IPA啤酒中酒花香味物質(zhì)的研究進(jìn)展

崔云前，任輝，成冬冬

（齊魯工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，山東濟南250353）

IPA啤酒中酒花香味物質(zhì)的研究進(jìn)展

崔云前，任輝，成冬冬

（齊魯工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，山東濟南250353）

隨著啤酒工業(yè)的發(fā)展，印度淺色愛爾啤酒（IPA）越來越受消費者的歡迎。酒花賦予啤酒豐富的風(fēng)味，IPA啤酒的突出特點是酒花香味豐富。該文對IPA中酒花香味物質(zhì)及其對IPA啤酒香味的影響和其在發(fā)酵過程中的變化的最新研究做了全面綜述，同時探討了酒花干投和濕投對IPA口味的影響，并介紹了目前酒花香味物質(zhì)的分析方法，為今后酒花香氣研究者提供參考，以推動啤酒行業(yè)發(fā)展。

IPA啤酒；酒花香味物質(zhì)；啤酒香味；干投；濕投；分析方法

CUI Yunqian,REN Hui,CHENG Dongdong
(College of Bioengineering,Qilu University of Technology,Jinan 250353,China)

IPA beer;hops aroma compounds;beer aroma;dry-hopping;wet-hopping;analysis method

IPA全稱印度淺色艾爾啤酒（India pale ale），顧名思義，IPA啤酒指的就是起源于印度的利用傳統(tǒng)Ale型啤酒生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的淺色Ale型啤酒[2]，也是世界上傳統(tǒng)的啤酒類型之一，近幾年在國內(nèi)也逐漸流行開來。目前，國內(nèi)啤酒市場競爭日益劇烈，普通的拉格啤酒已經(jīng)不能滿足啤酒愛好的需求，IPA啤酒作為一種外來啤酒深受國內(nèi)啤酒愛好者的追捧。IPA啤酒典型特點是酒花香味突出，因此源于酒花的香味物質(zhì)對于IPA啤酒是至關(guān)重要的。隨著特種啤酒的流行，酒花的作用更加明顯。已有研究表明，啤酒中酒花香味主要來自于酒花精油。但是酒花精油中成分十分復(fù)雜，在釀造過程中，它經(jīng)過高溫煮沸、酵母的新陳代謝作用等一系列的反應(yīng)，才形成了啤酒的酒花香。酒花香的影響因素十分廣泛，目前還沒有一個指標(biāo)來準(zhǔn)確衡量。有研究認(rèn)為，酒花中的單萜醇類化合物對啤酒酒花香氣的貢獻(xiàn)較大，其中里那醇被大部分人認(rèn)為是貢獻(xiàn)酒花香味的關(guān)鍵物質(zhì)[1]。因此，對IPA啤酒酒花香味物質(zhì)的深入研究，對追求個性和完美的研究者和釀酒師都是一個挑戰(zhàn)。文中全面綜述了IPA中酒花香味物質(zhì)及其對IPA啤酒香味的影響和其在發(fā)酵過程中的變化的最新研究，同時探討了酒花干投和濕投對IPA口味的影響，并介紹了目前酒花香味物質(zhì)的分析方法，旨在尋找IPA啤酒中酒花香氣的形成和降解途徑，為研究者提供一定的理論依據(jù)，也為啤酒企業(yè)研發(fā)新品種、提高經(jīng)濟效益奠定理論基礎(chǔ)，最終推動啤酒行業(yè)的發(fā)展。

