DOI:10.13746/j.njkj.
58Liquor-makingScience＆Technology
1999年第3期(总第93期)
No.31999Tol.93
影响啤酒风味物质简述
(浙江杭州富春江啤酒厂,浙江杭州310000)
摘要:影响啤酒风味的物质可分为醇、酯、羰基化合物、酸、含硫化合物、胺(挥发性)和酚基化合
物等。产生这种物质主要来源是麦芽、谷物辅料、酒花、酵母的发酵等。主要阐述了由于发酵作用而产生的影响啤酒风味的形成机理。双乙酰也是影响啤酒风味的重要原因之一。
关键词:啤酒;风味物质;形成;控制中图分类号:TS262.5;TS261.42文献标识码:A文章编号:99)03-0058-03高级醇
啤酒发酵时,在主要形成乙醇、二氧化碳的同时,还可以产生许多副产物。高级醇是这些副产物中主要的组成元素,对啤酒风味的影响很大。而高级醇的形成主要是受酵母菌种、麦汁组成等条件的影响(见表1)。1.1高级醇的形成途径
早在本世纪初期,德国科学家费利克斯埃尔利奇(FelixEhrlich)就提出了杂醇油形成的理论。他认为一定的氨基酸可被一种水合酶裂解生成较原来氨基酸少一个碳原子的高级醇,同时释放出二氧化碳与氨。但不能在休眠细胞发酵时检出氨的存在。后来诺伊包厄尔(Neubauer)和弗朗姆赫尔兹(Fromherz)他们进一步提出了α-酮酸是高级醇形成过程中的中间产物的论
半个世纪后,泽沙穆加纳散(SetheShangmugana-than)和埃尔斯登(Elsden)修改了埃尔利奇(Ehrlich)原来的说法,认为外源氨基酸首先被转变成α-酮酸。
　表1风味物质
＊　双乙酰高级醇　异戊醇　正丙醇　苯乙醇乙　醛酯类
　乙酸乙酯　乙酸异戊酯　乙酸异戊酯硫化物　硫化氢　二甲基硫其　他
　＊双乙酰将另作讨论。
阈值(ppm0.13
.0～2.52.0～2.55ppb60ppb
而α-酮酸再被转化为醛类,再转化为醇类。全部这些过程都要通过酮酸脱羧酶及酒精脱氨酶的作用,这个代谢过程我们就叫做埃尔利奇途径,也叫降解代谢途径。随着对啤酒领域不断研究认为,休眠细胞发酵时,有些不能合成特定氨基酸的酵母变异菌株不能生成相应的特定的高级醇。这样就又提出了一个新的代谢途径。即:高级醇能从碳水化合物的代谢作用衍生出来,而碳水化合物代谢有些中间产物是氨基酸合成作用的主要碳源。所以称之为生物合成途径。也可以说形成了两条高级醇的代谢途径。当然那条途径它们的形成量是受麦汁组成和发酵条件的影响。我们在实验中发现,用发酵液进行分析各个阶段存在于培养基中的各个单独氨基酸。当外源氨基酸被代谢了以后,就形成了相应的高级醇,虽然高级醇的前体已被耗尽,但高级醇还继续形成,这种在后期继续形成的高级醇是由生物合成途径衍生出来的。尽管如此,这种方法也不可能很精确地在发酵早期发生降解途径和生物合成途径。最有效的方法只
主要改进措施
另作讨论控制发酵温度20℃以下,优选酵母菌种,麦汁组成合理,保证酵母足够营养控制麦汁的pH值,通风量要大,合适的接种量优选酵母菌种,控制酵母接种量,适当的麦汁浓度,严格控制发酵温度优选酵母菌种,控制麦汁中的硫酸盐和亚硫酸盐,选购优质麦芽
选购优质原料,优选水源(质),严格工艺操作规程
啤酒主要风味物质的阈值及对啤酒质量的影响和主要措施
对啤酒风味的影响
超过含量使啤酒产生馊饭味,是啤酒不成熟的典型含量高时,会使人饮后有头痛感含量超过高级醇量的20%时,饮后有不愉快之感
有玫瑰香味,含量超高时,使啤酒失去典型性,啤酒中的苯乙醇含量本身并不高,但和其他醇类结合,起加醇作用
含量超高时,产生粗糙的苦味,过高产生青草味,与双乙酰和硫化基混合,是啤酒不成熟典型代表有香蕉水气味,含量过高有异苦味有香蕉味有梨味
超高时有酵母味,含量至50ppb时,有明显蛋臭味当其含量超过阈值时,会产生硫磺臭味
有霉粒麦芽、陈酒花、水质污染、工艺过程杂菌、污菌,使啤酒产生霉味,后苦味长,发酸等
收稿日期:作者简介:苏华(1962.4),男,大学,工程师,发表论文数篇,其中一篇获市科技论文一等奖。
1999年第3期(总第93期)No.31999Tol.93能采用放射性同位素示踪技术。
其代谢途径为:
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R——COOH+R′——COOH————————————※
