比利時(shí)/德國(guó)小麥啤酒風(fēng)味物質(zhì)差異研究

崔云前，成冬冬，任輝

（齊魯工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，山東濟(jì)南250300）

比利時(shí)/德國(guó)小麥啤酒風(fēng)味物質(zhì)差異研究

崔云前，成冬冬，任輝

（齊魯工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，山東濟(jì)南250300）

以大麥芽、小麥芽和未發(fā)芽的小麥為原料，添加酒花、橘皮和芫荽籽，使用上面發(fā)酵酵母No.303，釀造比利時(shí)風(fēng)格和德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒。該研究介紹了兩種風(fēng)格小麥啤酒的釀造工藝，對(duì)兩種風(fēng)格的成品小麥啤酒進(jìn)行風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)分析以及感官品評(píng)，探討了比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒和德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒風(fēng)味物質(zhì)的差異。結(jié)果表明，比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒乙醛含量更為適宜（約為2.6 mg/L），高級(jí)醇和乙酸含量較高（分別為113 mg/L和160 mg/L），酯類物質(zhì)含量偏低（約為50 mg/L），成品啤酒橘香味突出，但酯香味不夠充足；德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒乙醛和酯類物質(zhì)含量略高（分別為3 mg/L和63 mg/L），高級(jí)醇含量稍低（約為104 mg/L），乙酸含量適宜（約為135 mg/L）。關(guān)鍵詞：上面發(fā)酵；小麥啤酒；釀造工藝；風(fēng)味物質(zhì)；差異

上面發(fā)酵小麥啤酒以其潔白細(xì)膩的泡沫、濃郁的香味、強(qiáng)烈的殺口力、較低的苦味、略酸的口感深受消費(fèi)者青睞[1]。德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒和比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒是當(dāng)今世界小麥啤酒的兩大主流。德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒指的是以小麥芽和大麥芽按照一定的比例混合釀造，小麥芽比例≥50%，采用上面發(fā)酵法釀造而成[2]；比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒使用40%未發(fā)芽小麥和大麥芽，添加橘皮、芫荽籽等香料物質(zhì)，經(jīng)上面發(fā)酵法釀造而成[3]。由此可知，德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒風(fēng)味物質(zhì)主要來源于麥芽、酒花以及釀酒酵母的作用，比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒除了上述風(fēng)味物質(zhì)來源外，其風(fēng)味物質(zhì)組成還包括外加香料成分。

橘皮和芫荽籽作為比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒經(jīng)常使用的香料物質(zhì)，具有多種有利于人體健康的功效，但是僅有一小部分得以利用。李鋒等[4]采用水蒸氣蒸餾法提取芫荽籽揮發(fā)油，運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜法檢測(cè)了芫荽籽精油中揮發(fā)性成分，確定其主要成分為樟腦醇、香葉醇、乙酸香葉酯。陳凱等[5]研究得出柑橘皮主要成分為香精油（D-檸檬烯）、色素和黃酮類化合物（主要是陳皮苷）。

上面發(fā)酵小麥啤酒主要風(fēng)味物質(zhì)有酚類物質(zhì)、雙乙酰及其前驅(qū)體、乙醛以及酵母發(fā)酵副產(chǎn)物，對(duì)德國(guó)風(fēng)格以及比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒風(fēng)味物質(zhì)差異的研究有助于研究香料對(duì)啤酒風(fēng)味的影響，更加合理使用香料；擇優(yōu)選取，改進(jìn)我國(guó)小麥啤酒風(fēng)味，發(fā)展更加適宜我國(guó)消費(fèi)者所飲用的小麥啤酒；合理利用輔料，促進(jìn)我國(guó)小麥糧食的多元化使用，使我國(guó)小麥生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

麥芽（大麥芽、小麥芽、未發(fā)芽小麥）：永順泰（昌樂）麥芽有限公司，具體指標(biāo)見表1和表2；酒花顆粒：張掖斯丹納酒花有限公司；啤酒酵母：上面發(fā)酵酵母No.303，由德國(guó)慕尼黑DOEMENS啤酒學(xué)院提供；鄰苯二胺（分析純）：天津市北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開發(fā)有限公司；氯化鈉（分析純）：天津市大茂化學(xué)試劑廠；乙醇（色譜純）：東莞市喬科化學(xué)有限公司。

