麦汁中α-氨基氮的测定及其对风味物质的影响研究本科论文

1、本 科 毕 业 论 文学生姓名： 学 号： 院 系： 专 业： 写作时间： 毕业论文题目：麦汁中-氨基氮的测定及其对风味物质的影响研究 指导教师姓名： 论文完成日期： 导师评语： 成 绩 教 研 室 主 任 系 主 任 南京大学本科生毕业论文中文摘要首页用纸毕业论文题目：麦汁中-氨基氮的测定及其对风味物质的影响研究 专业 2012 级 学生 姓名： 指导教师（姓名、职称）： 摘 要-氨基氮是酵母生长发育的主要氮源。麦汁中-氨基氮含量对风味物质双乙酰的含量变化、高级醇含量的变化有着重要影响。通过不同的工艺条件和检测方法测定-氨基氮含量，确定-氨基氮的最适含量并观察酵母在不同-氨基氮含量条件下发酵

2、，研究酵母对氨基氮的同化作用。关键词：麦汁；-氨基氮；酵母；高级醇；双乙酰南京大学本科生毕业论文英文摘要首页用纸THESIS: Wort of -amino nitrogen and its effect on the determination of the impact of flavor research SPECIALIZATION: Chemistry POSTGRADUATE: MENTOR: AbstractAlpha amino nitrogen is the main nitrogen source of yeast growth and development. Alpha

3、 amino nitrogen content in the wort to flavor substances of diacetyl content changes, the change of higher alcohol content has an important influence. Through different process conditions and test method of determination of alpha amino nitrogen content, determine the optimum content of alpha amino n

4、itrogen and observation of yeast in fermentation under the conditions of different alpha amino nitrogen content, the research on the amino nitrogen assimilation of yeast. Key word：wort; -amino nitrogen; yeast; higher alcohols; diacetyl目 录摘 要IAbstractII图目录V表目录VI第一章 绪论11.1 麦汁的制备11.2 -氨基氮的概念11.3 -氨基氮含量

5、对发酵的重要性21.3.1-氨基氮含量的理论依据21.3.2-氨基氮含量的最适控制21.4提高麦汁-氨基氮含量的工艺措施31.4.1原料的选择31.4.2辅料的比例31.5-氨基氮含量对啤酒的重要性3第二章 材料与方法52.1材料52.2 试剂与溶液52.2.1发色剂52.2.2稀释溶液52.2.3甘氨酸标准贮备液52.2.4甘氨酸标准使用液52.2.5 标准溶液62.2.6茚三酮溶液62.2.7碘酸钾溶液62.3方法62.3.1糖化中最适-氨基氮量的控制方法62.3.2 酵母与-氨基氮的同化作用影响62.3.3 -氨基氮对双乙酰的影响72.3.4 -氨基氮对高级醇的影响72.3.5茚三酮比色

6、法72.3.5.1 测量步骤7第三章 结果与分析93.1-氨基氮与啤酒酵母93.1.1-氨基氮含量对酵母生长的影响93.1.2糖化中最适-氨基氮量的控制结果103.1.3 PH值变化113.1.4 -氨基氮与酵母的同化作用113.2-氨基氮与双乙酰123.2.1 双乙酰的概念123.2.2双乙酰与-氨基氮含量的关系123.2.3双乙酰对啤酒风味的影响143.3-氨基氮与高级醇143.3.1高级醇的概念143.3.2啤酒中高级醇的来源和形成机理143.3.3 影响高级醇生成量的因素153.3.4控制高级醇形成的途径163.3.5-氨基氮对高级醇的影响结果163.3.6 高级醇对啤酒风味的影响18

7、3.4- 氨基氮的检测(茚三酮法)18第四章 结论20附录 啤酒的质量标准21参 考 文 献22致 谢24图目录图3.1不同氨基氮含量的麦汁对酵母生长的影响10图3.2不同-氨基氮含量的麦汁对PH 值的影响11图3.3双乙酰的形成图13图3.4不同-氨基氮含量的麦汁对双乙酰含量变化的影响13图3.5不同-氨基氮含量的麦汁对高级醇含量变化的影响17表目录表1.1不同的-氨基氮含量的麦汁及代号1表3.2蛋白酶分解与休止时间对-氨基氮影响10表3.3酵母对-氨基氮的同化11表3.4双乙酰生产量与不同麦汁-氨基氮含量的关系12表3.5麦汁中-氨基氮与高级醇的生成17表3.6不同麦汁的-氨基氮含量18第

