精釀原漿啤酒生產(chǎn)過(guò)程中雙乙酰控制技術(shù)研究

羅躍中　李忠英　熊名務(wù)

摘 ?要：雙乙酰是影響啤酒整體風(fēng)味的重要因素，也是判斷啤酒是否成熟的重要標(biāo)準(zhǔn)，它是小麥經(jīng)過(guò)了多種變化后的產(chǎn)物，在啤酒中，雙乙酰的風(fēng)味閾值一般為每升0.15mg，一旦雙乙酰含量超標(biāo)，就會(huì)導(dǎo)致啤酒出現(xiàn)不良口味，讓啤酒產(chǎn)生一種餿飯味，使其飲用口感降低。因此，在啤酒的生產(chǎn)過(guò)程中，必須降低雙乙酰的含量，使其控制在合適的范圍內(nèi)。文章對(duì)雙乙酰的形成途徑進(jìn)行了研究，提出了影響雙乙酰含量的幾個(gè)因素，并總結(jié)了控制雙乙酰含量的方法。

關(guān)鍵詞：雙乙酰控制;技術(shù)研究;啤酒生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：TS262.5 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）31-0158-02

Abstract： Diacetyl is not only an important factor affecting the overall flavor of beer， but also an important standard to judge whether beer is mature or not. It is the product of wheat after many changes. In beer， the flavor threshold of diacetyl is generally 0.15mg per liter. Once the diacetyl content exceeds the standard， it will lead to bad taste of beer， make beer produce a kind of stale taste and reduce its taste. Therefore， in the process of beer production， the content of diacetyl must be reduced and controlled in a suitable range. In this paper， the formation pathway of diacetyl was studied， several factors affecting the content of diacetyl were put forward， and the methods of controlling the content of diacetyl were summarized.

Keywords： diacetyl control; technical research; beer production

引言

雙乙酰是一種獨(dú)特的風(fēng)味物質(zhì)，其特征是帶有一股類似于餿飯的味道。在生產(chǎn)啤酒時(shí)，啤酒的成熟度以及口感可以通過(guò)檢測(cè)雙乙酰的含量來(lái)判斷，其風(fēng)味閾值是0.2ppm。其前驅(qū)體為a-乙酰乳酸，a-乙酰乳酸是經(jīng)過(guò)啤酒酵母的幫助在乙酰羥酸合成酶的作用下產(chǎn)生的，并且經(jīng)過(guò)非酶氧化的途徑在細(xì)胞的外部產(chǎn)生雙乙酰。對(duì)其含量進(jìn)行合理的控制保證啤酒的飲用口感。因此，在進(jìn)行啤酒生產(chǎn)時(shí)，降低其雙乙酰含量，使啤酒的口感達(dá)到最佳，使啤酒生產(chǎn)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

1 微型精釀原漿啤酒的研究背景

我校與山東中德啤酒設(shè)備有限公司合作，引進(jìn)一套10t原漿啤酒生產(chǎn)線，建立微型精釀原漿啤酒生產(chǎn)車間，于2015年9月份正式投入生產(chǎn)[1]。產(chǎn)品質(zhì)量符合食品生產(chǎn)要求，消費(fèi)者反饋效果較好。但是在生產(chǎn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)雙乙酰控制不穩(wěn)定且含量在0.05～0.08mg/L之間。雖然低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.1mg/L，但啤酒產(chǎn)品中雙乙酰還有很大降低空間。此外，作為精釀原漿啤酒不需要經(jīng)過(guò)后續(xù)的過(guò)濾、殺菌和包裝處理，使用臨時(shí)酒桶灌裝，使用周期1～4天，灌裝后保藏周期不長(zhǎng)的原因主要是沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)濾的酵母隨著環(huán)境溫度的升高又重新代謝生產(chǎn)成雙乙酰等副產(chǎn)物，影響口感。因此，本文將重點(diǎn)研究影響啤酒風(fēng)味物質(zhì)雙乙酰產(chǎn)生的發(fā)酵生產(chǎn)條件、生產(chǎn)菌酵母及使用代數(shù)、生產(chǎn)條件等因素，旨在進(jìn)一步降低和穩(wěn)定控制雙乙酰含量，改善和提高精釀原漿啤酒口感風(fēng)味。

2 雙乙酰的形成以及分解

在進(jìn)行啤酒的發(fā)酵時(shí)， 啤酒酵母會(huì)產(chǎn)生大量的a-乙酰乳酸，由于其合成以及分解的不平衡，容易導(dǎo)致其在啤酒酵母中不斷的沉積，而有一部分進(jìn)入到啤酒的發(fā)酵液中，從而發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生雙乙酰。啤酒酵母還能夠通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)生還原酶，可以對(duì)雙乙酰進(jìn)行反應(yīng)還原，變成乙偶姻，經(jīng)過(guò)降解反應(yīng)后生成丁二醇，丁二醇和乙偶姻都不會(huì)對(duì)啤酒的口感和其他方面產(chǎn)生影響。不過(guò)啤酒的后期發(fā)酵中酵母的含量大大減少，使得雙乙酰的還原效率降低，需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能將啤酒中的雙乙酰降到合理的值，從而對(duì)啤酒的生產(chǎn)周期產(chǎn)生了很大的影響[2]。

