啤酒生产过程中的氧及其老化问题的研究
崔云前1 武斌2 孔德顺3
(1.山东轻工业学院食品与生物工程学院 济南 250100;
2.济南市产品质量监督检验所 济南 250022;
3.燕京啤酒(曲阜三孔)有限责任公司技术部 曲阜 273100)
摘要:近年来,随着社会的不断进步,市场竞争的加剧,以及人们饮食生活的变化,保健意识的增强,品评能力的提高,消费者对啤酒的口感及其风味也提出了越来越高的要求,希望啤酒泡沫洁白细腻,挂杯持久,口味纯正新鲜,有较强的杀口力,而且要没有明显的老化味。本文主要阐述了啤酒生产过程中需氧的环节—制麦、糖化、发酵,氧给啤酒带来的危害,氧化、老化发生的机理,氧与啤酒老化的关系,以及避氧的必要性,同时从制麦、原料、糖化、发酵、过滤、包装等工艺角度和设备、清洗等方面详细论述了减轻啤酒老化的具体措施,并提出了评估啤酒老化的几种方法—TBA测定法、气相色谱法、高压液相色谱法等,得出一系列结论:啤酒的老化是由各种风味物质复杂氧化和分解、化合的结果,啤酒老化物质主要是以反二壬烯醛为代表的羰基化合物,其形成过程大都与氧有关。老化在制麦、原料、糖化、发酵、过滤、包装过程已经开始,而在成品酒贮存过程中,这些老化前驱物质进一步变化,从而使啤酒风味恶化。
关键词:啤酒生产;氧;氧化;老化
1 啤酒生产过程需氧的必要性
1.1 制麦阶段
(1)在浸麦过程中,通风要足够,使麦粒与空气充分接触,促进大麦溶解良好,缩短发芽时间,提高成品率;如通风不足,浸麦时间长,浸麦度低,发芽率低,麦芽溶解不好,还可导致分子间的呼吸出现问题,产生大量的二氧化碳、醇、醛、酸、酯类等,导致胚的生命被破坏。
(2)在发芽过程中,前期要保证一定的通风量,排出二氧化碳,有利于酶的形成;后期应适当保持麦层有4%~8%的二氧化碳含量,即可抑制胚芽的发育,减少制麦损失,也有利于麦芽溶解。前期若通风量过大,虽能提高麦芽的浸出物,但制麦损失过大;通风量不足时,麦层温度升高,会产生麦芽自我糖化。在发芽的第三天,由于二氧化碳的富集及休止,氧气便逐渐减少,使得类脂化合物的合成代谢被激活,导致粗脂含量过高,脂肪合成酶及过氧化物的活性升高,这将对啤酒的风味及风味稳定性有积极作用。如有较多的氧存在,会使自由脂肪酸遭到脂肪氧化酶的破坏,进而将变成烷醛、烯醛、酮和γ-酯,这些反应将非常有害。
1.2 糖化阶段
糖化过程吸氧的弊端很多,正因这样,大多数酿造者认为糖化过程应严格避氧,但也有一些报道说,热麦汁接触氧也有有利的一面。
(1)热麦汁接触氧,使β-酸氧化,生成β-软树脂,它赋予啤酒淡雅柔和的苦味(又称“宝贵苦味”) ,同时又使α-酸、β-酸氧化成软树脂,以减少粗俗的苦味。
(2)热麦汁接触氧能促进β-球蛋白的羟基氧化,聚合而发生沉淀,减少了啤酒中不稳定的球蛋白。
1.3 发酵前期(麦汁通氧)
(1)麦汁通氧的重要性。为了满足酵母繁殖过程中酵母细胞合成所需,麦汁中氧含量的多少会直接影响发酵过程酵母增殖速度和增殖量,影响发酵速度,影响双乙酰前体α-乙酰乳酸的生成量和氧化速度,同时影响高级醇、挥发酯等代谢产物的生成量。
(2)影响麦汁溶解氧的因素。麦汁中氧的溶解量符合"亨利-道尔顿"定律,氧在麦汁中的溶解度与麦汁中氧分压成正比。
A.麦汁温度越高,溶解氧量越少;
B.麦汁浓度越高,溶解氧量越少;
C.麦汁输送越剧烈,溶解氧量越多;
D.无菌风压力越高,溶解氧量越多;
E.发酵罐保压偏高,溶解氧量越多;
F.无菌风与麦汁的接触时间越长,溶解氧量越多。
(3)麦汁通氧对风味物质的影响
A.对双乙酰的生成和还原的影响。若麦汁溶氧量高,酵母繁殖快,双乙酰形成快,消失也快。若麦汁通氧不足,含氧量低于6ppm,酵母繁殖不良,发酵不旺盛,双乙酰前体α-乙酰乳酸的峰值虽不高,但双乙酰还原慢,酒液中双乙酰含量相对较高。但麦汁通氧过多,会加剧酵母衰老,增加酵母自溶,造成双乙酰还原困难。
B.对高级醇的影响。麦汁通氧多,酵母增殖量增加,当麦汁溶解氧含量大于9ppm时,高级醇尤其是正丙醇会有一个很大的增量。
C.对挥发酯的影响。在麦汁通氧量过高的情况下,产生的挥发酯也多,容易使啤酒产生很浓的异香。
(4)溶解氧含量的检测
A.在线检测。即在麦汁进发酵罐的同时,对通氧后的冷麦汁的溶解氧含量进行检测。
B.在满罐的同时用溶解氧测定仪进行检测。满罐时间最好控制在12小时左右,酵母低温接种后有16~20小时的滞延期,在这个阶段酵母还没有出芽繁殖,几乎没有氧的消耗。
C.一组有关溶解氧对发酵进度及风味的影响试验。三锅满一罐,溶解氧含量为在线检测仪检测结果。
表1 溶解氧对发酵进度及风味的影响
2 氧与啤酒老化
2.1 氧对啤酒质量的危害
(1)促进啤酒胶体混浊。麦汁和啤酒中含有大量的巯基的蛋白质和多肽,受到氧化后形成双硫键,促进了蛋白质和多肽聚合,形成混浊物质。这些混浊物质以氢键结合,则呈现“可逆性混浊” ;若氧化聚合继续进行,则形成牢固的共价键化合物,分子量也逐渐增大,则形成不易复溶的絮状或片状复合物,即“永久性混浊” 。
氧是啤酒混浊团体形成与结合的促进因素,在氧存在的情况下就有可能混浊,因为啤酒中的多酚与蛋白质分解产物是不可能也确实难以除尽的。
(2)风味变差。多酚物质受到氧化、聚合会促进胶体混浊,也将增加啤酒的色泽,形成涩味、后苦味、辛辣味。在贮存过程中,高级醇类、醛类、酯类、羟基化合物、含硫化合物、酚类化合物等均会与氧作用而改变原来的性质,从而破坏了啤酒风味的协调。
