啤酒双乙酰含量控制的理论与实践

哞i西， 曼，辱国故蚴 ，啤酒憋 ．2．1997年第4期 《食品工业> ●酿酒工业特辑／啤j酉I业 啤酒双乙酰含量控制的理论与实践 双乙酰是啤酒发酵过程中必然形成的一种代谢产 物 ．它的前驱体为 n一乙酰乳酸．是酵母合成代谢过程 的中间产物，n一乙酰乳酸被酵母分泌到细胞外后．在 胞外基质中经非酶氧化脱羧形成双乙酰．而后又被移 送人酵母细胞内．由酵母胞内酶还原成丁二醇，这是啤 酒中双乙酰的形成和消失的基本概念。 1． 双乙酰在啤酒成熟撅念中的地位和作用 由于双乙酰的水溶液具有一种特殊的类似于酸败 的米糠味(俗称馊饭味)．因此，它越 卑酒中的含量是应 该控 制的 ．最好 能控 制在 其 口昧界 限值 以下 (0．1l~rn)。 七十年代初，双乙酰的形成与消失被发现与啤酒 的成熟有一定的相关规律，即在主发酵时大量形成．随 步降低 ．因而 ．主张以双 乙酰含量的变化作为啤酒成熟的标志之一。之后，又 发现在啤酒生产过程中，虽然双乙酰的形成是必然的． 但其含量的变化又是可以控制的，有时甚至在发酵结 制得很低．这样．双乙酰含 量的控制又成为了啤酒酿造过程中缩短贮酒酒令的一 十依据或内容。加上双乙酰象乙醛、硫化氢之类成份 会对啤酒的口昧产生不良的影响，因此，发展到现在． 似乎双乙酰含量的控制，已经是啤酒成熟概念中不可 缺少的指标了。 通过采用新的工艺技术，人为地采取一些工艺措 施，可形成一种有较短生产周期的现代啤酒生产工艺 技术，称之为“啤酒加速或熟新工艺一conditiomng ，这 种新工艺中双乙酰含量的控制也是—个极为重要的内 容。因为双乙酰含量的变化在一定的程度上反映了酵 母发酵的状况，酵母细胞数量的变化．发酵温度的变 化，甚至反映了啤酒口味变化的比较基本的情况。从 以上情况可以看出，对啤酉酿造过程中双乙酰含量变 化的测定，大致可以作为调整工艺温度、决定酿造过程 时间的重要手段。 2． 震乙酰的形成与还原的理论 已经知道因酵母代谢而生成双乙酰的途径有两 个．一种是乙酰辅酶 A与羟乙基硫胺素的焦磷酸盐 ( 诎 乙醛)进行直接缩合，另一种是 n一乙酰乳酸的 非酶氧化脱羧而形成双乙酰，n一乙酰乳酸是酵母合 成缬氨酸的中间产物，由两分子丙酮酸组成，可以由细 胞内分泌进人发酵液。还有认为如果污染了杂菌后， 徐 斌 丁 工 丁5z6f、7 也能产生双乙酰。这一方面可能是杂菌的大量繁殖与 酵母发生了营养基匝利用上的竞争．影响了酵母的代 谢；另一方面．某些杂菌．如一些大肠杆菌及球菌之类 本身的繁殖与代谢．也可能产生一定量的双乙酰。 已经形成并在发酵液中存在的双乙酰会被酵母很 快地还原，井且使其在发酵液中的浓度降低到一定的 程度 但是．双乙酰的前驱体 n一乙酰乳酸．酵母却不 能使之转化为双乙酰并进一步还原之．所以，a一乙酰 乳酸的存在会给双乙酰含量的控制带来一些麻烦。这 样，如何控制双乙酰含量可以从以下几方面进行分析： 2．1 在发酵期间，酵母台成缬氨酸必先形成 n一乙 酰乳酸这种中间产物 ．所以．控制 n一乙酰乳酸的生成 量以及尽可能提高 n一乙酰乳酸向双乙酰转化的比例 以供酵母进行还原应是控制双乙酰含量的关键； 2．2 n一乙酰乳酸的形成．n一乙酰乳酸向双乙酰的 转化以及双乙酰被还原成丁二醇这三种反应在发酵过 程中是不断进行的．只要有酵母的繁殖与代谢．就有这 些反应的进行、产物的生成和向这些反应的终产物 — — 丁二醇的定向变化 ．只是反应或转化的速度不同， 产物数量上的多少不同而已。