谈啤酒风味稳定性的改进措施

62 食品与发酵工业 Food and Fermentation Industries Vol-27 No-2 谈啤酒风味稳定性的改进措施 冯景章 高云鸽 (燕京啤酒集团有限公司 ．北京 ，100130) 摘 要 主要从原料控制、X-艺操作 等方 面对瞳酒风味德定性的影响进行 了讨论 ，并从理论 与实践相结合的角度 ，立足于当前国内的现状，找 出与国际先进水平的差距。 关键词 风味稳定性 质量控制 改进措施 啤酒作为一种发酵饮料，其风味、泡沫、 色泽是影响消费者消费的主要 因素，其中风 味占主导地位 构成啤酒风味的成分有千余 种，各组分间量比不同，形成了啤酒的不同风 味，主要有苦味、甜 味、焦糖 味、醇香 味、酯香 味、酒花香味、碳酸气味等 ，这些物质同时也 构成了啤酒的基本 口味。成品啤酒在保存过 程中 ，其风 味呈动 态变化 ，逐渐 向老化 味趋 近，一定时期达到高峰值。产生的典型老化味 有腻 甜味、纸板 味、金属 味、奶酪 味、醋粟 味 等。 啤酒老化的风 味主要 由以下机制形成 ， 它们对啤酒风味稳定性产生重大影响。 热机制 ：麦芽焙焦和麦汁煮沸时的高温 将影响到美拉德反应和史垂克降解 ，高温还 会造成焦糖化反应和环化反应 这些途径的 产物包括作为老化前驱物的大量 中间产物和 从史垂克羰基化合物 、呋喃 、O一和 Ⅳ一杂环化 合物分解来的各种挥发性物质。 类脂降解 ：类脂及其中间产物经脂肪酶、 脂肪酸氧化酶 、过氧化物酶及其它酶的作用 下发生的降解作用 ．和这些物质的 自氧化作 用在啤酒老化机制中占有重要的地位 在麦 芽与麦汁制造过程 中，类脂的降解产生了大 量可起反应的中间产物 ，如不饱和脂肪酸、三 羟基脂肪酸、脂肪酸氢过氧化物、不饱和炭基 化合物等，这些产物促进了醛类和酮类等风 味活性物质的形成。 自由基反应：从氧化反应一开始就有 的 自由基反应 ，是 引发风味老化连锁反应的重 要因素之一。 与异 草酮有关的反应：异 草酮也能 发生氧化降解反应，尤其是这些苦味物质中 的某些能起反应的侧链对风味活性挥发物质 的形成起到一定作用 高级醇氧化 ：炭基化合物可以由相应的 醇类在氧化条件下形成。 醇醛缩合 ：一个有风味活性的羰基长链 经醇醛缩合反应形成 2个低分子量的炭基。 自然抗氧化的保护影响 ：象单体 ，双一或 三一类黄烷酮及其它的多酚和酚的糖苷等酚 类底物连成抗氧化物质 。由于这些物质在麦 芽、酒花中都有 ，因而认为它们代表着一组 自 然吸收氧与自由基的成分。在制麦汁与包装 啤酒过程中由于氧化还原作用产生低缩合度 的和含大量羰基的成分 。 啤酒还原物质类黑精的作用还不完全清 楚。但有数据显示氨基一碳水化合物在麦汁与 啤酒还原力中处正面角色 在法定范 围内由发酵产生的 SO 是 另 一 种抗氧化物质 ，它可辅助吸收氧气和 自由 基 。而具有与炭基结合能力的 SO 可掩盖老 化 味。但为满足立法要求和保障生活健康，对 sO 水平应加小心监测。 其它机制：在货架上长期搁置，从长期老 化指标显示酯化反应 ，金属离子在催化 自由 基和氧化反应中举足轻重 。光诱导反应影响 草酮的主链和一些低风味闽值的挥发性物 第一作者 ：学士 ，高级工程师 ，燕京啤酒厂总工程师 收稿时同 2OOl—o1—16 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 27卷 第 2期 冯景章等 谈啤酒风味稳定性的改进措施 质，如 3一甲基一2一丁烯一1一硫醇的生成。贮藏啤 酒 中的高酯含量与麦香黑啤酒、特制啤酒更 有 利于老化味的掩盖 降低啤酒老化 ，延长啤 酒 的风味保鲜期 ，使其在保质期 内能保持风 味稳定，口味基本不变 ，是啤酒行业必须做好 的工作 ，风味稳定性 的提高也将从整体 上提 高国内啤酒质量，与国际先进水平接轨。 