(3)使双乙酰回升。包装啤酒中或多或少地存在双乙酰的前驱体物质α-乙酰乳酸,它可能是在发酵前期酵母形成的,也可能是在发酵后期细菌污染而形成的,也可能是酵母在发酵后期出芽或酵母自溶时释放的。若包装啤酒中有较多的氧,能促进氧化脱羧反应形成双乙酰,造成双乙酰反弹。
(4)破坏酒花香味和苦味。氧能促进不饱和萜烯化合物氧化,形成饱和烃,丧失酒花的新鲜香味,形成烷烃臭和苦味。氧也能促进α-酸,形成氧化α-酸以及β-树脂和γ'-树脂,这些产物增多都会给啤酒带来粗糙的苦味和后苦味。
(5)产生老化味。氧化作用大量消耗保护性的还原性物质,如还原酮、二氧化硫、烯醇类等,而且氧对有害性的还原性物质,如含硫化合物、多酚物质、酒花油等作用加剧,加快了老化味的变化。另外,氧还会促进啤酒中多种化合物的转化而形成老化味。
(6)促进生物混浊、诱发喷涌。氧的存在增加了微生物污染的可能,为好氧菌和微好氧菌提供了生长、繁殖的条件,会促进生物混浊,诱发喷涌等。
(7)促进美拉德反应。在高温下,氧的参与促进了美拉德反应。
2.2 氧化原理
啤酒是一种含有多种成分的不稳定的胶体溶液,目前已知啤酒中约含有的1200余种成分中,有相当一部分可与氧作用,其中一类氧化后并不损害啤酒的性质,但更多的一类与氧作用后使啤酒质量大幅下降。
氧的活化形式有O2、O2-、O22-、H2O2、OH-基等,即活性氧参与了啤酒的氧化。
相对不活泼的分子氧被啤酒中某些成分还原成为“活性氧” ,例如超氧化物(O2-) ,过氧化氢(H2O2)和氢氧基(OH-) ,由于其pka值的关系,在啤酒中从H2O2逆反应生成过氧化物是很难的,因而在啤酒中一旦生成H2O2,就会转变成OH-基。在活性氧组中,OH-基被认为是最活泼的氧,它几乎能与各种类型的物质发生反应。所以认为,啤酒生成的OH-基能与啤酒中一些成分如不饱和脂肪酸、高级醇和异艹律草酮发生反应,导致氧化性老化味的产生。
日本三得利公司用O18同位素研究发现,用O18氧化后的啤酒,其中65%与多酚结合,30%与挥发性羟基结合,剩下5%018与异艹律草酮结合。
Bamforth等人认为要防止啤酒氧化,消除O2-的积累是关键; G.lermusiean等人认为啤酒中的壬烯醛并非来自包装后的自氧化作用,而是在贮酒过程中经过非酶氧化途径产生的反-2-壬烯醛。
(1)他们以18O2取代O2注入包装后的啤酒中进行试验,发现有氧和无氧的啤酒经过热促陈化或自然老化后,并未观察到二者所含壬烯醛浓度的增长有何差别,18O2也并未参与到由类脂物质氧化产生的羰基化合物中去,说明老化味、纸板味并非来自装瓶后类脂的自氧化作用。
(2)所谓啤酒中的反-2-壬烯醛是在包装后由壬烯醛氧化而来或由壬烯醛-亚硫酸氢盐化合物离解而来的说法,其理由并不充分。
(3)在瓶装啤酒中,并未发现由亚硫酸氢过氧化物的降解而释放出反-2-壬烯醛。
(4)包装啤酒中增加氧含量的确会产生氧化味,含量愈高,此氧化味出现愈早,愈严重,此氧化味为甜味、焦糖味而非纸板味。纸板味是在贮酒后期才出现的,说明纸板味并非来自装瓶后啤酒的自氧化途径,而是来自糖化工序已形成的壬烯醛,在发酵之前与其他麦汁中物质形成化合物而被掩盖起来,逃避了酵母的还原。
2.3 减轻啤酒氧化的方法
(1)减少前躯体及相关物质
A.脂肪酸:作为风味物质的主要前驱体物质脂肪酸,主要来自大米等辅料,大米含有的脂肪经氧化成脂肪酸,在糖化过程中会大量形成。糖化醪中的这些自由脂肪酸会在麦汁煮沸后的热凝固物及冷凝固物中大量存在,在发酵过程中也会产生饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸,酵母合成的游离脂肪酸也被酵母分泌于啤酒发酵液中。这些不饱和脂肪酸将通过自氧化作用、酶促反应和饱和脂肪酸的羟醛缩合,形成风味阈值相当低的羰基化合物。特别是亚油酸被氧化为氢过氧化物的衍生物并转化为三羟基酸,它进入啤酒后,在啤酒的存贮中降解成为风味性化合物反-2-壬烯醛。
B.类黑精:它由美拉德反应而形成的,此反应是氨基酸与羰基反应,最后形成的棕色含氮聚合物。类黑精具有双重作用,一方面,它是一类还原物质,具有还原作用;另一方面,在有氧的条件下,能促进高级醇氧化而成羰基化合物。在糖化过程中,温度升至50℃时,美拉德反应开始进行,直到煮沸及冷却过程。当类黑精的第一步氧化反应发生之后,再进行工艺避氧措施已经太迟,已无法阻止产品的风味缺陷。
C.多酚物质:多酚在低聚状态时可作为老化的缓冲剂,而经氧化后在高聚状态时,又会加速老化进程,而且在高聚状态时,其涩味会超过苦味,并最终掩盖苦味。
(2)抑制氧化反应
氧是相对不活泼的分子,但当它连续被还原时就变得活跃。很明显,羟基是比较活泼的基团,它可以进行非酶氧化作用,被氧自由基作用的非酶氧化作用导致了风味物质的产生,致使其还原力降低。另外,酶促氧化会促使啤酒的劣味物质产生。
A.降低氧反应速度
a.老化物质形成的氧化反应速度与氧经活化的自由基和作用的底物浓度有关,减少氧气、脂肪酸、类黑精、多酚等物质的含量,可以减少氧化底物的浓度。经活化的氧自由基与金属离子催化作用有关,须尽量减少啤酒中铁、铜离子的含量,从而使氧活化的可能性变小。
b.充分发挥抗氧化剂的作用。提高啤酒自身亚硫酸盐含量水平;合理控制酵母繁殖,选择产生亚硫酸盐含量高的酵母菌株;添加抗氧化剂等。在糖化过程中添加抗氧化剂,可把糖化高温阶段产生的老化前躯体物质大幅渐少;在清酒中添加,主要是减少清酒中的氧含量。目前常用的抗氧化剂有,葡萄糖氧化酶、偏重亚硫酸钠、亚硫酸盐、双效抗氧化剂、抗坏血酸钠、抗坏血酸、二氧化硫、异抗坏血酸等。