如我们假定这种形成丁 二醇的定向变化是不可逆的，邪么，在形成了一定量的 n一乙酰乳酸以后，促使其在数量上的平衡转向终产 物丁二醇井提高前期反应的速度是控制双乙酰含量的 重要途径； 2．3 n一乙酰乳酸的形成数量与发酵温度、发酵速 度、溶解氧含量、酵母添加量及其繁殖速度、麦汁中的 n一氨基氮数量等许多因素有关，导致快速发酵或使 酵母强烈繁殖的各种因素都会使 n一乙酰乳酸的形成 数量增加．双乙酰的还原程度，虽然决定于酵母的品种 及其生理状态、酵母悬浮细胞数量等因素，但如 n一乙 酰乳酸向双乙酰的转化数量不足或是速度太慢，则酵 母还原双乙酰的数量也很难预料；这样，从工艺条件上 去保证双乙酰含量的降低．只能在满足正常的啤酒酿 造的基础上，尽i丁骨E采取一些有效措施使 n一乙 酰乳酸生成量低一些．转化为双乙酰的数量多一些，这 从以上分析可以看出，双乙酰的形成与还原 ．在很 大程度上决定于 n一乙酰乳酸的形成数量和 n一乙酰 乳酸向双乙酰转化的数量。如果形成 n一乙酰乳酸的 数量比较多．但如能使之多量地转化为双乙酰并及时 D 维普资讯 http://www.cqvip.com -酿酒工业特辑／啤酒i业 《食品工业》 1997年第4期 ·3· 地被酵母所还原；如果能在一开始就控制 a一乙酰乳 酸的形成数量和加强对已经存在的双乙酰的还原，包 括使用有良好还原双乙酰的酵母和保持一定的酵母悬 浮细胞数，都是控制双乙酰含量的有救方法。 在实际生产中．双乙酰的含量变化会反映出两方 面的情况．一是双乙酰的形成与还原的大部分作用，是 在主发酵阶段进行的，因为酵母繁殖与代谢主要过程 是在主发酵，在这个阶段 ，a一乙酰乳酸的生成量较 高 ．但由于主发酵温度较高，。一乙酰乳酸向双乙酰转 化的数量也比较多，而在主发酵阶段，酵母细胞的悬浮 数量也是比较多的，这样，双乙酰的还原数量也多。因 此，在主发酵阶段，体现出了双乙酰含量变化的“三高 一 多”，即 a一乙酰乳酸、双乙酰的含量高。基质的盈度 高，酵母细胞数量多，同时，双乙酰含量的最高值一定 发生在主发酵 ．这是一个方面。另一方菌，在不同的发 酵条件下，不同的麦汁组成和不同的酵母菌种发酵。双 乙酰的生成峰值是不同的，这也就是说，在主发酵，双 乙酰的含量是有高有低的；而且在通常情况下．当主发 酵阶段的双乙酰含量偏高时，最终发酵液的双乙酰含 量也会略高一些。从这两方面的情况表明，控制啤酉 产品的双乙酰含量的重点应该放在主发酵阶段。另 外，当啤酒酿造过程进人贮酒以后，双乙酰的还原速度 减慢，特别是进入低温阶段以后．双乙酰含量几乎没有 什／厶变化．因此．在啤酒酿造进入低温阶段以前尽可能 地降低双乙酰的含量也是十舟重要的。 此外，国外的资料曾经报导过酵母的醇脱氢酶 (YADH)和还原型的辅酶 I(NADH)对还原双乙酰具有 重要的作用．因此，使用含有高YADH和NADH含量 的酵母以及维持在对YADH有促进作用的较高温度 条件下，部对双乙酰的还原十分有利，这也反映了使用 活性良好的酵母不仅可以得到良好的发酵，而且会有 良好的双乙酰的还原。 应该的是对于传统发酵和大罐发酵两者之 间．情况还有一些不同。对传统发酵．只有在主发酵阶 段的有效控制，才能满足双乙酰逐步降低的需要，因为 其发酵的工艺过程、温度控制的方式、特定的下酒条件 以及发酵设备的模式等决定了在主发酵阶段控制双乙 酰的重要性 ：而对大罐发酵，不管从以上的哪一方面都 比传统发酵要有 U得多，所以，这两种发酵方式控制双 乙酰含量的具体措施是有一定区别的。 