精釀原漿啤酒生產過程中雙乙酰控制技術研究

羅躍中　李忠英　熊名務

摘 ?要：雙乙酰是影響啤酒整體風味的重要因素，也是判斷啤酒是否成熟的重要標準，它是小麥經過了多種變化后的產物，在啤酒中，雙乙酰的風味閾值一般為每升0.15mg，一旦雙乙酰含量超標，就會導致啤酒出現不良口味，讓啤酒產生一種餿飯味，使其飲用口感降低。因此，在啤酒的生產過程中，必須降低雙乙酰的含量，使其控制在合適的范圍內。文章對雙乙酰的形成途徑進行了研究，提出了影響雙乙酰含量的幾個因素，并總結了控制雙乙酰含量的方法。

關鍵詞：雙乙酰控制;技術研究;啤酒生產

中圖分類號：TS262.5 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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

雙乙酰是一種獨特的風味物質，其特征是帶有一股類似于餿飯的味道。在生產啤酒時，啤酒的成熟度以及口感可以通過檢測雙乙酰的含量來判斷，其風味閾值是0.2ppm。其前驅體為a-乙酰乳酸，a-乙酰乳酸是經過啤酒酵母的幫助在乙酰羥酸合成酶的作用下產生的，并且經過非酶氧化的途徑在細胞的外部產生雙乙酰。對其含量進行合理的控制保證啤酒的飲用口感。因此，在進行啤酒生產時，降低其雙乙酰含量，使啤酒的口感達到最佳，使啤酒生產重點關注的問題。

1 微型精釀原漿啤酒的研究背景

我校與山東中德啤酒設備有限公司合作，引進一套10t原漿啤酒生產線，建立微型精釀原漿啤酒生產車間，于2015年9月份正式投入生產[1]。產品質量符合食品生產要求，消費者反饋效果較好。但是在生產過程發現雙乙酰控制不穩定且含量在0.05～0.08mg/L之間。雖然低于國家標準0.1mg/L，但啤酒產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過后續的過濾、殺菌和包裝處理，使用臨時酒桶灌裝，使用周期1～4天，灌裝后保藏周期不長的原因主要是沒有經過過濾的酵母隨著環境溫度的升高又重新代謝生產成雙乙酰等副產物，影響口感。因此，本文將重點研究影響啤酒風味物質雙乙酰產生的發酵生產條件、生產菌酵母及使用代數、生產條件等因素，旨在進一步降低和穩定控制雙乙酰含量，改善和提高精釀原漿啤酒口感風味。

2 雙乙酰的形成以及分解

在進行啤酒的發酵時， 啤酒酵母會產生大量的a-乙酰乳酸，由于其合成以及分解的不平衡，容易導致其在啤酒酵母中不斷的沉積，而有一部分進入到啤酒的發酵液中，從而發生反應，產生雙乙酰。啤酒酵母還能夠通過反應產生還原酶，可以對雙乙酰進行反應還原，變成乙偶姻，經過降解反應后生成丁二醇，丁二醇和乙偶姻都不會對啤酒的口感和其他方面產生影響。不過啤酒的后期發酵中酵母的含量大大減少，使得雙乙酰的還原效率降低，需要更長的時間才能將啤酒中的雙乙酰降到合理的值，從而對啤酒的生產周期產生了很大的影響[2]。

3 原漿啤酒生產中有效控制雙乙酰的方法

通過對雙乙酰的形成以及分解途徑進行研究，可以得出，控制啤酒中的雙乙酰的含量的途徑有以下三個途徑，第一是控制a-乙酰乳酸的生成量，在啤酒生產中，雙乙酰是啤酒酵母合成纈氨酸和亮氨酸過程中產生的，a-乙酰乳酸經過非酶氧化產生的，能有效的抑制a-乙酰乳酸的形成，從而直接達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，在啤酒的發酵液中，a-乙酰乳酸需要經歷很長時間的非酶促氧反應才能成為雙乙酰，但是如果將發酵液中的a-乙酰乳酸直接轉化為乙偶姻，而不產生雙乙酰，就能夠實現降低啤酒中雙乙酰含量的目的。第三是加快雙乙酰的轉化速度，通過提高發酵液中雙乙酰的轉化速度，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，從而降低發酵液中雙乙酰的含量。研究發現，經過了差不多10代的定向馴化篩選出優質的酵母菌株經過搖瓶發酵實驗，發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，研究發現，苯磺隆在酵母中的作用位點為ALS，對SM抗性突變株進行遺傳分析，發現SM抗性突變株的突變基因正是ALS的等位基因，這就使的SM抗性異變株可能會產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-氨基氮在啤酒的發酵中起到了非常關鍵的作用，a-氨基氮含量的高低能夠直接的影響到發酵后雙乙酰的高低。根據雙乙酰的形成途徑，如果麥汁中的a-氨基氮含量過高，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，而要達到該要求，就必須調整好麥芽與大米之間的比例關系[4]。

