啤酒风物物质代谢与控制

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1、啤酒风味物质代谢与控制顾国贤李崎郑飞云江南大学1.总论1.1风味物质种类啤酒中风味物质来自原料麦芽和酒花，来自于麦汁制造过程中一系列酶促反应和热反应产 物，来自于啤酒酵母对麦汁组成份代谢及其产物；同时这三个来源也互为因果，更重要的是酵母的 代谢产物影响啤酒更为深刻。全球啤酒各有特色，主要原因在于各厂使用酵母和各厂酿造特色不 同，从而引起啤酒特色差异。从化学成分分析来看：(A) 醇类一一乙醇与高级醇。它们是酒的主体物质，高级醇能赋予啤酒丰满、厚实的口感， 但若过多会引起杂醇臭，饮用后引起头胀头痛、恶醉不醒。啤酒中的高级醇有十余种，主要是在发 酵过程由酵母代谢产生。(B) 酯类一一酯类能赋予啤酒芳

2、香、厚实的口感。下面啤酒的主体香气物质由酒花带入，若 酯香太重会掩盖酒花香而成异香，应控制适量。酯类物质在啤酒中约有30余种，但重要的仅几 种。(C) 羰基类化合物一一因为它易挥发，刺激感强，阈值低，因此酿造过程中控制其含量常 常成为啤酒酿造的重点任务。羰基化合物在啤酒中约有80余种。(D) 含氮化合物一一主要来自原料麦芽中的蛋白质和经过酶解后形成的肽及氨基酸。多肽 是赋予啤酒浓醇性的主要物质，浓醇啤酒和淡爽啤酒的区分也在于啤酒中多肽化合物的多少。高分 子多肽会引起啤酒浑浊，控制其含量也是酿造师必须关心的命题。中分子疏水性多肽是啤酒泡沫的 核心物质，氨基酸是酵母必需的营养物质。通过调节氨基酸的

3、种类和数量可以调节啤酒代谢产物的 生成量，这点也已经受到现代酿造者的重视。(E) 多酚类化合物一一主要来自于麦芽和酒花。由于它是啤酒浑浊的主体物质之一，过去 酿造者关心如何减少其含量来增加啤酒的稳定性。现代研究发现由于它具有还原性，能去除氧自由 基，因而对啤酒抗老化、对饮用者健康如降低心血管疾病等具有积极作用。多酚还因促进啤酒浓醇 性和啤酒泡沫而受重视。(F) 含硫化合物一一来自于原料、水质及生产助剂。含硫化合物和羰基化合物易挥发，有 不良臭味。酿造者关心如何降低和减少其对啤酒风味的影响。(G) a酸酒花中a酸在工艺过程中转化成异a酸，是啤酒爽口苦味的主体物质。近年来 人们倾向啤酒苦味小，因此

4、酒花用量大幅度减少，同时酒花具有的利尿作用及酿造中抗污染等功能 逐渐被削弱。异a酸在日光作用下易生成3-甲基2-丁烯硫醇，形成啤酒日光臭。将a酸加工还原 成二氢、四氢、六氢异a酸，由于它们的难溶性，如何充分扩散到啤酒中，形成均匀、协调、愉快的苦味，也成为工艺难点。a酸各种同分异构体 的苦味和稳定性不同，这也是现代研究者重点研究的命题之一。（H）丙三醇（甘油）、乙二醇一一是酒精发酵中最大的副产物。甘油、乙二醇等多元醇类 化合物能赋予啤酒甜味和浓醇的口感。如何控制啤酒中甘油X 100:乙醇的比例（称甘油因子）是控制啤酒醇厚性和甜苦平衡的重要指标。在德国式醇厚啤酒中，甘油因子一般需控制 1.5左右，

5、而我国低度淡爽啤酒中，甘油因子应控制得更低，如1，该化合物质能明显品尝出其风味，数值越高表示越强烈。Fu=0.51,该化合物质能感受其风味，但不能明显感受到该物质的风味。Fu 100酒花香葎草烯醇250-1000500 500酒花香二甲硫25-10050V 30包菜味3甲基2丁烯1硫醇0-300.2V 0.1鼬鼠臭，日光臭反-2-壬烯醛0.03-3.60.1V 0.1纸板味，氧化味对啤酒而言，我们希望啤酒中风味物质的Fu值均能小于1,只有酒花香味物质的Fu值能大于1,即可以明显感受到酒花香。大多数香味物质Fu0.5，也允许某些香味物质在Fu=0.5-1 o例：双乙酰（2,3-丁二酮）阈值为0.

6、1 mg/L,而我们希望控制其FuRCH20H1953年Harris路线：后来人发现，在低氮培养基上，杂醇反而增加，哈里斯发现它主要来 自糖代谢中的酮酸代谢。正丙幄丙自向酸W酮基异戊 *酮基异己酸亮氨霰co.甲基丁醛异丁醛异戊醴NADH33NADHaNADNADNAD活性畀戊醇异丁醇酒中杂醇的主体是异戊醇、活性戊醇、异丁醇，它们的75%来自糖代谢，25%来自二苯乙醇来自氨基酸脱羧还原，但若在低氨基酸培养基中，则更多来自于糖代谢。啤酒中酪醇（异苦、 异臭）来自酪氨酸脱羧还原；啤酒中色醇（异苦）来自色氨酸；啤酒中的苯丙氨酸。西方啤酒中4苯乙醇含量较低（V15mg/L），若发酵温度偏高，其含量也会增

