比利時/德國小麥啤酒風味物質差異研究

崔云前，成冬冬，任輝

（齊魯工業大學生物工程學院，山東濟南250300）

比利時/德國小麥啤酒風味物質差異研究

崔云前，成冬冬，任輝

（齊魯工業大學生物工程學院，山東濟南250300）

以大麥芽、小麥芽和未發芽的小麥為原料，添加酒花、橘皮和芫荽籽，使用上面發酵酵母No.303，釀造比利時風格和德國風格小麥啤酒。該研究介紹了兩種風格小麥啤酒的釀造工藝，對兩種風格的成品小麥啤酒進行風味物質檢測分析以及感官品評，探討了比利時風格小麥啤酒和德國風格小麥啤酒風味物質的差異。結果表明，比利時風格小麥啤酒乙醛含量更為適宜（約為2.6 mg/L），高級醇和乙酸含量較高（分別為113 mg/L和160 mg/L），酯類物質含量偏低（約為50 mg/L），成品啤酒橘香味突出，但酯香味不夠充足；德國風格小麥啤酒乙醛和酯類物質含量略高（分別為3 mg/L和63 mg/L），高級醇含量稍低（約為104 mg/L），乙酸含量適宜（約為135 mg/L）。關鍵詞：上面發酵；小麥啤酒；釀造工藝；風味物質；差異

上面發酵小麥啤酒以其潔白細膩的泡沫、濃郁的香味、強烈的殺口力、較低的苦味、略酸的口感深受消費者青睞[1]。德國風格小麥啤酒和比利時風格小麥啤酒是當今世界小麥啤酒的兩大主流。德國風格小麥啤酒指的是以小麥芽和大麥芽按照一定的比例混合釀造，小麥芽比例≥50%，采用上面發酵法釀造而成[2]；比利時風格小麥啤酒使用40%未發芽小麥和大麥芽，添加橘皮、芫荽籽等香料物質，經上面發酵法釀造而成[3]。由此可知，德國風格小麥啤酒風味物質主要來源于麥芽、酒花以及釀酒酵母的作用，比利時風格小麥啤酒除了上述風味物質來源外，其風味物質組成還包括外加香料成分。

橘皮和芫荽籽作為比利時風格小麥啤酒經常使用的香料物質，具有多種有利于人體健康的功效，但是僅有一小部分得以利用。李鋒等[4]采用水蒸氣蒸餾法提取芫荽籽揮發油，運用氣相色譜-質譜法檢測了芫荽籽精油中揮發性成分，確定其主要成分為樟腦醇、香葉醇、乙酸香葉酯。陳凱等[5]研究得出柑橘皮主要成分為香精油（D-檸檬烯）、色素和黃酮類化合物（主要是陳皮苷）。

上面發酵小麥啤酒主要風味物質有酚類物質、雙乙酰及其前驅體、乙醛以及酵母發酵副產物，對德國風格以及比利時風格小麥啤酒風味物質差異的研究有助于研究香料對啤酒風味的影響，更加合理使用香料；擇優選取，改進我國小麥啤酒風味，發展更加適宜我國消費者所飲用的小麥啤酒；合理利用輔料，促進我國小麥糧食的多元化使用，使我國小麥生產優勢轉變為經濟優勢。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

麥芽（大麥芽、小麥芽、未發芽小麥）：永順泰（昌樂）麥芽有限公司，具體指標見表1和表2；酒花顆粒：張掖斯丹納酒花有限公司；啤酒酵母：上面發酵酵母No.303，由德國慕尼黑DOEMENS啤酒學院提供；鄰苯二胺（分析純）：天津市北聯精細化學品開發有限公司；氯化鈉（分析純）：天津市大茂化學試劑廠；乙醇（色譜純）：東莞市喬科化學有限公司。

表1 大麥芽和小麥芽的指標Table 1 Indexes of barley malt and wheat malt

表2 未發芽小麥的指標Table 2 Indexes of non-germinated wheat

1.2 儀器與設備

2t精釀啤酒設備：濟南中德啤酒有限公司；6820型高效氣相色譜儀、DB-WAXETR色譜柱（30m×0.53mm×1.0μm）：美國Agilent（上海）公司；SPME手柄、85 μm PA萃取頭：美國SUPELCO公司；雙乙酰蒸餾器：濟南科利達有限公司。

