如何降低双乙酰含量

1、问题：为什么要降低啤酒中双乙酰的含量，如何降低？ 在啤酒酿造过程中,麦汁经过发酵,其主要代谢产物是乙醇和二氧化碳,同时还产生了一系列的代谢副产物,如高级醇、酯类、醛类、酸类、连二酮类等微量成分。当这些微量成分含量在合理的范围内,是构成啤酒风味不可缺少的物质,对啤酒的香气、口味和泡沫产生重要影响;当这些微量成分的含量超过一定范围,就会造成啤酒口味上的缺陷。衡量这些微量成分对啤酒风味的影响,不仅要考虑它们在啤酒中的浓度,还要考虑其本身的味阈值(单独存在足以品尝出的浓度) 1 。连二酮是双乙酰和2, 3 -戊二酮的总称,两者化学性质相似,它们赋予啤酒不成熟、不协调的口味和气味,但2, 3-戊二酮在啤

2、酒中的含量通常只有01010108mg/L 左右,远低于双乙酰,而且其味阈值为1mg/L,又远高于双乙酰的味阈值011mg/L,因此对啤酒风味起主要作用的是双乙酰。双乙酰是衡量啤酒成熟与否的决定性指标,啤酒中双乙酰含量的控制对于保证啤酒产量和质量具有重要意义。双乙酰味道有些甜,如奶酪香味,是啤酒中最主要的生青味物质。当双乙酰在啤酒中含量过高时,会给啤酒带来不愉快的馊饭味,因此对淡色啤酒来说,双乙酰含量控制在011mg/L 以下为宜,对高档啤酒来说,最好控制在0105mg/L以下。 要控制双乙酰的含量可以从双乙酰产生的途径以及其影响因素和啤酒生产过程中的工艺条件来加以控制。 一，酵母代谢过程中形

3、成双乙酰 连二酮是由其前体物质-乙酰乳酸和-乙酰羟基丁酸经非酶氧化脱羧而来,该两种前体物质系酵母细胞合成缬氨酸和异亮氨酸途径的中间产物。双乙酰和2, 3 - 戊二酮的形成机理如图所示 双乙酰的转化可分为三个阶段:前体物质的形成、前体物质的转化和连二酮的还原。-乙酰乳酸是由丙酮酸和活性乙醛在-乙酰羟基丁酸合成酶的作用形成的,然后在还原异构酶、二羟基酸脱水酶的作用以及氨基酸转氨酶的作用下形成缬氨酸。其中一部分-乙酰乳酸泄出酵母细胞外,进行氧化脱羧反应形成双乙酰。双乙酰又被酵母细胞吸收,在细胞内通过双乙酰还原酶和乙偶姻还原酶的作用,还原为乙偶姻(3-羟基-丁酮) ,进一步生成2, 3 -丁醇,然后排

4、出酵母细胞外。所以，通过控制酵母的代谢可以降低双乙酰的含量。 二，由活性乙醛产生双乙酰 乙酰辅酶A与羟乙基硫胺素的焦磷酸盐(又称活性乙醛)的直接结合,进一步放出辅酶A而形成双乙酰,如图所示。 三，影响因素 酵母强壮、数量多、代谢旺盛,双乙酰还原速度快;繁殖期的幼酵母、贮存时间过长或高温贮存的酵母、使用代数过多的酵母、衰退及发酵迟缓的酵母、凝集性强沉淀快及分散不良的酵母,还原双乙酰的能力弱。 此外,酵母被球菌和乳酸菌等杂菌污染,容易生较多的双乙酰。浅色麦芽制成的麦汁中缬氨酸含量高于深色麦芽,因此其酿制的啤酒中双乙酰含量较低;使用溶解不良的麦芽和添加高比例辅料的麦汁中容易缺乏缬氨酸,所酿制的啤酒中

5、双乙酰含量较高。此外,酿造用水的残余碱度应小于1178mmol /L残余碱度高将影响麦汁中-氨基氮的含量,从而影响双乙酰含量。 四，发酵条件 发酵温度： -乙酰乳酸的非酶氧化分解和双乙酰的酶促还原作用都与发酵温度有关,温度越高,反应越快。因此,适当提高发酵温度,-乙酰乳酸形成得快,消减得也快。 接种量： 高接种量、低温发酵,当大部分可发酵性糖发酵后再升温还原双乙酰,可使-乙酰乳酸形成少,双乙酰还原快,啤酒中乙酰含量相对较低。 麦汁中溶解氧含量: 麦汁中溶解氧含量适当,酵母繁殖快,-乙酰乳酸形成快,消失也快。如麦汁中溶解氧含量过低,会造成酵母繁殖不良,发酵迟缓,-乙酰乳酸峰值虽不高,但双乙酰还原