目前 ，国际上对啤酒风味稳定性的研究 仍十分重视 ，可以肯定，形成啤酒老化味的主 要物质为羰基化合物中的一些挥发性的长链 不饱和醛类 ，而且其碳链越长，啤酒的风味越 恶劣。啤酒从制麦就开始形成风味老化物质 的前驱物质．直至灌装结束。此外，设备性能 的好坏 ，操作的合理性 ，实行工艺的不同都将 影响成品啤酒的风味稳定性。本文从啤酒大 生产出发 ，就 啤酒风味稳定性问从以下几 个方面加以阐述 1 原料 的质量控制 1．1 大 麦 选用的原大麦纯度要高 (≥90 )，而且 其制成的麦芽氧化还原酶 系酶活相对较低 ， 以减少啤酒风味老化的前驱物质 。同时麦芽 要粒大皮薄，因为麦皮中的多酚聚合度较高 ， 不利于啤酒的风味稳定性 。麦粒大小均匀，蛋 白质含量低 ，溶解度适中 ，以避免氨基氨过多 促进史垂克降解反应 。 1 2 大 米 国内啤酒厂家使用的辅料多为大米，当 大米的贮藏水分过高时(>14 )，易形成脂 肪酸 ，这是造成啤酒后期老化的因素之一 ，所 以辅料 大 米 的贮藏 水分应 控制 在 11 ～ 12 。随着大米储存时间的延长 ．其脂肪酸含 量逐渐减少 ，游离的不饱和脂肪 酸含量渐渐 增多。由此制得的麦汁中不饱和脂肪酸也就 增多，在酿造过程及成品中通过酶氧化或非 酶氧化为过氧化物 ，进一步分解为羰基化合 物 ，影响啤酒风味。因此．在生产过程中最好 使用新脱壳的鲜米。 1．3 酒 花 酒花有效组分为 a一酸、 酸、酒花精油和 多酚。a一酸在加热、光照和弱碱溶液中易异构 化 ，生成异 酸 ，经氧化降解生成挥 发性 的 羰基化合物，造成啤酒风味老化。酒花中多酚 含量在 4 ～1O ，低分子多酚对啤酒的风 味稳定有利 ，而氧化 了的高分子 多酚则会导 致啤酒风味变差，色泽加深。多酚对啤酒风味 稳定性的正负面的影响，使得它在啤酒 中的 含 量 控 制 很 微 妙 ，国 内控 制 在 5O～ 100 mglL，国外一般为 10o～150mg／L。酒花应 在低温、隔氧 、避光、干燥的环境中贮存 ，随用 随取。贮藏温度过高会引起酒花油挥发氧化、 多酚氧化聚合、香气变差，保存时间最长不超 过 2a。 2 工艺操作控制 氧气是影响啤酒风味稳定性的一个重要 因素。在生产过程中，除了制麦麦粒呼吸作用 和酵母繁殖时需要氧气，其它各生产过程与 氧气接触均对啤酒风味不利 。在啤酒灌装后 ， 有的瓶颈空气量不高，但其氧化味也很明显。 主要是由于降低瓶颈空气含量只能延缓啤酒 老化却不能阻止其老化。啤酒中的老化物质 在酿造初始就 已经形成 。因此 ，改善啤酒的风 味稳定性的有效途径 其一，就是控制老化风 味物质的前驱体产生f其二，就是抑制啤酒氧 化反应的速度 。 2．1 制 麦 (1)绿麦芽在干燥炉内前期要低温快速 排潮 ，在短时 间内使水分 降至 12 ，后 期焙 焦温度 82~85℃，时间控制为 3h以内，使出 炉水分为 3．8 ～4 3 。 (2)a一氨基氨不宜过高 ，在不影响麦汁质 量 的前提下 ，保 持较 低的氨含量 ，笔者认为 1．85 mglg麦芽干物质即可。 2．2 糖 化 (1)酿造用水 如有条件 ，可进 行脱氧处 理 ．糖化投料 pH控制在 5．2左右．以限制脂 肪氧化酶 的活性 ，同时有利于淀粉酶的作用 。 (2)糖化过程也是产生风味老化物质前 驱体的主要工段之一，应将糖化锅 内的空气 用氨气取代 ，同时控制糖化搅拌转速。在蛋白 维普资讯 http://www.cqvip.com 食品与发酵工业 Food Bnd Fermentation Industries Vo1．27 No．2 处 于休止状 态 时，以 15～30 r／rain慢速 搅 拌，必须使用开孔 的搅拌 叶片，以减少剪切 力，同时增加酶与醪液的接触。 (3)下料及醪液应从锅底部进料输送 ，输 送时应尽量减少湍流形成 ，慢速进行 。 2．2．1 过 滤 (1)洗糟水温 不能超过 80℃，同时尽量 缩短过滤 时间 ，因为过滤时过氧化物酶会促 进各种酶促反应的进行 ，加速麦汁的氧化。 (2)过滤 出的麦汁必须澄清<5EBC，残 糖控制尽量要高(最好 3 ～5 )，浑浊的麦 汁会把一些脂肪酸和硅酸盐带入后面的工序 中。麦汁中的自由脂肪酸是成品啤酒中羰基 化合物中的重要前驱物之一。因此 ，过滤 出的 麦汁浊度对风味的影响很大 。 2．2．2 煮 沸 (1)煮沸过程必须密闭隔氧 ，因为高温是 各种氧化反应的催化条件，此时如果敞 口煮 沸，必然使正在沸腾的麦汁 中的各组分与 空 气中的氧气发生氧化反应 ，产生引起成品酒 后期氧化的前驱物质。 (2)煮沸强度控制 在 8 ～1 2 ，以利于 影响风味稳定性的易挥发物质的蒸发。 (3)煮沸时间不超过 90rain，保持加热器 的干净。内加热器要避免结焦现象 及草酸 钙沉积，以减少煮沸 时间和糠醛类化合物的 产生 ，形成老化风味，使用外加热器要避免锅 内麦汁局部受热 ，麦汁加热要均匀。 2．2．3 冷 却 回旋沉淀的过程要求短时、密闭、避免氧 的吸入 ，回旋沉淀时间过长 ，产生的美拉德反 应产物、焦糖产物影响风味物质的产生。 2．3 发 酵 2．3．1 麦汁充氧 麦汁充氧量不仅影响酵母 的繁殖 ，而且 影响硫酸酵母产生的亚硫酸盐 。亚硫酸盐是 一 种抗氧化剂 ，可以延缓啤酒风味老化时间， 有资料证明，麦汁溶解氧在 8～1 6mg／L时， 发 酵速度加快 ，但 当从 16mg／L增 加到 24 mg／L时，发酵速度并未进一步加快 ，而啤酒 的风味稳定性随溶解氧的增加而明显降低 。 因此，充氧量能保证酵母正常繁殖即可 。充氧 过量将导致啤酒的风味稳定性 明显降低 。 2．3．2 温度控 制 主发酵温度不宜过高 (不超过 IO'C)，以 减少高级醇产生，避免过多造成 口味不协调 ， 降低后期贮存类黑精中介氧化反应。 2．3．3 过 滤 (1)发酵罐、清酒罐以 N。或 CO 作为备 压气体，并排净管路、过滤机、泵内的空气，以 杜绝氧的摄入 (2)过滤硅藻 土预涂，顶 酒尾采用脱 氧 水，各种添加剂的稀释用水均采用脱氧水，脱 氧水氧含量<0．1 mg／L。 (3)各种辅料添加罐内空间用N 或CO。 代替空气 2．4 灌 装 (1)包装引酒水尽量使用脱氧水 ，输送酒 泵的转速不宜过高 ，否则易造成溶解氧增加。 (2)清酒罐至包装罐酒机 的管路要平缓 少弯路 ，避免在输送过程 中产生涡流 ，而且要 有保温层 ，防止清酒升温 。 (3)灌酒机不能超速运转 ，否则易引起涡 流而使氧气进入。 (4)灌酒前对空瓶使用二次抽真空和 充 CO。，以排除瓶内的空气。 (5)引沫除氧的细微泡沫高 出瓶 口 lcm 左右去除瓶内的空气效果最好。 (6)杀菌温度不宜过高 ，当酒液温度超过 50℃，就开始影响啤酒风味稳定性 ，杀菌强度 控制在 1 5～20pu为宜。 (7)瓶颈空气控制量尽量要低，最好控制 在 1mL以内。 3 金属离子 Cu 、Mn 、Fe 都会催化氧 自由基的 产生而加速啤酒的老化 ，Fe 在化合态下就 可促进氧化反应的进行。因此，酿造用水、设 备、管路和过滤过程中添加的添加剂 中这些 金属离子都必须限制在最低水平 4 酵 母 酵母分泌出的谷胱甘肽和亚硫酸盐均会 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 27卷 第 2期 冯景章等 ：谈啤酒风味稳定性的改进措施 65 延缓啤酒的老化 ，提高啤酒的风味稳定性。由 于酵母 的变异将影响到整个产 品的风味，一 般菌种改 良比较慎重 ，但实验研究还是需要 通过基因重组、细狍融合、驯养酵母等生物技 术手段得到高产还原物质 ，而又能保持其原 有风味的酵母菌株 ，使酵母 自身的抗老化能 力得到提高，从而提高啤酒的风味稳定性。 5 抗氧化剂 ． 目前 ，有些啤酒 厂已对啤酒 中氧的摄入 量进行了有效的控制 ，但这需要 啤酒厂具备 性能较好的设备 ，要求有高的资金投入 ，同时 对各步工艺操作要严格控制 ，这对某些厂商 来说是不易达到的。