1.3 方法

1.3.1 啤酒釀造工藝

根據要求，德國風格小麥啤酒麥芽使用比例為50%大麥芽，50%小麥芽；比利時風格小麥啤酒麥芽使用比例為60%大麥芽，40%未發芽小麥，橘皮和芫荽籽香料用量控制在250～1 000 g/kL[7]。與之前的研究報道[8]相對比，所選用的麥芽和輔料各個指標含量均在合理范圍之內，可以放心使用。酵母擴培方法參照文獻[6]，小麥啤酒釀造工藝流程和具體釀造工藝分別如下：

A.原料糖化

采用單醪浸出糖化法，控制料水比1∶3.5（kg∶L），邊攪拌邊投料使料水充分混勻，投料完畢，溫度控制如下所示：

（1）投料完成，醪液溫度為44℃，維持此溫度20 min。

（2）升溫至52℃，維持此溫度40 min。

（3）升溫至65℃，維持此溫度70 min。

（4）升溫至72℃，維持此溫度15 min。

（5）升溫至78℃，糖化完成。

B.麥汁過濾

麥汁轉移至過濾槽前，添加78℃水至過濾槽，水量剛剛沒過篩板即可。麥汁入過濾槽，靜置20 min，回流，過濾，過濾速度由慢至快，保證獲得的麥汁清亮、干凈、無污染。過濾結束，洗糟兩次，洗糟水溫度控制在76～78℃。

C.麥汁煮沸

將過濾、洗糟結束所得到的麥汁轉移至煮沸鍋，進行麥汁煮沸。為保證兩種風格小麥啤酒的低苦味和酒花香，酒花添加量控制在5‰，并添加少許香型酒花，分三次添加啤酒花顆粒。煮沸時間（從初沸算起）控制在70 min，煮沸強度控制在10%左右。初沸10 min添加0.25‰的苦型啤酒顆粒，煮沸30 min添加0.15‰苦型啤酒顆粒，煮沸60 min添加0.1‰香型啤酒顆粒。此外比利時風格小麥啤酒需要在煮沸結束前10 min將粉碎好的橘皮粉、芫荽籽粉添加到麥汁中。煮沸結束，將麥汁轉入回旋沉淀槽，靜置20 min，分離凝固物。

D.發酵控制

添加由德國慕尼黑DOEMENS啤酒學院提供的德國上面發酵酵母No.303，為保證酵母充分利用麥汁中營養物質進行生長繁殖，液態德國上面發酵酵母No.303接種后酵母濃度為1.2×107個/mL，接種比例為1∶20，接種時酵母發芽率為36%。將麥汁轉移進入發酵罐，冷卻過程中對麥汁進行充氧，充氧量控制在8～10 mg/L[9]，控制麥汁冷卻溫度在19.5～20.0℃范圍之內，以保證酵母能夠正常生長繁殖。

E.冷卻降溫

隨著酵母利用麥汁中的營養成分進行生長繁殖，啤酒糖度會下降，因此要注意檢測啤酒糖度，當糖度降至4.3°Bx時，封罐，還原雙乙酰。24 h后檢測啤酒中雙乙酰含量，當雙乙酰含量＜0.1 mg/L時，對啤酒進行降溫。先以2℃/h降至5℃左右，保溫保壓24 h，再以1℃/L降至0.5℃左右，冷貯啤酒，進行啤酒風味物質分析檢測。注意降溫過程中觀察發酵罐壓力變化，使發酵罐壓力控制在0.14～0.16 MPa，壓力不足0.14 MPa時要及時補充外源二氧化碳，確保啤酒強烈的殺口力。

1.3.2 雙乙酰含量檢測

采用鄰苯二胺比色法檢測雙乙酰含量[10]，即使用雙乙酰蒸餾裝置將啤酒樣品中的雙乙酰蒸出至容量瓶中，加水定容并混勻，于波長335 nm處檢測吸光度值，比色測定應在20 min內完成。每個樣品測定3次，求取平均值。

1.3.3 成品小麥啤酒風味物質檢測

樣品處理：在20mL頂空進樣瓶中，加入固體氯化鈉3g，注入10 mL事先預冷至5℃的小麥啤酒，移入0.1 mL質量濃度為500.0 mg/L的4-甲基-2-戊醇內標溶液，加蓋密封墊和鋁帽，壓緊，電磁攪拌15 min。

