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啤酒风味物质代谢与控制

顾国贤 李崎 郑飞云

江南大学

1. 总论

1.1 风味物质种类

啤酒中风味物质来自原料麦芽和酒花，来自于麦汁制造过程中一系列酶促反应和热反应产物，来自于啤酒酵母对麦汁组成份代谢及其产物；同时这三个来源也互为因果，更重要的是酵母的代谢产物影响啤酒更为深刻。全球啤酒各有特色，主要原因在于各厂使用酵母和各厂酿造特色不同，从而引起啤酒特色差异。从化学成分分析来看：

(A) 醇类——乙醇与高级醇。它们是酒的主体物质，高级醇能赋予啤酒丰满、厚实的口感，但若过多会引起杂醇臭，饮用后引起头胀头痛、恶醉不醒。啤酒中的高级醇有十余种，主要是在发酵过程由酵母代谢产生。

(B) 酯类——酯类能赋予啤酒芳香、厚实的口感。下面啤酒的主体香气物质由酒花带入，若酯香太重会掩盖酒花香而成异香，应控制适量。酯类物质在啤酒中约有30余种，但重要的仅几种。

(C) 羰基类化合物——因为它易挥发，刺激感强，阈值低，因此酿造过程中控制其含量常常成为啤酒酿造的重点任务。羰基化合物在啤酒中约有80余种。

(D) 含氮化合物——主要来自原料麦芽中的蛋白质和经过酶解后形成的肽及氨基酸。多肽是赋予啤酒浓醇性的主要物质，浓醇啤酒和淡爽啤酒的区分也在于啤酒中多肽化合物的多少。高分子多肽会引起啤酒浑浊，控制其含量也是酿造师必须关心的命题。中分子疏水性多肽是啤酒泡沫的核心物质，氨基酸是酵母必需的营养物质。通过调节氨基酸的种类和数量可以调节啤酒代谢产物的生成量，这点也已经受到现代酿造者的重视。

(E) 多酚类化合物——主要来自于麦芽和酒花。由于它是啤酒浑浊的主体物质之一，过去酿造者关心如何减少其含量来增加啤酒的稳定性。现代研究发现由于它具有还原性，能去除氧自由基，因而对啤酒抗老化、对饮用者健康如降低心血管疾病等具有积极作用。多酚还因促进啤酒浓醇性和啤酒泡沫而受重视。

(F) 含硫化合物——来自于原料、水质及生产助剂。含硫化合物和羰基化合物易挥发，有不良臭味。酿造者关心如何降低和减少其对啤酒风味的影响。

(G) α-酸——酒花中α-酸在工艺过程中转化成异α-酸，是啤酒爽口苦味的主体物质。近年来人们倾向啤酒苦味小，因此酒花用量大幅度减少，同时酒花具有的利尿作用及酿造中抗污染等功能逐渐被削弱。异α-酸在日光作用下易生成3-甲基2-丁烯硫醇，形成啤酒日光臭。将α-酸加工还原成二氢、四氢、六氢异α-酸，由于它们的难溶性，如何充分

扩散到啤酒中，形成均匀、协调、愉快的苦味，也成为工艺难点。α-酸各种同分异构体的苦味和稳定性不同，这也是现代研究者重点研究的命题之一。

(H) 丙三醇（甘油）、乙二醇——是酒精发酵中最大的副产物。甘油、乙二醇等多元醇类化合物能赋予啤酒甜味和浓醇的口感。如何控制啤酒中甘油×100：乙醇的比例（称甘油因子）是控制啤酒醇厚性和甜苦平衡的重要指标。在德国式醇厚啤酒中，甘油因子一般需控制1.5左右，而我国低度淡爽啤酒中，甘油因子应控制得更低，如<1.2。

啤酒中的风味物质有数百种，比较熟悉和能控制的仅数十种。在本论文中研究和讨论的也仅仅是其中的一部分——由酵母发酵代谢形成的风味物质。本文所列的数据均是指11oP啤酒中所得数据，供参考。 1.2 阈值（M0）、风味强度（Fu）

阈值是某一种化学物质在水溶液中能被任意一组品尝人群感受到其香味和苦味的最低含量，阈值也受CO2和其它化合物烘托的影响。风味强度Fu=在啤酒中的含量/某种化合物的阈值。

Fu值大小，表现出某化学物质对风味的贡献程度；

Fu>1，该化合物质能明显品尝出其风味，数值越高表示越强烈。 Fu=0.5~1，该化合物质能感受其风味，但不能明显感受到该物质的风味。 Fu<0.5，该化合物质对风味影响甚小，只能感受到综合风味。 表1所列为啤酒中常见风味物质的含量及其控制水平。

表1 啤酒中常见风味物质控制水平

项目 双乙酰 乙醛 H2S 乙偶姻 乙酸乙酯 乙酸异戊酯 己酸乙酯 乙酸?‐苯乙酯

异戊醇 ?‐苯乙醇 葎草烯酮 葎草烯醇 二甲硫 3甲基2丁烯1硫醇

反-2-壬烯醛

含量（mg/L） 阈值（mg/L） 控制水平（mg/L） 0.03-0.04 3-17 0.2-4 2-25 8-47 0.6-6 0.1-0.4 0.2-5.0 20-90 15-80 34-72 250-1000 25-100 0-30 0.03-3.6

0.1 15 5 50 30 2 0.2 5.0 50 50 100 500 50 0.2 0.1

＜0.05 ＜4 ＜2 ＜15 15-25 ＜1.5 0.2 3.0 20-25 15-30 ＞100 ＞500 ＜30 ＜0.1 ＜0.1

风味影响 馊饭味，白脱味 青草味 水果味 臭鸡蛋味，酵母臭

潮湿霉味 水果香甜味 溶剂味，香蕉香味 茴香味，苹果香 玫瑰花香，麝香 杂醇臭，苦味 玫瑰花香 酒花香 酒花香 包菜味 鼬鼠臭，日光臭 纸板味，氧化味

对啤酒而言，我们希望啤酒中风味物质的Fu值均能小于1，只有酒花香味物质的

Fu值能大于1，即可以明显感受到酒花香。大多数香味物质Fu<0.5，也允许某些香味物质在Fu=0.5-1。

例：双乙酰（2,3-丁二酮）阈值为0.1 mg/L，而我们希望控制其Fu<0.5，即必须控制在0.05 mg/L以下。

异戊醇阈值为50 mg/L，它在啤酒中的含量应控制在35 mg/L左右，Fu=0.5-1，这样才能使啤酒没有明显的杂醇臭。 2. 高级醇 2.1代谢途径

1907年由Ehrlish发现及阐明路线——酵母代谢利用氨基酸中NH3，经过转氨、脱羧、脱氢还原成比氨基酸少一个碳的杂醇。

1953年Harris路线：后来人发现，在低氮培养基上，杂醇反而增加，哈里斯发现它主要来自糖代谢中的酮酸代谢。

酒中杂醇的主体是异戊醇、活性戊醇、异丁醇，它们的75%来自糖代谢，25%来自氨基酸脱羧还原，但若在低氨基酸培养基中，则更多来自于糖代谢。啤酒中酪醇（异苦、