不同種類麥芽對拉格啤酒揮發(fā)性硫化物形成的影響

張海鵬，于佳俊，侍亞敏，賀秀麗，郭立蕓，謝 鑫，郝建秦，薛 潔*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京 100015；3.國家酒類品質(zhì)與安全國際聯(lián)合研究中心，北京 100015；4.北京燕京啤酒股份有限公司技術(shù)中心啤酒釀造技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 101300）

啤酒發(fā)酵過程是啤酒酵母在一定的條件下，利用麥汁中的可發(fā)酵性物質(zhì)而進(jìn)行的正常生命活動(dòng)，其代謝的產(chǎn)物就是啤酒。由于酵母類型的不同，發(fā)酵的條件和產(chǎn)品要求、風(fēng)味不同，發(fā)酵的方式也不相同。根據(jù)酵母發(fā)酵類型不同可把啤酒分成上面發(fā)酵啤酒（拉格啤酒）和下面發(fā)酵啤酒（艾爾啤酒）。上面發(fā)酵啤酒采用上面發(fā)酵酵母（艾爾酵母），發(fā)酵溫度高，發(fā)酵速度快，對乙醛、雙乙酰、硫化氫等不良風(fēng)味物質(zhì)的還原速度快，產(chǎn)酯能力強(qiáng)，酯香濃郁，香蕉味等水果香氣突出，口感醇厚。下面發(fā)酵啤酒采用下面發(fā)酵酵母（拉格酵母），發(fā)酵溫度低，發(fā)酵周期長，發(fā)酵度高，口感清爽純凈，柔和，麥芽香味明顯[1-2]。硫化物是影響啤酒風(fēng)味的一類重要化合物，在啤酒中適量存在，能使酒體豐滿圓潤、香味協(xié)調(diào)；過量硫化物存在，當(dāng)啤酒受到光照或氧化時(shí)，硫化物不僅使啤酒口味變差，而且使啤酒發(fā)生霧濁[3-4]。啤酒中的硫化物按物理性質(zhì)可分為非揮發(fā)性硫化物（nonvolatile sulfur compounds，N-VSCs）和揮發(fā)性硫化物（volatile sulfur compounds，VSCs），N-VSCs約占94%，對啤酒風(fēng)味影響較小，然而VSCs雖僅約占6%，但對啤酒風(fēng)味影響較大。揮發(fā)性含硫化合物的感官閾值較低，在啤酒微量組成成分中占有重要的地位[5]。

揮發(fā)性硫化物（VSCs），如硫化氫、二氧化硫、硫醇、硫酯和硫醚等，啤酒中VSCs的形成與釀造工藝密切相關(guān)，是啤酒質(zhì)量控制的關(guān)鍵指標(biāo)之一[6]。VSCs的存在影響了啤酒的感官品質(zhì)，其代謝受到麥汁組分和酵母類型的影響[7]。從這個(gè)意義上說，一些VSCs的代謝積累與麥汁中游離氨基酸態(tài)氮的水平和特定的氨基酸含量有關(guān)[7-9]，對啤酒的風(fēng)味與質(zhì)量勢必產(chǎn)生影響。

麥芽是釀造啤酒的主要原料。作為“啤酒的骨架”，麥芽的成分和質(zhì)量關(guān)乎啤酒風(fēng)味和品質(zhì)。同時(shí)，近年來伴隨著中國啤酒產(chǎn)量的顯著增加，原產(chǎn)大麥的品質(zhì)和產(chǎn)量卻逐年降低，加劇了國內(nèi)啤酒行業(yè)對高品質(zhì)原料的需求。而關(guān)于麥芽對啤酒品質(zhì)影響的研究，目前主要集中在過濾性能[10-12]、蛋白質(zhì)[12]、β-葡聚糖[13-14]、常規(guī)理化指標(biāo)、代謝風(fēng)味（醇醛酯等）[15]等方面，而從麥芽角度上，對拉格啤酒VSCs形成的影響研究相對較少。

