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1、多酚物质与啤酒质量关系的探讨摘要：啤酒中的多酚物质是一种重要的化合物，对啤酒的非生物稳定性、风味稳定性、抗氧化性、口感、色泽等方面起着重要作用，因此，在啤酒生产中应通过有效控制多酚物质的含量，使既能保证啤酒有一定的醇厚性和杀口力，又不至于造成啤酒非生物混浊。要做到这些，一是要注重酿酒原料的精选和把关；二是要制定完善的工艺操作方案；三是要加强整个啤酒生产环节的精细化管理。只有通过一系列控制措施，才能生产出高质量的啤酒。多酚物质是啤酒中比较重要的风味成分，对啤酒质量有重要影响。多酚物质含量过高，容易造成酒体色泽加深，甚至出现混浊、沉淀等现象，直接影响啤酒的非生物稳定性，但当含量过低时，啤酒的口味又
2、会变得寡淡，缺乏杀口力和收敛性，影响啤酒的风味稳定性。因此，在啤酒生产过程中如何合理控制多酚物质含量，对提高啤酒内在品质有重要意义。一、多酚物质的来源、分类与布局1、啤酒多酚物质主要来源于大麦、酒花 啤酒中的多酚物质约有 80%来源于麦芽，麦芽多酚约占麦芽干重的 0.2%左右，主要分布于麦皮和糊粉层中，少量存在于胚乳中，包括花色苷、儿茶酸等。麦芽多酚含量与大麦品种、种植地区、收获季节、发芽工艺，以及麦芽溶解度均有一定的关系。发芽过程麦芽溶解越好，多酚物质游离越多。低蛋白质含量的大麦比高蛋白质含量的大麦多酚物质含量高。烘干阶段，烘干温度越高，产出的麦芽多酚物质含量越高。酒花中含 4%-10%的多
3、酚物质，由 20%的可水解物质和 80%的可缩合物质组成。酒花多酚的含量与品种、产地、贮存条件等因素有关。一般香型酒花含有较高的单宁类多酚。多酚物质可简单分为单体多酚、寡聚体多酚、多聚体多酚；按分子量又可分为单宁类化合物（分子量 500-3000）和非单宁类化合物（分子量小于 500，大于 3000）。和麦芽中多酚相比，酒花中多酚物质含有较高花色苷、单宁及综合单宁。其沉淀蛋白质作用比麦芽多酚强烈的多。2、在糖化过程中，在蛋白质分解和浸出物溶出的同时，多酚也得以游离。麦汁中存在过多的 HCO3 和多酚酶的氧化反应会使酚类物质中的单体多酚聚合，形成分子量大于 3000 的高聚合多酚。这种聚合多酚比
4、单体或二黄烷有较高鞣和力。随着进一步氧化和聚合会产生深色的，粘带刺激口味的“树皮色素”；并随着聚合度进一步上升而变得不溶。使多酚聚合指数升高。聚合指数越高，多酚聚合度越高。它们和来自麦芽，分子量大于 3000 高聚合度的复合多酚一样，活性较差并保留在麦汁中。使啤酒色泽加深，口味粗糙并产生后苦。这种高聚合度复合物对蛋白质沉淀效果较差。分子量在 500-3000 之间低聚合度多酚（单宁类化合物、缩合单宁、焙酸单宁类）很容易和煮沸麦汁中的清蛋白、球蛋白、高肽结合，形成单宁一蛋白质复合物。其在热、冷麦汁中均不溶解，既形成絮状的热凝固物沉淀。在啤酒生产过程，单宁类物质通过鞣化力进行沉淀反应，所以具有重要
5、意义。分子量小于 500 的单体多酚和单体酚与蛋白质的结合力较弱，且形成的复合物在热麦汁中为可溶性。当温度降至 35以下时，才能被析出，被称为“冷凝固物”。此类低分子多酚物质较多留在麦汁中。而成品酒中花色苷经氧化产品醌形结构，逐步形成聚合物并和氧化的蛋白质结合，形成啤酒非生物混浊的主要成分。3、多酚是啤酒混浊的潜在物质，也是风味物质。减少啤酒中总多酚（包括花色苷）可以提高啤酒非生物稳定性。但过分除去又会影响啤酒口味。适当控制多酚物质含量，避免多本分物质氧化，保有较低聚合指数，是我们追求目标。植物多酚一般分为酚酸和类黄酮，它们以自由和结合两种形式存在。大多数自然存在的多酚化合物与多聚糖和蛋白质相
