藜麥啤酒的釀造方法及香氣化合物

楊貴恒，聶聰，姚青海，龐美如，楊玉亮，苑萌

齊魯工業大學（山東省科學院）生物工程學院山東省微生物工程重點實驗室（濟南 250353）

藜麥（Chenopodium quinoawilld）原產于南美洲安第斯山區，是印加土著居民的主要傳統食物，有5 000多年的種植歷史[1-2]。藜麥的營養全面豐富，是印加人日常生活中的主食。在1980年代，藜麥被美國宇航局用于宇航員的太空食品。聯合國糧農組織認為藜麥是唯一一種單體植物即可基本滿足人體基本營養需求的食物，正式推薦藜麥為最適宜人類的完美的全營養食品[3]。藜麥的神奇之處不僅僅是富含人類需求的各類營養物質，更難得的是藜麥具有肉蛋類同等含量的優質蛋白質（16%～22%），對促進食品安全、食品營養乃至三農問題都有不可替代作用，是最具潛力的農作物之一[4-5]。藜麥是唯一的全谷堿性食物，胚芽占種子的比例最大，為68%。富含多種氨基酸，比例適當且易于人體的吸收[6]；富含植物中缺乏的賴氨酸，礦物質營養含量高[7]；富含多種有益化合物，膳食纖維素含量高達7.1%，無膽固醇、低脂、低熱量（305 kcal/100 g），是常見食物里最利于身體健康的[8]。藜麥口味獨特，便于消化，具有很多優質的功效，適于所有群體食用[9-10]，尤其適于高血糖、高血壓等慢性病，以及特殊體質和生活不規律人群[11]，長期食用，效果顯著。

但是藜麥由于自身的苦味并沒有得到大力發展，知名度也不高。現在我國藜麥的主要產區在中西部地區，大多以初級農產品進行售賣，產品非常單一，獲利也很有限[12-13]。因此，對藜麥的應用多樣性進行了研究，并在釀造過程中對其風味物質進行檢測與研究，使其營養價值能夠最大地發揮出來，制作出營養價值高、風味符合大眾的飲品。這對于中西部地區的藜麥銷售推廣、增加藜麥的產品附加值、規劃藜麥的農業方面的種植有重要意義，同時也為一些企業對藜麥釀造成啤酒提供理論依據。

1 試劑與方法

1.1 材料與試劑

麥芽：永順泰（昌樂）麥芽有限公司；藜麥（山西億隆藜麥開發有限公司）；酒花顆粒（西姆科酒花顆粒，由YCHHOPS提供，α-酸13.8%，β-酸4.0%）；酵母（US-05酵母）。

1.2 儀器與設備

啤酒釀造設備（濟南中德啤酒有限公司）；7890A氣相色譜儀、5975C質譜儀、HP-5（5%-苯基）-甲基聚硅氧烷毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μ m）[14]：美國Agilent公司[15]；聚二甲基硅氧烷StableFlex固相萃取頭（Sigma-Aldrich公司）；DVB-CAR-PDMS型頂空固相微萃取裝置（美國Supelco公司）。

1.3 方法

1.3.1 藜麥啤酒釀造工藝流程及操作要點[16-19]

1) 準確稱取澳麥和藜麥，其中質量比為7∶3。

2) 將麥芽中加入少部分水，進行粉碎。

3) 糖化：將麥芽和藜麥粉碎后加入糖化鍋中進行糖化，糖化時65 ℃下料，保溫1 h。后升溫至72 ℃，保溫10 min。最終升溫至78 ℃。

4) 過濾：將糖化后的麥汁倒入過濾槽中，靜置30 min，進行過濾。過濾中要進行洗糟，洗糟水是糖化水的1/2即可。

5) 煮沸：麥汁過濾后進行煮沸，煮沸時長1 h，煮沸時酒花分3次加入，分別在沸騰后10 min添加50%酒花，沸騰后30 min添加35%酒花，沸騰結束前5 min添加15%酒花。