3 原漿啤酒生產(chǎn)中有效控制雙乙酰的方法

通過(guò)對(duì)雙乙酰的形成以及分解途徑進(jìn)行研究，可以得出，控制啤酒中的雙乙酰的含量的途徑有以下三個(gè)途徑，第一是控制a-乙酰乳酸的生成量，在啤酒生產(chǎn)中，雙乙酰是啤酒酵母合成纈氨酸和亮氨酸過(guò)程中產(chǎn)生的，a-乙酰乳酸經(jīng)過(guò)非酶氧化產(chǎn)生的，能有效的抑制a-乙酰乳酸的形成，從而直接達(dá)到控制啤酒中雙乙酰的目的。第二是提高a-乙酰乳酸的降解速度，在啤酒的發(fā)酵液中，a-乙酰乳酸需要經(jīng)歷很長(zhǎng)時(shí)間的非酶促氧反應(yīng)才能成為雙乙酰，但是如果將發(fā)酵液中的a-乙酰乳酸直接轉(zhuǎn)化為乙偶姻，而不產(chǎn)生雙乙酰，就能夠?qū)崿F(xiàn)降低啤酒中雙乙酰含量的目的。第三是加快雙乙酰的轉(zhuǎn)化速度，通過(guò)提高發(fā)酵液中雙乙酰的轉(zhuǎn)化速度，就可以直接控制啤酒中的雙乙酰含量只要從控制a-乙酰乳酸的生成量，并提高其纈氨酸的轉(zhuǎn)化效率，可有效控制啤酒中雙乙酰的含量。

3.1 高濃度雙乙酰的馴化

在培養(yǎng)基中加入高濃度的雙乙酰，從而篩選出雙乙酰降解速度快的菌株，從而降低發(fā)酵液中雙乙酰的含量。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)了差不多10代的定向馴化篩選出優(yōu)質(zhì)的酵母菌株經(jīng)過(guò)搖瓶發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，發(fā)酵液中的雙乙酰含量相比于原始菌株下降了近40%，其他生物特征卻仍然與開(kāi)始的菌株一致[3]。

3.2 苯磺隆、甲黃隆的定向馴化

這兩種物質(zhì)都屬于磺酰脲類型的除草劑，它的主要作用是控制a-乙酰乳酸的活性，使其受到抑制，并且阻礙纈氨酸和異亮氨酸之間的合成，研究發(fā)現(xiàn)，苯磺隆在酵母中的作用位點(diǎn)為ALS，對(duì)SM抗性突變株進(jìn)行遺傳分析，發(fā)現(xiàn)SM抗性突變株的突變基因正是ALS的等位基因，這就使的SM抗性異變株可能會(huì)產(chǎn)生一些活性比較低的a-乙酰乳酸合成酶。所以，可以篩選出一些苯磺隆抗性異變株來(lái)獲得雙乙酰酵母菌株。

3.3 麥汁的成分

麥汁中的a-氨基氮在啤酒的發(fā)酵中起到了非常關(guān)鍵的作用，a-氨基氮含量的高低能夠直接的影響到發(fā)酵后雙乙酰的高低。根據(jù)雙乙酰的形成途徑，如果麥汁中的a-氨基氮含量過(guò)高，就能夠有效的抑制a-乙酰乳酸的形成，從而減少雙乙酰的生成，使酵母更加容易繁殖，因此酵母的生長(zhǎng)繁殖必須要有足夠豐富的氮。因此，麥汁中的a-氨基氮含量不能低于每升180mg，而要達(dá)到該要求，就必須調(diào)整好麥芽與大米之間的比例關(guān)系[4]。

3.4 酵母的使用

酵母的菌種對(duì)于啤酒中的連二酮的含量有著非常重要的影響，在發(fā)酵后期能夠?qū)㈦p乙酰消除的酵母絕對(duì)不能是呼吸低效而且發(fā)酵速度慢的，并且需要有一定數(shù)量的細(xì)胞留在啤酒中，不同的酵母菌種，在發(fā)酵時(shí)對(duì)雙乙酰的還原程度也強(qiáng)弱不同，所以必須選擇還原雙乙酰能力強(qiáng)的菌種。在發(fā)酵液中，酵母的接種量對(duì)于雙乙酰的形成有著非常明顯的關(guān)系。如果發(fā)酵液中的細(xì)胞數(shù)量多，那么酵母的繁殖數(shù)量就少，消耗麥汁中的纈氨酸就少了，便可以實(shí)現(xiàn)減少a-乙酰乳酸，減少雙乙酰的目的。一般糖化完滿灌后，需要進(jìn)行酵母的數(shù)量檢測(cè)，酵母的數(shù)量必須在15-20×106個(gè)/ml的標(biāo)準(zhǔn)，如果達(dá)不到該標(biāo)準(zhǔn)，就必須要增加酵母數(shù)量，隨著酵母的使用代數(shù)增加，其還原雙乙酰的能力也會(huì)逐漸的減弱，因此，一般情況下酵母的使用代數(shù)為7代左右[5]。