表1 大麥芽和小麥芽的指標(biāo)Table 1 Indexes of barley malt and wheat malt

表2 未發(fā)芽小麥的指標(biāo)Table 2 Indexes of non-germinated wheat

1.2 儀器與設(shè)備

2t精釀啤酒設(shè)備：濟(jì)南中德啤酒有限公司；6820型高效氣相色譜儀、DB-WAXETR色譜柱（30m×0.53mm×1.0μm）：美國(guó)Agilent（上海）公司；SPME手柄、85 μm PA萃取頭：美國(guó)SUPELCO公司；雙乙酰蒸餾器：濟(jì)南科利達(dá)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 啤酒釀造工藝

根據(jù)要求，德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒麥芽使用比例為50%大麥芽，50%小麥芽；比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒麥芽使用比例為60%大麥芽，40%未發(fā)芽小麥，橘皮和芫荽籽香料用量控制在250～1 000 g/kL[7]。與之前的研究報(bào)道[8]相對(duì)比，所選用的麥芽和輔料各個(gè)指標(biāo)含量均在合理范圍之內(nèi)，可以放心使用。酵母擴(kuò)培方法參照文獻(xiàn)[6]，小麥啤酒釀造工藝流程和具體釀造工藝分別如下：

A.原料糖化

采用單醪浸出糖化法，控制料水比1∶3.5（kg∶L），邊攪拌邊投料使料水充分混勻，投料完畢，溫度控制如下所示：

（1）投料完成，醪液溫度為44℃，維持此溫度20 min。

（2）升溫至52℃，維持此溫度40 min。

（3）升溫至65℃，維持此溫度70 min。

（4）升溫至72℃，維持此溫度15 min。

（5）升溫至78℃，糖化完成。

B.麥汁過濾

麥汁轉(zhuǎn)移至過濾槽前，添加78℃水至過濾槽，水量剛剛沒過篩板即可。麥汁入過濾槽，靜置20 min，回流，過濾，過濾速度由慢至快，保證獲得的麥汁清亮、干凈、無污染。過濾結(jié)束，洗糟兩次，洗糟水溫度控制在76～78℃。

C.麥汁煮沸

將過濾、洗糟結(jié)束所得到的麥汁轉(zhuǎn)移至煮沸鍋，進(jìn)行麥汁煮沸。為保證兩種風(fēng)格小麥啤酒的低苦味和酒花香，酒花添加量控制在5‰，并添加少許香型酒花，分三次添加啤酒花顆粒。煮沸時(shí)間（從初沸算起）控制在70 min，煮沸強(qiáng)度控制在10%左右。初沸10 min添加0.25‰的苦型啤酒顆粒，煮沸30 min添加0.15‰苦型啤酒顆粒，煮沸60 min添加0.1‰香型啤酒顆粒。此外比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒需要在煮沸結(jié)束前10 min將粉碎好的橘皮粉、芫荽籽粉添加到麥汁中。煮沸結(jié)束，將麥汁轉(zhuǎn)入回旋沉淀槽，靜置20 min，分離凝固物。

D.發(fā)酵控制

添加由德國(guó)慕尼黑DOEMENS啤酒學(xué)院提供的德國(guó)上面發(fā)酵酵母No.303，為保證酵母充分利用麥汁中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，液態(tài)德國(guó)上面發(fā)酵酵母No.303接種后酵母濃度為1.2×107個(gè)/mL，接種比例為1∶20，接種時(shí)酵母發(fā)芽率為36%。將麥汁轉(zhuǎn)移進(jìn)入發(fā)酵罐，冷卻過程中對(duì)麥汁進(jìn)行充氧，充氧量控制在8～10 mg/L[9]，控制麥汁冷卻溫度在19.5～20.0℃范圍之內(nèi)，以保證酵母能夠正常生長(zhǎng)繁殖。