8、一章 绪论1.1 麦汁的制备麦汁的制备系指原料粉碎、糖化、 糊化；麦糟过滤； 麦汁煮沸、冷却等工序。在啤酒酿造生产过程中原料的选择是决定啤酒特色的基本因素，麦汁制备是啤酒酿造主要过程中的第一部分，其制备结果直接影响到啤酒成色与口味。因此麦汁制备在啤酒生产过程中是非常重要的。麦芽汁是酵母生长、繁殖、发酵所需碳源、氮源的供应源。1麦汁质量直接影响到发酵液和成品酒的质量，因此，应严格控制麦汁制备过程中的麦汁质量。麦汁中的氨基酸不但提供酵母同化和异化所需要的营养，还影响发酵过程高级醇、酯类物质的形成以及双乙酰的还原。发酵用麦汁：由取自江苏三泰啤酒有限公司啤酒厂的12麦汁调配而得，见表一： 表1.1不同

9、的-氨基氮含量的麦汁及代号样品代号123456-氨基氮含量118145167183206231 如表1.1所示：单位为mg/L，酿酒酵母由江苏三泰啤酒泰州总公司保存。1.2 -氨基氮的概念-氨基氮又称氨基酸氮，在一定条件下，-氨基酸含量以氨基态氮表示。麦汁-氨基氮是酵母细胞质的主要组成组分，是酵母繁殖必需的营养物质。当麦汁中缺乏-氨基氮时，酵母必须通过糖代谢合成必须的氨基酸，用于合成细胞的蛋白质。所以麦汁中-氨基氮能促使酵母发酵力的提高。麦芽中-氨基氮含量低时，为保证麦汁中-氨基氮量，糖化时应采取相应的工艺措施1。如降低蛋白质分解温度，适当延长蛋白分解时间，必要时可添加蛋白分解酶，使蛋白质得到

10、进一步降解。-氨基氮量在原有基础上会有所增加。糖化过程中蛋白质的分解也能提高麦汁中-氨基氮量。而-氨基氮过高又会导致发酵过快，缺少高、中分子蛋白质，影响啤酒的泡沫和口味。通常，麦汁中的-氨基氮含量要求控制在每1%浸出物中含有20 mg/L就足够提供酵母所需。因此，一般情况下规定-氨基氮的含量应控制在160200 mg/L之间3。1.3 -氨基氮含量对发酵的重要性1.3.1-氨基氮含量的理论依据麦汁中-氨基氮量多少与酵母发酵，酒液中双乙酰的还原有直接关系。麦汁-氨基氮含量高， 酵母发酵力提高，发酵速度加快。另外，麦汁中-氨基氮含量高可抑制-酮酸合成缬氨酸的生化反应，减少中间产物-乙酸乳酸的生成量

11、，双乙酰生成量相应减少。麦汁中-氨基氮含量多少是预测酵母繁殖，发酵情况的一个重要技术参数。麦汁中-氨基氮含量高低， 受麦芽中-氨基氮含量影响大。蛋白的分解主要在制麦过程发芽工序完成2。-氨基氮量2/3依赖于发芽。糖化过程中蛋白质的分解也能提高麦汁中-氨基氮量，但不能过分强调而忽视发芽过程控制。一是糖化时一量增加不多， 低温长时间蛋白休止也只能在原有基础上增加1/3左右；二是精化时生成的-氨基氮是依靠酶作用于中分子氮得到的使麦汁中形成泡沫的主体物质一中分子氮减少而影响啤酒泡沫。1.3.2-氨基氮含量的最适控制当麦芽中-氨基氮含量低时，为保证麦汁中-氨基氮量，糖化时应采取相应的工艺措施。如降低蛋白

12、质分解温度，适当延长蛋白分解时间，调正缪液PH值，必要时可添加蛋白分解酶，使蛋白质得到进一步降解。-氨基氮量在原有基础上会有所增加。蛋白质的分解主要冬内切酶和外切酶。较低的蛋白分解温度有利于外切酶作用，生成较多的低分子氮较高蛋白质分解温度有利于内切酶作用， 生成较多的中分子氮。工艺控制时既要保证麦汁中-氨基氮含量， 又要防止蛋白分解过度， 麦汁中-氨基氮量达到160200 mg/ L完全可以为酵母提供足够的同化氮，抑制双乙酞过量生成3。为保证麦汁中-氨基氮量， 糖化时蛋白分解温度取4550，休止时间一分钟，可获得最高-氨基氮量。但一定要防止片面追求-氨基氮量而使蛋白分解过度，导致啤酒口味淡薄，