B.降低氧含量。氧的影响贯穿了啤酒生产的全过程,必须采取相应的措施,才能有效地控制氧,以提高啤酒的风味稳定性。在现有的工艺、设备条件下,想完全杜绝氧对啤酒的危害是不可能的,但若采取相应的措施,啤酒中的氧含量是完全可以控制在理想状态的。最好控制一下各阶段的溶解氧含量(见表2) 。
表2 各阶段的溶解氧含量
(3)避免处于热环境中
化学家S.A.Arrhenius指出了化学反应的影响,即温度每升高10℃,化学反应速度就增加2~3倍。当然,制麦中的焙焦过程及糖化的煮沸过程,保持啤酒风味和去除不良风味之间可以进行一个折中控制;啤酒巴氏杀菌后应立即降温,在55℃以上,温度每升高7℃,PU值就会上升10倍。针对热对化学反应的影响,在啤酒运输和贮存时尽量保持低温,在30℃下的啤酒比在冰箱中0~4℃条件下的啤酒老化速度快25倍。
2.4 啤酒的内在抗氧化能力
啤酒的内在抗氧化能力可以通过啤酒自身的SO2含量体现出来,啤酒内在的抗氧化能力可以阻止游离基的生成,抗氧化物质的一个重要代表是SO2,具有还原作用的还有酮、类黑素等成分,它们也能够在一定程度上阻止啤酒氧化,啤酒中的一些酚类物质同样具有抗氧化作用。
(1)酵母。酿造过程中最强的“还原剂”可能就是酵母,除了生成SO2外,酵母还可以将羰基化合物(除了SO2形成的化合物)还原成相应的醇。也就是说,酵母能改变糖化过程中氧化反应(或其他羰基的反应)的终产物。
(2) SO2的抗氧化作用(≤10ppm) 。SO2分子的活性较强,易溶于水,生成不稳定的亚硫酸盐,SO2+H2O→H++HSO3-,在SO2和亚硫酸盐中,硫的氧化态是+4,既有氧化性,也由还原性。SO2对啤酒风味的稳定作用,不但是由于SO2本身具有还原性,而且SO2也可以和已形成的对啤酒老化起主要作用的不饱和醛类结合,形成无风味的复合物,从而掩饰了不饱和醛类的劣味。
(3)类黑精:类黑精的氧化还原状态与热麦汁在冷却后通氧有关,过分的搅拌和麦汁输送时的湍流状态易使类黑精呈氧化态,正常生产的麦汁中大部分类黑精呈还原态,具有抗氧化性。
(4)酚类物质:酚类物质对啤酒的口味稳定性也能产生一定的积极影响,特别是低分子多酚物质具有明显的抗氧化作用,可以保护啤酒中的内容物质不被氧化,尤其在糖化与麦汁煮沸过程中多酚的保护是很重要的。一般来说,多酚以三种方式参与抗氧化过程。捕获自由基;阻止脂肪酸氧化酶的作用;以螯合剂的形式参与反应,吸附金属离子,如铁、铜离子等。当然,也有一些多酚物质在氧化状态下能催化脂肪酸和高级醇氧化形成醛类,直接或间接促进老化。
2.5 氧化与老化
(1)老化味与单纯的氧化味略有不同,在各个贮存期会呈现不同的特征,这是由于老化味是一种复杂的味觉感受,多种物质参与了它的形成,老化味主要是在贮酒时生成挥发性羰基化合物,特别是不饱和醛类。
(2)挥发性不饱和醛类是出现氧化味的原因,其中反-2-壬烯醛是啤酒最初老化的主要原因。反-2-壬烯醛是在有氧条件下形成的,但氧也会导致它的分解,分解后并不降低其老化味,因为其分解产物也是老化物质。
(3)啤酒中氧含量是影响羰基化合物形成的主要原因,而羰基化合物又是造成老化的主要化合物。
(4)氧参与啤酒的老化。老化是由各种风味物质复杂氧化、分解、化合的结果。
2.6 老化味
老化过程中,甜味逐渐增加,苦味逐渐减少,随着甜味的增加,纸板味、醋栗味相继出现,随着时间的延长,啤酒的杀口性、适口性逐渐消失,而纸板味、醋栗味、奶酪味逐渐增强。其中,由弱到强的变化可以概括如下:比较弱的不正常的甜味→较重的带点像葡萄、蜂蜜味道的甜味→极重的带点像葡萄、蜂蜜味道的甜味→刺激的气味、纸板味、皮革味→极重的甜味、威士忌味、氧化味、奶酪味。
2.7 老化的发生机理
(1)热机制:麦芽焙焦和麦汁煮沸时的高温将影响到美拉德反应和史垂克降解,高温还会造成焦糖反应和环化反应。这些途径的产物包括作为老化前驱物的大量中间产物以及从史垂克羰基化合物、呋喃、O-和N-杂环化合物分解来的各种挥发性物质。
(2)类脂降解:在脂肪酶、脂肪酸氧化酶、过氧化物酶以及其他酶的作用下,类脂及其中间产物发生的降解作用及其自氧化作用在啤酒老化机制中占有重要的地位。在麦芽与麦汁制造过程中,类脂的降解产生了大量可起反应的中间产物,如不饱和羰基化合物等,这些产物促进了醛类和酮类等风味活性物质的生成。
(3)自由基反应:从氧化一开始就有的自由基反应在导致老化连锁反应的引发方面扮演了重要角色。
(4)与异草酮的有关反应:异艹律草酮也能发生氧化降解反应,尤其是这些苦味物质中的某些能起反应的侧链对风味活性挥发物质的形成起到一定的作用。
(5)高级醇氧化:在氧化条件下,羰基化合物可以形成相应的醇类。
(6)醇醛缩合: 1个有风味活性的羰基长链通过醇醛缩合反应能形成2个低分子量的羰基。
(7)自然抗氧化的保护影响:像单体、双体或三体类黄烷酮及其它的多酚和酚的糖苷等酚类底物连成抗氧化物质,在生产过程中,由于氧化还原作用产生低缩合度的大量羰基成分。
(8)其他机制:从长期老化指标显示的酯化反应来看,金属离子在催化自由基和氧化反应中举足轻重;光诱导反应影响到异草酮的主链和一些低风味异律艹草酮的主链以及一些风味阈值的挥发性物质,如3-甲基-2-丁烯-1-硫醇的生成。
3 降低啤酒老化的措施
原辅料是老化物质的来源,在操作过程中要尽量避氧,减少或防止高温的作用,到目前为止,虽然还不可能完全杜绝啤酒老化,但可以采取一些措施尽量减少或推迟老化的产生。
3.1 大麦
(1)大麦的纯度要高,一般要≥90%,而且其制成的麦芽氧化还原酶系酶活相对较低,以减少老化的前驱物质。
(2)要粒大皮薄,因为麦皮中的多酚聚合度较高,不利于啤酒风味的稳定。
