、酒花中的磷酸盐进行测定，结果见 表 3、表 4、表 5。 表 3 不同大米中磷酸盐含量 表 4 不同麦芽中磷酸盐含量 品 种 嚣 埃 磷浓度 m g·芷一l 1．040 1．298 1．119 1．384 1．191 磷酸盐浓度 ，一 ．一 l 0·140 0·534 0·182 0．253 从表 3、表 4、表 5中可以看出，在啤酒酿 造原料中，麦芽的磷含量最高，其次是酒花的 磷酸盐含量，大米的磷含量相对最低。因此， 在啤酒酿造选用大麦品种时，应将磷含量这 一 指标考虑在内，或适当增加麦芽用量，或调 整糖化工艺以便提高啤酒缓冲性能。 3 结 论 (1)啤酒缓冲容量与泡持、浊度稳定性 和老化速度之间呈线性相关性。不同浓度和 相同浓度的不同啤酒中都基本存在这种相关 性。 (2)啤酒总酸不能完全反映啤酒缓冲性 的变化趋势，且若不同浓度啤酒总酸含量处 于同一水平时，其缓冲容量差别很大。 (3)与影响啤酒缓冲容量的其他因素有 机酸和天冬氨酸相比，提高麦汁或啤酒中总 磷酸盐浓度是增加啤酒缓冲容量最有效的措 施，同时又是减缓啤酒老化速度的重要手段 之一。 参 考 文 献 1 Coote N，Kirsop B H．J．Inst．Brew．，1976，82： 147——153 2 Hammond J R M．J．Inst．Brew．，1981，87：7 3 Taylor D G．MBAA Technical Quarterly，1990， 27：131～136 4 Bamforth C W ．M【BAA Technical Quarterly． 2001，38(1)：1～9 5 顾国贤主编 ．酿造酒工艺学(第二版)．北京：中 国轻工业出版社。1996 6 管敦仪主编 ．啤酒工业手册(中册)．北京 ：中国 轻工业出版社，1985 7 张利奋编译 ．国际饮料分析方法 ．北京 ：中国轻 工业出版社。1992 Primary Study on the Relationship between Beer Buffering Capacity and Quality Stability Yang Yi Li Qi Gu Guoxian (Dept．of Brewing Science，School of Biotechnology，Southen Yangtze University，Wuxi，214036) ABSTRACT The relationship between beer buffering capacity and quality stability was studied bv means of more than ten kinds of commercial beers．Measures to improve beer buffering capaci— ty were put forward．M ain source of phosphates in brewing process is considered and determined． The results showed that the relationship between beer buffering capacity and foam retention，haze stability and staling rate is respectively linear．To promote all phosphates concentration in beer or wort is an effective measures for not only enhancing beer buffering capacity but also slowing down beer staling rate． Key words beer，buffering capacity，phosphates，quality stability 53 维普资讯 http://www.cqvip.com