（轻工技术与工程专业论文）改善红石梁啤酒风味的研究.pdf

摘要 摘要 红石梁啤酒的风味定位为“淡爽柔和 。针对红石梁啤酒风味上存在的不足，从工 业化角度出发，结合企业的实际情况进行了风味改善研究，包括降低啤酒的醇酯比、乙 醛和乙酸含量以及啤酒中离子组成的优化等研究，得到的主要结论如下： 麦汁的充氧量对发酵后啤酒的醇酯比有较大的影响。降低麦汁充氧量可以降低啤酒 的醇酯比，提高啤酒的柔和性。将麦汁充氧量控制在1 5 m g l ( 电脑设定值) ，啤酒醇酯比 达到5 5 以下，1 0 0 m 3 糖化生产线生产的红石梁啤酒醇酯比合格率为9 8 。 麦汁p h 值对啤酒的乙醛含量有一定的影响。研究发现麦汁p h 值与红石梁啤酒乙醛 含量呈正p e a r s o n 相关性。增加糖化时的磷酸添加量，能明显降低乙醛含量；将麦汁充氧 量设定为1 5 m g l ，可降低啤酒乙醛含量；调整糖化工艺后，对麦汁糖谱无显著影响；对 麦汁氨基酸存在明显影响。 酿造水中c a 2 + 、m 9 2 + 、c f 、s 0 4 2 - 含量相对稳定，对麦汁、啤酒中相应离子含量影响 不明显；1 0 0 p 金质啤酒的麦汁中c a 2 + 、m 9 2 + 含量较稳定，分别在4 5 - 5 0 m g l 和7 0 - 9 0 m g l 。 麦芽中c l 匍s 0 4 2 啥量的差异是导致7 0 p 红石梁啤酒d p c l - f ( 1 s 0 4 2 - - 含 量波动的最主要原因。 不同品种麦芽的乙酸含量不同，加麦( m e t c a l f e ) 中的乙酸含量高于澳麦( s t i f l i n g ) 。麦 汁过滤时乙酸含量有较大增加；麦汁煮沸后降低3 3 8 ( 煮沸强度4 。5 ) 。发酵过程乙 酸增加不明显，含量有波动；在正常生产工艺基础上添加0 3 m g l 的z n c l 2 ( 使用同样麦 汁) ，发酵降糖速度有明显提高( 快1 6 d ) ，乙酸含量有较明显下降。啤酒p h 值与乙酸含 量存在显著( p - - 0 0 1 ) 正相关性，生产中可以通过降低啤酒p a 值降低乙酸含量。乙酸含量 与口感酸呈正相关性，口感酸可能会随啤酒p h 值的不同而有所不同。 关键词：啤酒风味，淡爽柔和，醇酯比，乙醛，离子优化，乙酸 a b s t r a e t a b s t r a c t l i g h ta n ds o f t w a st h ec h a r a c t e r i s t i co ft h e r e dr o c kb e e rf l a v o r t h eb e e rf l a v o rw a s i m p r o v e di nt h i st h e s i si nt h el a r g e - s c a l ep r o d u c t i o nw i t ht h ea c t u a ls i t u a t i o no fe n t e r p r i s e a i m i n gt h es h o r t c o m i n go fr e dr o c kb e e rf l a v o r , s u c ha sr e d u c i n gt h er a t i oo fh i g h e ra l c o h o lt o e s t e r , t h ec o n t e n to fa l d e h y d ea n da c e t i ca c i d ，a n do p t i m i z i n gt h ei o nc o n t e n t t h em a i n c o n c l u s i o n sw e r ea sf o l l o w s ： t h er a t i oo fh i g h e ra l c o h o lt oe s t e ro fb e e rw a si n f l u e n c e dg r e a t l yb yt h e o x y g e nc o n t e n t o fw o r t t h er a t i oo fh i g h e ra l c o h o lt oe s t e ro ff i n a lb e e rc o u l db ed e c r e a s e da f t e rt h e o x y g e n c o n t e n to fw o r tw a sr e d u c e d ，t h e nt h es o f tt a s t eo fb e e rc o u l db ei n c r e a s e d t h er a t i oo f h i g h e r a l c o h o lt oe s t e rc o u l db ec o n t r o l l e db e l o w5 5w h e nt h eo x y g e nc o n t e n tw a sf i t t e d1 5m g l ( c o m p u t e ri n d e x ) t h er a t