13、泡沫性差等缺陷。-氨基氮是酵母生长繁殖的唯一氮源，它提供合成酵母细胞的原生质和其他结构的材料，所以- 氨基氮的含量不仅关系到酵母的营养问题，也关系到酵母代谢产物的变化4， 如双乙酰含量、高级醇含量等。因此，麦汁中- 氨基氮含量对发酵能否正常进行，乃至啤酒质量控制至关重要。-氨基氮是麦汁成分分析中的一项主要指标，酵母只能利用-氨基氮和极有限的二肽，若麦汁中的-氨基氮太低会使酵母缺乏营养，降低发酵力。而-氨基氮过高又会导致发酵过快，缺少高、中分子蛋白质，影响啤酒的泡沫和口味。通常，麦汁中的-氨基氮含量要求控制在每1 %浸出物中含有20 mg/ L 就足够提供酵母所需，因此，一般情况下，我们规定-氨

14、基氮的含量应控制在160200 mg/ L 之间5。在追求经济效益和啤酒质量的激烈竞争下，提高啤酒质量，降低生产成本，是啤酒生产厂家生存的根本。在麦汁制备过程中添加适当的辅料有助于降低生产成本，同时辅料比掌握合适，又能保证啤酒的风味和质量，而啤酒的风味物质高级醇和双乙酰均与麦汁中的氨基氮；含量有关，因而控制氨基氮含量显得尤为重要，且麦汁中氨基氮含量的控制可以通过辅料来调节，因此掌握麦汁中酵母发酵的最适氨基氮；含量为关键所在。1.4提高麦汁-氨基氮含量的工艺措施1.4.1原料的选择选用含氮量(12 %) 较低的大麦原料和采用低温发芽制麦工艺。据资料介绍，麦汁中- 氨基氮含量的2/ 3 以上是在发

15、芽过程中产生的，低温发芽工艺有利于产生较多的-氨基氮。1.4.2辅料的比例糖化控制适当的辅料比例，一般辅料比例以25 %35 %为用漂白粉喷洒，定期改用其他消毒剂(如过氧化氢、甲醛等)。1.5-氨基氮含量对啤酒的重要性某些啤酒生产厂家为了降低生产成本， 盲目地增加辅料量和使用廉价麦芽， 但是欲速则不达。由于辅料量增加，则相对稀释了麦汁中-氨基氮含量， 还有劣质麦芽自身的质量缺陷，必然会导致酵母增殖数量不够，发酵缓慢，双乙酰含量增高，高级醇含量升高等一系列技术质量问题。因此，必须提高对-氨基氮这一关键质量指标的重视程度，采取相应的工艺措施，保证麦汁中有足够适量的- 氨基氮含量。第二章 材料与方法

16、2.1材料发酵用麦汁，751GD型紫外可见分光光度计，1cm石英比色皿，高精度恒温水浴锅（精度0.1），试管16mm160mm，分析天平（感量0.1mg），移液管：1 mL、2 mL、5mL，酵母菌株，麦芽，大米，化学自动分析仪， SKALAR啤酒分析仪：SAMPLER1006自动取样器，数摸转换器：微机控制处理系统。2.2 试剂与溶液2.2.1发色剂称取磷酸氢二钠（Na2HPO412H2O）10g、磷酸二氢钾(KH2PO4) 6g、茚三酮0.5g和果糖0.3g。混匀，用水溶解并定溶至100mL于0贮存2.2.2稀释溶液称取碘酸钾(KIO3) 2g溶于600mL水中，加入96%(v/v)乙醇4

17、00mL于5贮存。2.2.3甘氨酸标准贮备液称取甘氨酸0.1072g，用水溶解定溶至1000mL于0贮存2.2.4甘氨酸标准使用液吸取甘氨酸标准贮备液1mL，用水稀释至100mL，现配现用。此标准液含游离氨基氮2mg/L2.2.5 标准溶液准确称取5.326g甘氨酸溶解于1000mL容量瓶中，摇匀并定容至刻度，分别准确移取6.00mL，12.00mL，18.00mL，24.00mL，30.00mL至五个100mL容量瓶中，摇匀并定容，该五种稀释液分别含有60，120，180，204，300mg/L的-氨基氮。2.2.6茚三酮溶液称取CH3COONa溶解于800mL水中，取lmL该溶液并于其pH

18、值在6.7-10.1时加等于入20.0mg茚三酮,并用蒸馏水定容至1000mL。2.2.7碘酸钾溶液称取2.0gKIO3溶解于800mL水中2.3方法2.3.1糖化中最适-氨基氮量的控制方法为保证麦汁中-氨基氮量，糖化时适当的控制工艺条件。糖化中取蛋白酶温度在45，46，47，48，49，50，休止时间为10 s，20 s，30 s，40 s，50 s，60s，糖化结束时检测-氨基氮的含量并分别纪录其测量结果。52.3.2 酵母与-氨基氮的同化作用影响在不同的麦芽、大米配比生产的-氨基氮含量在160185mg /L 的12P 麦汁接入酵母进入发酵罐发酵，利用化学自动分析仪测量含量不同-氨基氮的