6、结合的形式存在。谷类和豆类植物在人的营养中起重要作用并且是糖类、蛋白质、微量营养素和多酚的重要来源。其中值得注意的是：大麦、荞麦（尽管它不是谷物，但由于它与谷物具有相似的种植和价值，通常归类于其它谷物中）和豌豆。大麦和荞麦通常用于生产麦片，而豌豆主要做成绿豆芽。酚酸是最重要的和最大的抗氧化剂。它们由水杨酸和对羟基桂皮酸组成，大麦中确定含有水杨酸、对羟基苯甲酸、香草酸、原儿茶酸、阿魏酸和芥子酸二、多酚物质对啤酒质量的影响1、多酚物质的组成 单酚及小分子多酚：主要有酚酸化合物、花色素原物质、黄酮醇类化合物、 儿茶酸类化合物等，它们的分子量小于 500Dr。它们具有一定的还原性，是啤酒抗老化主要物质
7、之一，如酚酸化合物，主要是与氧自由基作用、整合铁铜等金属离子以及抑制脂质过氧化。如果它们的含量很高，也会聚合成大分子而造成啤酒混浊或沉淀。其中，黄酮类化合物是具有消除人体自由基功效的生物活性剂，有助于心脑血管疾病的辅助治疗。此类多酚含量过低，啤酒口味寡淡，啤酒抗老化能力大大降低，而且营养功效也降低。因此，啤酒中必须保留一定量的小分子多酚，以保持啤酒的醇厚性和丰满感。单宁类物质：由分子量为 500-3000Dr 的酚类组成，能与蛋白质结合成沉淀并析出，降低了麦汁和啤酒中高分子氮的含量，有利于啤酒的非生物稳定性，但沉淀能力随聚合度的提高而有所下降。此类多酚也有发生氧化、聚合的倾向。聚酚：由分子量在
8、 3000Dr 以上的聚酚组成，属非单宁类化合物，其本身就可以聚合并沉淀。此类多酚是啤酒的氧化反应的底物，促进啤酒的老化，其多量存在就使啤酒中感变得粗糙、苦涩，还会加深啤酒色泽。2、多酚物质的性质与作用 氧化还原性。多酚物质在氧化剂存在时被氧化成醌类化合物。醌类十分活跃，可直接氧化高级醇和脂肪，形成劣味醛，加速啤酒老化，多酚具有还原性，又是啤酒中主要的天然抗氧化剂；多酚与蛋白质络合。在一定条件下，蛋白质多肽键中氧原子与多酚中羟基之间形成氢键，缔结成不溶性的大颗粒而沉淀析出。在外界氧的作用下，多酚和蛋白质又形成共价的沉淀物。单宁类酚类物质与蛋白质的结合能力与其分子量有关；分子量在 500-100
9、0 之间的酚类物质，其沉淀蛋白质的能力较强；聚合性：多酚物质在氧、酸或金属离子等催化作用下容易发生聚合。多酚聚合指数是指麦芽和啤酒中总多酚物质和花色苷类的比值。聚合指数越高，说明多酚物质聚合度高，更易和蛋白质结合形成沉淀；酸碱性：多酚物质具有弱酸性，苯环上不同的取代基对酚的酸性产生影响。多酚可以与强碱反应形成酚盐。溶液 pH 值越高，越有利于多酚物质溶出。3、啤酒生产过程中多酚的变化 制麦发芽过程中随胚乳中其它物质的分解，可溶性多酚物质也增加。多酚物质的浸出率是与麦芽溶解度相平行的。发芽水分越大温度越高，麦层中 CO2 含量越高，则单宁和花色苷量越高。较长的发芽时间和较低的发芽温度、较短的浸麦
10、周期和较高的浸麦温度以及发芽最后几天的限制通风都将影响多酚的增加。酚酸类存在于谷皮中，对发芽有抑制作用，浸麦时被浸出，有利于发芽和啤酒风味。焙焦过程中，总多酚和花色苷物质含量增加，而且高温焙焦有利于钝化多酚氧化酶，焙焦温度越高，P.I.越低，麦汁还原力越高，同时产生类黑精物质；糖化过程中随蛋白质的分解和浸出物的溶出，多酚得以游离，单个的多酚并不会形成沉淀，但单宁类物质在较高的温度（50以上）下，发生氧化、聚合并很快与蛋白质以共价键结合而形成永久沉淀。煮沸过程添加酒花后麦汁多酚含量会增加，接着因沉淀而减少，同时多酚氧化聚合使麦汁色泽上升。当然多酚含量受糖化方法影响，一般认为煮出法比浸出法要低。发
11、酵过程中多酚会随着基质温度的下降、PH 的降低和酵母的凝聚沉淀而析出，但总还原物质基本保持不变。但仍有部分多酚与蛋白质结合成复合物，尤其是分子量为 500-1000Dr 的类单宁物质，为后期成品啤酒混浊积累了物质基础。包装过程中受氧气和高温杀菌影响，多酚会增加。成品啤酒中，绝大部分氧进入多酚，而且相对有惰性的基态氧被还原为游离态氧后会加速多酚的氧化。4、多酚在啤酒酿造过程中的功效 清除自由基 OH（使 DPPH 表现为提高）；整合金属离子（Cu2+、Fe2+）；抑制脂肪氧化酶（LOX）的作用；保护酶的活性作用部分不被自由基损害或干扰基作用，有利于浸出率的提高；增加酿造过程的中间产品的抗氧化能力