3． 控制啤酒双乙酰含量的实践 为了使最终啤酒产品具有较低的双乙酰台量，应 该从 以下几个方面加以考虑 ： 3．1 在糖化阶段应该注意的问题 3．1．1 应该控制好麦汁组成，使其能有良好的发酵 过程．n一氨基氮含量应能满足酵母繁殖的需要，不必 控制太高，对 l2。麦汁来说，能有 ~8omg／I左右就可以 了。因为过多的 。一氨基氮亦即低分子氨的数量．对口 昧和泡沫持久性都不太有利 过去常常认为多量的 n一氨基氮可以抑止 n一乙酰乳酸的形成。实际上，一 是形成多量的 a一乙酰乳酸并不完全取决于一n氨基 氟的含量，其次，形成多量的 一乙酰乳酸虽然并不是 一 件好事。但如能尽可能采取各种措施，将其多量地转 化为双乙酰并被酵母所还原，也还是能有效地控制双 乙酰的。 良好的麦汁组成，是指有适量易于被发酵的糖类， 有合适的氮原和碳源的比例。有多量酵母需要的无机 盐和生长素．使酵母能生长在良好的营养环境之中； 3．1．2 应谈尽可能多地去除冷凝固物 ，特 是颗粒 十分细小的冷凝固物，确保酵母能在营养基质中良好 地进行作用，同时不被冷凝固物多量吸附沉降； 3．1．3 应该有合适的麦汁充氧的程度，溶解氧含量 太低，不利于酵母的繁殖 ，溶解氧含量太高，酵母繁殖 过于旺盛，会形成多量的 n一乙酰乳酸；特别在发酵基 本结束以后的二次吸氧，将会导致双乙酰含量的再次 提高 ； 3．2 在发酵阶段应该注意的问题 3．2．1 应该注意控制好会形成多量双乙酰的不良条 件，如发酵遮度太快，酵母持续繁殖时间太长，通风或 揽拌发酵，太高的可发酵性糖的含量等。要说明的是 快遮形成双乙酰的情况与多 所区别；快遮形成双乙酰， 快，双乙酰峰值出现得早， 往往还原双乙酰的速度也 早 就可能提供更多的时间转化 n一乙酰乳酸，使双乙 酰的还原更充分；而多量形成双乙酰指的是可能双乙 酰含量的峰值比较高，也可能峰值并不高，但是不断地 在形成双乙酰，还原的遮度跟不上生成的速度，导致最 终的双乙酰含量偏高。 的酵母添加温度、较高的酵母舔加比例、使用新鲜的活 性高的酵母或营养增强型的酵母及易于被发酵的麦汁 等； 3．2．2 应该控制好促进双乙酰还原的条件，诸如高 的双乙酰还原温度(可以促进YADH的活性)，高的悬 浮酵母细胞数 ，强壮的酵母 (会有高的 YADH和 NADH的含量)，在正常发酵(或高泡发酵)情况下不能 急冷．尽量避免在含有一定量可发酵性糖的时候再次 接触氧等； 3，2，3 应该注意提供足够的时间和较高的温度，使 。 一 乙酰乳酸尽可能多地转化为双乙酰，并被酵母充 舟地进行还原。这里有两个概念要明确，一是在高泡 发酵媪受不变的情况下，可以适当提高酵母舔加媪度， 使酵母尽快地进入高泡发酵，同时将高泡发酵的时间 适当延长，使酵母能在较高的温度下尽可能多地将由 a一乙酰乳酸转化而来的双乙酰进行还原；另一个是 可以提供一些条件，使原来需要 6—7天才能降到的糖 度，尽可能快地在4～5天内达到，留出2天左右用于 维普资讯 http://www.cqvip.com 啤酒， 多眵金主，仑 4．1997年第4期 《食品工业> _酿酒工业特辑／啤塑三 多酚 的主 要方 法。 关■词：多酚 糖化 煮沸 在整个啤酒麦汁的制造过程中，多酚主要来源于 麦芽(0．3～0．5g／L)和酒花(0．03～0．07 L)。它虽然 是一种微量物质，但其所起的作用是不可忽视的。 多酚主要由单体酚(MW<500)．单宁多酚(也叫 单宁类，MW：60o～30OO)以及聚多酚(MW>3000)所 组成。