19、麦汁的发酵过程中发酵液的-氨基氮含量，并记录其数值。2.3.3 -氨基氮对双乙酰的影响在发酵罐接入上述不同-氨基氮含量的麦汁进入发酵罐发酵，观察麦汁中双乙酰的含量变化并纪录其数值。2.3.4 -氨基氮对高级醇的影响对高级醇影响最大的应当数麦汁中-氨基氮，-氨基氮含量可促进酵母的繁殖，生成适量的高级醇6。利用酵母在发酵罐发酵的不同时间的发酵度，纪录发酵液的最高细胞数。测量不同时间内发酵液中的-氨基氮含量和高级醇含量，并纪录其数值。2.3.5茚三酮比色法麦汁中的-氨基氮是由麦芽中-氨基氮的溶出和糖化过程蛋白质的进一步降解而产生的。-氨基氮的含量用EBC茚三酮法测定7，通过检测麦汁中此类低分子含氮物

20、质的含量来判断蛋白质的溶解情况。茚三酮与麦汁中的-氨基氮反应，得到还原茚三酮再与氨和未还原的茚三酮反应，生成蓝紫色络合物，其颜色深浅与-氨基氮含量成正比。在波长570nm下，测定吸光度，计算麦汁（麦芽）中的-氨基氮含量。2.3.5.1 测量步骤将样液的制备好的麦芽汁1mL，用水稀释至100mL。取9支试管并编号，1、2、3号试管中分别加入样液2mL；4、5、6号试管中分别加入蒸馏水2mL；7、8、9号试管中分别加入甘氨酸标准使用液2mL。9支试管中各加入发色剂1mL。并分别放入玻璃球于试管口上，将试管放入沸水浴中，准确加热16分钟。在200.1水浴中冷却20分钟，再各加入稀释溶液5mL，充分摇

21、匀，用空白试管（4、5、6号试管）调节仪器零点，于波长570nm下测吸光度7。实验应在30分钟内完成。 结果计算X10=12n 2式中：X10-麦芽汁中的-氨氨基氮含量。Mg/l 1-样液的平均吸光度 2-甘氨酸标准使用液的平均吸光度 2-甘氨酸标准使用液中-氨基氮的含量，mg/l n-样液的稀释倍数X11= X10(800+X2)10 D(100-G)(100-X2)式中：X11-麦芽汁中的-氨基氮含量，mg/100g无水麦芽第三章 结果与分析3.1-氨基氮与啤酒酵母健康的啤酒酵母，其胞外蛋白分解酶活力很弱，酵母所需要的氮源主要依靠麦芽汁中的氨基酸。啤酒酵母啤酒发酵过程是啤酒酵母在一定的条件

22、下，利用麦汁中的可发酵性物质而进行的生命活动，其代谢的产物就是所要的成品啤酒。不同的酵母菌种有着不同的生理特性，其代谢副产物的种类及含量均有差异，故形成的啤酒风味也不同。啤酒的代谢产物主要包括乙醇和 CO2，另外还有一些代谢副产物，这些物质有强烈的风味和酒花中的一些物质共同构成了啤酒的风味。- 氨基氮是酵母生长繁殖的唯一氮源，它提供合成酵母细胞的原生质和其他结构的材料，所以- 氨基氮的含量不仅关系到酵母的营养问题，也关系到酵母代谢产物的变化.- 氨基氮含量低时，酵母将进行合成代谢途径，合成自身所需的氨基酸，从而形成较多的- 酮酸中间体，产生较多的高级醇；当麦汁中- 氨基氮含量较高时，这时酵母繁

23、殖量增加，亦导致代谢副产物增加，高级醇量亦增加，因此对12P 麦汁来说，麦汁中- 氨基氮含量在180200 mg/L 比较合适，这样既可满足酵母对氮的需要，又可防止形成过多的高级醇。于7在14的原麦汁中按1.0107个/mL的接种量接入酵母，于10主酵7d，4后酵7d，原麦汁PH为5.56。3.1.1-氨基氮含量对酵母生长的影响在氨基氮含量低的麦汁中酵母增殖倍数大，如在氨基氮为118mg/L的麦汁中增殖了8倍，145mg/L中增殖了10倍，167mg/L中增殖了4倍，而含量为183mg/L，206mg/L， 231mg/L，中均增殖了5倍。为了减少代谢副产物的增加，可以适当限制酵母在发酵时的浓