1 IPA啤酒和酒花香味物質(zhì)

酒花是啤酒的釀造原料之一，酒花中含有酒花樹脂、酒花油和多酚物質(zhì)[3]。酒花香味物質(zhì)主要來自于其中的酒花油。酒花油中的化學(xué)組分非常復(fù)雜?，F(xiàn)在為止，已經(jīng)檢測到的酒花油成分有400多種。李紅等[4]采用了靜態(tài)頂空-氣相色譜質(zhì)譜法對酒花油成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)酒花油中主要為碳?xì)浠衔?、含氧化合物和含硫化合物。研究表明，萜烯類碳?xì)浠衔镎剂司苹ㄓ椭?0%～80%左右，主要為α-蒎烯、β-蒎烯、香葉烯、檸檬烯、葎草烯、法尼烯、石竹烯和倍半萜烯等。含氧化合物占10%～25%，主要為里那醇、α-萜品醇、香葉醇、橙花叔醇、乙酸香葉酯、香葉酸甲酯、葎草烯環(huán)氧化物、石竹烯環(huán)氧化物以及一些醛類、酮類含氧化合物。含硫化合物占2%以下。

現(xiàn)在為止，越來越多的研究表明，含氧化合物中萜醇類化合物對IPA啤酒香味有很大的影響，其中里那醇一直被認(rèn)為是影響啤酒香氣的關(guān)鍵化合物。隨著研究的深入，他們發(fā)現(xiàn)香葉醇、香茅醇、α-萜品醇、橙花叔醇、乙酸香茅酯、香葉酸甲酯、乙酸香葉酯對IPA啤酒的香氣也有重大貢獻(xiàn)[5-7，15]。

2 酒花香味物質(zhì)對IPA啤酒香氣的影響

IPA啤酒中的酒花香目前仍是一個具有爭議的問題。但是目前普遍認(rèn)為酒花中的萜烯醇類對啤酒香氣的貢獻(xiàn)較大。HEINLEIN A等[6]分析了31個酒花品種，確定了酒花揮發(fā)物中的11個香氣組分。TRESSL R等[7]鑒定了啤酒花中的28種萜類化合物，同時發(fā)現(xiàn)在啤酒眾多的香氣成分中有47種物質(zhì)是由啤酒花衍生的。隨著啤酒工業(yè)的發(fā)展和分析技術(shù)的進(jìn)步，以及對啤酒中香味物質(zhì)的關(guān)注，研究者們也對每種香味成分進(jìn)行了分析。通過對文獻(xiàn)分析總結(jié)，現(xiàn)對啤酒香氣的影響起主要作用的酒花香味物質(zhì)進(jìn)行解釋說明。里那醇的閾值在50～80 mg/L，主要風(fēng)味為花香、水果香、芫荽香、薰衣草香；α-萜品醇，主要是表現(xiàn)為丁香花香；β-香茅醇表現(xiàn)為糖果香、玫瑰香、柑橘香；香葉醇主要表現(xiàn)為花香、玫瑰香、柑橘香；橙花叔醇則主要表現(xiàn)為玫瑰香、鈴蘭花香、蘋果花香；乙酸香茅酯，主要表現(xiàn)為檸檬香；乙酸香葉酯表現(xiàn)為檸檬香、玫瑰香、薰衣草香[8]。

IPA啤酒中的主要香氣可以描述為六種基本香味：花香、辛辣味、藥香、柑橘香、酯香、木質(zhì)香[7]。每種基本香味都是由一種香味物質(zhì)或多種香味物質(zhì)相互作用引起的。IPA啤酒香氣物質(zhì)的最新研究進(jìn)展可以概括為：在釀造過程中，α-葎草烯、β-石竹烯、β-法尼烯和β-香葉烯等碳?xì)浠衔?，在煮沸期間會大量蒸發(fā)導(dǎo)致其含量低于閾值，對IPA啤酒香氣貢獻(xiàn)基本可以忽略。里那醇、香葉醇、法尼醇、香茅醛、橙花醛、香葉醛、紫羅蘭酮、突厥銅、微量甲硫醚等及葎草烯、石竹烯的各種氧化物等可以賦予IPA啤酒柑橘味、花香、紫羅蘭香、蘋果、香蕉等各種典型香味，能夠顯著提高啤酒的香味。其中IPA啤酒中含有的果香硫醇化合物具有特殊的香味，也成為區(qū)別其它下面發(fā)酵啤酒的典型風(fēng)味特征[9]。

