甘蔗精釀啤酒中果香風味物質的檢測研究

黃凱 陳延 寧方堯 梁勇 尹麗

（廣西工業職業技術學院，廣西 南寧530001）

人類很早就開始以甘蔗和甘蔗糖蜜為原料生產酒精飲料。如拉丁美洲加勒比海地區盛產的朗姆酒，以其獨特的風味，飲用后特殊的愉悅感，得到了全世界消費者的青睞，成為世界消費量最大的酒類之一。

用蔗汁生產果酒也有報道，但是沒有系統性研究。國外多見于中南美洲國家，只有零星分布，而中國也只有部分研究機構在進行試驗階段，多未量產。

甘蔗汁不能作為主原料直接用于啤酒的生產。啤酒的生產工藝為，將原料小麥芽或大麥芽、啤酒花等進行糊化和糖化，二回加入酵母發酵釀制而成。工業啤酒或者精釀啤酒可以使用淀粉、糖漿或者果漿代替部分麥芽汁進行發酵，從而減少部分麥芽汁的用量或者使啤酒帶入獨特的風味。使用甘蔗汁替代麥芽汁發酵制啤酒的研究和生產應用較少，陳健旋研究了使用蔗汁替代部分麥芽汁進行一次發酵生產啤酒的實驗，經對照發現，所得到的啤酒各項指標與普通啤酒無明顯差別［1］，但他們采用的是一次發酵工藝，未對甘蔗中的風味物質進行研究。

本研究于2017年開始利用甘蔗汁代替麥芽汁進行發酵，與陳健旋團隊的研究路線不同的是，本次采用二次發酵，發酵所得的啤酒口感順滑，比普通啤酒略苦，帶有精釀啤酒的特質，同時果香味更為濃郁。甘蔗及其酒類制品中的揮發性風味物質較多，常見的物質多為脂類、醇類［2-5］，種類多樣，成分復雜，且甘蔗品種不同揮發性風味物質也不同。本研究所檢測的揮發性香味物質帶典型果香味，如乙酸乙酯具有特殊的水果香味，乙酸異戊酯則呈現香蕉和梨的香味，丁酸乙酯帶有菠蘿香味，己酸乙酯也呈現菠蘿香味，而異戊醇則表現出蘋果香味，異丁醇則具有可可香味［6］，通過使用氣相色譜儀檢測普通啤酒和甘蔗啤酒的含量，進而分析甘蔗汁的添加對以上風味物質濃度是否有提升作用。

1 材料和試劑

1.1 普通大麥啤酒（對照組）

主要原料為大麥芽，并添加啤酒花，最后加入酵母按二次發酵工藝制成，工藝流程圖如圖1所示。

圖1 二次發酵工藝流程

1.2 甘蔗精釀啤酒（試驗組）

主要原料和工藝流程與1.1相同，不同的是在二次發酵時分別添加10%、20%、30%、40%的蔗汁。蔗汁的原料為“臺糖22”，去皮后榨汁，蔗汁錘度為18°Bx。選用“臺糖22”品種是因為其揮發性物質較多，利于檢測［7］。

1.3 分析試劑

乙酸乙酯、乙酸異戊酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、異戊醇、異丁醇、乙醇，以上均為美國sigma公司標準品。

1.4 儀器與設備

氣相色譜儀（備有氫火焰離子化檢測器）：美國安捷倫公司；

HP-INNOWAX毛細管色譜柱（30 m×0.32 mm，0.25μm）：美國安捷倫公司；

MPS多功能進樣器：德國Gerstel公司。

1.5 感官評定方法

甘蔗啤酒感官評定標準依據GB4927-2008制定，見表1。

1.6 檢測方法

目前國標檢測方法中沒有啤酒中風味物質的標準，本次研究采用基于白酒香味物質的GB/T 10345-2007做試驗，如標準溶液中使用該國標能將檢測出果香風味物質乙酸乙酯、乙酸異戊酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、異戊醇、異丁醇的特征峰，則說明其有效。

1.6.1 樣品的制備樣品制備方法基于GB/T 10345-2007白酒分析方法，對照組為普通精釀啤酒（無蔗汁添加），實驗組為甘蔗精釀啤酒（添加30%蔗汁，依據見2.1感官評定結果）。

1.6.2 混合標準溶液的配制標準溶液配制詳見表2。

1.6.3 色譜柱條件色譜柱條件詳見表3。

1.6.4 校正因子（f）的測定詳見GB/T 10345-2007。

1.6.5 樣品測定進樣方法詳見GB/T 10345-2007，保證f值測定條件相同，根據保留時間確定待測物質峰的位置，并測定風味物質與內標峰面積（或峰高）求出峰面積（或峰高）之比，計算出樣品中果香風味物質的含量。