E.冷卻降溫

隨著酵母利用麥汁中的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，啤酒糖度會(huì)下降，因此要注意檢測(cè)啤酒糖度，當(dāng)糖度降至4.3°Bx時(shí)，封罐，還原雙乙酰。24 h后檢測(cè)啤酒中雙乙酰含量，當(dāng)雙乙酰含量＜0.1 mg/L時(shí)，對(duì)啤酒進(jìn)行降溫。先以2℃/h降至5℃左右，保溫保壓24 h，再以1℃/L降至0.5℃左右，冷貯啤酒，進(jìn)行啤酒風(fēng)味物質(zhì)分析檢測(cè)。注意降溫過程中觀察發(fā)酵罐壓力變化，使發(fā)酵罐壓力控制在0.14～0.16 MPa，壓力不足0.14 MPa時(shí)要及時(shí)補(bǔ)充外源二氧化碳，確保啤酒強(qiáng)烈的殺口力。

1.3.2 雙乙酰含量檢測(cè)

采用鄰苯二胺比色法檢測(cè)雙乙酰含量[10]，即使用雙乙酰蒸餾裝置將啤酒樣品中的雙乙酰蒸出至容量瓶中，加水定容并混勻，于波長(zhǎng)335 nm處檢測(cè)吸光度值，比色測(cè)定應(yīng)在20 min內(nèi)完成。每個(gè)樣品測(cè)定3次，求取平均值。

1.3.3 成品小麥啤酒風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)

樣品處理：在20mL頂空進(jìn)樣瓶中，加入固體氯化鈉3g，注入10 mL事先預(yù)冷至5℃的小麥啤酒，移入0.1 mL質(zhì)量濃度為500.0 mg/L的4-甲基-2-戊醇內(nèi)標(biāo)溶液，加蓋密封墊和鋁帽，壓緊，電磁攪拌15 min。

色譜條件：不分流進(jìn)樣；色譜柱初始溫度60℃，維持2 min后，以6℃/min升至220℃，維持10 min。載氣為高純度氮?dú)?；進(jìn)樣口溫度為220℃，檢測(cè)器溫度為250℃。

兩種成熟的小麥啤酒樣品分別取樣檢測(cè)3次，求取平均值。

1.3.4 感官品評(píng)

將兩種風(fēng)格成品小麥啤酒貯藏于5℃，由齊魯工業(yè)大學(xué)啤酒實(shí)驗(yàn)室教授、優(yōu)秀講師、研究生組成評(píng)審小組進(jìn)行感官品評(píng)，對(duì)兩種小麥啤酒樣品外觀、泡沫、香氣和口感打分，各項(xiàng)指標(biāo)使用0～5分值打分，綜合各位品評(píng)成員所打成績(jī)，對(duì)比差異。兩種風(fēng)格小麥啤酒感官品評(píng)標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 兩種風(fēng)格小麥啤酒感官品評(píng)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation standard of two styles of wheat beers

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種風(fēng)格成品小麥啤酒雙乙酰含量

發(fā)酵過程中兩種風(fēng)格小麥啤酒雙乙酰含量的變化見圖1。

圖1 發(fā)酵過程中兩種風(fēng)格小麥啤酒雙乙酰含量變化曲線Fig.1 The change of diacetyl in two types of wheat beer during fermentation

雙乙酰和2,3-戊二酮屬于發(fā)酵副產(chǎn)物，在啤酒釀造過程中由釀酒酵母代謝產(chǎn)生，由于啤酒中2,3-戊二酮含量比雙乙酰低而且其風(fēng)味閾值為雙乙酰10倍[11]，因此，對(duì)啤酒風(fēng)味影響不大，可忽略不計(jì)，這里只考慮了雙乙酰含量。當(dāng)雙乙酰含量超過其風(fēng)味閾值（0.1 mg/L）時(shí)，啤酒存在一種不愉悅的奶酪甜味，俗稱“餿飯味”。