麥汁中的含硫化合物主要可以分為2大類：一類是無機(jī)硫，主要是硫酸根離子（SO42-）；另一類是有機(jī)含硫化合物，主要是含硫氨基酸[9，17]。本研究圍繞麥芽對含硫化合物（SO42-和含硫氨基酸）來源及代謝的影響進(jìn)行分析，以不同種類麥芽為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)室啤酒模擬發(fā)酵，接種拉格酵母制備啤酒，從含硫化合物代謝的角度，研究不同種類麥芽對拉格啤酒VSCs形成的影響，以期為拉格啤酒VSCs的控制提供一定的理論參考，減少下面拉格酵母發(fā)酵過程中VSCs的形成，提高啤酒的風(fēng)味質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 菌株

下面發(fā)酵啤酒酵母—拉格酵母：北京燕京啤酒有限公司。

1.1.2 麥芽

本研究所用8種麥芽，分別編號為1#～8#，其詳細(xì)信息見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)所用麥芽信息Table 1 Information of malts used in the experiment

1.1.3 化學(xué)試劑

硫化氫、甲硫醇、二甲基硫、二甲基二硫、S-甲基硫代乙酸酯、二甲基亞砜、蛋氨酸、半胱氨酸（均為色譜純）：美國Sigma-Aidrich公司；甲醇、無水乙醇、NaCl、KOH（均為色譜純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；SO42-標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。

1.2 儀器與設(shè)備

GC7890B氣相色譜（gas chromatography，GC）儀（配8355Sulfur檢測器）、1260 Infinity II液相色譜（liquid chromatography，LC）儀：美國安捷倫公司；DB-SULFUR SCD型色譜柱（60 m×0.32 mm×4.2 μm）、DX-320離子色譜儀：美國戴安公司；A300 全自動(dòng)氨基酸分析儀：德國曼默博爾公司；MIR-253型生化培養(yǎng)箱：日本三洋公司；BX53光學(xué)顯微鏡：日本OLYMPUS公司；IY1200自動(dòng)細(xì)胞計(jì)數(shù)儀：上海睿鈺生物科技有限公司；UVmini-1280紫外分光光度計(jì)：日本島津公司；FE28 pH計(jì)：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；PBA 5001全自動(dòng)啤酒分析儀：奧地利安東帕公司；BGT-12糖化儀：香港賽維斯公司。

1.3 方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)室模擬啤酒發(fā)酵實(shí)驗(yàn)

麥汁制備：依據(jù)QB/T 1686—2008《啤酒麥芽》中的協(xié)定法對麥汁進(jìn)行糖化。取一定量于高壓滅菌鍋內(nèi)模擬進(jìn)行煮沸（102 ℃、60 min），不添加酒花，煮沸后快速水冷卻至常溫，倒瓶去除熱凝固物，上清液轉(zhuǎn)移于無菌三角瓶中，留樣檢測，然后接種啤酒酵母進(jìn)行發(fā)酵。

啤酒發(fā)酵：接種下面發(fā)酵啤酒酵母，接種量按照（1.6～2.0）×107個(gè)/mL，安裝發(fā)酵栓，于12 ℃條件下進(jìn)行發(fā)酵，每日稱質(zhì)量，質(zhì)量損失＜0.2 g即主發(fā)酵結(jié)束，然后4 ℃靜置后發(fā)酵7 d，送至國家級品酒師處進(jìn)行雙乙酰判定，至酒體中無雙乙酰氣味時(shí)表明發(fā)酵成熟，即得啤酒成品。

1.3.2 分析檢測

（1）麥芽理化指標(biāo)

水分、浸出物（以干基計(jì)）、α-氨基酸態(tài)氮、總氮、庫爾巴哈值測定：依據(jù)QB/T 1686—2008《啤酒麥芽》；總酸測定：依據(jù)GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》。

（2）啤酒理化指標(biāo)

原麥汁濃度、酒精度、真實(shí)濃度、真實(shí)發(fā)酵度測定：依據(jù)GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》。

（3）氨基酸

采用全自動(dòng)氨基酸分析儀，依據(jù)國標(biāo)GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定》。