24、度，最好控制增殖倍数在34倍8。因此，在氨基氮为167mg/L的麦汁中的酵母增殖倍数有助于控制适当含量的代谢产物。如图3.1所示，酵母在啤酒发酵中增殖的情况。图3.1不同氨基氮含量的麦汁对酵母生长的影响3.1.2糖化中最适-氨基氮量的控制结果表3.2蛋白酶分解与休止时间对-氨基氮影响蛋白酶分解温度()454647484950休止时间 (s)102030405060-氨基氮的含量(mg/ L)144153169183185197如表3.2所示：蛋白酶分解温度控制在4550，休止时间控制在一分钟内，-氨基氮的含量都是在升高的，其中最适分解温度是4849，最佳休止时间是40s。研究还表明-氨基氮的最

25、适含量169mg/ L左右。3.1.3 PH值变化图3.2不同-氨基氮含量的麦汁对PH 值的影响由图3.2 可以看出，-氨基氮含量为167mg/L的麦汁制得的啤酒PH值也是较为适中的。-氨基氮含量愈低的麦汁发酵后PH值愈低，而-氨基氮含量逐渐升高的麦汁发酵后所形成的PH值反而降低。这说明麦汁本身的成分也是影响啤酒PH值的因素，适宜的PH值能赋予啤酒柔和清爽的口感。3.1.4 -氨基氮与酵母的同化作用表3.3酵母对-氨基氮的同化麦汁中-氨基氮（mg/L）-同化值（mg/L）氨基氮同化率（%）118105651451076316711262183108572061125623112056如表3.3

26、所示：麦汁中-氨基氮含量在167-183 mg/L时酵母对氨基氮的同化率较高，能达到62%-65%，而麦汁中氨基氮含量提高到190-213 mg/L时氨基氮同化率只有56%左右。发酵过程酵母同化-氨基氮的绝对值为105-120 mg/L，麦汁中-氨基氮越高，成熟的发酵液中残留的-氨基氮越高，说明-氨基氮的利用是有限的。3.2-氨基氮与双乙酰3.2.1 双乙酰的概念双乙酰，它是缬氨酸生物合成时的副产物。作为双乙酰前驱体的- 乙酰乳酸是在缬氨酸生物合成中产生的一个中间产物， 它分泌到酵母细胞外， 在无酵母作用的情况下， 经化学的氧化(非酶氧化) 转化成双乙酰。随后双乙酰再回到细胞内还原成乙偶姻和2

27、， 3- 丁二醇。这个还原反应恢复了氧化的ND+ 。并且有助于保持酵母细胞内的氧化还原平衡。3.2.2双乙酰与-氨基氮含量的关系双乙酰是啤酒中重要的风味物质，它的含量是啤酒质量的一个重要指标。双乙酰的含量是指成熟发酵液中双乙酰及其前驱体-乙酰乳酸的含量，若其含量超过口味阀值0.1 mg/L，啤酒具有一种饭馊味，这是一种普遍存在的啤酒口味质量问题2。通过对啤酒制备过程中不同阶段双乙酰含量的测定，可知双乙酰主要是在主酵期间形成，也是在主酵期间被还原。-乙酰乳酸其形成所需酶缩合酶受该途径终产物缬氨酸的反馈抑制3。因此，提高麦汁中-氨基酸的含量，相应的缬氨酸含量增加，就会反馈抑制缩合酶的活性，-乙酰乳

28、酸生成受到抑制，从而降低双乙酰的生成量。表3.4双乙酰生产量与不同麦汁-氨基氮含量的关系样品123456氨基氮mg/L118145167183206231双乙酰mg/L0.070.050.080.780.450.53如表3.4所示：根据双乙酰形成途径和调节机制可知，双乙酰的前体物质是-乙酰乳酸， 其形成所需酶缩合酶受该途径终产物缬氨酸的反馈抑制。因此，提高麦汁中 - 氨基氮含量，相应的缬氨酸含量增加， 就会反馈抑制缩合酶的活性，-乙酰乳酸生成受到抑制，从而降低双乙酰的生成量。 缬氨酸丙酮酸（糖的代谢中间产物）-乙酰乳 泛酸 亮氨酸 异丁酸图3.3双乙酰的形成图如图3.3所示，缬氨酸能通过抑制-

29、乙酰乳酸的生成来反馈抑制双乙酰的生成。而缬氨酸是-氨基氮中的一种重要成分，所以-氨基氮的含量高低直接影响着双乙酰形成的多少。由我们的实验数据和曲线图可以看出，-氨基氮 200 mg/ L时，双乙酰含量几乎停留在同一数值，说明-氨基氮过量；-氨基氮在180200mg/ L 之间时，双乙酰含量随-氨基氮含量变化趋于平缓9。我们可以得出结论:167 mg/ L左右是-氨基氮在冷却麦汁中的最适含量。图3.4不同-氨基氮含量的麦汁对双乙酰含量变化的影响如图3.4所示为双乙酰含量的变化趋势。可以看出利用-氨基氮含量低的麦汁发酵所形成的双乙酰峰值明显较用-氨基氮含量高的麦汁发酵所形成的峰值高，氨基氮含量为1