—R′—CH—COOH
R——COOH———————R—CHO—————————※RCH2OH
酮酸脱羧酶
NADH2脱氢酶
1.2影响高级醇生成的因素
发酵过程中酵母菌种对啤酒中的高级醇含量具有极为重要的影响。如果发酵时各种条件相一致,某些啤酒酵母的高级醇生成量可以5倍于其他菌种的生成量。1.2.2发酵温度
发酵温度对高级醇的形成有重要的影响。温度变化则影响各种高级醇之间的平衡。10℃与25℃两种发酵温度对高级醇的影响见表2。
　表2　　在10℃及25℃发酵时不同高级醇的生成量
正　丙　醇
异　丁　醇2-甲基丁醇(光学活性戊醇)3-甲基丁醇(异戊醇)苯　乙　醇
发酵温度10℃9.58.215.530.54.5
14.69.520.547.528.5
我们还在实验室观察了发酵中高级醇的生成情况,不同的酵母菌种对温度改变时的敏感程度也不同。当发酵条件相一致,则较高的发酵温度其杂醇油的含量也较高,当发酵温度升至20℃时高级醇的生成量最高。1.2.3酵母接种量
有人认为接种量对高级醇的影响不明显,其实不然。试验表明,加大接种至正常的4倍,会使高级醇的生成量降低。1.2.4麦汁组成
麦汁组成对高级醇的生成极其重要。如果其他条件完全一致,则麦汁浓度越高,高级醇的生成量就越高。
麦汁中氨基酸含量和组成对高级醇的生成有重要的影响。适当的可利用的氮对酵母生长是有利的。但麦汁中的可利用氮的含量和高级醇的生成有联系。氮含量低,高级醇生成就多。我们厂有时采用糖溶液稀释麦汁后发现,经发酵后高级醇含量就较高。研究表明,不同的氨基酸对高级醇的生成有不同的影响。1.2.5麦汁通氧
我们知道麦汁冲氧对酵母生长有重要影响,因此对高级醇的形成也很重要。影响结果如何,啤酒界有不同的看法。笔者通过实践认为,增加麦汁冲氧时间和量,必定会导致高级醇的增加。后经证实,国外有人做过试
验,减少冲氧量会使高级醇含量降低,但会影响啤酒中其他风味物质。1.2.6发酵周期(贮酒期)
高级醇的主要生成途径是在主发酵时形成,只要保持合适的贮酒条件,注重残糖含量的控制,不会发生高级醇大的变化。1.2.7成品贮存
啤酒包装灌瓶后,高级醇的含量通常是不会有很大变化,甚至是几年也极少变化。但不同的啤酒存放老化后情况有所变化,有些是异丁醇含量增加,而有些是异戊醇的含量会下降,也有的贮存一年左右,啤酒的2-苯乙醇会下降,有些啤酒高级醇会使焦香素(melanoidins)氧化,进而形成醛类。这就是人们通常讲的老化味。1.3高级醇和啤酒质量的关系
啤酒中的高级醇的感官要求和啤酒的种类受地区影响,并受其他风味物质组成的影响。一般讲异戊醇在高级醇中所占比例最高,异丁醇超过一定量时也会使啤酒产生不良影响。2-苯乙醇似一种玫瑰型香味,对啤
酒影响很大。总之,啤酒需要有一定的高级醇的量来保证酒体的风味,但含量不能过高。地区之间、人与人之间对酒体的风味有不同的爱好。2啤酒中的酯类2.1酯类的形成
啤酒中的酯类大部分是在发酵过程中形成,它和高级醇的形成,氨基酸的代谢有关。啤酒中的酯类与酵母类脂物代谢有关。研究表明,乙酸酯类的形成是一种能量需求过程,这一过程在高能化合物乙酰辅酶A的存在下发生于酵母细胞内。
非酶的直接酯化作用是醇和酸之间的一种平衡反应。醋酸和乙醇形成醋酸乙酯:
CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O
绝大多数醇和酸都是在发酵过程中形成的,亦有在麦芽中原有的,酸和醇都能发生反应形成酯类。酯的形成与醇有关,当酵母的生长受到抑制时,酯的形成就较少。在发酵时形成酯类的关键化合物是乙酰辅酶A。酯类的生物合成途径及其与类脂物代谢等代谢途径的关系如下:
AMP-PPi↘RCOSCOA↖→—R′OHRCOOR′RCOOH
脂肪酸类的激活作用α-酮酸类的氧化
较高碳脂肪酸合成的中间产生狖某些缩合反应或其他反应
类脂及脂肪酸类
※蛋白质及氨基酸类狖柠檬酸及柠檬酸循环中的其他酸
2.2影响酯类生成的因素
2.2.1酵母菌种
酵母菌种是发酵时决定酯类形成的重要因素。2.2.2发酵温度
酯类生成受发酵温度影响很大,我们通常将发酵温度从10℃提高至25℃,发现醋酸乙酯从12ppm提高至
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22ppm,而醋酸异戊酯的含量从0.53ppm提高至