3.4 酵母的使用

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

3.5 高溫發酵

酵母內酶的作用與溫度密切相關，在保證酶活性的前提下，溫度越高，則反應的效果越快，所以，適當提高發酵的溫度，可以使雙乙酰的還原速度加快，發酵周期縮短，增加生產效率。在啤酒的生產旺季時，適當的提高發酵的溫度可以有效的使生產能力加快。我校生產工藝的發酵溫度為11℃左右，其發酵周期為25天左右，進入后期發酵期時，第十五天其雙乙酰的含量為0.11mg/L。將其發酵溫度提高至14℃時，其發酵周期為18天，在第十五天再次進行雙乙酰的測量，其含量僅為0.08mg/L，這充分說明了提高發酵溫度可以有效的降低雙乙酰的含量，使發酵周期大大縮短。

4 發展趨勢

在生產啤酒的過程中，對雙乙酰的形成和分解進行合理有效的控制可以大大的縮短啤酒的發酵周期。雙乙酰在啤酒的發酵中具有非常重要的作用，但是如果其不能達到標準就會嚴重的影響啤酒的口感。在啤酒生產中，雙乙酰的形成方式非常復雜。雙乙酰可以被還原酶還原成乙偶姻和丁二醇，然而這兩種物質對于啤酒可以說是沒有任何的影響。最近幾年，ALDC已經大規模的應用于我國的啤酒生產中，其具有縮短啤酒發酵周期的作用。啤酒在發酵期內加入ALDC主要是利用其代謝途徑，使a-乙酰乳酸直接形成乙偶姻，省去了中間的過程，從而大大的降低了雙乙酰在啤酒中的含量，使發酵時間縮短。這種方法雖然可以降低雙乙酰，縮短發酵周期，但是也存在了以下缺點。ALDC屬于蛋白質，在啤酒發酵時容易出現沉淀，從而使啤酒的口感受到影響。ALDC不能夠反復使用，因此其利用率比較低。啤酒的發酵液中會出現酶的殘留物，也會出現提純困難的情況。隨著我國分子生物學的不斷發展，已經有大量的研究人員對菌株的選育和基因重組進行了研究，并且已經取得了一定的成就。基因重組目前沒有實現工業化的重要因素就是來源于ALDC的酵母工程菌產出的啤酒安全還不能得到保證，消費者的接受程度也有待調查。

5 發展意義

隨著我國人民生活水平以及生活質量的不斷提高，人們對營養豐富口味獨特的啤酒風味要求也越來越高，而在啤酒的發酵過程中雙乙酰的含量是影響啤酒風味的最主要的因素，而我國現在啤酒企業較多，市場競爭十分激烈，企業為了在市場競爭中不被淘汰，所以提高啤酒質量，縮短啤酒發酵的周期，降低壓縮自己的成本，成為在競爭中提高自己競爭力的主要方法。因此如何降低啤酒在發酵過程中所產生的雙乙酰的含量，是值得繼續深入研究的。同時，利用通過本課題研究，可以進一步豐富學校“產學研”一體化啤酒校內實訓基地建設內涵，提高教學效果及學生職業素養。所以，該項目的研究具有十分重要的意義。

6 結束語

綜上所述，隨著我國啤酒行業的快速發展，人們對于啤酒質量的要求也越來越高，在激烈的市場競爭中，啤酒的質量是取勝的關鍵，只有對啤酒中雙乙酰的指標進行嚴格的控制，了解雙乙酰在發酵過程中的形成和分解機制，酵母、麥汁中的溶氧，a-氨基氮對雙乙酰含量的影響機理才能實現對雙乙酰含量的根本控制，為微型精釀啤酒生產雙乙酰控制技術提供應用理論和實驗依據。

參考文獻：

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[4]王發強，潘海東，蘇永福.啤酒生產過程中雙乙酰回升的控制[J].山東食品發酵，2000（01）：17-19.

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