30、18mg/ L,145mg/ L,167mg/ L的麦汁经酵母发酵后所形成的双乙酰峰值分别为0.78 mg/ L,0.65 mg/ L,0.53 mg/ L，而氨基氮含量分别183mg/ L,206mg/ L,231mg/的麦汁经酵母发酵后所形成的双乙酰峰值则均为0.48 mg/ L，经过酵母的还原，后酵结束后，-氨基氮含量为167 mg/ L的麦汁所形成的双乙酰含量最低0.08 mg/ L，而且它形成的双乙酰峰值仅稍高于! -氨基氮含量为183 mg/ L,206mg/ L,231mg/ 的麦汁所形成的。因此我们推断，啤酒中双乙酰的含量也与麦汁的氨基酸含量有关。-氨基氮含量低的麦汁中易缺乏缬

31、氨酸，相应地，所制得啤酒中双乙酰含量则较高。通常溶解不良的麦芽所制的麦汁和高辅料的麦汁中易缺乏缬氨酸。实验证明，提高-氨基氮水平能降低双乙酰峰值。3.2.3双乙酰对啤酒风味的影响双乙酰的含量是指成熟发酵液中双乙酰及其前驱体-乙酰乳酸的含量， 若其含量超过口味阀值0.1 mg/ L10-12。使啤酒具有一种饭馊味，这是一种普遍存在的啤酒口味质量问题13。通过对啤酒制备过程中不同阶段双乙酰含量的测定，可知双乙酰主要是在主酵期间形成，也是在主酵期间被还原，另一组实验说明-氨基氮含量低、酵母衰老和数量低、下酒温度低都会造成双乙酰含量偏高所以在啤酒制备过程中及时测定双乙酰的含量，对指导生产有很重要意义。

32、3.3-氨基氮与高级醇3.3.1高级醇的概念高级醇是啤酒酿造过程中的副产物，是啤酒的主要香味和口味物质之一。啤酒中含适量的高级醇，能赋予啤酒丰满的香味和口味，并增加酒的协调性。但高级醇的过量存在也是啤酒异杂味的主要来源。过量摄入，会对人体有毒害作用。高级醇的毒性随分子量的增大而增加。特别是异戊醇，其含量高时，饮后使人体神经系统充血，产生头痛、恶心、呕吐等；异丁醇过多可加重苦味，刺激人体的眼鼻；正丙醇过高时，呈苦味和乙醚味等。3.3.2啤酒中高级醇的来源和形成机理啤酒中大约80 %的高级醇在主发酵期间随酵母繁殖代谢而形成，也就是酵母在合成细胞蛋白质时形成。啤酒酵母形成高级醇的代谢途径有两种。降解

33、代谢途径（ 又名埃尔利希(Ebrlich)代谢机制）此代谢途径中，高级醇由氨基酸形成，其代谢过程包括: 氨基酸被转氨为- 酮酸；酮酸脱羧成醛( 失去一个碳原子) ；醛还原为醇。而特定的氨基酸形成特定的高级醇，这两者之间的相互关系为: 缬氨酸异丁醇，亮氨酸异戊醇， 苯丙氨酸2- 苯乙醇，异亮氨酸活性戊醇( 2- 甲基丁醇)， 酪氨酸酪醇( 对羟基苯乙醇)，色氨酸色醇。合成代谢途径由糖类提供生物合成氨基酸的碳骨架，生物合成氨基酸的最后阶段形成- 酮酸中间体，由此脱羧和还原，就可形成相应的高级醇。由糖类生物合成高级醇， 其变化末期与从氨基酸形成高级醇的途径一样，均由相应的- 酮酸脱羧成醛再还原为醇。

34、因此，若发酵液中含有各种氨基酸，则相应地会抑制糖类发酵合成高级醇。高级醇的生成途径与酵母的氨基酸代谢密切相关. 这些醇可以通过氨基酸的异化作用，经过所谓爱尔利希（Ehrlich）机制形成，也可以通过糖代谢，经由氨基酸的合成途径生成。在这两种合成过程中，- 酮酸和醛都是关键性的中间产物14。 1.降解代谢途径外源氨基酸在转氨酶的作用下，脱氨生产- 酮酸，- 酮酸在脱羧酶的作用下生产醛，醛在脱氢酶的作用下，进一步还原为醇类. 其过程表示如下: 转氨酶 酮酸脱羧酶 脱氢酶R- CH(NH2 )COOH+R- COCOOH R- COCOOH R- CHO R- CH2OH 2.糖代谢合成途径在糖类代

