焙焦油莎豆粕精釀啤酒風味物質表征及其貨架期穩定性研究

張雷，張璐璐，劉香英，孫洪蕊，羊璽月，康立寧*

（1.吉林省農業科學院農產品加工研究所，吉林 長春 130033；2.吉林農業科技學院食品工程學院，吉林 吉林 132101；3.北華大學林學院，吉林 吉林 132013）

精釀啤酒是近年來新興的一類迎合特殊人群需求、追求個性化的啤酒類型。精釀啤酒作為一種穩定性較差的膠體溶液，灌裝后的澄清度和透明度只是暫時和相對的[1]。隨著貯藏時間的延長，在氧氣、光照、振動等因素的影響下，會出現顏色加深、渾濁、沉淀、變質等現象[2-3]。啤酒穩定性是鑒定啤酒保質期的綜合指標。精釀啤酒作為一種發酵飲料，特殊的風味、泡沫和色澤是吸引消費者的主要因素[4]。精釀啤酒經過發酵作用產生的風味物質有上千種，包括醇類、酯類、羰基類、有機酸類、硫化物等，這些物質之間微妙的平衡關系，共同構成了不同類型啤酒特有的風味[5]。高級醇比例過高，則啤酒口味不協調，并且飲后“易上頭”，使人產生不適感，若高級醇比例過低，則啤酒酯香味突出，影響啤酒正?？诟衃6-7]。酯香氣含量與種類越豐富啤酒芳香味道越明顯[8]。在影響啤酒成熟的風味物質中，雙乙酰是一個非常重要的指標，如今已被視為啤酒成熟的重要標志。雙乙酰是啤酒中主要的風味物質，當其含量超過閾值（0.1 mg/L）時，啤酒會產生一種令人不愉快的感覺[9]。因此，風味物質的好壞直接影響到啤酒的品質。如何提高啤酒關鍵風味物質的含量，豐富風味物質的種類一直是啤酒領域研究的熱點。雖然啤酒穩定性的研究越來越受到重視，但對精釀啤酒理化性質和穩定性的研究卻很少。因此，本文通過測定油莎豆精釀成品啤酒貨架期的理化參數，揭示啤酒的理化性質與穩定性內在關系，為啤酒穩定性評價提供必要的參數。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油莎豆：河北省定州市世和農業科技有限公司；大麥芽：山東金釀生物科技有限公司；US-04酵母、薩茲酒花：帝伯仕精釀有限公司；酚酞（分析純）：沈陽從科化工有限公司；氫氧化鈉（分析純）：濟南潤輝化工有限公司；鹽酸（分析純）：沈陽興惠達化工有限公司；鄰苯二胺（分析純）：山東豪順化工有限公司；有機硅消泡劑（分析純）：上海凱茵化工有限公司；辛醇（色譜純）：山東菲爾新材料有限公司；異辛烷（色譜純）：濟南普萊華化工有限公司；純凈水：吉林農業科技學院釀造科技創新中心。

1.2 儀器與設備

T9紫外可見分光光度計：蘇州賽力威儀器設備有限公司；JC-TD4臺式低速自動平衡離心機：青島精誠儀器儀表有限公司；啤酒全套生產線（包括發酵罐、糖化罐、回旋槽、制冷系統、啤酒灌裝設備）：哈爾濱順成創新科技發展有限公司；RT2016電磁爐：廣州市諾在商貿有限公司；XS-10多功能麥芽粉碎機：上海兆申科技有限公司；AL104電子天平：梅特勒—托利多儀器有限公司；LB-90手持糖度計：河北慧采科技有限公司；SQ-28冷藏柜：山東省博興縣匯利豐廚房設備廠；7890B氣相質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析儀：費爾伯恩精密儀器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料處理方法

新鮮采收的油莎豆，洗凈表面浮土，在室溫25℃條件下晾干，60℃烘箱中烘制48 h，進行壓榨除油，收集壓榨除油后的豆粕，再將豆粕進行微波殺菌，殺菌溫度85℃，時間15s。用輸出功率為300 W的電磁爐烘炒10 min。將炒熟的豆粕，按照料液比為1∶2.5（g/mL），40℃溫水浸提3 h。過濾，煮沸殺菌，靜置冷卻10 h，下層分液，即為發酵液A，用于補料發酵。大麥芽在粉碎機中進行粉碎，粉碎標準為麥芽胚乳成粉，皮殼破而不碎。