由圖1可知，比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒和德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒雙乙酰含量在前兩天迅速增加，并達(dá)到頂峰值。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，兩種風(fēng)格小麥啤酒的雙乙酰含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在第6天，德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒雙乙酰含量低于風(fēng)味閾值，降低至0.095 8 mg/L，而比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒雙乙酰含量稍高于風(fēng)味閾值。第7天之后兩種風(fēng)格小麥啤酒雙乙酰含量則無明顯差異。

2.2 成品啤酒風(fēng)味物質(zhì)分析

啤酒發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的生物變化過程，實(shí)質(zhì)為啤酒酵母利用麥汁營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生特定風(fēng)味物質(zhì)的過程[12]，兩種風(fēng)格小麥啤酒風(fēng)味物質(zhì)指標(biāo)見表4。

表4 兩種風(fēng)格小麥啤酒風(fēng)味物質(zhì)指標(biāo)Table 4 Flavor substance indexes of two types of wheat beers mg/L

小麥啤酒風(fēng)味物質(zhì)主要是發(fā)酵過程中酵母代謝產(chǎn)生的生青味物質(zhì)和芳香物質(zhì)，比如醛類、酚類、高級(jí)醇以及酯類。風(fēng)味物質(zhì)含量與釀造工藝、發(fā)酵條件有著密切的聯(lián)系并影響著啤酒風(fēng)味。香料物質(zhì)橘皮和芫荽籽中主要的風(fēng)味物質(zhì)包括陳皮苷、里那醇、香葉醇、橙花醇以及乙酸香葉酯等。

由表4可知，兩種風(fēng)格小麥啤酒乙醛含量處于2.5～3.1 mg/L，均＜10 mg/L，比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒含量稍低，這與小麥添加有關(guān)，小麥的添加會(huì)引起麥汁pH的降低，小麥芽的添加麥汁pH無明顯變化[13]，而麥汁pH越高，形成的乙醛越多。

高級(jí)醇和酯類是啤酒中主要的香氣化合物，對(duì)小麥啤酒氣味和口味有很大的影響[14]。醇酯比常作為衡量啤酒是否引起“上頭的”指標(biāo)之一，有研究表明醇酯比≤4.7時(shí)不易“上頭”[15]。參照表4，不難發(fā)現(xiàn)比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒的高級(jí)醇（正丙醇、異丁醇、異戊醇）含量稍高，而且酯類含量偏低，造成總醇與總酯比值為4.85，稍高，可能會(huì)引起“上頭”；而德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒高級(jí)醇含量低，但其酯類含量偏高，總醇與總酯比值卻為2.86，不存在“上頭”現(xiàn)象。此外，有研究指出高級(jí)醇會(huì)造成腦損傷[16]，因此將高級(jí)醇含量控制應(yīng)該引起釀造工作者的高度重視。

此外，德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒中，“香蕉味”的乙酸異戊酯和乙酸異丁酯，“丁香味”的4-乙烯基苯酚和4-乙烯基愈瘡木酚含量都稍高。然而，比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒“橘香味”的橙皮苷、香葉醇以及乙酸香葉酯則更為突出，這主要是由于外加香料物質(zhì)帶入啤酒之中。通過表4可以推出，比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒不僅含有小麥啤酒風(fēng)味特點(diǎn)而且還含有獨(dú)特的橘香味，但其小麥啤酒風(fēng)味特點(diǎn)不如德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒明顯。同時(shí)兩種風(fēng)格小麥啤酒中存在的橙皮苷等生物類黃酮具有強(qiáng)化人體毛細(xì)血管的作用，符合消費(fèi)者追求健康、安全、保健的消費(fèi)理念。

啤酒酸類物質(zhì)主要有兩個(gè)來源，一部分酸類物質(zhì)來源于麥芽，一部分酸類物質(zhì)則與酵母代謝有關(guān)。馬韶華[18]研究得出，隨著小麥芽添加量的增加，啤酒總酸含量減低。表4顯示所測(cè)比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒乙酸含量為160 mg/L，稍高于德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒。品評(píng)者普遍感覺比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒酸味過于強(qiáng)烈，對(duì)酒液香味特征有不利影響，使口味協(xié)調(diào)性降低。