色譜條件：不分流進樣；色譜柱初始溫度60℃，維持2 min后，以6℃/min升至220℃，維持10 min。載氣為高純度氮氣；進樣口溫度為220℃，檢測器溫度為250℃。

兩種成熟的小麥啤酒樣品分別取樣檢測3次，求取平均值。

1.3.4 感官品評

將兩種風格成品小麥啤酒貯藏于5℃，由齊魯工業大學啤酒實驗室教授、優秀講師、研究生組成評審小組進行感官品評，對兩種小麥啤酒樣品外觀、泡沫、香氣和口感打分，各項指標使用0～5分值打分，綜合各位品評成員所打成績，對比差異。兩種風格小麥啤酒感官品評標準見表3。

表3 兩種風格小麥啤酒感官品評標準Table 3 Sensory evaluation standard of two styles of wheat beers

2 結果與分析

2.1 兩種風格成品小麥啤酒雙乙酰含量

發酵過程中兩種風格小麥啤酒雙乙酰含量的變化見圖1。

圖1 發酵過程中兩種風格小麥啤酒雙乙酰含量變化曲線Fig.1 The change of diacetyl in two types of wheat beer during fermentation

雙乙酰和2,3-戊二酮屬于發酵副產物，在啤酒釀造過程中由釀酒酵母代謝產生，由于啤酒中2,3-戊二酮含量比雙乙酰低而且其風味閾值為雙乙酰10倍[11]，因此，對啤酒風味影響不大，可忽略不計，這里只考慮了雙乙酰含量。當雙乙酰含量超過其風味閾值（0.1 mg/L）時，啤酒存在一種不愉悅的奶酪甜味，俗稱“餿飯味”。

由圖1可知，比利時風格小麥啤酒和德國風格小麥啤酒雙乙酰含量在前兩天迅速增加，并達到頂峰值。隨著發酵的進行，兩種風格小麥啤酒的雙乙酰含量均呈現下降趨勢。在第6天，德國風格小麥啤酒雙乙酰含量低于風味閾值，降低至0.095 8 mg/L，而比利時風格小麥啤酒雙乙酰含量稍高于風味閾值。第7天之后兩種風格小麥啤酒雙乙酰含量則無明顯差異。

2.2 成品啤酒風味物質分析

啤酒發酵是一個復雜的生物變化過程，實質為啤酒酵母利用麥汁營養物質產生特定風味物質的過程[12]，兩種風格小麥啤酒風味物質指標見表4。

表4 兩種風格小麥啤酒風味物質指標Table 4 Flavor substance indexes of two types of wheat beers mg/L

小麥啤酒風味物質主要是發酵過程中酵母代謝產生的生青味物質和芳香物質，比如醛類、酚類、高級醇以及酯類。風味物質含量與釀造工藝、發酵條件有著密切的聯系并影響著啤酒風味。香料物質橘皮和芫荽籽中主要的風味物質包括陳皮苷、里那醇、香葉醇、橙花醇以及乙酸香葉酯等。

由表4可知，兩種風格小麥啤酒乙醛含量處于2.5～3.1 mg/L，均＜10 mg/L，比利時風格小麥啤酒含量稍低，這與小麥添加有關，小麥的添加會引起麥汁pH的降低，小麥芽的添加麥汁pH無明顯變化[13]，而麥汁pH越高，形成的乙醛越多。

高級醇和酯類是啤酒中主要的香氣化合物，對小麥啤酒氣味和口味有很大的影響[14]。醇酯比常作為衡量啤酒是否引起“上頭的”指標之一，有研究表明醇酯比≤4.7時不易“上頭”[15]。參照表4，不難發現比利時風格小麥啤酒的高級醇（正丙醇、異丁醇、異戊醇）含量稍高，而且酯類含量偏低，造成總醇與總酯比值為4.85，稍高，可能會引起“上頭”；而德國風格小麥啤酒高級醇含量低，但其酯類含量偏高，總醇與總酯比值卻為2.86，不存在“上頭”現象。此外，有研究指出高級醇會造成腦損傷[16]，因此將高級醇含量控制應該引起釀造工作者的高度重視。