i ow a sr e a c h e d9 8 w h i c ht h er a t i oo fh i g h e ra l c o h o lt oe s t e ro fr e d r o c k b e e rw a sp r o d u c e di n1 0 0m 3l i n e t h e a l d e h y d ec o n t e n to fb e e rw a sa f f e c t e db yt h ew o r tp hv a l u e i tw a sf o u n dt h a tt h e r e w a s p o s i t i v ep e a r s o nr e l a t i o n s h i pb e t w e e nw o r tp hv a l u ea n da l d e h y d ec o n t e n to fr e dr o c k b e e r 。t h ea l d e h y d ec o n t e n tc o u l db ed e c r e a s e dg r e a t l yb yi n c r e a s i n gt h ed o s a g eo f p h o s p h o r i c a c i di nm a s h i n g i tc o u l da l s ob er e d u c e dw i t h1 5m g lo x y g e nc o n t e n ti nw o r t t h es u g a r c o m p o s i t i o nw a sn o ti n f l u e n c e d ，b u tt h ea m i n oa c i dc o m p o s i t i o no fw o r tw a si n f l u e n c e d g r e a t l ya f t e rm a s h i n gp r o c e s sa d j u s t m e n t t h ec o n t e n to fc a 2 + ，m g “，c 1 一a n ds 0 4 2 - w a sr e l a t i v es t a b l e ，t h ec o r r e s p o n d i n gi o n c o n t e n to fw o r ta n db e e rw a sn o ti n f l u e n c e do b v i o u s l y t h ec o n t e n to fc a 2 + a n dm 9 2 + i n1 0o p w o r tw a s4 5 - 5 0 m g la n d7 0 - 9 0 m g l ，r e s p e c t i v e l y i tw a st h ek e yr e a s o nt h a tt h ed i f f e r e n c eo f c o n t e n to fc 1 一a n ds 0 4 z i nm a l tw h i c hr e s u l ti nt h ei o nc o n t e n tc h a n g eo f7 0 pr e dr o c kb e e r t h ea c e t i cc o n t e n tw a sd i f f e r e n tw i t hd i f f e r e n tk i n d so fm a l t t h ea c e t i ca c i dc o n t e n to f c a n a d i a nm a l t ( m e t c a l f e ) w a sh i g h e rt h a nt h ec o n t e n to fa u s t r a l i a nm a l t ( s t i r l i n g ) t h ea c e t i c c o n t e n to fw o r tw a si n c r e a s e dg r e a t l yd u r i n gw o r tf i l t r a t i o n ，a n dw a sd e c r e a s e d3 3 8 a f t e r w o r tb o i l i n g i tc o u l db ed e c r e a s e dg r e a t l ya f t e ra d d i n g0 3m e d lz n c l 2 ( t h es a m ew o n ) ，a n d t h ef e r m e n t a t i o ns p e e dw a si m p r o v e dg r e a t l y t h e r ew a ss i g n i f i c a n tp o s i t i v er e l a t i o n s h i p b e t w e e nb e e rp hv a l u ea n da c e t i ca c i dc o n t e n t t h ea c e