2.3 成品啤酒感官品評(píng)分析

感官品評(píng)是啤酒釀造過程中保證最終啤酒產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵步驟，為防止品評(píng)小組感官疲勞引起的誤差，品評(píng)應(yīng)遵循多次少量的原則[19]。兩種風(fēng)格的小麥啤酒的感官指標(biāo)總體差異不明顯，因兩種風(fēng)格小麥啤酒分別使用了高比例的未發(fā)芽小麥或者小麥芽，酒體均呈現(xiàn)出渾濁特征，這主要是由于蛋白質(zhì)與酚類物質(zhì)的相互作用引起的渾濁[20]，而且啤酒不經(jīng)過濾。兩種風(fēng)格小麥啤酒泡沫潔白細(xì)膩、持久，具有小麥啤酒特有的酯香味，口感純正協(xié)調(diào)。兩種品種的成品啤酒感官評(píng)價(jià)結(jié)果見圖2。

圖2 成品啤酒感官指標(biāo)Fig.2 Sensory evaluation of finished beer

由圖2可知，兩種風(fēng)格小麥啤酒互相對(duì)照比較發(fā)現(xiàn)，比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒酸味稍高，橘香味突出；德國(guó)風(fēng)味小麥啤酒丁香味和酯香味更加突出，并且其殺口力更強(qiáng)烈。品評(píng)小組認(rèn)為德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒更加符合小麥啤酒潔白細(xì)膩泡沫、濃郁的酯香、強(qiáng)烈的殺口力、較低的苦味以及略酸口感的特征。

3 結(jié)論

比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒和德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒是當(dāng)今世界兩大主流風(fēng)格小麥啤酒，對(duì)所釀制的兩種小麥啤酒進(jìn)行風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)和感官品評(píng)。兩種啤酒互為對(duì)照，對(duì)比發(fā)現(xiàn)：比利時(shí)風(fēng)格小麥啤酒乙醛含量更為適宜（約為2.6 mg/L），但其高級(jí)醇含量較高（約為113 mg/L），酯類物質(zhì)含量偏低（約為50 mg/L），因而啤酒酯香味不夠充足，而且其偏高的醇酯比，可能會(huì)引起“上頭”現(xiàn)象，乙酸含量稍高（約為160 mg/L），導(dǎo)致口味偏酸，導(dǎo)致成品啤酒整體風(fēng)味協(xié)調(diào)性稍差；德國(guó)風(fēng)格小麥啤酒乙醛含量略高（約為3mg/L），高級(jí)醇含量稍低（104mg/L），酯類物質(zhì)含量偏高（約為63mg/L），乙酸含量適宜（約為135 mg/L），呈現(xiàn)出濃郁酯香味的同時(shí)沒有掩蓋其微弱苦味和酸味，口味更加協(xié)調(diào)。

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Flavor substances difference between Belgian and German wheat beer

CUI Yunqian,CHENG Dongdong,REN Hui
(College of Bioengineering,Qilu University of Technology,Jinan 250300,China)

Belgian and German style wheat beers were brewed with barley malt,wheat malt and non-germinated wheat,additionally with hops,orange peel,coriander and top-fermenting yeast No.303.The brewing technology was introduced,flavor substances were detected and sensory evaluation was conducted about the two kinds of wheat beer.At the same time,the flavor substances differences were discussed.The results showed that as to Belgian style wheat beers,acetaldehyde content was more appropriate(about 2.6 mg/L),higher alcohol and acetic acid contents were higher(113 mg/L and 160 mg/L,respectively),esters content was lower(50 mg/L),the beer showed better orange-flavor but insufficient ester aroma.As to German style wheat beers,the acetaldehyde and esters contents were higher(3 mg/L and 63 mg/L,respectively),higher alcohol content was lower(104 mg/L),but acetic acid content was appropriate(135 mg/L).

top-fermentation;wheat beers;brewing technology;flavor substances;dofferemce

TS262.5

0254-5071（2017）07-0105-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.07.023

2017-03-03

崔云前（1969-），男，副教授，博士，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代啤酒釀造技術(shù)。