（4）硫酸根離子

硫酸根離子測定采用液相色譜（LC）法。

樣品制備：待測樣品恒定至室溫，用單層濾紙過濾，棄掉前30 mL溶液，移取5 mL過濾好的待測樣至50 mL容量瓶中，用去離子水定容。稀釋好的待測樣品溶液經(jīng)過0.45 μm過濾柱過濾后放進(jìn)樣品瓶中待測。

液相色譜條件：流動(dòng)相為氫氧化鉀溶液；柱溫30 ℃；流速1.1 mL/min；電流87 mA；進(jìn)樣量25 μL；淋洗程序?yàn)?～16 min、KOH濃度1.1 mmol/L，16～29 min、KOH濃度1.1～16.5 mmol/L，29～35 min、KOH濃度16.5～20 mmol/L，35～39 min、KOH濃度20～35 mmol/L，39～41 min、KOH濃度35 mmol/L，41～47 min、KOH濃度35～50 mmol。

（5）揮發(fā)性硫化物

揮發(fā)性硫化物測定采用氣相色譜（GC）法。

樣品制備：稱取1.0 gNaCl于20 mL頂空瓶中，加入5.0mL經(jīng)冷藏的啤酒，放轉(zhuǎn)子后壓蓋密封。在恒溫?cái)嚢杵魃鲜覝販u旋10 min后，放入自動(dòng)進(jìn)樣器，在頂空進(jìn)樣器中保溫，其后進(jìn)入GC分析。

GC條件：進(jìn)樣口溫度250 ℃；柱溫：起始溫度為35 ℃，保持3 min，以10 ℃/min程序升溫到230 ℃，保持5 min；采用分流進(jìn)樣，分流比為10∶1。

定性定量分析：根據(jù)保留時(shí)間進(jìn)行定性，外標(biāo)法定量。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2020進(jìn)行表格制作，利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種類麥芽常規(guī)理化指標(biāo)的結(jié)果分析

對麥芽常規(guī)理化指標(biāo)進(jìn)行檢測分析，結(jié)果見表2。水分在一定程度上能夠反映麥芽的出爐水分，影響啤酒麥芽的理化性質(zhì)的穩(wěn)定性，一般情況下要求水分＜5.0%[16]。由表2可知，麥芽8#水分最高，麥芽5#水分最低，在水分指標(biāo)上，不同種類的麥芽存在顯著差異（P＜0.05）。麥芽浸出率一定程度上反映了大麥籽粒發(fā)芽過程中干物質(zhì)的損耗以及成品麥芽內(nèi)容物含量的高低[16]。由表2可知，麥芽8#浸出物含量最高，高達(dá)（83.8±0.03）%，這與麥芽8#是小麥麥芽有關(guān)，小麥無殼，一般情況下，小麥麥芽的浸出物高于大麥麥芽。麥芽3#浸出物最低，為（80.7±0.03）%。同一品種的麥芽1#和麥芽2#，雖然來源于不同制麥廠，但是浸出物較一致；但是同一品種的麥芽3#、麥芽4#和麥芽5#存在顯著差異（P＜0.05），鑒于制麥工藝的影響，可能導(dǎo)致制麥過程中浸出物不同程度的損失。麥芽總酸影響麥汁或啤酒酸度，適當(dāng)?shù)乃岫葧黾涌诟械娜岷托?，總酸過高，會提高啤酒的酸度，引起口感不協(xié)調(diào)，總酸過低，對口感的豐滿度有影響[16]。由表2可知，麥芽3#總酸最高，麥芽2#最低，在總酸上，不同種類的麥芽存在顯著差異（P＜0.05）。啤酒麥芽的庫爾巴哈值反映了制麥過程中蛋白質(zhì)的溶解程度，此值愈高，說明蛋白質(zhì)分解愈完全?？偟从沉他溠恐械鞍踪|(zhì)的含量，α-氨基酸態(tài)氮反映了麥芽中蛋白質(zhì)的分解程度[16]。由表2可知，麥芽8#庫爾巴哈值最高，為（51.1±0.2）%，麥芽2#最低，為（42.7±0.3）%；麥芽8#總氮和α-氨基酸態(tài)氮含量最高，分別為（2.39±0.03）%、（176.0±1.0）mg/100 g，麥芽2#總氮和α-氨基酸態(tài)氮含量最低，分別為（1.73±0.01）%和（160±0.6）mg/100 g。總氮含量的差異性主要與麥芽品種相關(guān)，α-氨基酸態(tài)氮亦取決于制麥過程中蛋白質(zhì)的溶解度。作為麥汁的功能性成分，可溶性氮的含量更為重要，影響麥汁中氨基酸的種類與含量，對啤酒酵母的發(fā)酵代謝產(chǎn)生影響。