12、（使麦汁和啤酒的 TBA 表现为稳定或略有降低）；可以改善麦汁和啤酒的过滤性能；抑制劣化醛的生成，有利于啤酒的风味稳定性；氧在老化啤酒中有 60-65%进入多酚，参于多酚氧化聚合，有 5%进入异 a-酸，形成氧化裂解产物，只有 30-35%进入挥发性羰基化合物，改变啤酒风味，这就意味着多酚的存在将分担大部分氧的消耗；与蛋白质结合形成“冷混浊”或“永久混浊”，不同程度地影响着啤酒非生物稳定性；是啤酒的风味物质之一。如低分子多酚能赋予啤酒一定的醇生和杀口力而不至于淡薄无味，但氧化了的高分子多酚会导致啤酒生硬粗糙、苦味加重。5、多酚对啤酒非生物稳定性的影响 新鲜啤酒中含有黄烷醇单体、二聚体、三聚体、
13、寡聚体和复杂形式；有研究认为啤酒中二聚体多酚是胶体不稳定性的来源；有人认为麦芽原花色素对啤酒混浊有影响；目前对麦芽多酚和酒花多酚的混浊活性尚有争议。一些研究者测定单个多酚对混浊失稳的影响，结果发现单体多酚几乎没有形成冷雾浊的能力，只有氧化聚合后才能产生影响。啤酒风味老化主要由于氧化反应造成，而氧气摄入重要的环节在于产品的包装过程，同时类黄酮多酚，由简单黄烷醇、（+）-儿茶素构成的寡聚体化合物是啤酒中较易氧化的一类，直接参与啤酒胶体稳定性。研究普遍认为风味和混浊不稳定性相互依赖，在啤酒氧化过程中会产生原子基因。来自分子氧的活性氧由铜离子催化形成，还原性单酚和多酚可提高啤酒新鲜感；多酚影响 0/R
14、（氧化还原）潜能，因其含大量可氧化基团，且这些活动生基易氧化范围广。适当的多酚作为风味缓冲性存在。多酚对啤酒风味存在有害及有利的方面，目前仍缺乏有效的定论。对酒花类黄硐的化学和生物学性质研究，分析测定出啤酒中查耳酮类化合物黄腐酚的含量，该物质具有抗癌特性，已引起人们注意。三、啤酒生产过程中控制多酚含量的途径过量多酚会危害啤酒的非生物稳定性、加深啤酒色泽，多酚过少啤酒会变得寡淡、缺乏杀口力和收敛性，只有适量多酚对啤酒非生物稳定性和风味稳定性才是有益的。因此，控制适量多酚具有重要意义，在生产中控制多酚含量及其影响的措施主要是：1、原料的控制 原料大麦，选择粒大皮薄的大麦，同时考虑大麦的吕种、成熟度
15、和收获时间与地区等。要求麦芽的品种、成熟度和收获时间与地区等。要求麦芽库值 43%-45%，83焙焦时间不小于 3h，出炉水份为 4.3%-4.5%麦芽溶解度的一个重要指标。生产中麦芽充分焙焦，可破坏麦芽中多酚氧化酶的活性，减少聚多酚的生成。酒花的贮存低温贮存、未氧化的酒花多酚聚合指数明显低于氧化酒花，麦汁煮沸时添加的酒花最好是未氧化的。所以，酒花一定要在低温、干燥、避光和隔氧的环境下贮存。并且在转运的过程中不要撞击。酿造用水：要求做到三低，即：金属离子含量要低、氧的溶解量要低、 水的总硬度要低，以减少酿造过程中与多酚物质的结合。麦芽粉碎：湿粉碎比干粉碎总多酚含量要高。粉碎过程中要求麦皮破而不
16、碎，尽量保持麦皮的完整性，胚乳部分粉碎适当也不可太细。采取湿粉碎、脱氧水下料不但可以形成理想的麦汁过滤层，又可提高原料的利用率，降低多酚的浸出量。2、糖化过程中的控制 适当加大辅料配比，可以有效降低麦汁中多酚物质的含量。糖化过程中合理控制醪液 pH 值，以减少多酚物质的溶出，糖化醪 pH 值为 5.2-5.4、洗糟水 pH 值为 5.6-5.8、麦汁煮沸时 pH 值为 5.0-5.2。糖化工艺温度要合理，尽量缩短 68以上的糖化保温时间。随温度的提高和浸泡时间的延长，会加速皮壳物质的溶出，尽量缩短麦汁的过滤时间，洗糟水温度控制在 76-78，不要过分追求麦汁得率，残糖含量以 1.5P 左右为宜。过滤后的麦汁尽快煮沸，以使多酚氧化酶灭活，提高煮沸强度，充分析出多酚蛋白质复合物；掌握好酒花添加量和添加时间，麦汁初沸时不要加入酒花，等 40-50 分钟麦皮中的单宁充分与蛋白质结合后加入酒花。麦汁溶氧量控制。采取投料前锅底充二氧化碳、低速泵醪、使用变频搅拌器、密闭生产等方式降低氧的溶入，在保证质量的前提下，尽可能缩短工艺时间；凝固物的分离。在麦汁进薄板冷却前加一