此外，德國風格小麥啤酒中，“香蕉味”的乙酸異戊酯和乙酸異丁酯，“丁香味”的4-乙烯基苯酚和4-乙烯基愈瘡木酚含量都稍高。然而，比利時風格小麥啤酒“橘香味”的橙皮苷、香葉醇以及乙酸香葉酯則更為突出，這主要是由于外加香料物質帶入啤酒之中。通過表4可以推出，比利時風格小麥啤酒不僅含有小麥啤酒風味特點而且還含有獨特的橘香味，但其小麥啤酒風味特點不如德國風格小麥啤酒明顯。同時兩種風格小麥啤酒中存在的橙皮苷等生物類黃酮具有強化人體毛細血管的作用，符合消費者追求健康、安全、保健的消費理念。

啤酒酸類物質主要有兩個來源，一部分酸類物質來源于麥芽，一部分酸類物質則與酵母代謝有關。馬韶華[18]研究得出，隨著小麥芽添加量的增加，啤酒總酸含量減低。表4顯示所測比利時風格小麥啤酒乙酸含量為160 mg/L，稍高于德國風格小麥啤酒。品評者普遍感覺比利時風格小麥啤酒酸味過于強烈，對酒液香味特征有不利影響，使口味協調性降低。

2.3 成品啤酒感官品評分析

感官品評是啤酒釀造過程中保證最終啤酒產品質量的關鍵步驟，為防止品評小組感官疲勞引起的誤差，品評應遵循多次少量的原則[19]。兩種風格的小麥啤酒的感官指標總體差異不明顯，因兩種風格小麥啤酒分別使用了高比例的未發芽小麥或者小麥芽，酒體均呈現出渾濁特征，這主要是由于蛋白質與酚類物質的相互作用引起的渾濁[20]，而且啤酒不經過濾。兩種風格小麥啤酒泡沫潔白細膩、持久，具有小麥啤酒特有的酯香味，口感純正協調。兩種品種的成品啤酒感官評價結果見圖2。

圖2 成品啤酒感官指標Fig.2 Sensory evaluation of finished beer

由圖2可知，兩種風格小麥啤酒互相對照比較發現，比利時風格小麥啤酒酸味稍高，橘香味突出；德國風味小麥啤酒丁香味和酯香味更加突出，并且其殺口力更強烈。品評小組認為德國風格小麥啤酒更加符合小麥啤酒潔白細膩泡沫、濃郁的酯香、強烈的殺口力、較低的苦味以及略酸口感的特征。

3 結論

比利時風格小麥啤酒和德國風格小麥啤酒是當今世界兩大主流風格小麥啤酒，對所釀制的兩種小麥啤酒進行風味物質檢測和感官品評。兩種啤酒互為對照，對比發現：比利時風格小麥啤酒乙醛含量更為適宜（約為2.6 mg/L），但其高級醇含量較高（約為113 mg/L），酯類物質含量偏低（約為50 mg/L），因而啤酒酯香味不夠充足，而且其偏高的醇酯比，可能會引起“上頭”現象，乙酸含量稍高（約為160 mg/L），導致口味偏酸，導致成品啤酒整體風味協調性稍差；德國風格小麥啤酒乙醛含量略高（約為3mg/L），高級醇含量稍低（104mg/L），酯類物質含量偏高（約為63mg/L），乙酸含量適宜（約為135 mg/L），呈現出濃郁酯香味的同時沒有掩蓋其微弱苦味和酸味，口味更加協調。

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Flavor substances difference between Belgian and German wheat beer

CUI Yunqian,CHENG Dongdong,REN Hui
(College of Bioengineering,Qilu University of Technology,Jinan 250300,China)

Belgian and German style wheat beers were brewed with barley malt,wheat malt and non-germinated wheat,additionally with hops,orange peel,coriander and top-fermenting yeast No.303.The brewing technology was introduced,flavor substances were detected and sensory evaluation was conducted about the two kinds of wheat beer.At the same time,the flavor substances differences were discussed.The results showed that as to Belgian style wheat beers,acetaldehyde content was more appropriate(about 2.6 mg/L),higher alcohol and acetic acid contents were higher(113 mg/L and 160 mg/L,respectively),esters content was lower(50 mg/L),the beer showed better orange-flavor but insufficient ester aroma.As to German style wheat beers,the acetaldehyde and esters contents were higher(3 mg/L and 63 mg/L,respectively),higher alcohol content was lower(104 mg/L),but acetic acid content was appropriate(135 mg/L).

top-fermentation;wheat beers;brewing technology;flavor substances;dofferemce

TS262.5

0254-5071（2017）07-0105-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.07.023

2017-03-03

崔云前（1969-），男，副教授，博士，研究方向為現代啤酒釀造技術。