(3)麦粒大小均匀,蛋白质含量低,溶解度适中,以避免氨基氮过多促进史垂克降解反应。
3.2 麦芽
(1)麦芽均匀,蛋白质含量低,蛋白质溶解度适中,库尔巴哈值在38~42之间,多酚含量低,既避免氨基氮过多而促进了史垂克反应,又保证发酵的顺利进行。
(2)粗细粉差<2%,脆度仪值>80%,以便缩短糖化时间,而且溶解好的麦芽所含多酚的聚合度也低。
(3)在发芽期间,还原物质大量增加,但焙焦时损坏了还原能力。有关研究表明,麦芽的库尔巴哈值增加(色度增加) ,成品酒老化物质含量也将增加。
(4) α-N含量不宜过高,在不影响麦汁质量的条件下,应保持一个较低的氮含量。
(5)合适的焙焦温度和时间,可生成类黑精等还原性物质,有抗氧化能力,高温焙焦可增加抗氧化性。绿麦芽在干燥炉内前期要低温快速排潮,在短时间内使水分降至12%,后期焙焦温度80~85℃,时间控制为3小时左右,使出炉水分为3.8%~4.3%。焙焦温度由70℃经80℃升到90℃,老化物质乙醛增加。提高焙焦温度一方面有利于抗氧化性的提高和降低脂肪氧化酶,但是不利的一方面是直接产生老化物质。
(6)脂肪氧化酶(LOX)所引起的脂肪酶促氧化作用是啤酒产生老化味的一个原因,在制麦的焙焦阶段的控制可以决定脂肪氧化酶活性。在发芽阶段,形成老化物质的原因可能是由于脂肪氧化酶的作用,而采用抑制胚芽生长的发芽工艺则有利于啤酒的风味稳定性,如应用溴化钾处理。
3.3 大米
(1)作为辅料,要求脂类物质尽可能少。
(2)目前适用于酿造的有籼米与粳米,其特点分别为:籼米,直链淀粉含量高,导致糊化温度高,同时脂肪含量比粳米高,易造成啤酒老化;粳米,支链淀粉含量高,糊化温度低,脂肪含量低,因此,粳米更适合酿造啤酒。
(3)大米质量:精度和脂肪含量是最为重要的两个指标,一般酿造大米的脂肪含量<0.4%,精度控制在85%~88%,大米的精度越高,脂肪中的不饱和脂肪酸含量越低,越有利于啤酒的抗老化。
(4)合适的贮存条件:当大米的贮藏水分过高时(>14%) ,易形成脂肪酸,所以应控制大米的贮藏水分在11%~12%之间。大米中的游离脂肪酸的含量会随着贮存时间的延长而大幅增加,使制成麦汁中的游离脂肪酸和羰基化合物的含量相应提高,从而引起啤酒的老化。因此,制得的麦汁中不饱和脂肪酸也就增多,在酿造过程及成品中不饱和脂肪酸通过酶氧化或非酶氧化为过氧化物,进一步分解为羰基化合物。所以,在酿造过程中最好使用新鲜脱壳的鲜米。
(5)大米氧化后会产生醛类物质,酿造的啤酒有明显的老化味。采购大米时,量不宜过大,要采购当年的新米,尽量不用陈米和碎粒多的大米。有条件的企业,可直接采购稻谷,根据生产安排,随时脱皮直接用于生产。
3.4 酒花
(1)酒花的有效组分为α-酸、β-酸、酒花油和多酚。 α-酸在加热、光照和弱碱溶液中易异构化,生成异α-酸,而异α-酸经氧化降解形成挥发性的羰基化合物,造成啤酒的老化风味。酒花中的多酚含量在4%~10%,低分子多酚对啤酒的风味稳定性是有利的,而氧化了的高分子多酚则会导致啤酒的风味变差,色泽加深。多酚对啤酒风味稳定性的正负面的影响,使得它在啤酒中的含量控制变的很微妙,国内一般控制在100~150 mg/L,而国外一般控制在50~100mg/L。
(2)酒花应在低温、隔氧、避光、干燥的环境下贮存,随用随取。酒花贮存过程中,由于与空气接触,氧化后α-酸含量明显降低,颜色也会发生变化。酒花中的多酚物质在氧的存在下,可直接或间接促进啤酒的口味老化,因此应尽可能不用片状酒花和粉碎酒花,而用颗粒酒花或酒花浸膏;酒花的包装以抽真空充氮或二氧化碳为好;贮存温度0~4℃,相对湿度60%以下;贮存温度过高会引起酒花油的挥发氧化,多酚氧化聚合,香气变差。
(3)严格控制使用劣质酒花,采取新鲜酒花,HIS值必须控制在0.32以下,α-酸在7.0%以上,水分控制在9%以下。
(4)控制好苦型酒花的添加比例,可使用光稳定性异构化酒花制品。
(5)合理地控制好库存量,做到酒花先进先出,每批次麦汁煮沸前提前提取酒花,尽量避免过早出库,若有多余的酒花及时回库。
(6)对库存酒花作定期检测,及时掌握酒花的质量情况。
3.5 酿造水
(1)要求Ca2+>50ppm,总硬度约10°dh,以避免煮沸加热器表面过多草酸钙沉积,从而延长煮沸时间,增加麦汁色度,促进老化物质的形成。
(2)碱度<2°dh,残余碱度-2~-5°dh,镁硬度<3°dh,避免麦皮多酚的过多溶出,以及酒花多酚聚合度的上升。
(3)铁、镁离子<0.05ppm,避免作为金属氧化催化剂起作用。
3.6 金属离子
在金属离子中,特别是Cu2+、Mn2+、Fe2+都会催化自由基而加速啤酒的老化,Fe2+在化合态下就可促进催化反应的进行。因此,在酿造水、设备、管路和添加剂中,这些金属离子都必须限制在最低水平。
3.7 酵母
酵母分泌出的谷胱甘肽和亚硫酸盐均会延缓啤酒的老化,提高啤酒的风味稳定性。由于酵母的变异将影响到整个产品的风味,一般菌种改良比较慎重,但是实验研究还是需要通过基因重组、细胞融合、驯养酵母等生物技术手段得到高产还原物质,而又保持原有风味的酵母,使酵母自身的抗老化能力得到提高,从而提高啤酒的风味稳定性。
啤酒中亚硫酸盐含量与酵母种类有关,亚硫酸盐能有效抑制啤酒老化。
3.8 抗氧化剂
(1)在糖化过程中使用抗氧化剂,可以把糖化高温阶段产生的老化前驱物质大幅度减少。在清酒中添加抗氧化剂,主要是减少清酒中氧含量。