35、谢加氨合成氨基酸的过程中，形成中间体- 酮酸，后者脱羧形成醛类，再经还原形成相应的高级醇15. 其过程表示如下: R-CH(NH2)COOH（氨基酸） 酮酸脱羧酶 乙醇脱氢酶糖代谢生物合成氨基酸R- COCOOH RCHO R- CH2OH（高级醇）3.3.3 影响高级醇生成量的因素高级醇在啤酒中的总含量一般在6.010-51. 5 10 - 4 ，高级醇主要在主发酵过程生成，并受酵母菌种、酵母接种量、麦汁成分、发酵温度、贮酒温度、贮酒时间等因素的影响。不同的酵母菌种生成高级醇的种类、数量也不同。而麦汁组成则是影响高级醇生成量最重要因素之一。随麦汁浓度升高，高级醇生成量随之增加；麦汁中含有适量

36、氨基酸可使高级醇生成量减少。如果麦汁中可同化氮含量低，则会使高级醇生成量升高。控制麦汁中-氨基氮量原则是：每升每度麦汁-氨基氮含量不低于15mg，基本可以满足酵母对氮源的需要，又可防止过多高级醇的生成。而过高的-氨基氮含量同样使高级醇生成量增加。增加辅料比，过量添加酒花，麦汁通氧过剩均会促进高级醇生成，还会使乙醛生成量增加。发酵温度的改变不仅会改变高级醇生成量及种类，而且会使高级醇之间失去平衡而严重影响啤酒风味。发酵温度升高促使高级醇生成。16发酵温度越高，生成高级醇越多。3.3.4控制高级醇形成的途径A. 选择高级醇产量相对较低的菌种，这是控制高级醇含量最有效的方法。B. 严格控制酵母增殖倍

37、数3 发酵过程中酵母最高数不超过个5.510-7。控制酵母添加量在1.51.810-7个/ML，酵母添加方式采用先少后多，分三次添加，加完酵母后立即追加麦汁，控制酵母使代数小于5代，回收使用锥罐中层酵母，酵母定期移种、分离和鉴定。C. 合理控制麦汁中-氨基氮含量17 糖化麦汁中，每克浸出物保证有1.31.5mg/L的-氨基氮，不但可以减少高级醇，也不会因酵母缺乏氮源影响发酵。可根据麦芽质量，调整蛋白质休止时间、温度、等来调整一的含量。3.3.5-氨基氮对高级醇的影响结果高级醇是啤酒酿造过程中的副产物，是啤酒的主要香味和口味物质之一。高级醇是构成啤酒酒体的重要物质，是啤酒酿造过程中不可避免的副产

38、物。高级醇赋予啤酒醇厚感、泡沫细腻，使啤酒丰满，但含量太高会破坏啤酒酒体及风味。影响和控制啤酒酿造过程中高级醇含量的因素有啤酒酵母、麦芽质量、麦汁成分和发酵工艺(如发酵温度、发酵方法、发酵度)等4。发酵过程中随着麦汁浓度的升高，高级醇生成量随之增加。对高级醇影响最大的应当数麦汁中-氨基氮，麦汁中含有适量-氨基氮可使高级醇生成量减少，如果麦汁中可同化氮含量低，则会使高级醇生成量升高。控制麦汁中-氨基氮量原则是：每升每度麦汁-氨基氮含量不低于15mg，基本可以满足酵母对氮源的需要，又可防止过多高级醇的生成。而过高的-氨基氮含量同样使高级醇生成量增加。-氨基氮含量可促进酵母的繁殖，生成适量的高级醇1

39、8。利用酵母在发酵罐发酵的不同时间的发酵度，纪录发酵液的最高细胞数。测量不同时间内发酵液中的-氨基氮含量和高级醇含量。表3.5麦汁中-氨基氮与高级醇的生成发酵时间（h）麦汁-氨基酸(mg/L)发酵液最高细胞浓度(Io+个/mL)高级醇(mg/L)225258120618552971015054119.41412048135.5图3.5不同-氨基氮含量的麦汁对高级醇含量变化的影响如图3.5所示：在整个发酵过程中，6种-氨基氮含量的麦汁在高级醇形成方面情况见图,。从图中可以看出，在整个发酵过程中，高级醇呈逐渐增长趋势，至后酵结束，我们发现-氨基氮含量为167 mg/L 的麦汁发酵后所含有的高级醇量