7、加，因 此常作为发酵温度指示剂。我国啤酒中使用大米辅料较多，二苯乙醇会高达30-40 mg/L。：-苯乙醇在40 50 mg/L会有明显异香、不舒服感。因此，酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸含量不能太高，否则酪醇、色醇、二苯乙醇也会高，影响啤酒风味。2.2啤酒中高级醇的控制高级醇大多和酒精发酵同步形成，同一浓度的啤酒若增加发酵度（如干啤），高级醇含量也会相应增加。酒精和高级醇的正常比例是500: 1。如啤酒中乙醇含量是40 g/L，则高级 醇的最高值应是0.08 g/L，其它酒类也类似。若高级醇含量超过该比例，酒类会有明显的杂醇臭 味。根据酵母代谢和杂醇生成，1969年将麦汁中氨基酸分组如表2。表2麦

8、汁和啤酒中氨基酸分组及含量（mg/L）第一组麦汁中含量啤酒中含量第二组麦汁中含量啤酒中含量第三组麦汁中含量啤酒中含量谷氨酸150 .200120异亮氨酸60、8010赖氨酸80、9050天冬氨酸50 7035、50缬氨酸120.15030、50组氨酸30、4015天冬酰胺60、8050、60苯丙氨酸120.14040八50精氨酸100.12050、60苏氨酸60、8050、60甘氨酸30、5010色氨酸260150丝氨酸60 7045 55丙氨酸90、 16045蛋氨酸30、5025、30酪氨酸70、 10035-40脯氨酸250、 350235 335亮氨酸150、 17030此表中共有18

9、种氨基酸。第一组氨基酸酵母自己能合成，酵母代谢消耗很少（仅20-30%），在制造麦汁时不必刻意追求提高，否则啤酒中会残留过多，引起啤酒不爽口第二组氨基酸酵母十分需要，酵母吸收量均在50-70%，并且此组氨基酸和杂醇的产生相关联，发酵前期麦汁中有较多氨基酸时，酵母主要走伊氏路线，以分解代谢氨基酸形成相应 的杂醇；发酵中后期若麦汁中某些第二组氨基酸缺乏，酵母为了合成细胞物质就必须从酮酸来合成 氨基酸。若合成时缺乏氮来源，合成受阻，导致酮酸在酵母体内积累，酮酸是酵母毒物，酵母必须 将此酮酸迅速代谢一一脱羧、还原形成相应的杂醇。如：a酮基异己酸形成异戊醇、a-酮基异戊 酸形成异丁醇、a酮基禺甲基异戊酸

10、形成活性异戊醇。反之，若麦汁中有足够含量的亮氨酸、缬 氨酸、异亮氨酸，酵母可直接利用，而不必走酮酸合成，它们的存在反馈抑制了相应杂醇的产生， 啤酒中异戊醇、异丁醇、活性戊醇含量减少。第三组氨基酸酵母不能合成，酵母吸收量虽然不大（50%），若是缺乏此组氨基酸，酵母 合成受阻，会影响酵母遗传，最终也会影响酵母代谢风味物质。因此，我们不但要注意麦汁中a氨基氮含量，更应该注意麦汁中第二、三组氨基酸含量。麦 汁中a氨基氮并非越高越好，同一啤酒酵母菌种对氨基酸的吸收量为定值，麦汁中过多的氨基酸含 量会导致啤酒中氨基酸残留过多，影响啤酒风味。浓醇啤酒中一般残留a氨基氮50-70 mg/L,淡爽啤酒中最佳风味

11、时残留a氨基氮应该在30-50 mg/L表3啤酒中高级醇含量表11 (mg/L)高级醇阈值mg/L啤酒中常见含量范围优秀啤酒中量止内醇255 155 10止醇501 101 3异丁醇7515 357 15异戊醇5035 10030 40活性戊醇7515 305 20L苯乙醇5015 8025 35酪醇101 31.5色醇10.120.2总高级醇10050 18080-100影响啤酒中高级醇含量的主要因素，除了麦汁中氨基酸含量外，更主要的是啤酒发酵中的酵母增殖 量。酵母增殖按M=Zo2n，式中，M 一发酵液酵母总密度；Zo一接种酵母中可出芽的酵母密度； n一酵母增殖级数。我们多年研究发现：一定浓

12、度麦汁，酵母总密度M常常是常数。如：11P麦汁酵母总数M=5070X 107个/mL。若接种过多酵母，发酵增殖就减少，发酵就会不彻底，影响啤酒 风味；若接种过少，酵母增殖就会增加，相应杂醇含量就会更多。合适的酵母增殖级数是 2.62.7,对应可出芽酵母的接种密度(Zo)为1.1 X07个/mL。促进酵母增殖的因素，包括麦汁含氮量、接种温度、搅拌(大罐发酵液对流)等。加强麦汁 通风控制可减少杂醇增加。如：四锅麦汁满一大罐，第一、二锅麦汁通气达饱和，第三次半饱和， 第四次不通风；为了减少发酵前期酵母增殖，应严格控制接种量，还应控制起发酵温度，这样都能 减少高级醇的生成量。3.挥发酯3.1代谢途径啤酒发酵中挥发酯的形成，在发酵前期主要靠糖代谢后形成的酰基辅