蜂蜜艾爾精釀啤酒釀造工藝研究

黃 琳，許忠平，閆 菲，單孟穎，徐澤華，歐陽微，宋 佳*

（1.天津科技大學 生物工程學院 工業發酵微生物教育部重點實驗室，天津 300457；2.天津科技大學 生物工程學院 天津市微生物代謝與發酵過程控制技術工程中心，天津 300457）

啤酒是當今世界各種酒類生產中最多的一種釀造酒，以麥芽、啤酒花和水為主要原料，經過酵母發酵釀制而成[1-2]。采用上面發酵釀造工藝的艾爾精釀啤酒逐漸受到全球關注，越來越受到世界各地的消費者喜愛[3]。艾爾啤酒一般特點是：酒體呈琥鉑色，外觀透亮，泡沫豐富細膩，掛杯持久，酒體醇厚、飽滿，殺口力強；此外，由于其較高的發酵溫度，可以在發酵過程中可形成帶有果仁、水果等特有香氣的酯類物質，使得酒體香氣豐富[4]。

隨著人們生活水平提高，人們越來越關注啤酒的保健功能[5]。蜂蜜是由蜜蜂采集植物蜜腺分泌的汁液經充分釀造而成，主要成分為糖類，其中60%～80%是人體容易吸收的葡萄糖和果糖。蜂蜜的作用不言而喻，有美容養顏、抗癌抑菌、多種氨基酸、消除疲勞等多種功效[6-7]。鑒于其較高的藥用及營養價值，可應用在營養型滋補品、蜜餞食品、藥用品等領域，此外，還被廣泛應用到釀制蜜酒、啤酒加工過程中。

蜂蜜艾爾啤酒在國外受到釀酒愛好者的追捧，2011年美國前總統奧巴馬推出了白宮第一款自釀啤酒，即白宮蜂蜜艾爾，該款產品不僅促進了美國的外交，更向世界展示美國精釀文化，推動了美國的精釀和工業啤酒產業黃金時期的發展，但關于蜂蜜艾爾啤酒較為系統的釀制工藝研究尚鮮有報道[8-9]。我國精釀啤酒研究起步較晚[10]，劉連成[11]在傳統黑啤酒釀造工藝上添加了洋槐蜜，釀造的保健黑啤中氨基酸、維生素及總酚物質含量比常規含量略高。潘彥睿等[12]利用蜂蜜、松針、馬鈴薯、酒花等為主料，研制了松針蜂蜜保健型啤酒，營養成分豐富，口感穩定。本研究針對我國蜂蜜艾爾精釀啤酒較為缺乏的現狀，采用椴樹蜂蜜作為艾爾啤酒工藝開發的輔料，將單因素試驗與響應面優化試驗方法結合，優化蜂蜜艾爾精釀啤酒的釀造工藝條件，為開發蜂蜜艾爾精釀啤酒產品提供相關的技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與方法

澳洲淡色艾爾大麥芽（色度3.5～4.0 EBC）、澳洲水晶焦香麥芽（色度150 EBC）、卡斯卡特酒花顆粒（α-酸5.6%～8.8%）、先鋒酒花顆粒（α-酸4.7%～6.3%）：福源家釀精工啤酒公司；椴樹蜂蜜：上海冠生園蜂制品有限公司；WB06酵母：法國弗曼迪斯；葡萄糖：山西長清生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

VS-13000L-U超凈工作臺：蘇州安泰空氣技術股份有限公司；EBC粉碎機：德國Buhler公司；家釀一體機：新西蘭Grainfather公司；LRH-250-A生化培養箱：韶關市泰宏醫療器械有限公司；BCD-328WDFT冰箱：青島海爾股份有限公司；LB-90T手持糖度計：速為儀器儀表有限公司；UV-5100紫外可見分光光度計：上海元析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蜂蜜艾爾精釀啤酒工藝流程及操作要點