40、为57.2 mg/L，最为适中。而-氨基氮含量低于或高于167 mg/L的麦汁发酵后所形成的高级醇含量都明显升高。由此可以看出，麦汁中氨基酸的含量与高级醇的形成有关。从试验结果得出，在发酵时酵母增殖倍数越大，合成细胞副产物高级醇一般较高。同时，麦汁中氨基酸含量愈高，酵母增殖密度愈大，形成的高级醇也愈多；但可同化氮含量过低，使酵母必须通过糖代谢的酮酸路线去合成必需的氨基酸，用以合成细胞蛋白质，这样也会产生较多的高级醇。因此，啤酒中的高级醇是酵母合成细胞蛋白质时的副产物。3.3.6 高级醇对啤酒风味的影响啤酒中高级醇的感官阈值和啤酒类型有关，并受啤酒中风味物质组成成分的影响。各高级醇之间具有某种加

41、成效应，如异戊醇、活性戊醇与- 苯乙醇结合在一起时成为高级醇中对啤酒风味最具影响的因素19。总之，啤酒中的高级醇是重要的风味物质，是啤酒酵母在代谢过程中最重要的副产物之一，含量过高时有似汗臭的腐臭感. 高级醇的生成主要与酵母、麦汁组成、冷麦汁通氧量以及发酵温度等有关. 在酿造过程中，合理控制高级醇的生成量及其量比关系，可以有效地保持啤酒口感的协调性和风味的稳定性，防止各种异杂味的产生。3.4- 氨基氮的检测(茚三酮法) 发酵用麦汁由取自江苏三泰啤酒有限公司12P麦汁调配而得。麦汁中的- 氨基氮是由麦芽中-氨基氮的溶出和糖化过程蛋白质的进一步降解而产生的。-氨基氮的含量用EBC茚三酮法测定，通过

42、检测麦汁中此类低分子含氮物质的含量来判断蛋白质的溶解情况20。茚三酮与麦汁中的-氨基氮反应，得到还原茚三酮再与氨和未还原的茚三酮反应，生成蓝紫色络合物，其颜色深浅与-氨基氮含量成正比。表3.6不同麦汁的-氨基氮含量样品(吸光度)-氨基氮（mg/ L）10.34617120.35617630.34817140.35517650.33116460.325161如表3.6所示：在波长570nm下，测定的吸光度，计算麦汁（麦芽）中的-氨基氮含量。第四章 结论氨基氮是啤酒酿造过程中的一个重要技术指标。氨基氮反映了麦芽中蛋白质的分解程度，间接的说明了麦芽中蛋白酶的活性；同时氨基氮是酵母摄取合成细胞体蛋白质

43、和各种酶的唯一源泉，往往作为预评酵母发酵双乙酰还原的一个重要参数。在成型麦汁中，- 氨基氮含量是一项重要的分析指标。其含量高低不仅对酵母生长、繁殖有影响， 而且对啤酒的风味物质双乙酰、高级醇的形成也有密切关系， 从而对啤酒风味产生影响。一般地，对于添加辅料的12P 麦汁- 氨基氮含量应控制在167180mg/ L 的较窄范围内，对啤酒整体风味有利，且不影响酵母的生长和繁殖。多年来，啤酒厂只重视双乙酰的含量控制，而对啤酒中高级醇的含量没有引起足够的重视。因此，在控制麦汁中- 氨基氮含量时，仅从其对双乙酰生成量影响的方面来考虑 ，往往对麦汁中- 氨基氮含量要求偏高， 而偏高的- 氨基氮含量却使啤酒

44、生成更多的高级醇。实际上，消费者在饮啤酒后，常有头痛感觉，这与高级醇含量高有直接关系。因此，对- 氨基氮含量的控制必须统筹考虑，即在控制双乙酰生成量的同时，必须控制啤酒中高级醇含量。一般12P 麦汁中- 氨基氮在170185mg/ L 时，高级醇生成较低，过高或过低的- 氨基氮含量都会使高级醇生成量增加。而在12P麦汁中- 氨基氮在167180mg/ L 时，将麦汁中 的 氨基氮含量控制在 这个范围内 是比较适当的，利用这样的麦汁发酵会产生较适含量的高级醇和双乙酰，同时得到比较适当PH值的啤酒。并且这样适中的-氨基氮含量麦汁在糖化 配料时可以辅之一定的辅料，节约生产成本。因此在扩 大生产时控制麦汁中-氨基氮含量在167180mg/ L左右都会酿造出口味比较协调的优质啤酒。附录 啤酒的质量标准1984年颁布的12淡色啤酒国家标准，现摘录如下：（一）感官指标（1）外观：清