t i ca c i dc o n t e n tc o u l db er e d u c e da f t e r b e e rp hv a l u ew a sd e c r e a s e di nt h ep r o d u c t i o n t h e r ew a sp o s i t i v er e l a t i o n s h i pb e t w e e n a c e t i ca c i da n da c i dt a s t e k e yw o r d ：b e e rf l a v o r , l i g h ta n ds o f t ，r a t i oo fh i g h e ra l c o h o lt oe s t e r , a l d e h y d e ，i o n o p t i m i z a t i o n ，a c e t i ca c i d 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是誉人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签 名：萄袒磋 日 期：2 塑2 ：主! 么箬 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签 名：蓬查旦塑 导师签名： 日 期： 一 2 塾竺2 ：互! z 丝 第一章绪论 第一章绪论 1 1 我国啤酒工业现状和啤酒风味 我国是啤酒的生产和消费大国，2 0 0 7 年的啤酒产量达3 8 2 4 2 3 万k l ，连续六年居 于世界首位，人均年消费量达2 8 9 升，达到世界平均水平【l 】。啤酒作为低酒精含量、含 c 0 2 的饮料，越来越受到消费者的喜爱，但同时，消费者对啤酒的风味越来越关注，有 时甚至可以说挑剔，啤酒的风味质量成为消费者消费的重要影响因素之一。 啤酒产品的“风味”是消费者感官享受的主要内容，也是啤酒酿造者的研究对象。 据资料报道【2 】，啤酒中约含有8 4 0 余种成分( 也有说1 2 5 0 余种) ，其中风味成分约5 3 0 种。 重要的风味物质有醇4 0 种、酯1 0 2 种，酮及酮酸4 7 种、挥发酸6 5 种、含硫化合物3 3 种、含氮化合物3 7 种、挥发酚1 2 种、酒花成分8 0 种、杂环化合物6 6 种等。归纳起来， 啤酒的风味组成可以分为6 大类，即：碳水化合物、碳氢化合物、含氧碳氢化合物、含 氮化合物、含硫化合物和杂环化合物，这些风味成分分别来自原料( 麦芽、辅料、啤酒 花和水) 和酵母发酵的代谢产物，以及这些风味成分相互作用和被氧化、被还原后的产 物：对啤酒风味起决定性作用的物质可以分为1 1 组，它们形成啤酒的风味或者说体现 啤酒的风味。这1 1 组物质为：( 1 ) 挥发性物质：主要是酵母代谢产物，包括醇、酯、醛、 理虱挥发酸等；( 2 ) 含硫化合物；( 3 ) 蛋白质分解产物；( 4 ) 多酚类物质及其与含氮化合物 的络合物；( 5 ) 氨基糖类物质；( 6 ) 啤酒花成分；( 7 ) 氨基糖以外的糖苷类物质；( 8 ) 碳水化 合物；( 9 ) 类酯物质：( 1 0 ) 无机盐；( 1 1 ) 总有酸( 脂肪酸类物质) 。不同的原辅材料、不同的 酵母菌种和不同的工艺生产的啤酒，可以在以上风味成分的数量值上发生变化，也可以 用一定的比例关系来表示，如高级醇与挥发酯的比例( 醇酯比) 网。 1 2 国内外关于啤酒风味研究的进展 国内外有很多研究工作者对啤酒风味从不同方面( 原料质量、生产工艺、醇母菌种 选择及质量管理、杂菌污染和设备改进等方面) 、不同水平层次进行研究，得出了很多 结论和形成了丰富的理论体系，促进了啤酒风味质量的不断提升。但由于啤酒酿造过程 是一个复杂的生化反应过程，许多过程和因素相互影响、相互制约，相同的因素在不同 的环境条件下，有着不同的结果，有些结论有时相互矛盾，故许多风味研究结论往往提 供了一些解决问题的方法和方向，在生产实践中往往不能直接加以应用和收到立竿见影 的效果，需要在生产实践中根据实际情况加以具体化、可操作化和优化。 1 2 1 啤酒中的醇酯比 1 2 1 1 概述 高级醇( 杂醇油) 是啤酒发酵代谢副产物的主要成分。它们来自酮酸，与酵母合成细 胞蛋白质有关，对啤酒风味具有重大的影响，超过一定含量，具有明显的杂醇味，饮用 l 江南大学工程硕士学位论文 过量还会导致人体不适。除去某些特种啤酒外，一般的啤酒不欢迎多量的高级醇。高级 醇的形成，与酵母菌种、麦汁成分及发酵条件有密切关系。 啤酒中的挥发酯含量虽少，但对啤酒风味影响很大，它们大多在主发酵期间形成。 酯类的形成与酵母的生长和脂肪酸的代谢有关。啤酒中最重要的酯类包括乙酸乙酯、乙 酸异戊酯、己酸乙酯和辛酸乙酯等。适量的酯可使酒体丰满协调，但过量而超过味阈值 的酯则形成不愉快的异香，从而影响啤酒的质量。 啤酒的醇酯比是指啤酒中高级醇含量与挥发酯类含量之比，一般而言，醇酯比低， 啤酒所具有的风味比较协调、比较柔和；高级醇含量多，挥发酯含量少，造成啤酒中的 醇酯比达到6 - - 8 ：1 ，这是啤酒风味强力的主要原因【4 】。