6) 煮沸結束后進行冷卻回旋。此時麥汁的pH為5.2，冷卻后添加US-05酵母。添加酵母的要求：酵母死亡率＜5%，外觀潔白細膩光滑，無雜菌，無異味，隨后進行發酵。主發酵溫度一般為22 ℃，3～4 d，封罐進入后發酵過程。從該階段開始樣品的檢測。

1.3.2 藜麥啤酒的風味物質檢測

分別提取20 mL第1～第22天的藜麥啤酒樣品，加入50 mL頂空樣品瓶中，放入磁子，把瓶口密封，將樣品瓶放在磁力攪拌加熱器上，攪拌速度為200 r/min，于40 ℃預熱5 min，然后連接固相微萃取裝置對酒花香氣成分進行吸附，于40 ℃固相微萃取45 min。然后將固相微萃取的萃取探頭插入氣相色譜儀進樣口，進行解吸。每個樣品要確保有3個平行對照。

1.3.3 感官品評

選擇釀酒工程專業學生20名，在專業老師的指導下，以市面銷售的啤酒為試樣，進行為期一周的培訓，經過考核后選擇成績優秀的10人組成感官品評小組，以色澤、泡沫、香氣、口味4個方面為指標，各項指標使用0～4分值打分。根據表1設定標準進行評分[20-22]。評定結果以10人的平均值為感官品評評分。

表1 藜麥啤酒的感官品評標準

1.3.4 色譜條件[14,23-24]

載氣，高純氦氣（He）；進樣口溫度，250 ℃；載氣流速，1 mL/min；分流比，30∶1；柱室升溫程序：初始柱溫40 ℃保持5 min，以5 ℃/min速率升至210℃，保持3 min。

質譜檢測器，電子電離（Electron ionization，EI）源質量掃描范圍m/z30～400，四極桿溫度150 ℃，離子源溫度230 ℃，傳輸線溫度280 ℃，電子倍增器電壓1 400 V。

1.3.5 定性及定量方法[14,25]

定性方法：化合物在GC-MS上的采集信息通過Mass-hunter Workstation B.03.01數據處理軟件處理。美國國家標準技術研究所（National institute of standards and technology，NIST）譜庫2.0檢索。

定量方法：通過Agilent自帶的化學工作站數據處理系統，用氣相色譜峰面積歸一法定量計算出各化學成分在酒花中的峰面積的相對含量。

2 結果與分析

2.1 醇類物質的檢測分析

高級醇對啤酒的風味有重要的影響，若適量存在，則能使酒體豐滿圓潤，香氣協調；但若含量過高，則給人異臭味和刺激感，即使飲酒量不多，也會“上頭”，引起頭痛[26]；所以在藜麥啤酒發酵過程中，對其醇類物質的含量隨著天數的變化進行檢測[27-29]。

由圖1可知，正丙醇在發酵第8和第12天時其含量較低，在第12天其含量達到最低，此時的香味影響因子也達到最低值；異戊醇的含量在第4～第8天呈上升趨勢，第8天達到峰值，之后含量呈下降趨勢，在第20天達到最低值，異戊醇的含量超過一定指標會有不愉快氣味，且本身帶有蘋果白蘭地香氣和辛辣味，所以第12，第16和第20天的檢測數據更符合大眾的需求；異丁醇和2-甲基丁醇其含量變化不大，相對比較穩定；在這幾天的檢測中，異丁醇的含量在其正常使用范圍內，不會對人體造成危害，基本沒有刺激性氣味；苯丁醇在第4天的含量最低，在第8，第12，第16和第20天含量高且比較穩定。