其中单宁多酚一类属于可缩合的鞣质物质，由于 它在啤酒生产的不同阶段可通过其鞣化力进行沉淀 应。所以是具有决定性作用的部分。 通常将总多酚与花色苷的商称为聚合指数(P．1) 它能较好地预测糖化过程的进行情况和糖化中吸氧的 程度。 多酚一方面是啤酒口味的助剂，它能提高和加强 啤酒的醇厚性和苦味，在麦汁煮拂及冷却过程中部能 ■t■¨ ‘‘■¨ ¨ t●t●¨ ‘‘‘t●⋯ ⋯ ‘●⋯ ⋯ ‘ 双乙酰还原。这样做的目的很清楚，虽然有时发酵结 束时的双乙酰含量并不高．但是还有多量的 a一乙酰 乳酸继续存在，如不能尽可能多的转化为双乙酰被酵 母还原而带人冷贮阶段甚至带^啤酒，那／厶在过滤或 灌装阶段就有可能再转化为双乙酰，造成双乙酰含量 的后期反弹 ； 3，2．4 应该注意防止杂菌的污染 ，特别是一些可能 会产生双乙酰的杂菌；事实上杂菌的污染不只是考虑 产生双乙酰的问题，重要的是袭菌与酵母在营养物质 利用上与酵母的竞争和杂菌本身的代谢产物所产生的 其它影响；前者造成酵母营养源不足，代谢异常，后者 导致啤酒含有不应有的风味成份，影响啤酒的口味，因 此，防止杂菌污染十分重要； 3．3 在啤酒过滤和稿装时应注童的问题 在进行啤酒过滤和璀装以前，成熟的发酵液已经 定型，也就是说含有一定量的 a一乙酰乳酸和双乙酰， 其中，双乙酰的含量为经酵母还原以后的最低值，好的 一 般都在0．04～0．05ppm。而 口一乙酰乳酸的含量则 有高有低。因此，在啤酒过滤和灌装过程中最重要的 因而它能直接或间接地促进啤酒产生老化口味。多酚 氧化后产生的羰基化台物(挥发性)是风殊败坏的主要 物质．并且多酚与蛋白质的作用在麦汁煮沸终了时并 未结束，残留的多酚与蛋白质沉淀过程继续进行并随 着麦汁状态的改变(如冷却、氧化、pH值下降和表面积 的增大)而增强，即使在过滤后的啤酒中．这种多酚与 蛋白质的沉琏作用也会在一定的时间内导致啤酒的浑 浊。故麦汁中残留较多的多酚是造成啤酒浑浊的主要 因素之一。可见．啤酒中多酚具有二重性，少量未经氧 4k_,tr~单体多酚能赋予啤酒新鲜的Jk't~b-．醇厚的口感，参 与形成酒体，其还原性还能防止风味的老化；过量的氧 化复合多酚会造成啤酒的浑浊，色泽加深以及风昧老 化。因此多酚与啤酒质量关系密切，在麦汁生产工艺中 应采取—些措施控制多酚含量。 据资料要求：淡爽型高稳定性的啤酒麦汁(12．P) ¨ t''‘'t¨ ” -'’■’■t■‘l■t■¨ t‘●t●‘‘¨ ¨ ■■‘‘‘‘‘‘¨ ‘●‘⋯ ■■‘‘‘‘‘ 还是防止接触空气或氧，防止产品溶解氧量的增高和 过多的瓶颈空气，因为这是导致 a一乙酰乳酸向双乙 酰转化的重要条件，虽然氧的溶解和柳 卑酒进行巴氏 灭菌时 n一乙酰乳酸向双乙酰转化不可能绝对避免， 要说明的是啤酒中含有的 a一乙酰乳酸在巴氏灭 菌过程和啤酒销售过程中总是要逐步转化为双乙酰 的。也就是说。对清酒测定的双乙酰含量不是该啤酒的 最终含量，问题是在啤酒生产过程中应尽可能地降低 n一乙酰乳酸的含量，使之在后期生成的双乙酰或者 说双乙酰的反弹不至于太高 ，所以有时啤酉工厂也可 以将双乙酰反弹的情况作为对生产过程中 a一乙酰乳 酸控制的一种鉴定方法。 总之，双 言不是高不可攀的 基本原理，在生产过程中及时采取各种有效措施，加强 双乙酰的前驱体 n一乙酰乳酸的转化和对双乙酰的前 期还原，就能确保啤酒产品中双乙酰含量能得到有效 的控制。口 维普资讯 http://www.cqvip.com