1.6.6 結果計算計算方法詳見GB/T 10345-2007（注：所得結果應保留兩位小數）

2 結果與分析

2.1 感官評定結果

感官評定結果如表4所示。對精釀啤酒產品的泡沫、色澤、香氣、口味、組織狀態五方面進行感官評價，滿分100分。

表1 甘蔗啤酒感官評定

表2 標準溶液含量 （單位：g/L）

表3 色譜柱條件

表4 感官評定結果

由表4可知，添加蔗汁進行二次發酵后，啤酒出現了明顯的改變。從外觀分析，添加蔗汁后，啤酒顏色加深，外觀評分下降，可能與甘蔗中酚類物質含量較多有關，酚類物質經氧化后變成深色物質；從氣味分析，加入蔗汁后的精釀啤酒氣味較為豐富，果香味足，且隨著蔗汁添加越多，氣味越濃，得分越高，說明添加蔗汁能豐富啤酒的芳香；但添加蔗汁后，啤酒的泡沫得分呈下降趨勢，原因可能為蔗汁的表面活性物質破壞了啤酒原有的氣泡；殺口力評分方面，添加蔗汁沒有明顯影響殺口力；口味項目方面，添加蔗汁的精釀啤酒口感比原味啤酒要顯得單薄，醇厚度有所下降，特別是添加40%蔗汁后的甘蔗啤酒，原因可能是糖度過高，導致酒精度較高，從而影響啤酒的醇厚感。綜合評價，添加30%蔗汁的啤酒得分最高，雖然其泡沫、口味與普通精釀啤酒有所下降，但是勝在果香味濃郁。最后選定添加30%蔗汁的甘蔗精釀啤酒作為樣品，對其所含的果香風味物質進行檢測。

2.2 檢測方法的確定

使用GB/T 10345-2007白酒分析方法對混合標準溶液進行測定，結果如圖2所示。由圖2可以看出，混合標準溶液中均能檢測出乙酸乙酯、乙酸異戊酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、異戊醇、異丁醇信號，特征峰明顯且峰型飽滿，其出峰時間如表5所示，說明GB/T 10345-2007白酒分析法可作為啤酒中風味物質檢測的方法。

圖2 混合標準溶液的氣相色譜圖

表5 典型啤酒風味物質的出峰時間 （單位：min）

2.2 標準曲線

對梯度混合標準溶液進行檢測，做標準曲線，如 圖3，相關性詳見表6。

圖3 各果香風味物質的標準曲線圖

表6 各果香風味物質標準曲線相關性

2.3 定量結果

啤酒中乙酸乙酯、乙酸異戊酯、丁酸乙酯、己酸 乙酯、異戊醇的檢測圖譜見圖4、圖5所示。

圖4 普通大麥啤酒中部分風味物質的檢測圖譜

圖5 普通甘蔗精釀啤酒中部分風味物質的檢測圖譜

由表7可以看出，丁酸丁酯、乙酸異戊酯和己酸乙酯沒有檢出，乙酸乙酯、異丁醇和異戊醇的峰較為明顯。對檢出峰進行計算，得到結果，如表7所示。

結合圖4、圖5和表7可知，普通大麥精釀啤酒和甘蔗精釀啤酒中均存在菠蘿香味的乙酸乙酯、帶可可香味的異丁醇以及帶蘋果香味的異戊醇等具有明顯果香的風味物質，同時明顯看出，添加30%甘蔗汁后的甘蔗精釀啤酒，其乙酸乙酯、異丁醇以及異戊醇含量分別增加0.002g/L、0.001g/L和0.016g/L，提升約20%、100%和79%，較好解釋了2.1感官評定結果中甘蔗精釀啤酒的氣味評分較高的現象。

2.4 方法評價

本次試驗取10μL的梯度標準溶液進行標準曲線制定與繪制，并對樣品進行了3次檢測，確定檢測試驗的精密度，結果如表8所示。

表7 大麥精釀啤酒和甘蔗精釀啤酒果香風味物質檢測結果 （單位：g/L）

表8 檢測方法評價指標

由表8可以看出，以上各風味物質的標準曲線方程線性關系較好，相關系數R2均大于0.995，回收率較高和穩定性較強（加標回收率和相對偏差較小），檢測結果可靠。

3 結論

此次研究使用了GB/T 10345-2007白酒分析法對甘蔗風味精釀啤酒和普通大麥啤酒（對照）進行了檢測，該方法能檢測出預先估計的風味物質，建立了較好的標準曲線，檢測結果準確且可靠，表明該國標檢測方法適用于啤酒風味物質的檢測。檢出的風味物質含量在0.001～0.039g/L之間，與其他文獻測出的風味物質濃度5～160μg/L要大，因為精釀啤酒多為原漿啤酒，其液體中固形物和揮發性物質含量均高于普通工業啤酒。

從檢測結果可以看出，在二次發酵過程過程添加30%的甘蔗汁制成甘蔗啤酒后，風味物質乙酸乙酯、異丁醇和異戊醇濃度有所提高，含量分別增加了0.002g/L、0.001g/L和0.016g/L，提升約20%、100%和79%，說明甘蔗汁的加入能較好提升啤酒的風味，提升了精釀啤酒的果香味。另外，丁酸丁酯和己酸乙酯均未檢出，說明普通大麥啤酒和甘蔗風味啤酒中基本不含此類風味物質。同時，從感官評定結果看，外觀、泡沫、口味等得分比普通精釀啤酒稍低，原因與甘蔗特有的酚類物質含量較多，存在較多表面活性物質和大分子物質較少有關，今后將對此進行深入研究以便得到更好、更符合大眾喜好的啤酒產品。最后，此研究過程中，受制于檢測條件，未使用氣質聯用儀器對啤酒的風味物質做全面分析定性，未來的工作將會著重在此方面進行開展。