表2 不同種類麥芽常規(guī)理化指標(biāo)測定結(jié)果Table 2 Determination results of conventional physicochemical indexes of different types of malts

綜上，8種不同種類的麥芽在理化指標(biāo)上具有顯著差異，尤其是麥芽3#、麥芽4#、麥芽5#、麥芽6#、麥芽8#的庫爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮高于麥芽1#、麥芽2#，能夠提供更多的營養(yǎng)物質(zhì)，會體現(xiàn)在氨基酸的組分和含量上，對啤酒的風(fēng)味代謝產(chǎn)生影響[7-9]。

2.2 不同種類麥芽對含硫化合物來源及代謝的影響

2.2.1 對SO42-的來源及代謝的影響

相關(guān)研究表明，硫酸鹽是酵母代謝形成二氧化硫的唯一底物，向11.5°P麥汁加入0～200 mg/L SO42-，經(jīng)酵母發(fā)酵后發(fā)酵液中SO2含量與SO42-添加量呈明顯正相關(guān)，特別是添加量100 mg/L以下時(shí)近乎呈現(xiàn)線性相關(guān)，SO42-添加量為100～200 mg/L時(shí)二氧化硫增量放緩[18]。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中，添加硫酸鈣、硫酸鋅等含SO42-的加工助劑后，11～14 °P麥汁中的SO42-含量一般為150～200 mg/L，原料和加工助劑是麥汁中SO42-的重要來源[19]。因此麥芽作為釀造主要原料，其SO42-含量可能會對硫代謝產(chǎn)生影響。

不同種類麥芽制備麥汁及啤酒中的SO42-含量測定結(jié)果見表3。由表3可知，麥芽3#、4#、7#和8#中SO42-含量高于平均水平，麥芽1#、2#、5#和6#中SO42-含量低于平均水平，其中麥芽3#和7#SO42-含量均＞40 mg/L，麥芽6#SO42-含量最低，＜30 mg/L。針對于同一品種麥芽（麥芽1#和2#為普拉奈特，麥芽3#、4#和5#為麥特卡夫）而言，所制備麥汁SO42-含量上有一定的差異，可能與不同制麥廠的制麥工藝、制麥用水SO42-含量相關(guān)。不同品種麥芽所制備麥汁SO42-具有顯著性的差異，這與品種、種植、氣候、土壤，以及制麥工藝相關(guān)[20]。

表3 不同種類麥芽制備的麥汁及啤酒中SO42-含量測定結(jié)果Table 3 Determination results of SO42-content in wort and beer produced by different types of malts

由表3可知，麥芽8#和7#發(fā)酵前后SO42-代謝量處于前列，分別為3.0 mg/L和2.7 mg/L，相應(yīng)的代謝率分別為7.63%和6.21%。麥芽3#和5#處于最后，均為0.8 mg/L，相應(yīng)的代謝率分別為1.83%、2.25%。說明經(jīng)拉格酵母發(fā)酵后，不同種類麥芽所制備麥汁中進(jìn)入硫代謝的SO42-數(shù)量差異明顯，存在麥芽3#麥汁SO42-含量高，進(jìn)入代謝的數(shù)量少；或者麥芽2#麥汁SO42-含量低，進(jìn)入代謝的數(shù)量多的結(jié)果，說明拉格酵母對麥汁SO42-的代謝存在一定的調(diào)控作用。在酵母對SO42-代謝上，體現(xiàn)出麥芽至關(guān)重要的作用。