不同类型与风格的啤酒有着各自 合理的醇酯比范围，以顺应当地消费者的爱好。 1 2 1 2 国内外研究动态 王德良和张五九【5 】研究发现在发酵过程中酵母数达到高峰时和贮酒期酯含量也继续 增加；麦汁浓度差异对啤酒生产过程中酯类含量起主导作用；发酵不同代数酵母产生的 酯类不同，一代酵母产生酯较高；乳酸杆菌污染对酯类含量影响不大。管建良f 6 】阐述了 啤酒中酯类物质的形成机制及比率；分析了影响酯类物质形成的动力学因素及其重要 性；讨论了酯的性质及其对啤酒质量的影响；提出啤酒中酯类物质的控制措施。徐建忠 7 1 提出在相同条件下，发酵温度越高，其高级醇含量越高；带压发酵可以控制高级醇形 成；通过控制发酵条件可控制高级醇含量，特别是采用低温带压发酵；麦汁浓度越高， 其生成的高级醇也越多；高级醇的生成量与酵母代数呈正比。谢庆云等【8 】提出要有效降 低啤酒高级醇含量，可以通过选用高级醇产生少的酵母菌种，并结合低的主酵温度和 o 0 4m p a 的主酵压力进行发酵过程控制，可以收到良好的效果，但具体情况应根据所用 酵母菌种对环境条件的敏感性作相应的调整和探索，以免引起发酵异常。 表1 - l 啤酒中高级醇、酯的阈值以及合理范围 浓度1 刁 t a b l e1 1t h er e a s o n a b l ec o n c e n t r a t i o na n dt h r e s h o l do f h i g h e ra l c o h o la n de s t e ri nb e e r t a y l o r t 9 1 提出了酵母生长与高级醇、酯类产生的关系，如温度有促进作用，二氧化 2 第一章绪论 碳( c 0 2 ) 对细胞数量和酯( 速度和最终浓度) 有消极的影响，c 0 2 对酯类、高级醇和乙醇产 生有抑制作用，最后强调，即使麦汁和菌种相同，利用温度和压力的共同作用也可以生 产出风味不同的啤酒。 p e d d l e 1 0 】通过试验得出风味物质对啤酒感官的影响。在本文中对于不同l a g e r 型酵 母以适当的接种量进行发酵得到的啤酒在风味上仅有微小的差异。用w 酵母菌种酿造 的啤酒区别于用f 菌种酿造的啤酒。然而w 菌种对接种量不太敏感。f 菌种则对接种 量比较敏感，这样就导致了成品酒的不同风味特点。 v a n 1 l 】在大生产条件下分析发酵压力和温度对酵母生长、c 0 2 产生量、高级醇和酯 最终浓度和生产动力学的影响，不改变麦汁浓度和酵母菌种，通过改变发酵温度和发酵 压力，寻求一个和谐统一的发酵条件，使酿造的啤酒具有特殊的香气。 e n g a n 1 2 】说明较高的溶解c 0 2 含量不影响乙酰转移酶活性，但会使细胞内乙酰辅酶 a 含量下降。细胞内乙酰辅酶a 含量在乙酸酯合成中起重要作用，并指出溶解c 0 2 对 酯形成的抑制机理与不饱和脂肪酸、类脂质、甾醇类对酯形成的抑制机理并不相同。 1 2 2 啤酒中的乙醛 1 2 2 1 乙醛的理化性质及对啤酒风味的影响 - 乙醛是啤酒羰基化合物中含量最高的醛类，其对啤酒风味有较大的影响，乙醛的基 本理化性质见表1 - 2 。 常压下乙醛的沸点只有2 1 ，因此常温下乙醛容易从啤酒中挥发出来，同时由于乙 醛的阂值较低，如果啤酒中乙醛含量偏高时，将会对啤酒的风味产生不利的影响。乙醛 是啤酒生青味、烂苹果味的主要来源，含量超过5 0 m g l 时，有无法下咽的刺激感；超 过2 5 m g l 时有强烈的刺激性和辛辣感；也有郁闷性口感；超过1 0 m g l 时有不成熟的 口感，成熟的优质啤酒的乙醛含量一般在3 。8 m g l 以下1 3 1 。 表1 - 2 乙醛的理化性质及风味阈值 t a b l e1 - 2p h y s i c a la n dc h e m i c a lc h a r a c t e r so fa l d e h y d ea sw e l la si t sf l a v o u rt h r e s h o l d 1 2 2 2 乙醛的形成机理 啤酒中乙醛的来源途径有很多种，根据乙醛形成途径的特点，乙醛的来源可分为两 条：一为生物途径，二为化学途径。 a 乙醛形成的生物途径 现代研究表明，啤酒中的乙醛主要由酵母利用麦汁发酵产生，少量的乙醛也会由麦 汁或酵母中污染的杂菌产生。图l l 和图l - 2 是啤酒酵母和厌氧发酵单胞菌在麦汁发酵 过程中形成乙醛的机理图。 从图1 1 可以看出，乙醛是从碳水化合物到乙醇的代谢途径中的一个代谢分支点， 形成的乙醛既能还原成乙醇又能氧化成乙酸。酵母细胞通过e m p 途径将碳水化合物分 解成丙酮酸，然后丙酮酸在酵母产生的丙酮酸脱羰酶( p d c ) 的催化下产生乙醛和二氧化 江南大学工程硕士学位论文 碳。丙酮酸脱羰酶( p d c ) 是以焦磷酸硫胺素( t p p ) 为辅酶，并需要m 9 2 + 。该酶由三个结 构基因p d c l 、p d c s 和p d c 6 绷- - - u j t l 4 1 。在以葡萄糖为碳源的培养基中，丙酮酸脱羧酶( p d c ) 的活性受基因p d c l 和p d c 5 控制，而p d c 6 不影响丙酮酸脱羧酶的活性。