1.3.2 啤酒的加工

以300 L發酵體積為例，將粉碎好的60 kg大麥芽投入溫度為35℃的糖化鍋中進行攪拌，隨后加熱到45℃保持20 min，再加熱到50℃保持50 min，再加熱到72℃保持10 min，再加熱到78℃，制得糖化醪。洗糟前向洗糟槽中泵入78℃純凈水，水量為過篩板水位2 cm，再將糖化醪泵入過濾槽中，靜置2 min，隨后進行過濾，用60 L 70℃的水洗糟兩次，制得麥汁。煮沸溫度為100℃，開始煮沸時投入100 g酒花，煮沸時間為1 h，煮沸結束時投入90 g酒花，煮沸結束后測糖度為11%。麥汁在回旋槽中進行回旋沉淀，靜置20 min。利用板式換熱器冷卻麥汁，溫度控制在20℃，同時在麥汁入罐時，控制氧氣壓力0.5 MPa，充氧1 min，入罐結束時用70℃熱水將管路麥汁頂進發酵罐。酵母菌種添加量為300 g，起始發酵溫度為18℃，每隔24 h排一次沉淀物，同時測定發酵液糖度，待糖度至4.5%左右，干投酒花45 g；隨后，每24 h降低2℃，并同時排酵母與沉淀物，直至降至4℃，停止降溫，即為發酵液B。將發酵罐壓力緩慢卸壓，向發酵液B中加入發酵液A（30 L）或灌裝時以A液為15%添加，溫度控制在14℃～16℃，7 d后封罐，控制壓力在1.5 MPa，每天降低2℃，排沉淀物，最后溫度降至2℃，后儲7 d，即為成品。出酒前1 d利用二氧化碳鋼瓶將罐內壓力補壓至2.0 MPa，碳化24 h，備壓灌裝。

1.3.3 揮發物檢測

1.3.3.1 前處理方法

稱取適量樣品置于頂空瓶中，加3 mL飽和NaCl溶液密封，于80℃下平衡30 min，用固相微萃取針萃取30 min，待萃取結束后，萃取針在進樣口解吸5 min。

1.3.3.2 氣相色譜-質譜檢測條件

色譜柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；分流比：不分流；載氣流速：1.0 mL/min；進樣口溫度：240℃；掃描方式：完全掃描；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：180℃；升溫程序：起始溫度45℃，保持4 min，以6℃/min的速率升至130℃，再以10℃/min的速率升至240℃，保持8 min。采集到的質譜圖利用NIST譜庫進行檢索，鑒定樣品中的揮發性成分，并利用面積歸一化法分析各成分的相對含量。

1.3.4 貯藏試驗及理化性質檢測

用鋁罐（aluminum can，AC）與滌綸樹脂（polyethylene terephthalate，PET）棕色瓶裝啤酒，分別置于4℃條件下貯藏，在貯藏期第0天、第20天、第40天、第60天、第80天進行理化性質分析。色度采用分光光度法測定，總酸值采用指示劑法測定，泡持時間采用秒表法測定，總多酚含量測定參照GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》。

1.3.5 數據分析

所有數據結果以平均值±標準差表示，均數比較采用t檢驗。p<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 焙焦油莎豆粕精釀啤酒風味物質分析

焙焦油莎豆粕精釀啤酒風味物質表征見表1。

表1 焙焦油莎豆粕精釀啤酒風味物質表征Table 1 Flavor substance characterization of craft beer made from baked meal of de-fat yellow nut sedge

續表1 焙焦油莎豆粕精釀啤酒風味物質表征Continue table 1 Flavor substance characterization of craft beer made from baked meal of de-fat yellow nut sedge

啤酒揮發性物質的變化對啤酒的感官品質具有重要的意義[10-11]。高級醇類、酯類、醛等的組成及含量，將影響啤酒的最終品質。高級醇類和酯類是啤酒中令人愉快的理想的揮發性化合物，而雙乙酰則被認為是使啤酒產生負面效應的關鍵物質[12-13]。啤酒中的所有風味成分都必須控制在一定范圍內，否則，一種或一組化合物可能破壞風味平衡。由表1可知，油莎豆精釀啤酒樣品經GC-MS分析，共檢測出香氣成分42種，其中醇類物質7種，占總香氣成分相對含量的71.95%，分別為乙醇、異戊醇、苯乙醇、橙花叔醇、4-（己氧基）-1-丁醇、9-癸烯-1-醇，其中相對含量最高的為乙醇，占35.27%；酯類物質18種，相對含量為10.49%，最高的為戊酸乙酯，占5.32%；酸類物質3種，相對含量為8.93%，最高為9-癸烯酸；酮類物質4種，相對含量為0.29%；酚類物質2種，相對含量為6.14%；醛類物質2種，相對含量為0.08%；其余為少量的烷、烯、炔與嘧啶物質。由此可見，焙焦油莎豆精釀啤酒具有豐富的醇類與酯類類物質，賦予了酒體濃郁的香氣味道，入口芳香醇厚。

2.2 不同包裝物對焙焦油莎豆粕精釀啤酒貨架期理化性質的影響

2.2.1 不同包裝物對啤酒色度的影響

鋁罐（AC）與滌綸樹脂（PET）瓶裝對啤酒冷藏貨架期色度的影響見圖1。

圖1 鋁罐（AC）與滌綸樹脂（PET）瓶裝對啤酒冷藏貨架期色度的影響Fig.1 Influence of aluminum cans（AC）and polyethylene terephthalate（PET）bottles on the coloration of beer during cold storage shelf life