3.5 高溫發(fā)酵

酵母內(nèi)酶的作用與溫度密切相關(guān)，在保證酶活性的前提下，溫度越高，則反應(yīng)的效果越快，所以，適當(dāng)提高發(fā)酵的溫度，可以使雙乙酰的還原速度加快，發(fā)酵周期縮短，增加生產(chǎn)效率。在啤酒的生產(chǎn)旺季時(shí)，適當(dāng)?shù)奶岣甙l(fā)酵的溫度可以有效的使生產(chǎn)能力加快。我校生產(chǎn)工藝的發(fā)酵溫度為11℃左右，其發(fā)酵周期為25天左右，進(jìn)入后期發(fā)酵期時(shí)，第十五天其雙乙酰的含量為0.11mg/L。將其發(fā)酵溫度提高至14℃時(shí)，其發(fā)酵周期為18天，在第十五天再次進(jìn)行雙乙酰的測(cè)量，其含量?jī)H為0.08mg/L，這充分說(shuō)明了提高發(fā)酵溫度可以有效的降低雙乙酰的含量，使發(fā)酵周期大大縮短。

4 發(fā)展趨勢(shì)

在生產(chǎn)啤酒的過(guò)程中，對(duì)雙乙酰的形成和分解進(jìn)行合理有效的控制可以大大的縮短啤酒的發(fā)酵周期。雙乙酰在啤酒的發(fā)酵中具有非常重要的作用，但是如果其不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)嚴(yán)重的影響啤酒的口感。在啤酒生產(chǎn)中，雙乙酰的形成方式非常復(fù)雜。雙乙酰可以被還原酶還原成乙偶姻和丁二醇，然而這兩種物質(zhì)對(duì)于啤酒可以說(shuō)是沒(méi)有任何的影響。最近幾年，ALDC已經(jīng)大規(guī)模的應(yīng)用于我國(guó)的啤酒生產(chǎn)中，其具有縮短啤酒發(fā)酵周期的作用。啤酒在發(fā)酵期內(nèi)加入ALDC主要是利用其代謝途徑，使a-乙酰乳酸直接形成乙偶姻，省去了中間的過(guò)程，從而大大的降低了雙乙酰在啤酒中的含量，使發(fā)酵時(shí)間縮短。這種方法雖然可以降低雙乙酰，縮短發(fā)酵周期，但是也存在了以下缺點(diǎn)。ALDC屬于蛋白質(zhì)，在啤酒發(fā)酵時(shí)容易出現(xiàn)沉淀，從而使啤酒的口感受到影響。ALDC不能夠反復(fù)使用，因此其利用率比較低。啤酒的發(fā)酵液中會(huì)出現(xiàn)酶的殘留物，也會(huì)出現(xiàn)提純困難的情況。隨著我國(guó)分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，已經(jīng)有大量的研究人員對(duì)菌株的選育和基因重組進(jìn)行了研究，并且已經(jīng)取得了一定的成就。基因重組目前沒(méi)有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的重要因素就是來(lái)源于ALDC的酵母工程菌產(chǎn)出的啤酒安全還不能得到保證，消費(fèi)者的接受程度也有待調(diào)查。

5 發(fā)展意義

隨著我國(guó)人民生活水平以及生活質(zhì)量的不斷提高，人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)豐富口味獨(dú)特的啤酒風(fēng)味要求也越來(lái)越高，而在啤酒的發(fā)酵過(guò)程中雙乙酰的含量是影響啤酒風(fēng)味的最主要的因素，而我國(guó)現(xiàn)在啤酒企業(yè)較多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，企業(yè)為了在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中不被淘汰，所以提高啤酒質(zhì)量，縮短啤酒發(fā)酵的周期，降低壓縮自己的成本，成為在競(jìng)爭(zhēng)中提高自己競(jìng)爭(zhēng)力的主要方法。因此如何降低啤酒在發(fā)酵過(guò)程中所產(chǎn)生的雙乙酰的含量，是值得繼續(xù)深入研究的。同時(shí)，利用通過(guò)本課題研究，可以進(jìn)一步豐富學(xué)校“產(chǎn)學(xué)研”一體化啤酒校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)內(nèi)涵，提高教學(xué)效果及學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)。所以，該項(xiàng)目的研究具有十分重要的意義。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)啤酒行業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)于啤酒質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，啤酒的質(zhì)量是取勝的關(guān)鍵，只有對(duì)啤酒中雙乙酰的指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，了解雙乙酰在發(fā)酵過(guò)程中的形成和分解機(jī)制，酵母、麥汁中的溶氧，a-氨基氮對(duì)雙乙酰含量的影響機(jī)理才能實(shí)現(xiàn)對(duì)雙乙酰含量的根本控制，為微型精釀啤酒生產(chǎn)雙乙酰控制技術(shù)提供應(yīng)用理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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