但在乙醇培 养基上p d c 6 结构基因的表现型增强，并使丙酮酸脱羧酶的活性明显下降。 糖 乙醇 脂的生物合成 图1 - l 啤酒酵母形成乙醛的机理【1 3 】 f i g 1 - 1m e c h a n i s mo fa l d e h y d e p r o d u c e db yb e e ry e a s t 葡萄糖一6 - 磷酸葡萄糖一6 磷酸葡萄糖酸叫2 - i 蕈1 3 脱氧6 硝酸葡萄糖酸 2 2 c 厶o 骆2 - _ _ 2 上一丙酮 图1 - 2 厌氧单胞菌通过e d 途径形成乙醛的机理【1 3 1 f i g 1 - 2m e c h a n i s mo fa l d e h y d ep r o d u c e db ys i n g l ea n a e r o b i cb a c t e r i u mt h r o u g he 1 ) p a t h 发酵单胞菌的特性为：杆菌革氏阴性、有l 。5 根鞭毛，对酒花不敏感，嫌氧菌( 但 不怕氧) ，p h 范围广( 可在3 5 。7 5 下生长) ，耐酒精( 酽1 0 ) ，可在4 - 3 2 c 下生存( 最适 3 0 ) 。在嫌气条件下经e d 谢途径把葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖发酵形成酒精和c 0 2 及乙醛、硫化氢等产物，使啤酒变味。由于发酵单胞菌一经污染，很难除去，感染途径 是土壤、尘土、洗瓶刷、回收啤酒瓶等。 b 乙醛形成的化学途径 乙醛除了由酵母或杂菌通过代谢途径产生外，还可以通过两种化学途径产生。 第一种途径是丙氨酸的史垂克( s t r e c k e r ) 降解。褐变反应( b r o w n i n gr e a c t i o n ) 又称美拉 德反应( m i l l a r dr e a c t i o n ) 吲，来自氨基和羰基反应，生成n 糖苷，再经a m a d o r i 转换成一 系列复杂反应，最后形成棕色含氮聚合物，即类黑精。丙氨酸s t r e c k e r 降解是指在褐色 反应过程中形成的二羰基化合物与丙氨酸反应，产生比丙氨酸少一个碳原子的乙醛，由 丙氨酸形成乙醛s t r e c k e r 降解反应如式1 1 所示。 这个形成乙醛的途径主要发生在糖化过程中。通过对蛋白休止后的糖化醪、糖休止 4 第一章绪论 后的糖化醪、煮沸后的麦汁以及冷却完的冷麦汁进行了分析检测，发现以上各阶段均有 乙醛，其中糖休止后的糖化醪中的乙醛最高，但都小于l m g l 。 rr c = oc = o 患h 3 h 2 + 西2 一车h 3 + c o + 西2 f 1 - 1 ) c h 2c h o c h 2 c o o hv nh l一 c = o c h n h 2 i r r 第二种途径是类黑精和多酚物质引起的乙醇的氧化。 类黑精和多酚物质一样，既有氧化性又具有还原性，在啤酒酿造的氧化还原反应中 具有重要作用并且影响着成品啤酒的风味。还原状态的类黑精和多酚是抗氧化剂如式 1 - 2 所示。氧化状态时，则相反，即便没有氧的存在，也能引起高级醇的氧化。乙醛是 类黑精和多酚在氧化状态时将乙醇氧化成了乙醛，如式1 - 3 所示。 2 h o c 锄+ 1 2 0 2 _ 2 【o c 囝】+ h ：o ( 1 - 2 ) 2 0 c 囝】+ c h ，c h ：o h 叫2 【h o - c ( 砌+ c h ，c h o ( 1 - 3 ) 1 2 2 3 国内外研究进展 由于乙醛对啤酒风味有较大影响，国内外对影响乙醛含量的因素进行了较多研究。 a 工艺条件对乙醛含量的影响 国内外研究工作者就工艺条件对乙醛含量的影响进行了大量的研究，得出了一些结 论，但有些结论相互矛盾。eg e i g e r t l 4 】等人研究发现，低温接种( 5 - 6 c ) ，主酵温度控制 在l o ，发酵终了能使发酵液中的乙醛含量控制在一个较低的水平。文献【2 】中观点是发 酵温度越高，乙醛生成量越低，发酵后期其含量下降也快；麦汁p h 升高时，发酵过程 中产生的乙醛上升；加大酵母的接种量时，发酵过程中产生的乙醛含量会上升；增加麦 汁的通风量会使乙醛的含量上升。发酵后期氧气的存在会导致乙醛含量的反弹。当瓶装 啤酒瓶颈空气高时，巴斯灭菌会使乙醛含量上升，但瓶颈空气含量少时，巴斯灭菌不会 使乙醛含量上升。二氧化硫的存在，则会与乙醛形成一种加合物，从而减少了游离的乙 醛，但当二氧化硫被氧化后乙醛又会被游离出来。 b 杂菌对乙醛含量的影响 麦汁或接种酵母污染杂菌时，会对啤酒风味产生影响，同样也会对乙醛的含量产生 影响。麦汁或接种酵母中污染厌气微生物时，如发酵单胞菌，会引起乙醛含量的上升【”】。 c 基因调控对乙醛含量的影响 乙醛是乙醇和乙酸的前体物。在酵母发酵麦汁的过程中，乙醛的产生受到丙酮酸脱 羧酶、乙酰辅酶a 合成酶、乙醛脱氢酶和乙醇脱氢酶活性的影响。丙酮酸脱酸酶的编码 基因有p d c l ，p d c 5 和p d c 6 ，将p d c l 基因切除时，丙酮酸脱羧酶的活性降低，乙醛 含量也随之下降。