原料配比：將澳洲淡色艾爾大麥芽、澳洲水晶焦香麥芽兩種麥芽按8∶1比例進行混合。

麥芽粉碎[13-14]：澳洲淡色艾爾大麥芽、澳洲水晶焦香麥芽加水濕粉碎，粉碎效果保證麥芽皮破而不碎，基本完整。

糖化：糖化過程采用浸出法[15]，原料與水按1∶3（kg∶L）料液比進行混合，糖化罐中加入85%水，升溫至40℃，加入內層桶（含下層篩板）；邊加入麥芽，邊攪拌，避免結塊。上層篩板將麥層壓緊，安裝導流管，打開循環泵，保溫10 min；加熱升溫至45℃，保溫60 min；升溫到68℃，保溫80 min；升溫至78℃，保溫5 min，關閉循環泵，卸掉導流管，結束糖化過程。

過濾：將內層桶提起，過濾麥芽汁，待液面低于濾層，加入78℃溫水（加總水量35%）進行洗糟。

蜂蜜的溶解：取部分濾汁冷卻至室溫，按比例添加溶解蜂蜜。

煮沸[16]及酒花、蜂蜜的添加：過濾、洗糟過程同時開啟加熱裝置，加熱至100℃開始計時60 min。煮沸第5分鐘添加先鋒啤酒花顆粒；煮沸第30分鐘添加卡斯卡特啤酒花顆粒；煮沸第55分鐘，添加蜂蜜液。煮沸結束，關閉加熱開關，用攪拌器向同一方向攪拌，回旋沉淀，靜置10 min，分離凝固物。用糖度計測定麥芽汁濃度。

干酵母活化：稱取艾爾WB06型活性干酵母，加入溫度為25～28℃的純凈水，按酵母和水比例為1∶10的比例攪拌溶解，恒溫活化20～25 min，間隔10 min攪拌一次。活化結束，冷卻至室溫備用。

主發酵及二次發酵[17]：盤管冷卻麥芽汁，先內循環使得料液降溫至60℃，后導入主發酵桶。添加酵母WB06型活性酵母液，接種量為0.38～0.57 g/L。將麥汁移至發酵罐后密封發酵，控制發酵溫度為16～20℃，以保證酵母的生長繁殖。發酵期間，當發酵液殘糖不減、比重恒定時，結束主發酵。二次發酵轉入密封罐，加入適量葡萄糖，室溫放置5～7 d。移至低溫4℃貯藏[18]。

1.3.2 釀造工藝條件優化單因素試驗

用單因素變量控制法進行單因素試驗，研究原麥汁濃度（10°P、12°P、14°P、16°P、18°P）、發酵溫度（12℃、14℃、16℃、18℃、20℃）、葡萄糖添加量（4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8 g/L）、蜂蜜添加量（2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%）對蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分的影響。

1.3.3 釀造工藝條件優化響應面優化

在單因素試驗結果的基礎上，根據Box-Behnken設計試驗[19]，以感官評分（Y）為響應值，對原麥汁濃度（A）、發酵溫度（B）、葡萄糖添加量（C）、蜂蜜添加量（D）進行4因素3水平響應面試驗。

1.3.4 品質分析

（1）感官品評

10位感官品評專家對蜂蜜艾爾精釀啤酒產品的泡沫、色澤、香氣、口味、組織狀態五方面進行感官評價，滿分100分，取感官評分平均值。感官評分標準見表1。

表1 蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評價標準Table1 Sensory evaluation standards of honey ale craft beer

（2）產品理化指標的測定

色度、苦味值、總酸、雙乙酰、酒精度的測定：按照國標GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》中相關規定進行檢測[20]；大腸桿菌的測定采用國標GB 4789.3—2016《食品微生物學檢驗大腸菌群計數》中的計數法[21]。