啤酒包裝類型的差異會影響檢驗樣品的顏色，南景日等[14]研究表明，存儲在玻璃瓶中的啤酒樣品，隨著存儲時間的延長，顏色值有增加的趨勢，顏色變化可能是美拉德反應產生類黑素導致。Jaskula-Goiris等[15]研究表明在啤酒加工、包裝和儲存過程中應避免使啤酒吸收氧氣，同時氧氣的存在也會引發高級醇的氧化、啤酒花衍生苦酸的氧化降解和不飽和脂肪酸的氧化等化學反應。由圖1可知，油莎豆精釀啤酒在4℃低溫貯藏過程中啤酒色度會逐漸加深，但鋁罐裝對維持產品色度的穩定性效果明顯優于PET瓶裝方式（p＜0.05），這很可能是鋁包裝避光，避免了氧化反應的產生，因此鋁罐罐裝是本產品推薦的優選包裝類型。

2.2.2 不同包裝物對啤酒總酸值的影響

鋁罐（AC）與滌綸樹脂（PET）瓶裝對啤酒冷藏貨架期總酸的影響見圖2。

圖2 鋁罐（AC）與滌綸樹脂（PET）瓶裝對啤酒冷藏貨架期總酸的影響Fig.2 Influence of aluminum cans（AC）and polyethylene terephthalate（PET）bottles on the total acid of beer during cold storage shelf life

啤酒中的酸分為揮發性酸和非揮發性酸，揮發性酸主要有甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸；非揮發性酸主要有乳酸、琥珀酸、檸檬酸、草酸、酒石酸等，過量的酸會使啤酒口感粗糙，不協調，適量的有機酸賦予啤酒愉快的酸味和爽快的口味[16-17]。由圖2可知，隨著低溫貨架期的延長，鋁罐與PET包裝啤酒總酸值逐漸增大，但兩種包裝物對總酸值的影響并不顯著（p＞0.05）。進一步分析表明雖然兩種包裝物的總酸值在低溫貯藏過程中同步增加，但并未超出消費者的接受的酸度范圍。因此兩種包裝在啤酒酸度穩定性控制方面都發揮了正面作用。

2.2.3 不同包裝物對啤酒總多酚含量的影響

鋁罐（AC）與滌綸樹脂（PET）瓶裝對啤酒冷藏貨架期總多酚的影響見圖3。

圖3 鋁罐（AC）與滌綸樹脂（PET）瓶裝對啤酒冷藏貨架期總多酚的影響Fig.3 Influence of aluminum cans（AC）and polyethylene terephthalate（PET）bottles on the total polyphenol of beer during cold storage shelf life

前期研究表明，黃酮類化合物在啤酒儲存過程中會聚合發生氧化反應，尤其是多酚物質會影響啤酒的顏色，在啤酒的生產和成熟過程中起著重要的作用[18-19]。由圖3可知，隨著低溫貨架期的延長，鋁罐與PET包裝中啤酒總多酚含量逐漸減少。兩種包裝物比較表明，前40 d兩種包裝物對多酚含量的影響無顯著差異（p＞0.05），但在60 d～80 d鋁罐包裝在控制總多酚穩定方面顯著優于PET材質包裝物（p＜0.05），這很可能與鋁罐具有較高的密封性以及避光作用有重要關系，減少了多酚物質的轉化與耦合沉淀。

2.2.4 不同包裝物對啤酒泡持時間的影響

鋁罐（AC）與滌綸樹脂（PET）瓶裝對啤酒冷藏貨架期泡持時間的影響見圖4。

圖4 鋁罐（AC）與滌綸樹脂（PET）瓶裝對啤酒冷藏貨架期泡持時間的影響Fig.4 Influence of aluminum cans（AC）and polyethylene terephthalate（PET）bottles on the foam retention of beer during cold storage shelf life

啤酒的泡持時間是吸引消費者與凸顯啤酒特色的重要感官品質指標。因此，泡沫的維持時間與泡沫細膩程度對啤酒的質量具有重要意義，一般啤酒的泡沫保持在200 s左右才會有比較好的口感[20-21]。由圖4可知，隨著貨架時間的延長，不同包裝中的啤酒泡持時間先增大后減小，40 d～80 d鋁罐包裝泡持時間穩定性顯著優于PET包裝物（p＜0.05），這很可能與兩種包裝物的氣密性差異存在一定關系，也可能與蛋白水解酶活性變化相關聯。

3 結論

焙焦油莎豆粕精釀啤酒的香氣成分中醇類物質占71.95%，酯類物質占10.49%，酸類物質占8.93%，其余少量成分為酮、醛、酚等物質；鋁罐對啤酒的泡持時間、色度、多酚含量的維持顯著優于PET瓶裝方式，但對總酸值的控制與PET包裝材質比較無明顯優勢；綜合分析鋁罐是該產品在長期貨架貯藏過程中的候選包裝物；本研究成果為該產品的推廣、包裝設計以及貯藏條件優化提供重要的理論與實踐信息。