圖1 藜麥啤酒中醇類物質的含量變化

2.2 酯類物質的檢測分析

酯類物質是啤酒風味物質的重要構成部分，對啤酒的風格和質量有重要作用，一般具有強烈的果香味，也是啤酒香氣的重要來源，因此對藜麥啤酒的酯類物質進行檢測。

由圖2可知，乙酸乙酯在這些天的檢測中含量基本穩定，在這個含量下，其毒屬性可以忽略不計，刺激性氣味也沒有，符合要求；乙酸異戊酯的含量在第4～第16天呈下降趨勢，在第16～第20天含量略微上升。在第4天時為最高值，第16天為最低值，自身的香蕉氣味對啤酒的風味有影響，但因其有低毒屬性，所以在第12，第16和第20天的含量更符合要求；己酸乙酯和乙酸-2-甲基丁酯的含量變化趨勢基本一致，在第4天的含量較高，剩余天數的含量低于第4天且基本穩定無變化；乙酸辛酯和乙酸異丁酯含量低且穩定，對風味的影響可以忽略不計；乙酸苯乙酯在第12天其含量達到最高值，第12～第16天有明顯的下降趨勢，從第16天開始含量趨于穩定，其自身的玫瑰花香和蘋果果香給啤酒的風味帶來不一樣的感覺，而且還有一定的安神、催眠作用，在此含量下的刺激性可以忽略不計，因此第12天的含量帶來的效果最佳；癸酸乙酯在第4天含量最高，第4～第8天含量下降，在第8天最低，第8～第16天含量穩定，第16～第20天含量略有上升，癸酸乙酯具有的椰汁香氣，也為啤酒的風味帶來了更多的可能性。

圖2 藜麥啤酒中酯類物質的含量變化

2.3 其他香味物質的檢測分析

這些檢測的物質都具有毒屬性和強烈刺激感，對含量的要求高，對啤酒的風味和質量有著一定的影響。由圖3可知，苯乙烯的含量在第4～第8天呈下降趨勢，第4天的含量相較于其他4 d較高，第8～第20天的含量相對穩定，苯乙烯在2B類致癌物清單中，對環境有嚴重的危害，對水體、土壤和大氣可造成污染，對人體的健康也會帶來危害；壬醛的含量在第4～第8天和第16～第20天趨于穩定且含量基本相同，第8～第12天和第12～第16天呈對稱式上升和下降，在第12天時含量最高，壬醛化合物具有玫瑰、柑橘的香氣，可以給啤酒的風味帶來不一樣的感覺，但自身的毒性和刺激性對其含量有要求，所以選擇第4～第8天和第16～第20天的含量更符合要求；4-乙烯基-2-甲氧基苯酚在第4～第12天呈上升趨勢，第12～第16天呈下降趨勢，第16～第20天呈上升趨勢，其自身也有刺激性，其含量應該越少越好。

2.4 藜麥啤酒感官品評分析

由表2可知，在藜麥啤酒發酵的前12 d，各項評分基本達不到對啤酒的要求；第16天的發酵中，藜麥啤酒的發酵達到了成品的要求，4個指標的品評得分基本符合對一款酒的評分，相比于第20天感官品評，第16天香氣略微遜色，但泡沫的品評得分更高；這2個時間的酒在品評指標達到要求的同時也各有側重點。

圖3 其他香味物質含量變化

表2 藜麥啤酒的感官品評得分

3 結論

試驗對藜麥的應用方式進行了研究，把藜麥加工為啤酒，并對藜麥啤酒進行香氣物質檢測和感官品評。結果發現，第16和第20天的醇類和其它香味物質含量相對較高，其中第16天的總含量最高，分別占總數的8%和4%左右。第12，第16和第20天的酯類物質的含量也較為顯著，其中第12天的酯類物質總體含量最高，為總含量的24%。同時對藜麥啤酒進行感官品評，發現第16和第20天的啤酒評分更高，為15分。總之，第12天的酯類物質更加豐富，第16天的醇類和其他香氣成分更加豐富，第16和第20天的感官評價更好。所以，第16天的藜麥啤酒無論從香氣還是感官都是最優的，是最適合飲用的。