2.2.2 對含硫氨基酸的來源及代謝的影響

相關(guān)研究表明，酵母生物合成蛋氨酸（methionine，Met）及半胱氨酸（cysterine，Cys）時(shí)的硫來自于酵母對SO42-還原生產(chǎn)的硫，酵母對SO42-的還原受到麥汁中蛋氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸的反饋調(diào)節(jié)[21]。此外，蛋氨酸是酵母細(xì)胞生長所需的含硫氨基酸之一，麥汁中蛋氨酸含量較高，一般情況下＞50 mg/L。蛋氨酸可抑制細(xì)胞內(nèi)SO42-還原途徑中基因的表達(dá)，從而影響啤酒酵母代謝生成SO2[7-8]。由此可見，研究麥芽對含硫氨基酸的來源及其代謝的影響顯得尤為重要。

采用氨基酸分析儀對不同種類麥芽所制備麥汁和啤酒中的與硫代謝相關(guān)的蛋氨酸和半胱氨酸含量進(jìn)行檢測，結(jié)果分別見表4和5。

表4 不同種類麥芽制備的麥汁及啤酒蛋氨酸含量測定結(jié)果Table 4 Determination results of methionine content in wort and beer produced by different types of malts

由表4可知，蛋氨酸代謝量依次為麥芽5#（32 mg/L）、麥芽3#（31 mg/L）、麥芽7#（31 mg/L）、麥芽4#（30 mg/L）、麥芽6#（30 mg/L）、麥芽1#（28 mg/L）、麥芽2#（25 mg/L）和麥芽8#（25 mg/L）；代謝率依次為麥芽1#（93.3%）、麥芽2#（89.3%）、麥芽8#（89.3%）、麥芽6#（83.3%）、麥芽7#（81.6%）、麥芽4#（81.1%）、麥芽3#（79.5%）和麥芽5#（78.0%）。由此可見，不同類型麥芽，經(jīng)過拉格酵母代謝后，蛋氨酸的代謝量與代謝率存在差異。

由表5可知，相比于蛋氨酸含量，不同種類麥芽所制備麥汁中半胱氨酸含量較少，經(jīng)過拉格酵母代謝后，半胱氨酸沒有表現(xiàn)出明顯的差異，這也可能與含量低以及檢測誤差（約10%）有關(guān)。麥汁中半胱氨酸含量在3.0～6.0 mg/L之間，其中麥芽8#含量最高為6.0 mg/L，麥芽3#最低為3.0 mg/L；在發(fā)酵后僅有麥芽1#、2#、8#代謝量為1.0 mg/L，代謝率依次為25.0%、20.0%和16.7%。其余種類麥芽代謝前后半胱氨酸含量一致。

表5 不同種類麥芽制備的麥汁及啤酒半胱氨酸含量測定結(jié)果Table 5 Determination results of cysteine contents in wort and beer produced by different types of malts

從不同種類麥芽對含硫氨基酸的來源及代謝的影響結(jié)果來看，8種不同種類的麥芽，在發(fā)酵過程中，蛋氨酸的代謝量及代謝率較高，代謝量＞25.0 mg/L，代謝率＞75%，而半胱氨酸的代謝可能處于動(dòng)態(tài)平衡的過程，沒有發(fā)生顯著的變化。其中同一品種（麥特卡夫）的麥芽3#、麥芽4#和麥芽5#具有蛋氨酸代謝量高，蛋氨酸代謝率低的特點(diǎn)，在一定程度上減少酵母對SO42-的代謝。

2.3 不同種類麥芽對啤酒常規(guī)理化指標(biāo)及揮發(fā)性硫化物的影響

2.3.1 啤酒常規(guī)理化指標(biāo)分析

不同種類麥芽制備啤酒常規(guī)理化指標(biāo)（原麥汁濃度、酒精度、真實(shí)濃度和真實(shí)發(fā)酵度）檢測結(jié)果見表6。由表6可知，麥芽7#原麥汁濃度和真實(shí)濃度最高、麥芽4#酒精度最高、麥芽3#真實(shí)發(fā)酵度最高。原麥汁濃度在8.60～9.04°P，酒精度在3.80%vol～3.97%vol，發(fā)酵度保持在67.4%～69.9%，主要可能是麥芽品種或制麥工藝對浸出率、糖化力的影響，導(dǎo)致原麥汁濃度以及糖組分的差異，對發(fā)酵度產(chǎn)生了一定的影響，因此也對應(yīng)的體現(xiàn)在酒精度和真實(shí)濃度上。