乙酰辅酶a 合成酶的编码基因a c s 2 过度表达时，乙酰辅酶a 合成 酶的活性增加，发酵液中乙醛含量也增加。乙醛脱氢酶有两个编码基因a l d 6 和a l d 4 ， 其中a l d 6 是编码细胞质中以n a d p h 为辅酶并需m 9 2 + 的乙醛脱氢酶，a l d 4 是编码线 粒体中以n a d p h 或n a d h 为辅酶并需k + 的乙醛脱氢酶。乙醇脱氢酶是以n a d h 为辅 5 江南大学丁程硕十学位论文 酶并需z n 2 + 激活，当麦汁或发酵液中缺乏z n 2 + 时，乙醇脱氢酶活性降低，乙醛含量增加。 文献i s 峙艮道破坏酵母乙醇脱氢酶i i ( a d h i i ) 作用，即通过菌种改良将a d h i i 的活性降为 原来的一半，乙醛也明显降低( 出发株的乙醛为1 0 m g l ，改良株乙醛为3 m g l ) 1 1 6 , 1 7 】。 1 2 3 啤酒中的离子组成 啤酒中的无机成分，一般指阳、阴离子。阳离子包括各种金属离子，如c a 2 + 、m 9 2 + 、 k + 、n a + 、z n 2 + 、f e 2 + 等，阴离子主要有c 1 一、s 0 4 2 。、n 0 3 、h c 0 3 - 等。啤酒中的无机成 分主要来源于酿造所用的原料、添加剂、各种助剂及工艺生产过程涉及的设备、容器等。 啤酒生产的整个工艺过程，无论是在制麦、糖化，或是前酵、后熟阶段，或是最后 的产品，无机离子成分虽然种类不多，但有着非常重要的作用。表1 - 3 对啤酒中常见的 一些离子的主要来源及其相应的作用进行了归纳。表1 4 列出对无机离子作用研究的一 些报道。表1 _ 5 列出了啤酒中常见离子的种类及浓度。 表1 - 3 啤酒中常见无机离子及其作用 t a b l e1 - 3t h e o r i g i na n df u n c t i o no fi n o r g a n i ci o n si nb e e r 表l _ 4 酿造过程中无机离子研究参考 t a b l e1 - 4r e f e r e n c eo fi n o r g a n i ci o n si nb r e w i n gp r o c e s s 对象作者及研究时间土要结论 李兴革1 1 8 1 ( 1 9 9 9 )适量时能保持淀粉液化酶的耐热性，提高酶活性，促进酶作用 c a 2 +h u c 淼1 对淡色啤酒来说删嘲十的色度，促进酵母的生长及其凝聚 王志雄1 。改善啤酒澄清性能。促进麦汁煮沸时形成单宁- 蛋白质钙复合物，促进 ( 2 0 0 4 )热凝固蛋白质絮凝，过多会阻碍a 域异构化，并使酒花苦味变得粗糙 一 是酵母细胞代谢和生理冈素中的重要物质，是酵母代谢过程中许多酶的 b 鼍瑞翟、s k 重要辅助因了，至少对3 0 0 种以上酶起作用，包括所有合成酶、磷酸化 m g 计 ” 酶和激酶，能激活许多酶的催化活性 s a l a m o n l 2 2 1 啤酒中钙离子和镁离子的平衡对啤酒风味有着重要的影响，当达剑定 ( 1 9 9 9 )比例时，啤酒具有柔和性和协调性的风味 6 第一章绪论 续表1 4 种类 合理浓度范围( m g l ) 种类 合理浓度范围( n a g l ) 种类 合理浓度范围( r a g l ) 1 2 4 啤酒中的酸类物质 1 2 4 1 啤酒中酸类物质的种类 啤酒中的酸类物质有2 0 0 种以上，这些酸及其酸性盐控制着啤酒的p h 值和总酸【1 一。 根据其化学组成，可分为无机酸和有机酸。无机酸要包括磷酸盐，硫酸盐，氯离子及硝 酸盐等，在啤酒中的含量范围依次分别为1 7 5 - 5 8 7m g l ，1 2 2 - 4 3 9m g l ，1 0 9 - 4 2 9m g l 和0 5 - 2 0m g l t l l 。其次是有机酸，啤酒中已经检测到的有机酸有1 0 0 种以上【2 】。根据其 7 江南大学工程硕士学位论文 挥发性又可分为挥发性有机酸和非挥发性有机酸。挥发性酸主要包括甲酸、乙酸、丙酸 和低挥发性的c 3 - c l o 脂肪酸等，其中乙酸对啤酒风味影响较大；非挥发性酸包括乳酸、 琥珀酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、仅羽戊二酸、丙酮酸和酚酸等。本论文主要讨论乙 酸对红石梁啤酒的影响。 1 2 4 2 啤酒发酵过程中乙酸代谢途径 在酒精发酵过程中，乙酸是由酵母在细胞质中通过丙酮酸脱氢酶支路( 简称p d h 支 路) 产生的，涉及丙酮酸脱羧酶、乙醛脱氢酶。细胞中的乙酸除了作为乙酰辅酶a 合成 酶的底物外，另一个重要的生理作用是再生减少还原当量( n a d h 和n a d p h ) 以维持还 原势【9 】，具体代谢途径如图1 - 3 、1 4 、1 - 5 所示。 图1 _ 3 乙酸代谢途径 f i g 1 - 3m e t a b o l i z ea p p r o a c ho fa c e t i ca c i d 。；。 