（3）產品質量分析

按照GB/T4927—2008《啤酒》中特種啤酒的要求執行。

1.3.5 數據處理方法

Origin作圖軟件及Design-Expert數據分析軟件。

2 結果與分析

2.1 釀造工藝條件優化單因素試驗

2.1.1 原麥汁濃度對蜂蜜艾爾精釀啤感官評分的影響

圖1 原麥汁濃度對蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分的影響Fig.1 Effect of the original wort concentration on the sensory score of honey ale craft beer

由圖1可知，隨著原麥汁濃度的增加，蜂蜜艾爾精釀啤酒的感官評分呈現先增加后減小的趨勢；當原麥汁濃度為14°P，蜂蜜艾爾精釀啤酒的感官評分達到最大值，酒體顏色呈琥珀色，麥香、酒花及蜂蜜香氣協調，口感醇厚，苦度偏低。當原麥汁濃度繼續升高時，啤酒的感官評分呈現下降趨勢，這是因為較高的麥汁濃度，使得艾爾酵母的整體活力和發酵性能發生相應變化，酵母代謝產生的香味物質也發生了變化，影響了酒體的整體感官評分。因此，選擇最佳原麥汁濃度為14°P。

2.1.2 發酵溫度對蜂蜜艾爾精釀啤感官評分的影響

圖2 發酵溫度對蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on the sensory score of honey ale craft beer

由圖2可知，隨著發酵溫度的升高，蜂蜜艾爾精釀啤酒的感官評分呈現先增高后降低的趨勢。發酵溫度為16～20℃時，啤酒的感官評分在76分以上，當發酵溫度較低時，艾爾酵母發酵速度較慢，酒體產生的香氣較淡；當發酵溫度為18℃時，啤酒感官評分達到最高值，酒體中香氣更加豐富，口感層次感強、更佳飽滿。當發酵溫度為20℃時，可能因為溫度過高，發酵速度過快，產生的高級醇含量較高，影響了酒體的整體口感。因此，選擇最佳發酵溫度為18℃。

2.1.3 葡萄糖添加量對蜂蜜艾爾精釀啤感官評分的影響

圖3 葡萄糖添加量對蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分的影響Fig.3 Effect of glucose addition on the sensory score of honey ale craft beer

由圖3可知，隨著葡萄糖添加量的增加，蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分呈先增加后減小的趨勢；當葡萄糖添加量為6 g/L時，啤酒感官評分達到最高值，酒體的殺口感適中；當葡萄糖添加量＞6 g/L時，酒體殺口感過度影響了酒體的整體感官效果，這可能是由于葡萄糖增加對啤酒的醇厚度產生了一定的影響，隨著葡萄糖添加量的增加，醇厚度等重要指標會增加過度。因此，選擇最佳葡萄糖添加量為6 g/L。

2.1.4 蜂蜜添加量對蜂蜜艾爾精釀啤感官評分的影響

圖4 蜂蜜添加量對蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分的影響Fig.4 Effect of honey addition on the sensory score of honey ale craft beer

由圖4可知，隨著蜂蜜添加量的增加，蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分呈先增加后減小的趨勢；當蜂蜜的添加量為3.5%時，啤酒感官評分達到最高值，啤酒獨特的蜂蜜醇香味突出，回味悠長，口感飽滿。當蜂蜜的添加量＜3.5%時，蜂蜜香氣和口感在酒體中較淡；當蜂蜜的添加量＞3.5%時，酒體口感偏甜膩。因此，選擇最佳蜂蜜添加量為3.5%。

2.2 蜂蜜艾爾精釀啤酒工藝優化響應面試驗結果

在單因素的基礎上，利用Design Expert軟件分析，以原麥汁濃度（A）、發酵溫度（B）、葡萄糖添加量（C）、蜂蜜添加量（D）為響應因素，以感官評分為響應指標，采用響應面試驗對蜂蜜艾爾精釀啤酒釀造工藝進行優化。Box-Behnken試驗設計及結果見表2，響應面試驗結果方差分析見表3。