表6 不同種類麥芽制備啤酒的常規(guī)理化指標(biāo)測定結(jié)果Table 6 Determination results of conventional physicochemical indexes of beer produced by different types of malts

通過不同種類麥芽制備啤酒常規(guī)理化指標(biāo)檢測結(jié)果可知，不同類型麥芽所制備麥汁接種酵母后，沒有表現(xiàn)出發(fā)酵異常或中止的情況，表明均能夠正常完成發(fā)酵，因此進(jìn)一步對啤酒風(fēng)味進(jìn)行分析。

2.3.2 啤酒揮發(fā)性硫化物指標(biāo)分析

啤酒中的揮發(fā)性硫化物大都是在發(fā)酵過程中形成的。目前報(bào)道啤酒中揮發(fā)性硫化物主要有二氧化硫、硫化氫、二甲基硫（dimethyl sulfur，DMS）、二乙基硫（diethyl sulfur，DES）、甲硫醇（methyl mercaptan，MeSH）、乙硫醇、二甲基二硫（dimethyldisulfide，DMDS），二甲基三硫（dimethyl trisulfide，DMTS）、二硫化碳等[6，22]。酵母對硫化物的代謝作用首先是利用有機(jī)硫化物，在可代謝的有機(jī)硫化物存在下，硫酸根離子很少被利用，因?yàn)闊o機(jī)硫的攝入需要能量和氮源[7]。硫化氫的形成大部分來自酵母對半胱氨酸、硫酸鹽和亞硫酸鹽的同化作用及酵母合成蛋氨酸受抑制時(shí)的中間產(chǎn)物。蛋氨酸是許多代謝途徑的中心，因此如果其他途徑能利用較多的蛋氨酸，就能減少由蛋氨酸產(chǎn)生的甲硫醇的含量[7，23]。從硫化物形成機(jī)理可以看出，參與硫代謝的不外乎如下三因素：①含硫氨基酸；②無機(jī)硫；③酵母。

本研究中的揮發(fā)性硫化物以硫化氫、甲硫醇、二甲基硫、S-甲基硫代乙酸酯、二甲基二硫進(jìn)行評價(jià)，其檢測結(jié)果見表7。

表7 不同種類麥芽制備的啤酒中揮發(fā)性硫化物含量測定結(jié)果Table 7 Determination results of volatile sulfur compounds contents in beer produced by different types of malts μg/L

啤酒發(fā)酵過程中酵母的硫代謝會產(chǎn)生痕量的H2S，一定含量的H2S能產(chǎn)生臭雞蛋等令人極為不愉悅的風(fēng)味，酵母可以利用硫酸鹽等無機(jī)硫以及半胱氨酸、蛋氨酸和谷胱甘肽等有機(jī)硫源生成H2S[17-18]。由表7可知，在硫化氫上，麥芽1#含量最高，為3.7 μg/L，其次是麥芽7#、麥芽2#、麥芽3#，分別為3.4 μg/L、3.2 μg/L、2.8 μg/L，麥芽5#和麥芽8#含量最低，均為1.8 μg/L。

在硫代謝中，酵母可以將蛋氨酸轉(zhuǎn)化生成甲硫醇、乙硫醇和3-甲硫基丙醇等。甲硫醇在啤酒中的閾值是2.0 μg/L，甲硫醇極易氧化為二甲基二硫，然后再進(jìn)一步不成比例地氧化為二甲基硫與二甲基三硫[24]。由于甲硫醇極易氧化，因此在風(fēng)味分析中二甲基二硫、二甲基三硫、二甲基硫與甲硫醇可能會結(jié)伴出現(xiàn)。在甲硫醇上，麥芽2#樣品含量最高，為5.0 μg/L，其次是麥芽8#、麥芽6#和麥芽1#，含量為4.4～4.8 μg/L，麥芽3#和麥芽4#含量低，均為3.8 μg/L。