(2)常用的抗氧化剂有VC、偏重亚硫酸钾、亚硫酸钠、双效抗氧化剂、葡萄糖氧化酶等五种,它们均可以不同程度地降低啤酒中溶解氧含量,添加葡萄糖氧化酶的效果最好,亚硫酸钠次之,在此可认为是抗氧化剂吸收氧自由基从而减少溶解作用。从杀菌后结果来看,即经历相当一个月的测量结果,以葡萄糖氧化酶为最好,而偏重亚硫酸钾次之,此处溶解氧的降低可以认为是啤酒本身多酚、单宁、类黑精等物质与抗氧化剂一起吸收氧自由基从而表现出不同的抗氧化能力。
(3)使用VC抗氧化时,有一部分会促进啤酒还原力下降,另外添加VC会有明显的酸味。当啤酒中含氧量较低时,添加VC则有明显的效果。
(4)添加VC后,乙醛、SO2等物质含量基本上没变化,而偏重亚硫酸钾、亚硫酸钠或双效抗氧化剂等可使乙醛含量降低,SO2升高,这样前期的SO2可以掩盖不好的醛味;但当SO2含量降低时,则将会有醛味加重的危险。
3.9 粉碎方法
(1)控制麦芽的粉碎度,保持麦皮与胚芽的完整;大米越细越好。
(2)干法粉碎,最好使用氮气保护。原料在粉碎过程中,与空气接触面增大,会增加氧化。因此,尽量淘汰传统的粉碎方法,改为湿法粉碎。
(3)采用湿法粉碎,降低溶解氧的摄入,减少胚芽内脂肪物质的浸出。除用脱氧水外,最好用二氧化碳或氮气备压的65~75℃无菌水增湿,同时尽量减少搅动,输送麦浆时速度也要轻缓。
(4)采用增湿粉碎,减少胚芽中不饱和脂肪酸的溶出和减少氧的摄入。粉碎时间距离投料时间越短越好,一般来说应≤4小时。
3.10 麦汁制备
(1)投料水用脱氧酿造水。
(2)选择浸出糖化法,采用底部进料,并避免抽空,减少氧的摄入。
(3)调整工艺,缩短糖化时间。例如,可以调整投料温度至62℃,以抑制脂肪酸氧化酶的活性。
(4)糖化投料pH值控制在5.2±0.1,这样既有利于β-淀粉酶、β-葡聚糖酶的作用,又限制了脂氧化酶的活性。
(5)下料及醪液输送应由锅底部进醪输送,输送时应尽量减少湍流形成,慢速进行。
(6)糊化、糖化用水须使用混合器,或先下水后升温至所需温度,在升温过程中排除水中的溶解氧。
(7)减少或不加甲醛,因为甲醛的添加既减少单酚又减少聚酚,单酚属于风味物质,对啤酒的醇厚性和杀口力有一定好处,而聚酚对啤酒的抗氧化和啤酒的混浊有直接作用。因此啤酒总多酚必须有一定的含量,一般控制在100~150mg/L。
(8)采取高温糖化,羰基化合物的主要来源是不饱和脂肪酸的氧化产物,作用的酶是脂肪含量,它的特点是不耐热,提高温度可以抑制其活性或使其失活。
(9)采用低温酶休止,降低糖化醪粘度,加速麦汁过滤。
(10)搅拌浆叶,在休止时要慢速运转,外缘线速度要小于3m/s,减少剪切力,增加酶与醪液的接触,降低漩涡锥体的深度。因为糖化醪的浓度影响着麦汁中游离脂肪酸的含量,在麦汁煮沸过程中,不饱和游离脂肪酸经热催化氧化可以产生老化风味醛类或其他前驱物质,这些前驱物质在啤酒贮存过程中会被继续氧化而形成老化风味醛类,故也要控制麦汁浓度。
(11)锅槽密闭操作,泵送完醪液后马上关泵。
(12)洗糟水温不得超过80℃,同时尽量缩短过滤时间,因为过滤时过氧化物酶会促进各种酶促反应的进行,加速麦汁的氧化。
(13)过滤出的麦汁必须澄清,麦汁过滤应清亮,要小于5EBC,混浊麦汁中的脂肪酸含量比清亮麦汁多2~3倍,残糖控制尽量高(最好3%~5%) ,混浊的麦汁将会把一些脂肪酸和硅酸盐带入后面的工序中。麦汁中的自由脂肪酸是成品啤酒中羰基化合物中的前驱物质之一,因此过滤出的麦汁浊度对风味的影响很大。
(14)过滤槽筛板预先用洗糟水充满,以没过筛板2~3cm为宜。
(15)缓慢耕糟,线速度要小于3m/min,尽量减少耕糟次数,避免耕刀放的太深,目的是不破坏糟层,防止空气摄入,避免糟层表面脂肪含量较高的漂浮层由此进入麦汁中。
(16)控制洗糟水的pH值呈酸性,以控制多酚物质的溶解,洗糟水温76~78℃,洗糟水残液pH<6,缩短过滤时间≤2h,因为过滤过程中过氧化酶的存在会促进各种酶促反应的进行,造成麦汁氧化。
(17)在麦汁过滤时,待原麦汁液位盖满加热器时,才开始加热,以使麦汁处于85~95℃“小沸腾”状态,以破坏麦汁中存在的氧化酶类的活性,过滤后的麦汁应尽快升温至沸点,以破坏多酚氧化酶(该酶95℃才失活) 。
(18)蒸发强度达到9%~11%,以有利于风味稳定性的易挥发物质蒸发。
(19)煮沸过程必须密闭隔氧,因为高温是各种氧化反应的催化条件,此时如果敞口煮沸,必然使正在煮沸的麦汁中的各组分与空气中的氧气发生氧化反应,产生引起成品啤酒后期氧化的前驱物质。
(20)煮沸时间<90min,最好为60min,保持加热器的干净。内加热器要避免结焦现象以及草酸钙沉积,以减少煮沸时间的延长和糖醛类化合物的产生形成老化风味。使用外加热器要避免锅内麦汁局部受热,麦汁加热要均匀。
(21)一般情况下,煮沸时间可以控制在70min左右。这样既可以减少能源消耗,又减少有害物质的生成。因为热负荷对啤酒老化物质的形成有较大的影响,长时间的煮沸会发生各种高温反应,如类黑精的形成、焦糖反应、酶促褐变及多酚氧化等,使麦汁色度上升,产生大量的羰基化合物及其前体物质。
(22)在漩涡沉淀槽注意避免氧的吸入。麦汁泵与漩涡沉淀槽底的距离必须大于2米,以避免气蚀作用的产生。
(23)回旋时间10min左右,静止15~20min,泵出时间在50~60min,以减少各种有害反应的产生,控制麦汁进入回旋沉淀槽的切线速度小于20m/s。
(24)漩涡沉淀时间20min。时间过长,不但使DMS前体分解成DMS,还会有更多的美拉德反应产物、氨基酸的史垂克分解产物和焦糖的形成。而且,在漩涡沉淀槽内,因为几乎没有蒸发,而致使DMS和影响老化味的物质没有得到足够的蒸发。
(25)加速冷却过程,减少热负荷,冷却时间<60min,热凝固物量<25ml/L。