6、慢,啤酒中双乙酰含量相对较高;如麦汁中溶解氧含量过高,则造成发酵过快,以致在-乙酰乳酸分解之前就将酵母分离出去或者将可发酵性糖彻底分解,造成发酵液中还原物质过早损失,使啤酒抗氧化能力衰退。 麦汁中Zn2 + 含量: 麦汁中Zn2 + 含量一般为01150120mg/L, Zn2 + 含量充足,使酵母活力旺盛,还原双乙酰的能力就强。 麦汁的pH：将接种麦汁的pH从512514迅速降至413415左右,能减少-乙酰乳酸的生成,从而降低双乙酰含量。 大罐发酵：与传统发酵相比,大罐发酵的啤酒双乙酰含量相对较低,因大罐发酵悬浮于酒液中的酵母密度大、沉淀时间长,双乙酰还原相对较快。酵母细胞自溶后,细胞内的

7、-乙酰乳酸进入啤酒,经氧化转化为双乙酰。 五，控制措施 选育优良酵母菌种 选择双乙酰产生量低的菌种通过诱变、变异和基因工程的方法,选育-乙酰羟基丁酸合成酶活力低的菌种,以减少双乙酰前体物质的积累,从而达到降低双乙酰含量的目的。 构建酵母工程菌株-乙酰乳酸脱羧酶可以直接将-乙酰乳酸转化为乙偶姻,而不经过双乙酰的步骤,从而降低双乙酰的含量,但啤酒酵母本身不含此酶,因此将-乙酰乳酸脱羧酶基因导入啤酒酵母中并使其表达,是控制双乙酰产生的一条途径。 优化工艺条件 提高麦汁中-氨基氮含量,降低双乙酰生成量。根据生产经验,对12°P麦汁来说,加辅料麦汁的-氨基氮含量最好不要低于180mg /L。当

8、然-氨基氮含量过高也不必要,若-氨基氮含量过多会导致酵母营养过剩和产生较多的高级醇,影响啤酒风味。一般情况下,麦汁中-氨基氮含量最好控制在180200mg /L。对10°P麦汁来说,麦汁中-氨基氮含量则控制在150170mg/L为宜。 提高麦汁充氧量麦汁经煮沸后,麦汁中溶解氧量已很少,不能满足酵母正常繁殖的需要。冷却麦汁除了在管道中缓慢充氧外,满罐后最好再向罐中通风搅拌1015min,通风量一般在麦汁空气=101 (体积比) ,保证溶解氧在610mg/L范围内 9 。31213适当提高酵母接种量,保证发酵液中酵母细胞浓度，保证接种后发酵液中酵母细胞浓度在(115210) ×

9、107 个/mL;主发酵中酵母最高浓度控制在(610710) ×107 个/mL,降低酵母增殖率即增殖级数小于3,以减少-乙酰乳酸的形成;双乙酰还原期酵母细胞数不低于7 ×106 个/100mL。酵母细胞浓度对双乙酰的还原有很大影响,提高酵母的细胞浓度及悬浮数量,有利于双乙酰的还原。 控制发酵温度降低酵母接种温度(57) ,主发酵前期发酵温度910,当主发酵外观发酵度达到65%时,则提高主发酵后期双乙酰的还原温度1213,并推迟升压时间,避免酵母过早沉降,使酒液中悬浮一定数量的酵母;当外观发酵度达到70%以上,外观糖度降至315°P时,则将罐压由011MPa升至0114MPa;待双乙酰含量降至01050106mg/L时,开始逐步降温至- 10。这样既缩短主发酵期,又加快双乙酰还原,降低啤酒中双乙酰含量,加快成熟期。 应用-乙酰乳酸脱羧酶(ALDC) 在啤酒酿造过程中应用-乙酰乳酸脱羧酶直接将-乙酰乳酸快速转化成乙偶姻,不仅减少发酵过程中双乙酰的生成,而且大大降低了酒液中-乙酰乳酸乳酸的含量,从根本上达到控制双乙酰含量的目的。 利用CO2 洗涤,排除双乙酰利用发酵过程中产生的