乙酸 磷酸2 - 羟丙酮 一一 图1 4 乙酸代谢途径 f i g 1 _ 4m e t a b o l i z ea p p r o a c ho fa c e t i ca c i d 1 3 立题背景与意义 图1 - 5 乙酸代谢途径 f i g 1 - 5m e t a b o l i z ea p p r o a c ho fa c e t i ca c i d 自1 9 9 8 年浙江石梁啤酒公司在全国首家开发成功以7 0 p 啤酒为代表的低度淡爽型啤 酒以来，红石梁牌低度淡爽型啤酒的产量和质量一直处于国内同类产品的领先地位。目 8 h 凸 d nv舢一妙 酸壤 r 糯矾上撇 油甘 第一章绪论 前公司己成为英博公司全球“低度淡爽型 啤酒的技术研发中心。红石梁啤酒已成为浙 江省市场覆盖面最广、中高档餐饮市场占有率第一的啤酒品牌，成为中国低度、淡爽、 柔和型啤酒的代表之一【3 】。但随着市场覆盖范围的不断扩大和市场啤酒整体质量以及消 费者对啤酒质量的需求与品评标准的不断的上升和提高，为保持红石梁啤酒风味上的竞 争优势，确保红石梁低度淡爽啤酒的技术水平在同行业中处于领先地位，非常有必要进 一步改善红石梁啤酒的风味质量( 红石梁啤酒的风味定位为“淡爽柔和”) ，为消费者生 产出质量更完善的红石梁啤酒，不断满足消费者对啤酒风味日益提高的需求。 1 4 课题主要研究内容 通过市场调查、竞品对比检测品评和专家的品评，本论文主要针对红石梁啤酒淡爽 柔和风味中存在的主要问题和不足，结合企业生产的实际情况，在大生产规模对啤酒进 行风味改善。主要针对的啤酒风味问题包括以下几方面内容： 1 、降低红石梁啤酒中的醇酯比： 2 、降低红石梁啤酒中的乙醛含量； 3 、优化红石梁啤酒中的离子组成； 4 、降低红石梁啤酒中的乙酸含量的初步研究。 9 江南大学工程硕士学位论文 2 1 概述 第二章降低红石梁啤酒的醇酯比 高级醇和挥发酯是啤酒中重要的香气物质和呈味物质，对啤酒风味有着重要影响。 同时高级醇与挥发酯的比例( 醇酯比) 也是影响啤酒风味协助调、柔和性的重要组成。具 有优良风味的柔和型啤酒中，其醇酯比较合适，否则易给人造成“上头”的感觉。 本公司生产的红石梁啤酒原麦汁浓度仅为7 0 p ，作为淡爽、柔和型啤酒的代表之一， 红石梁啤酒中的醇酯比控制更加应该严格。目前生产的红石梁啤酒中高级醇含量一般为 4 9 6 m g l ，挥发酯含量一般为6 7 m g c l ，因此醇酯比在7 1 0 范围内变化。根据国家级啤 酒品评员的口感品评，发现红石梁啤酒中的高级醇含量虽然并不高，但由于原麦汁浓度 低，因此还是略带高级醇味突出的问题。因此，对于低度淡爽型的红石梁啤酒来说，进 一步降低高级醇含量，通过降低醇酯比的方式，达到改善啤酒风味的目的存在一定的可 能。希望红石梁啤酒中的醇酯比达到5 5 以下。 2 2 材料与方法 2 2 1 材料 大生产使用的原料( 酿造水、加麦麦特卡夫、澳麦斯特令、早籼米，青岛大花、s a a z 香花、磷酸、石膏等) 。 2 2 2 设备和仪器 1 0 0m 3 糖化生产线斯坦尼克公司 6 0 m 3 糖化生产线乐惠公司 4 1 0 m 3 发酵罐乐惠公司 溶解氧测定仪3 6 5 0瑞士o r b i s p h e r e 公司 气相色谱仪6 8 2 0美国安捷伦公司 自动顶空进样器7 6 9 4 e 美国安捷伦公司 2 2 3 高级醇、酯的分析方法 2 2 3 1 仪器参数的设置 色谱柱：0 5 3 m m x 3 0 m ( d b - w a x e t r ) ；不分流进样，吹扫时间1 0 0 m i n ； 进样口温度：2 2 0 c ；f i d 检测器温度：2 5 0 c ；空气流速：4 0 0 r a l r a i n ： 氢气流速：5 0 m l m i n ；辅助气流速：3 8 m l _ m i n ；柱流量：4 6 m l m i n ；尾吹流量：2 8 m l m i n ： 柱温升温程序：初温4 0 。c ，保温1 0 0 m i n ，以l o 0 0 。c r n i n 升至6 0 ，不保持；再以 2 0 0 0 。c m i n 升至1 3 0 ，不保持；再以4 0 0 0 c m i n 升至1 8 0 0 ，保持0 2 5 m i n 。 1 0 第二章降低红石梁啤酒中的醇酯比 2 2 3 2 自动进样器条件 瓶子的平衡温度：5 0 ，保温3 0 r a i n ；定量环温度：6 0 ；传输线温度：7 0 ；瓶 加压时间：0 5 m i n ；压力充满定量环时间：0 5 m i n ；定量平衡时间：o 2m i l l | 进样时间： 1 0 0m i l l ；瓶压：1 5 p s i ：载气压力：2 9p s i 。 2 2 3 3 样品制备分析程序 样品先预冷至5 1 0 ，用比色管量取5 m l 样品到1 5 m l 顶空瓶中，加入0 1 m l 正 丁醇内标溶液，压盖，在室温下放置2 0 m i n ，顺序放入顶空进样器中，保温，进样分析， 每日分析前应用s p m e 校正因子走一空程。 2 2 4 试验方法 2 2 4 1 发酵工艺曲线 实际生产中使用的发酵工艺曲线见图2 - 1 所示。 