3.11 发酵阶段
麦汁含氧量影响着发酵过程中酵母的增殖速度和增殖量,影响发酵速率,影响双乙酰的生成和还原,影响代谢产物的生成量。后酵过程吸入氧会影响酵母对双乙酰的还原,造成部分前驱体残留在发酵液中,从而成品酒双乙酰回升。
(1)主酵温度不宜过高,以减少高级醇的产生,避免过多高级醇造成口味不协调,减少后期贮存类黑精的氧化反应。
(2)充氧过量(>16mg/L) ,发酵速度并未进一步加快,却导致啤酒的风味稳定性明显降低。
(3)选择性能良好的酵母菌株,使合成的游离脂肪酸处于正常水平。
(4)麦汁满罐时间合理控制在16~24h内。
(5)酵母添加量控制在1.0~1.5×107个/ml。
(6)及时去除冷凝固物和沉降于锥底的酵母。
(7)无论何时何地,尽可能使用二氧化碳代替空气用作酒液上面的气体,加强酒液的保护作用。
(8)发酵罐过滤结束前,应降低过滤速度,防止锥底酒液形成涡流。
(9)控制发酵结束后pH值4.0~4.2左右,这样既改善啤酒的泡沫性能,加速啤酒的澄清过程,降低脂肪酸的含量,同时提高啤酒的还原能力,使啤酒具有良好的风味稳定性。
3.12 滤酒阶段
(1)发酵罐、清酒罐以氮气或二氧化碳作为备压气体,并排净管路、过滤机、泵内的空气,以杜绝氧的摄入。备压方式与清酒溶解氧含量的对比试验如表3。
表3 备压方式与清酒溶解氧含量的对比试验
(2)过滤时,硅藻土预涂、顶酒尾、酒头采用脱氧水,各种添加剂的稀释用水均采用脱氧水,并用二氧化碳或氮气作保护。
(3)各种辅料添加罐内的空间,用氮气或二氧化碳填充。
(4)为防止二氧化碳的逸出和空气吸入,过滤机泵前要有足够的压力。
(5)出酒导管应先用水充满,不能用空管路输送酒液,否则管道内的空气易进入啤酒中。
(6)进清酒罐前一段时间,控制酒速、流量、压力(罐压控制) ,防止酒液翻腾;清酒罐进口应设有挡板,使酒液或者发酵液直接进入罐内,避免形成喷溅,防止与过多气体接触。最好采用酸洗法清洗清酒罐,因为采用酸洗法,可降低清酒罐内的溶解氧含量。因为碱洗中和了一部分二氧化碳,使罐中含氧量过高,最终导致清酒中含氧量升高(见表4) 。
表4 清洗方法对清酒中含氧量的影响
(7)过滤清酒时,要求进行一次性过滤,中间不停顿。
(8)无论采用何种过滤机型,酒头、酒尾中的氧含量都特别高。实验表明,在二氧化碳备压的情况下,啤酒进入清酒罐初期,氧含量为0.2mg/L,此数值在15min后可降至0.04~0.05 mg/L,这些酒头、酒尾可集中起来加高泡酒再发酵。
(9)啤酒管道内的流速应小于1.5m/s,否则易形成湍流。(10)严格控制硅藻土与纸板中的铁含量。
3.13 灌装阶段
(1)用CO2备压的灌酒机灌酒,保持灌酒压力,避免酒缸内的酒产生湍流现象。
(2)酒输入酒机时应平稳无涡流,并以二氧化碳或脱氧水为反压。
(3)送酒泵选用变频调速,使输送酒液达到理想的流速1.07~2.13m/s,避免湍流的发生。
(4)灌装机不得超速运转,否则易导致瓶中空气残余量较多。
(5)啤酒灌装的质量主要取决于灌酒阀的性能,对于老式灌酒机来说,还存在回气带着啤酒泡沫,这种啤酒已被强烈氧化,含氧量明显提高。另外,灌酒阀表面应无损伤,否则都将引起漩涡而摄入氧气。
(6)灌装应该平稳,尽量避免各种原因造成停机,灌装过程中产生的计量不足的酒液严禁补酒或回灌,最好收集起来后采取二次发酵的方法。一组计量不足的酒液,回灌后溶解氧增加的试验如表5所示。
表5 回灌酒和正常酒的溶解氧含量(ppm)
(7)啤酒瓶质量稳定,封合面平整光滑,以利于灌装时的均匀流动。最好使用抗紫外线的棕色玻璃瓶,以减缓因光照引起的氧化作用。
(8)避免已灌装满的瓶酒在灌装机上停留,正常情况下,灌酒后应立即压盖,隔绝空气。灌装结束后,酒机、酒管中的酒必须装完或排尽,不允许压回清酒罐中去。
(9)严格控制瓶颈空气的数量。
A.保持合理的空间率。我国670ml的标准瓶装640ml啤酒的空间率,应控制在3%~4%,可减少瓶颈空气。具体情况如表6所示,其中瓶颈高度为瓶口距灌装液面的垂直距离。
表6 瓶颈高度和瓶颈空气的对应关系
B.控制好灌装压力。使用较低的背压压力和较高的回气压力进行灌装,在灌装完毕后,瓶颈部位就会有相对较多的泡沫产生,在其缓慢上升的同时也驱赶了部分瓶颈空气。
C.适当提高清酒中二氧化碳的含量。清酒中二氧化碳含量相对偏高时,瓶颈空气相对偏低。一组清酒二氧化碳含量与瓶颈空气相对的试验如表7所示。
表7 清酒二氧化碳含量与瓶颈空气的关系
D.选用适宜的灌装机。一般采用三种灌装机,第一种为长管,在灌装过程中对瓶子不抽真空,酒液经酒管注入瓶底部,逐步往上与空气接触的一直是最上面的液面,酒液与空气接触的范围非常少,啤酒中的溶解氧相对较小,而对瓶颈空气的高低没任何影响,当引沫压力为0.4~0.7MPa时,使瓶颈空气很好地控制在1.5ml左右。第二、三种灌装机,采用一次或二次抽真空的方式,使瓶内空气大大较少,酒液经由短的灌酒阀呈伞状沿瓶壁注入瓶内,灌装过程中,酒液与背压气体充分接触,而背压气体又大多采用二氧化碳,这样能很好的控制酒液中溶解氧的增加,但当灌装完毕,瓶子由灌装机出来后,周围的空气有足够的机会进入瓶颈中形成瓶颈空气。
E.注意瓶盖。每个瓶盖可带进0.1~0.3mg的空气,最好采取二氧化碳吹盖,使用带吸氧垫的瓶盖。