3 酒花香味物質(zhì)在發(fā)酵過程中的變化

酒花香味物質(zhì)進(jìn)入麥汁中，并不是一成不變的，它們會通過酵母的生物轉(zhuǎn)化和一些化學(xué)作用（氧化還原反應(yīng)、水解作用等）來進(jìn)行轉(zhuǎn)化[10]。酒花中的香味物質(zhì)在這個過程中有的會消失，同時會形成新的香味化合物；有的物質(zhì)在酒花中沒有呈現(xiàn)出香味，但是進(jìn)入到啤酒中經(jīng)過轉(zhuǎn)化，對啤酒的香氣做出了巨大貢獻(xiàn)。同時，同一種香味物質(zhì)的不同分子結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)不同，對啤酒香氣的影響也不同。

目前，對IPA啤酒中酒花香味物質(zhì)在發(fā)酵過程中的變化研究比較少。KING A J等[11]的實驗證明了在麥汁發(fā)酵的過程中可以觀察到香葉醇下降，同時β-香葉醇上升，這在一定程度上證明了香葉醇可以轉(zhuǎn)化為β-香茅醇，但是并不能證明香茅醇只是由香葉醇衍生來的。TAKOI K等[12]發(fā)現(xiàn)，啤酒中形成的β-香茅醇是由于酵母代謝香葉醇的作用。同時他發(fā)現(xiàn)，在麥汁的發(fā)酵過程中，香葉醇和香茅醇的下降和上升程度并不是相互對應(yīng)的，這從側(cè)面證實了β-香茅醇還有其他的合成途徑。HANKE S等[13]研究發(fā)現(xiàn)，不同類型的酒花轉(zhuǎn)化啤酒中里那醇和其他的酒花香味物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率不同，里那醇的轉(zhuǎn)化率為50%～110%，香葉醇轉(zhuǎn)化率為100%～240%，這說明在釀造過程中，至少有兩種物質(zhì)產(chǎn)生相同的產(chǎn)物。日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)酒花香味物質(zhì)中的酯類在發(fā)酵前的麥汁中含量很低，在發(fā)酵完成后的麥汁中濃度有很大提高，這可能是由于酵母代謝活動產(chǎn)生的原因。

近幾年，國內(nèi)對酒花香味物質(zhì)的研究也開始重視起來。陶鑫涼等[14]研究了香味物質(zhì)在啤酒釀造過程中的具體變化，發(fā)現(xiàn)在剛剛通過板式換熱器降溫后的麥汁中檢測不到β-香茅醇，但是在主發(fā)酵開始后的第3天，檢測到了β-香茅醇，同時又檢測了其中的香葉醇，發(fā)現(xiàn)香葉醇含量降低，β-香茅醇含量升高，這與先前的研究結(jié)果一致[10]。全巧玲等[15]也深入研究了發(fā)酵過程中酒花香味物質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)里那醇、香葉醇和β-香茅醇在發(fā)酵過程中發(fā)生了生物化學(xué)變化，其中里那醇主要轉(zhuǎn)化為α-萜品醇；香葉醇主要轉(zhuǎn)化為β-香茅醇；β-香茅醇主要轉(zhuǎn)化為乙酸香茅酯。通過檢測發(fā)酵過程中香味物質(zhì)的含量，發(fā)現(xiàn)里那醇在發(fā)酵過程先減少隨后稍微有點增加，但是總含量減少。α-萜品醇含量逐漸在上升，然而，香葉醇的含量在啤酒中基本維持不變。酒花香味物質(zhì)在啤酒發(fā)酵過程中變化莫測，弄清楚每種香味物質(zhì)的變化是個龐大的工程，需要研究者們繼續(xù)深入。