因而大家就开始寻求外 加啤酒抗氧化剂 ，如 sOz、V GOD等 。 Vc或异 Vc是世界各 国都允 许使用 的 食品添加剂，vc在氧化时，有一部分会促进 啤酒还原力下降，同时 vc有明显的酸味，啤 酒 中含氧量较低时，添加 Vc有明显效果。 sO 系列抗氧化剂主要添加形式有亚硫 酸盐 、偏重亚硫酸钾，当加入 SO 后 可掩 盖 部分老化醛味，但当 SO z氧化后会重新放 出 劣味醛 ，而当 SO 量过高时会出现酵母臭 。 目前国内许多葡萄糖氧化酶生产商及代 理商在推广葡萄糖氧化酶(GOD)，它可以添 加后进行巴氏杀菌 ，但最好添加在清酒罐 中， 使其停留足够长时间，以便有效除氧。 现在工厂经常采用的抗氧化剂有 v 偏 重亚硫酸钾、亚硫酸钠、双效抗氧化剂、葡萄 糖氧化酶。添加这 5种不同的抗氧化剂可以 不同程度地降低啤酒 中溶解 氧含量，添加葡 萄糖氧化酶的效果最好，亚硫酸钠次之，在此 可以认为是抗氧化剂起到吸收氧 自由基从而 减少溶解氧作用I从杀菌后结果看 ，即经相当 于正常陈贮一个月测定结果看，以葡萄糖氧 化酶为最好，而偏重硫酸钾次之，此处溶解氧 的降低可以认为是啤酒 中本身多酚、丹宁、类 黑精等物质与抗氧化剂一起吸收氧 自由基从 而表现出不同的抗氧化力。 从 巴氏杀菌 后的 TBA 实验可知 ，偏重 亚硫酸钾 、亚硫酸钠 、双效抗氧化剂可降低啤 酒 中老化醛 ，而从老化后效果看 ，除 Vc外其 余 4种抗氧化剂都表现出不 同程度的降低啤 酒中老化醛作用 再从 DPPH实验数据可看 出，只有添加葡萄糖氧化酶的样品显现还原 力增强，而其它均显现还原力减弱，其中偏重 亚硫酸钠对啤酒还原力影响较大。 添加 Vc后 ，乙醛、sO 含量基本上没有 变化，而偏重亚硫酸钾 、双效抗氧化剂、亚硫 酸钠等可使 乙醛含量降低 ，SO：含量升高 ，这 可使前期 sO 掩盖劣味醛 ，当 SO z含量 降低 时，会出现醛昧重的危险。而葡萄糖氧化酶则 因与葡萄糖发生催化反应使乙醛含量升高 ， 对 SO。含量没有影响。 6 结束 语 如何提高啤酒风味稳定性是一个需要经 过长期研究、探讨的理论与实践相结合的问 题 。在学术界也有很多不同的观点和认识，同 时由于啤酒生产过程的复杂性，对啤酒风味 稳定性的影响也是错综复杂的。由此需要我 们在理论上不断探索，在实践中不断总结。 参 考 文 献 1 管教仪．啤酒工业手册．北京：中国轻工业出 版 社 ，1998 2 顾国贤．酿造酒工艺学 (第二版)．北京 中国 轻工业出版社 ，1996 3 Van W aesberghe I， MBAA Technical Quarterly，1993，30：31 Practical 0ptions to Improve Flavour Stability Feng Jingzhang Gao Yunge (Yawing Brewery Ltd·，Beijir~g，100130) ABSTRACT From the inside practical brewer and conjunction with international up—-to-—date level，practical options in the selction of raw materials，the design of malting technology， brewhouse operation and downstream processes including the bottling process and adding an— tioxadltion were discussed in this overview． Key words tlavour stability，quality control，improving m easures 维普资讯 http://www.cqvip.com