在二甲基硫（DMS）上，麥芽2#樣品含量最高，為44.6μg/L，其次是麥芽3#、麥芽7#和麥芽1#，均＞40.0 μg/L，再次是麥芽6#、麥芽4#和麥芽8#，含量分別為37.2 μg/L、30.8 μg/L、27.1 μg/L，麥芽5#含量最低，為25.6 μg/L。二甲基硫是對啤酒風(fēng)味影響較大的揮發(fā)性硫化物[24]，當(dāng)其含量較低時(shí)，對啤酒的風(fēng)味是有利的，但是達(dá)到一定含量后會產(chǎn)生“腐爛蔬菜味”、“烤玉米味”等風(fēng)味缺陷，嚴(yán)重影響啤酒的風(fēng)味質(zhì)量。

在S-甲基硫代乙酸酯上，麥芽4#樣品含量最高，為3.5μg/L，其次是麥芽7#、麥芽2#、麥芽5#，含量為3.0～3.1μg/L，麥芽8#含量最低，為1.7 μg/L。

在二甲基二硫上，麥芽5#樣品含量最高，為30.3 μg/L，其次是麥芽7#和麥芽1#，分別為19.2 μg/L、17.6 μg/L，麥芽6#含量最低，為11.7 μg/L。二甲基二硫是一個(gè)重要的二硫醚化合物，在啤酒、葡萄酒、白酒、黃酒、蘋果酒等眾多酒類中檢測到，呈大蒜、爛菜味的風(fēng)味特點(diǎn)[24-26]。

結(jié)果表明，麥芽1#、麥芽2#和麥芽7#揮發(fā)性硫化物總量處于前列，為68.2～71.2 μg/L，不同麥芽對揮發(fā)性硫化物種類以及含量的影響有一定的差異性，這應(yīng)該與麥芽所制備麥汁的營養(yǎng)組分具有一定的相關(guān)性[3]。麥芽8#（國產(chǎn)小麥芽）表現(xiàn)最佳，揮發(fā)性硫化物總量最低，為47.4 μg/L，然而其SO42-代謝量和代謝率高于其他大麥麥芽，與大麥麥芽具有顯著差異，在理化指標(biāo)上，麥芽8#的庫爾巴哈值、總氮與α-氨基酸態(tài)氮均高于其他品種，那么在麥汁組分上與大麥麥芽具有顯著性的差異，可能體現(xiàn)在其他氨基酸上，如：蘇氨酸或天冬氨酸，以及其他影響酵母活性的成分上，如：不飽和脂肪酸，生長因子等[27]。對于揮發(fā)性硫化物，在大麥麥芽中，麥特卡夫（麥芽3#、4#和5#）和卡普蘭德（麥芽6#）優(yōu)于普拉奈特（麥芽1#、2#）和國產(chǎn)大麥芽（麥芽7#），這個(gè)結(jié)果與麥汁中蛋氨酸相對應(yīng)，影響酵母SO42-代謝量和代謝率，導(dǎo)致生成揮發(fā)性硫化物的差異。

2.4 相關(guān)性分析

蛋氨酸是硫代謝途徑的中心，能夠反饋調(diào)節(jié)酵母對SO42-的還原代謝，影響硫化物的代謝[5，20]。因此，對庫爾巴哈值、總氮、α-氨基酸態(tài)氮、SO42-、蛋氨酸、代謝量/率與揮發(fā)性硫化物進(jìn)行了Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果見表8。