4 酒花添加對IPA啤酒香氣的影響

酒花品種、酒花添加量和添加方式都會對啤酒香氣有巨大的影響。我國比較普遍的酒花添加方法為先少量添加，然后再大量添加，一般先加苦花，最后加香花。就酒花添加方式而言，目前普遍有三種添加方式，即在煮沸鍋添加、在回旋沉淀槽添加以及在發(fā)酵罐添加。高溫煮沸會使酒花香味物質(zhì)大量蒸發(fā)，有研究者表明在煮沸前10 min添加，能夠保留部分的酒花香味，但是同時也會產(chǎn)生一部分的老化味；近年來，李愛春等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在回旋沉淀槽中添加能夠更好的保持酒花風(fēng)味，回旋沉淀槽中麥汁的溫度對啤酒香味也有一定的影響，研究發(fā)現(xiàn)在低于90℃添加時，能夠保持較多的香味物質(zhì)；在發(fā)酵罐添加酒花，能夠有效地提高IPA啤酒中的酒花香氣，由于這種添加方式的出現(xiàn)衍生出了后來IPA啤酒酒花干投和濕投的特殊添加方式。全巧玲[17]通過實驗具體分析了不同酒花添加方式對于具體的香味物質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)了在發(fā)酵罐中添加酒花優(yōu)于煮沸結(jié)束前10 min和回旋沉淀槽添加。但是也有研究者提出在回旋沉淀槽添加酒花，所得的IPA啤酒的香氣比較豐富。這可能是由于不同的酒花品種和不同的添加量所引起的。另外，IPA啤酒的發(fā)酵溫度也會對香氣物質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。

5 干投和濕投對IPA啤酒香氣的影響

酒花的干投和濕投，是指在發(fā)酵罐或者售酒罐中投放酒花的一種技術(shù)，也是區(qū)別其他啤酒的一個重要特征。干投酒花由于沒有經(jīng)過煮沸，能夠賦予IPA豐富的生酒花味和香氣，增加酒體中的酒花香味物質(zhì)[18]。干投酒花的香氣一般被描述成“酒花袋味”[19]，在上文中提到酒花中的萜烯類物質(zhì)會由于煮沸的高溫而大量損失。IPA啤酒的干投技術(shù)正好彌補這一問題，能夠使香葉烯、檸檬烯、法尼烯等香味物質(zhì)能夠更好地溶解到酒體中，帶給啤酒與眾不同的香味?！皾裢都夹g(shù)”是近幾年精釀啤酒者新提出的一個名詞，指的是在釀造過程中，加入新鮮的啤酒花，然而濕投不僅可以在發(fā)酵或售酒罐中添加，也可以在煮沸環(huán)節(jié)中添加。使用新鮮的酒花釀造的IPA啤酒，香氣更加濃郁，香氣層次分明，受到了啤酒愛好者的青睞。但是由于新鮮酒花難以貯存和運輸，局限性很大，所以對其香氣的研究也受到了限制。不過感官品評者認(rèn)為，這種濕投工藝所釀造的IPA啤酒所帶來的香味是其他啤酒望塵莫及的。

6 酒花香氣物質(zhì)的分析方法

6.1 樣品的前處理法

啤酒中酒花的香氣物質(zhì)種類復(fù)雜，大部分的香氣物質(zhì)含量較低，因此在分析酒花香味物質(zhì)時，需要對啤酒進(jìn)行處理，將香味物質(zhì)進(jìn)行提取，再進(jìn)行檢測分析。目前的主要方法[20]有溶劑提取法、頂空提取法、固相微萃取、攪拌棒萃取法以及超臨界二氧化碳頂空固相微萃取法，每一種提取方法都有其優(yōu)點以及不足之處。溶解提取法所需的設(shè)備較簡單，操作簡單，但是其步驟比較多，所需時間較長，接下來進(jìn)行氣相色譜分析時，容易污染進(jìn)樣器，造成結(jié)果偏差[21]。頂空提取法容易與色譜儀聯(lián)用，減少了樣品的損失，但是在檢測物質(zhì)在液相中出現(xiàn)電離、締合狀況等多種情況下不適用[22]。固相微萃取成本較低，操作方便，節(jié)省時間但是只可以分析有機物質(zhì)[23]。攪拌棒萃取法敏感度高，檢測限，重復(fù)性好，能夠檢測出更多地微量物質(zhì)，但是價格比較昂貴[24]；超臨界二氧化碳頂空固相微萃取，分析效率高，速度快，最主要的是對操作人員與環(huán)境沒有污染[25]。隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的創(chuàng)新，各種聯(lián)用技術(shù)開始應(yīng)用到酒花香氣物質(zhì)的提取中。