表2 蜂蜜艾爾精釀啤酒釀造工藝優化Box-Behnken試驗設計與結果Table2 Design and results of Box-Behnken experiments for brewing process optimization of honey ale craft beer

將所得試驗數據（見表2）利用Design Expert軟件對各因素進行多元回歸擬合，得到二次多項回歸方程：

表3 回歸模型方差分析Table3 Variance analysis of regression model

由表3可知，一次項A、C、D，交互項CD，二次項A2、C2對感官評分的結果影響極顯著（P＜0.01）；其他因素對結果影響不顯著（P＞0.05）；該回歸模型的P值＜0.000 1，說明該模型的影響達到極顯著水平；失擬項P=0.059 7＞0.05，表明模型失擬項不顯著。模型的總決定系數R2=0.971 6，表明該模型能解析97.16%的響應變化，僅存在2.84%的總變異，說明該模型擬合程度很好，試驗誤差比較小。校正決定系數0.9431，說明該模型響應值變化有94.31%來源于所選變量。響應值Y的變異系數（coefficientofvariation，CV）與試驗精確度和重復性成反比，其變異系數CV=0.60%＜5%，說明試驗的精確度和重復性較高。

根據回歸方程，通過Design-Expert軟件繪制葡萄糖添加量和蜂蜜添加量交互作用圖，結果如圖5所示，葡萄糖添加量和蜂蜜添加量交互作用顯著，與表3中的交互項P值分析結果相符；響應面的坡度較為陡峭，說明感官評分的響應值對葡萄糖添加量和蜂蜜添加量變化較為敏感。

通過Design Expert分析得到蜂蜜艾爾精釀啤酒的釀造工藝條件為原麥汁濃度12.56°P，發酵溫度18℃，葡萄糖添加量7 g/L，蜂蜜添加量3.05%時，有最大預測感官評分95.98分。在此最優條件發酵驗證，得蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分為96.64分，與預測值相對誤差為0.69%，表明響應面優化得到的蜂蜜艾爾精釀啤酒釀造工藝是準確可靠的。

圖5 葡萄糖添加量和蜂蜜添加量交互作用對感官評分影響的響應面和等高線Fig.5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between glucose addition and honey addition on the sensory score

2.3 蜂蜜艾爾啤酒檢測分析結果

對最優工藝條件下生產的蜂蜜艾爾精釀啤酒進行品質檢測分析，結果見表4。由表4可知，蜂蜜艾爾精釀啤酒產品的理化和衛生指標符合國家相關標準，滿足GB/T 4927—2008《啤酒》中特種啤酒的要求。蜂蜜艾爾精釀啤酒整體呈琥珀色；泡沫豐富細膩，掛杯持久；麥香、酒花、蜂蜜香氣協調；口感細膩，酒體飽滿，殺口感強。

表4 蜂蜜艾爾精釀啤酒理化、衛生指標檢測結果Table4 Detection results of physicochemical and hygienic indexes of honey ale beer

3 結論

本研究以澳洲大麥芽、水晶麥芽、酒花和蜂蜜為原料，考察原麥汁濃度、蜂蜜添加量、發酵溫度、葡萄糖添加量對蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分的影響。在單因素試驗的基礎上，利用響應面分析法優化啤酒釀造工藝條件，得到最優工藝參數為原麥汁濃度為12.56°P，發酵溫度18℃，葡萄糖添加量為7g/L，蜂蜜添加量為3.05%。在此優化條件下，產品感官評價分值為96.64分。蜂蜜艾爾精釀啤酒產品的理化和衛生指標符合國家相關標準，滿足GB/T 4927—2008《啤酒》中特種啤酒的要求。啤酒成品呈琥珀色，香氣豐富、協調，酒體醇厚、口感細膩，殺口力強，是一款有特色突出的艾爾啤酒。