F.引沫。控制压力,让细腻的泡沫溢出瓶口1cm左右为好,当压力过低时,不能激起足够的酒液来排除瓶颈空气;引沫头的孔径,在相同酒体,相同的压力条件下,孔径越小,喷射压力越高,激起的泡沫越多,引沫越好;引沫介质,若采用70~80℃热水,则溶解氧一般≤0.05ppm,相对于自来水、清酒等引沫介质的溶解氧低得多;引沫位置,在引沫压力不变的前提下,当引沫点距压盖机的位置较远时,高压引沫水对酒液的作用时间就相对较长,可产生足够的泡沫来驱除瓶颈空气。
(10)注意清酒的增氧。在灌酒机开始灌酒的一段时间和中途换罐的一段的时间内清酒有明显的增氧,在其他情况下,管道对清酒的增氧很小。在标准状态下,啤酒与微量空气结合就会造成氧化。1升空气混入1吨啤酒中,即可将啤酒氧化掉。
1L×21%×29/22.4=272mg
272mg/1000L (约值)=0.272ppm=272ppb
则1ml的瓶颈空气含有的氧为:
1×10-3L×21%/22.4L/mol×32g/mol=0.30mg
故:对不同容量的瓶装酒来说,1ml瓶颈空气的增氧量为:
640ml: 0.30mg/640ml=468.8ppb
500ml: 0.30mg/500ml=600ppb
355 ml: 0.30mg/355ml=845ppb
所以瓶颈空气数量越低越好,以每瓶0.5ml为宜。
A.瓶装清酒总氧量由液相氧和气相氧组成,液相氧占总氧的25%~35%,而气相氧总氧的65%~75%,液相氧的大幅增加是瓶颈空气中的气相氧溶解造成的,大部分气相氧将在成品贮存期间缓慢溶解于啤酒中,造成啤酒的老化。瓶装清酒的总氧及构成分析见表8。
表8 瓶装清酒的总氧及构成分析(ppm)
B.在酿造后期,啤酒总氧增加幅度不大,体现为液相氧增加,主要增长点是在灌装过程即瓶颈空气的侵入,造成气相氧增加,此阶段是量变到质变的阶段。
C.降低总氧的关键是去除气相氧,抽真空及激沫是较为有效的办法,只有二者同时使用,才能使啤酒总氧降到安全的水平,否则所有努力都将毫无疑义。单就抽真空而言,尽量采用二次抽真空灌装机。假设真空度为-0.085MPa,则每灌一瓶640ml的啤酒有640×15%=96ml的空气残留;如采取二次抽真空,即有640×15%×15%=15ml的空气残留,较少的空气残留可使啤酒含氧量降低。需要注意的是,抽真空对瓶颈空气的多少并没有丝毫影响,而是降低了灌装过程中啤酒增氧的问题。
(11)有关专家指出,未杀菌的新鲜啤酒中含氧量与啤酒厂的内在质量关系如下:
<300ppb--高素质优质的啤酒厂;
300~500ppb--优秀的啤酒厂;
500~1000ppb--尚需改进的啤酒厂;
>1000ppb--缺乏素质的啤酒厂;
>2000ppb--缺乏生命力的啤酒厂。
3.14 杀菌阶段
(1)巴氏灭菌强度15~20PU。理想的杀菌状态,以最小的巴氏杀菌单位,杀灭瓶装酒内的杂菌,保持啤酒生物稳定性,最大限度地保持产品的新鲜度。在1min时间内,55℃以上时,温度每升高7℃,PU值上升10倍,见表9。
表9 温度和PU值的对应关系
(2)杀菌时,要防止灭菌温度过高,时间过长,否则会引起较为激烈的氧化作用,加速啤酒内高分子蛋白质变性凝聚产生混浊,加速瓶颈空气对啤酒的氧化作用,经灭菌后,必须尽快冷却至一定温度,不高于35℃,越低越好。
3.15 贮存销售阶段
包装最好使用纸箱,且尺寸要合适,并有内格以及垫片起缓冲作用。在贮存过程中,由于氧的存在,温度不适,运动振荡,会产生剧烈的氧化反应。
(1)防止搬运过程的剧烈振动和摇摆。
(2)防止阳光直射或冰箱展示柜灯光照射。
(3)防止高温贮存,应低温贮存,使老化反应降低到最低程度。
(4)成品酒应采取避光贮存,适宜温度为5~12℃。
3.16 设备方面
设备性能的好坏与安装的合理性对啤酒生产有很大影响。
(1)所有对啤酒生产有关的设备、管道、阀门均使用不锈钢。
(2)尽量避免管道粗细不均,弯头不要太多,应杜绝直角弯,避免产生湍流现象,以减少二氧化碳的损失,阀门应使用蝶阀,尽量少用截止阀。
(3)啤酒混合器应带有自动切断空气的装置。
(4)应考虑管路和泵的力学性质,以使渗入的空气量降低到最低限度,泵或管路中间应设有压力调节装置,可使输送的啤酒避免冲击,获得平静的流动,以免逸失二氧化碳。酒液应保持一定的压力,尤其要避免泵的倒流。在啤酒管道中一定不要造成负压,特别是泵的进口不能有渗漏,密封良好。
(5)为防止倒罐或过滤时啤酒进入罐内产生喷溅和涡流现象,在二氧化碳备压的情况下,还可在贮酒罐中加流酒帽和反弹装置,在清酒罐加护罩或者遮护板覆盖于酒的入口上。过滤时,可降低最初进入清酒罐的流速5~50hl,这样可减轻啤酒的涡流。另外,也应降低啤酒的出罐速度,同样也是为了防止形成涡流。
(6)各管道的弯头和接头应呈弧形,不能呈T型或直角形,而且不能有漏气现象。泵和阀门的结构以及弯头与泵的出口距离应合理,即至弯头的距离大于2.5倍管径,减少氧的进入。
(7)长的输酒管易吸热升温,酒温升高时易产生涡流,应减少管弯,且拐点圆滑,保温好,最好有降温措施。
(8)啤酒管路的设计应尽量减少向上的坡度,防止造成真空而吸入空气。保证管壁的光洁,尽量不用软管,管路设计不能有明显的拐角,以免产生涡流。
3.17 清洗方面
啤酒生产是酵母的纯种发酵,在清洗杀菌过程中做到完全无菌不太可能,但应尽量减少污染,如微生物控制不好,有害菌的存在会导致代谢途径的改变,形成一些能够引起啤酒老化的物质。具体环节有:生产用水、无菌风、二氧化碳等动力能源;与原料、酒液、酵母、辅料接触的各锅槽、容器、管道、设备的清洗;包装过程及包装物的卫生控制等环节。
4 老化风味的评估方法
4.1 以羰基化合物(醛类与酮类)为风味指标的测定方法
(1)分光光度计法—硫代巴比妥酸值(TBA)