1.1ppm。发酵温度对酯类形成的影响如图1。
)mpp(量含类酯
1.61.41.21.00.8
醋酸异戊酯
在不同发酵温度中生长的酵母
中类脂物含量(%干重)
发酵温度总的饱和脂肪酸下饱和脂肪酸
(℃)类脂(C16　C18)(C16∶C18∶1　C18∶1　2　C18∶3)
羧基化合物的形成
啤酒中的羰基化合物对啤酒的风味有重要影响。
醋酸苯乙酯羰基化合物都含有羰基。醛类和酮类都是羰基化合物,
0.4辛酸乙酯但有些存于麦汁中。麦汁煮沸时经美拉德(Maillard)反
0.2应,产生乙醛、甲醛、丙醛、丁酮、戊醛等物质,所以如果
醛类增加肯定会使啤酒风味变坏。℃)81012发酵温度(
乙醛是啤酒中含量最大的羰基化合物。其生成过程是糖酵解途径中从碳水化合物生成乙醇的代谢分图1发酵温度对酯类形成的影响
点。乙醛是丙酮酸生成的,丙酮酸是经丙酮酸脱羧酶的
2.2.3接种量作用被催化生成乙醛。我们认为乙醛本身给啤酒风味
马乌勒(Maule)研究表明,当接种量从正常量增加造成的影响并不很大。当然当乙醛和双乙酰、硫化氢混4倍,醋酸乙酯的生成量有明显减少,其他酯类亦有所合时啤酒的风味就会产生极坏的影响。减少。当接种2倍时,只有醋酸乙酯的生成量有所影响,发酵温度对乙醛生成量的影响分为二种情况,一是当接种量不增加或有所减少,就会发现酵母有较高的生增加发酵温度对乙醛的影响不大;另一种认为较高的发长率,这时酯类生成就要高些,当增加细胞性物质的产酵温度乙醛含量较低。生会减少酯的合成。麦汁的pH值高酵母接种量大,能增加乙醛的含2.2.4麦汁组成量;麦汁冲氧的含量高,乙醛的生成量亦会高;贮存过程
麦汁组成中的营养成分决定酵母的生长,它既影响对乙醛的影响不大。酵母代谢,也影响酯类形成(见表3)。4含硫化合物
含硫化合物分挥发性和非挥发性二种。非挥发性
　表3麦汁浓度与酯类含量的关系(ppm)
含硫化合物对啤酒影响较少。挥发性含硫化合物对啤
酯　类酒影响就较大。啤酒中主要有硫化氢、二甲基硫、二氧
6 Bx10 Bx12 Bx
化硫、甲基硫醇和乙基硫醇等低分子硫醇。其中硫化氢醋酸乙酯　4.814.517.2
和二氧化硫对啤酒风味十分有害。如果啤酒中硫化氢醋酸异戊酯0.320.951.1
含量超过50ppb时就会感到有明显的酵母臭味。所以
目前有些企业中采取高浓稀释提高产量,这时就要目前多数啤酒厂采用CO2背压,有利于消除硫化氢和增加酵母的生成量来控制酯的形成,不饱和脂肪酸能在二氧化硫。不改变发酵率的情况下,用增加酵母干物质的产生,从4.1硫化氢而减少酯类形成。啤酒中大部分硫化氢是由酵母代谢产生,其过程:2.2.5麦汁冲氧4.1.1酵母对硫酸盐、亚硫酸盐的同化;
麦汁冲氧对酵母的生长是极其重要的,对酯的形成4.1.2是酵母合成蛋氨酸受到抑制时的中间产物;也有影响。研究认为,在厌氧条件下酯类形成较多,有4.1.3巯基氨基酸中胱氨酸的酶促分解反应。氧则明显降低。CH2SH2
2.2.6灌装啤酒及贮存————————————————※C-NH2+H2S←
酯类主要在发酵时形成,所以贮存过程中影响不硫化物※CHNH2脱巯基酶大,但要注意下酒时残糖量的浸出物和下酒的条件。(在磷酸吡哆醛存在下)COOH
COOH2.3影响类脂形成的因素及酯类形成的关系
4.2影响硫化氢生成的因素2.3.1温度
酵母菌种对硫化氢生成量影响很大。酵母生长率温度低,酵母中类脂的总量就会增加,而且还会使
不饱和的脂肪酸含量增加,类脂的含量也增加(表4)。愈高,硫化氢的产率也愈高。另外,麦汁中硫酸盐和亚
硫酸盐浓度高,蛋氨酸含量足,会使麦汁混浊不清,产生2.3.2冲氧条件
有氧条件下酵母中不饱和脂肪酸的含量大大超过硫化氢。
3二甲基硫厌氧条件下的含量。根据这个原理,有人就用充了氧的4.
二甲基硫是酵母的代谢产物,而它的前驱物质是来含氧量很高的水加到后发酵液中,从而控制啤酒中醋酸乙酯的含量。
(下转第57页)
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作者单位：
华润雪花啤酒天津区域公司,300113
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