6.2 香氣物質(zhì)的分析技術(shù)

啤酒中酒花香味物質(zhì)的分析技術(shù)實際是通過氣相色譜與氫火焰離子化檢測器（flame ionization detector，F(xiàn)ID）、火焰光度檢測器（flame photometric detector，F(xiàn)PD）、質(zhì)譜檢測器（mass spectrometric detectors，MSD）等不同檢測器結(jié)合以確定其香味物質(zhì)[26]。由于酒花香氣物質(zhì)中的里那醇、香葉醇等單萜物質(zhì)在IPA啤酒的含量十分微少，給香氣物質(zhì)的鑒定帶來了一定的困難。目前主要的分析方法[27]主要有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、氣相色譜聞香法、氣相色譜-香味萃取分析法等。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是指利用氣相色譜與可以進(jìn)行物質(zhì)定性的質(zhì)譜聯(lián)用。這種方法操作比較簡單，對單萜類化合物重復(fù)性較好，是目前檢測酒花香味物質(zhì)使用最普遍的方法之一[28]。BAVCA R等[29]經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)鑒定了葡萄酒中的揮發(fā)性物質(zhì)成分，確定了香葉醇，乙酸異戊酯以及己酸乙酯是葡萄酒中的主要香氣成分。宋興良等[30]利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對啤酒中香氣物質(zhì)進(jìn)行了深入的定性分析，分離鑒定了37種風(fēng)味化合物，推動香氣物質(zhì)研究的發(fā)展。氣相色譜聞香法是利用人的嗅覺器官鼻子與氣相色譜分離功能結(jié)合在一起，采用五點值聞香法分析樣品。FALCAO L D等[31]通過氣相色譜聞香法分析了紅酒中的香氣物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了呋喃酮和酒體中焦糖風(fēng)味存在一定聯(lián)系。這是從多種復(fù)雜的混合物中分辨評估香氣物質(zhì)活性的一種有效手段，將啤酒聞香數(shù)據(jù)與氣相質(zhì)譜總離子流在色譜圖結(jié)合，人工與數(shù)據(jù)庫對比，分析，獲得結(jié)論。但是這種人工檢測也存在缺陷，可能會遺漏個別重要的化合物[32]。隨著研究的進(jìn)展，這些缺陷逐漸被攻克。

7 展望

隨著社會的發(fā)展，消費者們越來越追求啤酒的多樣化和個性化，IPA啤酒的發(fā)展也成為了一種必然。啤酒中的香味物質(zhì)，也越來越受到研究者的重視，目前，國內(nèi)外的研究者們已經(jīng)對啤酒中的香味物質(zhì)做了大量的研究，對酒花香味物質(zhì)的研究進(jìn)展也有了很大的進(jìn)步，但是還沒有完全弄清楚酒花香味物質(zhì)在啤酒中的生成和降解途徑[33]。因此，對于IPA啤酒香味物質(zhì)的研究，也成為今后啤酒行業(yè)研究的一種趨勢。由此看來，今后的研究重點應(yīng)該放在酒花香味物質(zhì)在IPA啤酒發(fā)酵過程中的具體變化及其反應(yīng)機理上，這將對于啤酒企業(yè)研發(fā)新品種、提高經(jīng)濟效益、推動行業(yè)發(fā)展都具有重大的意義。

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TS262.5

0254-5071（2017）05-0009-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.05.003

2017-03-14

崔云前（1969-），男，副教授，博士，研究方向為現(xiàn)代啤酒釀造技術(shù)。