TBA反映麦芽、麦汁生产及酿造过程中的高温负荷,并包括一系列类黑精反应中形成的羰基化合物数量。
利用乙酸化的TBA (硫代巴比妥酸)与测定样品中(麦汁、啤酒、麦芽浸出液)中的羰基化合物反应形成生色团,在530nm下测定其吸光度,据此比较麦汁中的羰基化合物的含量,比较啤酒的老化程度。
评价标准:浅色热麦汁TBA<45,浅色冷麦汁TBA<60。
但是TBA的反应不具有专一性,它主要与不饱和脂肪酸的降解产物丙二醛反应。同时TBA法存在人为误差,影响结果的准确性。
(2)气相色谱法
这是一种检测麦芽、麦汁、啤酒中挥发性成分来估计风味稳定性的现代技术。由于测试样品能在毛细管系统中传导,蒸馏法、提取法、静止或动态顶空都已用于分离有关挥发物。最后是用不同柱、不同检测系统,如火焰电离检测器(FID) 、电子捕获检测器(ECD)等与质谱仪联用。
用上述方法可以测定热反应产物如2-糠醛、各种呋喃、2或3 -甲基-丁烯和2-苯基乙醇,也可以测定脂类降解产物和别的挥发物质,以及测定老化过程中的2-乙基糠醛、乙基烟酸盐和酯。
该方法能准确检测出啤酒中与啤酒老化有关的羰基化合物含量,但需要十分昂贵的分析仪器,且检测时间长,不利于日常应用。
另外,由于色谱仪器的重新启动,色谱柱填充物的缓慢老化及衍生效果的波动会影响检测结果。
(3)高效液相色谱法
用高效液相色谱法分析啤酒老化相关物是一种可行的方法,它的优点是样品制备简单,可以分析大分子化合物。
用HPLC与紫外分光光度检测器、可脱波长检测器、二极管阵列等联用检测热反应产物,如2-糠醛,5-羟基-2-甲基糠醛和其他的环氏美拉德反应产物。
用HPLC-DAD和化学发光法可检测非常灵敏而活泼的脂降解产物,如三羟基脂肪酸。
用HPLC-FD可测出氨基及重要风味稳定物谷酰胺。 5-羟甲基糠醛作为啤酒的老化指标之一,其水平高低与啤酒贮存期间老化程度之间存在相关性,并将这一理论应用于高效液相色谱进行研究。
4.2 以自由基为风味指标的测定方法
(1)电子自旋共振光谱分析法测量静止时间。
用N-叔丁基-苯基-硝醌作为螯合剂,PBN是稳定有效的氧基团螯合剂,自由基被PBN螯合后,经ESR分析判定自由基的类型和量。
啤酒内在抗氧化力的不同决定了其静止时间的差异,而自由基的形成被不同程度地抑制。在加热过程中,抗氧化能力越来越小,自由基含量则不断升高,通过曲线即可测得静止时间。啤酒的静止时间在0~120min之间,长时间的静止是提高啤酒风味稳定性的充分条件。静止时间显示了啤酒清除自由基的能力。
(2)高效液相色谱法
异草酮氧化降解了老化风味物质,如丙烷、2-甲基丙醛、3-甲基丁烷和4-甲基丁烷,而异律艹草酮的降解与自由基有关。
用HPLC测定反式和顺式异艹律草酮,表明贮存过程中苦味质的变化。在啤酒贮存过程中,反式异草酮随时间逐渐减少,而顺式异艹律草酮保持不变。反、顺式异葎草酮与老化强度有很好的相关性,可以反映啤酒氧化变质的程度。因此,可以把反、顺式异
草酮作为评价老化程度的参数。
这一方法不需要新鲜样品,也不需要进行前处理(如萃取等) 。
4.3 以还原(抗氧化)物质为风味指标的测定方法
(1)二氧化硫和硫化物的测定
二氧化硫测定主要采用分光光度计法进行比色测定,硫化物可用气相-火焰光度检测,或硫化学发光进行测定。
(2)还原力测定
A.MEBAK法
本方法通过20℃恒温状态下,60s内氧化剂被还原脱色的程度,用吸光度值表示,样品的还原力以60s内有多少百分数的DPI在4ml的样品中被脱色,单位为“%,redox” 。结果评价如下:
还原力≥60%,redox为很好;
50~60%,redox为好;
45~50%,redox为可以;
≤45%,redox为较差
B.原理:以铁离子从三价还原到二价为标准,形成的红色二价铁离子化合物(DFFER)由单宁计分析,三分钟后评估透光率,其单位是mval/l 。淡色啤酒值在0.5~2mval/l之间。
(3)抗自由基特征和抗自由基能力的测定
抗自由基特性和抗自由基能力的方法是用分光光度法和电子自旋共振光谱分析法(ESR) ,以DPPH还原力测量方法为基础。抗自由基特性是通过计算得到的测量曲线的六元多项式趋势曲线,然后计算0~120min内此曲线的积分,若曲线上升平缓,则相应的曲线面积小,单位时间内形成的自由基少,表明啤酒有强烈的抗自由基特性。
抗自由基能力主要测量DPPH在测量过程中的变化情况,先通过计算寻找出测量曲线的六元多项式趋势曲线,然后计算0~10min内的积分大小,在此时间内,如果DPPH能够被很快捕获,相应面积就小。
(4)抗氧化势能(稳定系数)
抗氧化势能(稳定系数)=静止时间+抗自由基特性+抗自由基能力+还原力
>1200,非常好;
1000~1200,良好;
800~1000,一般;
<800,差。
单一结果并不能全面反映啤酒的抗氧化特性,不同的内容物质在相应的检测过程中均表现出积极作用。
(5)物质抗氧化剂含量简便测量法
不同提取物中抗氧化剂的含量不同,溶液呈现稳定的蓝绿色的时间也不同,根据化学反应时间长短和消耗的ABFS (+)氧化剂溶液的多少,可以准确测定不同物质中抗氧化剂的含量,从而判断这种物质的抗氧化性能。
5 总结
(1)啤酒生产过程需要氧,而更多的工作是围绕避氧展开的;
(2)要降低啤酒的老化,保持一定的风味稳定性,除在避氧上采取一定的措施外,还须在减少老化前驱体物质、作用环境上下功夫;
(3)影响啤酒老化的因素比较复杂,还须我们在理论上不断探索,在实践中不断总结。
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