表8 Pearson相關(guān)性分析結(jié)果Table 8 Results of Pearson correlation analysis

由表8可知，庫爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮三者之間均呈極顯著的正相關(guān)（P＜0.01），庫爾巴哈值、總氮與SO42-代謝量/率呈正相關(guān)，庫爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮與硫化氫呈負(fù)相關(guān)，庫爾巴哈值和α-氨基酸態(tài)氮與二甲基硫呈極顯著的負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。SO42-代謝量與SO42-代謝率、麥汁Met與Met代謝量、硫化氫與二甲基硫均呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)（P＜0.01）。麥汁Met與Met代謝率、Met代謝量與Met代謝率均呈現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。說明麥汁Met含量越高，其發(fā)酵代謝量越高，上述中Met代謝率均高于78%，說明大部分蛋氨酸參與了發(fā)酵過程中的生物代謝。然而麥汁Met含量越高，其代謝率越低，說明參與發(fā)酵過程的更少，對應(yīng)的含量低時(shí)，其參與發(fā)酵過程中的更多，意味著生物代謝過程中，需要滿足一定量的蛋氨酸，當(dāng)?shù)鞍彼岵蛔慊蜻^多的時(shí)候，對蛋氨酸的代謝產(chǎn)生對應(yīng)的影響。SO42-代謝量、SO42-代謝率與麥汁Met、Met代謝量呈負(fù)相關(guān)，說明SO42-受到Met的調(diào)控影響，這也與上述結(jié)果保持一致。SO42-代謝量、SO42-代謝率與甲硫醇呈正相關(guān)，說明在發(fā)酵過程中，參與代謝的SO42-數(shù)量越多，那么會促進(jìn)拉格酵母代謝生成更多的甲硫醇。麥汁Met、Met代謝量與硫化氫、甲硫醇和二甲基硫呈負(fù)相關(guān)，與S-甲基硫代乙酸酯和二甲基二硫呈正相關(guān)，對應(yīng)的Met代謝率與硫化氫、甲硫醇和二甲基硫呈正相關(guān)，與S-甲基硫代乙酸酯和二甲基二硫呈負(fù)相關(guān)。由此可見，蛋氨酸在拉格酵母發(fā)酵過程中對含硫化物的代謝起到關(guān)鍵作用。

3 結(jié)論

本研究通過對8種不同種類麥芽的浸出率、庫爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮等理化指標(biāo)，以及所制備麥汁經(jīng)拉格酵母發(fā)酵前后SO42-和含硫氨基酸、啤酒揮發(fā)性硫化物的分析，以及Pearson相關(guān)性分析。結(jié)果表明，麥芽在庫爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮上差異顯著，經(jīng)酵母發(fā)酵代謝后，在SO42-代謝量/率、蛋氨酸的代謝量/率上表現(xiàn)不同，導(dǎo)致生成揮發(fā)性硫化物的差異。Pearson相關(guān)性分析表明庫爾巴哈值、總氮與SO42-代謝量/率呈正相關(guān)，庫爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮與硫化氫呈負(fù)相關(guān)，庫爾巴哈值、α-氨基氮與二甲基硫呈負(fù)相關(guān)，蛋氨酸與其代謝量呈極顯著的正相關(guān)（P＜0.01），與其代謝率呈極顯著的負(fù)相關(guān)（P＜0.01），蛋氨酸與SO42-代謝量/代謝率之間呈負(fù)相關(guān)，說明提高麥汁高蛋氨酸含量能夠降低拉格酵母對SO42-的代謝，減少代表性揮發(fā)性硫化物（硫化氫、甲硫醇和二甲基硫等）的形成。整體而言，在理化指標(biāo)庫爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮上，麥特卡夫和卡普蘭德高于普拉奈特，在蛋氨酸指標(biāo)上，麥特卡夫和卡普蘭德高于普拉奈特，據(jù)此，可以通過不同品種麥芽的復(fù)配提高麥汁蛋氨酸含量，達(dá)到降低拉格酵母對SO42-的代謝，減少揮發(fā)性硫化物的生產(chǎn)，提高啤酒風(fēng)味質(zhì)量，以及縮短成熟周期的目的。

此外，研究中發(fā)現(xiàn)拉格酵母對小麥麥芽在揮發(fā)性硫化物的代謝上與大麥麥芽不一致，鑒于小麥麥芽的獨(dú)特性，未來對小麥麥芽在該方向上開展進(jìn)一步研究。