ulz3456 7 89l ol ll z1 3 发酵时间( 天) 图2 - 1 发酵工艺曲线 f i g 2 - 1f e r m e n t a i o nc u r v e 2 2 4 2 改变工艺参数 通过对麦汁中充氧量的调节，进行高级醇和挥发酯含量的调整。 a 降低充氧量 由于设备的原因，糖化车间对冷却麦汁进行充氧是由电脑程序控制的，因此需要对 电脑设定值进行更改。 b 改变充氧批次 ( 1 ) 1 0 0 m 3 糖化生产线：麦汁4 批满罐发酵，充氧批次分别为：第一批、第二批和第 三批麦汁充氧，第4 批麦汁不充氧。每批麦汁进罐间隔时间为3 h 左右。 ( 2 ) 6 0m 3 糖化生产线：麦汁6 批满罐发酵，充氧批次为：第一批至第五批麦汁充氧， 第六批麦汁不充氧。每批麦汁进罐间隔时间为3 h 左右。 2 3 结果与讨论 2 3 1 麦汁充氧量对啤酒醇酯比的影响 冷却麦汁进行充氧主要为了酵母生长、繁殖。酵母代谢过程中需要耗用氧气，但氧 l l o 9 8 7 6 5 4 3 2 l o p一巡赠赴越 江南大学工程硕士学位论文 气含量的高低对酵母的增殖速度有影响。因此考察了麦汁充氧量对啤酒醇酯比的影响。 但由于麦汁充氧是由电脑控制设定值进行的，实际麦汁中的溶解氧含量是否有一定的偏 差? 电脑设计值与麦汁中的实际溶解氧含量情况见表2 - 1 所示。麦汁实际充氧量对啤酒 醇酯比的影响见图2 - 2 所示。成品啤酒部分理化和感官品评指标见表2 - 2 所示。 表2 - l 麦汁充氧电脑控制设定值与实际麦汁氧含量检测值的对应关系 t a b l e2 - ir e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o m p u t e rf - e dc o n s t a n tw i t hp r a c t i c em e n s u r a t i o no fo x y g e n i cw o r t 1 0 21 2 62 1 5 充氧量( m g l ) 图2 - 2 充氧量对醇酯比的影响 f i g 2 - 2e f f e c to fo x y g e nc o n t e n to fw o r to nt h er a t i oo fa l c o h o lt oe s t e r 由表2 - 1 可知，电脑设定的麦汁充氧量与实际溶氧量之间存在一定的偏差，麦汁中 的实际溶氧量只有电脑设定值的6 0 - 7 0 左右，因此实际溶氧量远远低于设定值。 根据图2 - 2 可知：增加麦汁中的溶氧量，也会增加啤酒的醇酯比，不利于红石梁啤 酒的风味柔和性。因此可以考虑将电脑设定的麦汁充氧量降低到1 5 m g l ，即实际溶氧 量约为1 0 2m g l ，发酵后的啤酒的醇酯比可以下降到4 5 6 ：1 。 表2 - 2 麦汁充氧量对啤酒部分指标的影响 t a b l e2 - 2e f f e c to fo x y g e nc o t e n to fw o r to nb e e rq u a t ) ， 根据表2 - 2 可知，降低了麦汁中的溶氧含量，可以降低酵母的增殖倍数，最终啤酒 发酵度有所降低，啤酒p h 有所上升，双乙酰还原时间延长，从原来的7 2 5 天延长至8 1 天和8 5 天左右，在一定程度上促进了啤酒各风味物质的整体协调性。经过感官品评， 啤酒的柔和性有了很大提高。因此最终确定l o 。p 金质麦汁( 用于生产红石梁啤酒) 的充氧 量电脑控制设定值为1 5 m g l 。 1 2 8 7 6 5 4 3 2 l o 若赶缝 第二章降低红石梁啤酒中的醇酯比 2 3 2 麦汁充氧批次对啤酒醇酯比的影响 公司现有两套糖化设备，分别为6 0 立方糖化生产线和1 0 0 立方糖化线，6 0 立方糖 化的麦汁6 批满罐( 前5 批充氧，最后一批不充氧) ，1 0 0 立方糖化的麦汁4 批满罐( 前3 批充氧，最后一批不充氧) ，每批麦汁充氧电脑设定控制值相同，两者的充氧量基本一 致，每千升麦汁充氧量分别为7 6m g l 、7 7 m g l 。采用相同的发酵工艺，发酵后啤酒 的醇酯比结果见图2 3 所示。 34567 满罐批次( n ) 图2 - 3 麦汁充氧批次对啤酒醇酯比的影响 f i g 2 - 3i n f l u e n c eo fo x y g e n i cw o r tb a t c ho nt h er a t i oo fa l c o h o lt oe s t e r 用s p s s1 3 0 软件的州佥验方法对两者的醇酯比的均值进行差异显著性比较，不同 工艺的醇酯比统计分析见表2 - 3 所示，不同醇酯比的独立样本分析见表2 - 4 所示。 表2 - 3 不同醇酯比的统计分析 t a b l e2 - 3s t a t i s t i ca n a l y s i so fd i f f e r e n tr a t i o no fa l c o h o lt oe s t e r 表2 4 不同醇酯比的独立样本分析 t a b l e2 - 4i n d e p e n d e n ts a m p l e st e s to fd i f f e r e n