不同種類麥芽對(duì)拉格啤酒揮發(fā)性硫化物形成的影響

張海鵬，于佳俊，侍亞敏，賀秀麗，郭立蕓，謝 鑫，郝建秦，薛 潔*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京 100015；3.國(guó)家酒類品質(zhì)與安全國(guó)際聯(lián)合研究中心，北京 100015；4.北京燕京啤酒股份有限公司技術(shù)中心啤酒釀造技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 101300）

啤酒發(fā)酵過(guò)程是啤酒酵母在一定的條件下，利用麥汁中的可發(fā)酵性物質(zhì)而進(jìn)行的正常生命活動(dòng)，其代謝的產(chǎn)物就是啤酒。由于酵母類型的不同，發(fā)酵的條件和產(chǎn)品要求、風(fēng)味不同，發(fā)酵的方式也不相同。根據(jù)酵母發(fā)酵類型不同可把啤酒分成上面發(fā)酵啤酒（拉格啤酒）和下面發(fā)酵啤酒（艾爾啤酒）。上面發(fā)酵啤酒采用上面發(fā)酵酵母（艾爾酵母），發(fā)酵溫度高，發(fā)酵速度快，對(duì)乙醛、雙乙酰、硫化氫等不良風(fēng)味物質(zhì)的還原速度快，產(chǎn)酯能力強(qiáng)，酯香濃郁，香蕉味等水果香氣突出，口感醇厚。下面發(fā)酵啤酒采用下面發(fā)酵酵母（拉格酵母），發(fā)酵溫度低，發(fā)酵周期長(zhǎng)，發(fā)酵度高，口感清爽純凈，柔和，麥芽香味明顯[1-2]。硫化物是影響啤酒風(fēng)味的一類重要化合物，在啤酒中適量存在，能使酒體豐滿圓潤(rùn)、香味協(xié)調(diào)；過(guò)量硫化物存在，當(dāng)啤酒受到光照或氧化時(shí)，硫化物不僅使啤酒口味變差，而且使啤酒發(fā)生霧濁[3-4]。啤酒中的硫化物按物理性質(zhì)可分為非揮發(fā)性硫化物（nonvolatile sulfur compounds，N-VSCs）和揮發(fā)性硫化物（volatile sulfur compounds，VSCs），N-VSCs約占94%，對(duì)啤酒風(fēng)味影響較小，然而VSCs雖僅約占6%，但對(duì)啤酒風(fēng)味影響較大。揮發(fā)性含硫化合物的感官閾值較低，在啤酒微量組成成分中占有重要的地位[5]。

揮發(fā)性硫化物（VSCs），如硫化氫、二氧化硫、硫醇、硫酯和硫醚等，啤酒中VSCs的形成與釀造工藝密切相關(guān)，是啤酒質(zhì)量控制的關(guān)鍵指標(biāo)之一[6]。VSCs的存在影響了啤酒的感官品質(zhì)，其代謝受到麥汁組分和酵母類型的影響[7]。從這個(gè)意義上說(shuō)，一些VSCs的代謝積累與麥汁中游離氨基酸態(tài)氮的水平和特定的氨基酸含量有關(guān)[7-9]，對(duì)啤酒的風(fēng)味與質(zhì)量勢(shì)必產(chǎn)生影響。

麥芽是釀造啤酒的主要原料。作為“啤酒的骨架”，麥芽的成分和質(zhì)量關(guān)乎啤酒風(fēng)味和品質(zhì)。同時(shí)，近年來(lái)伴隨著中國(guó)啤酒產(chǎn)量的顯著增加，原產(chǎn)大麥的品質(zhì)和產(chǎn)量卻逐年降低，加劇了國(guó)內(nèi)啤酒行業(yè)對(duì)高品質(zhì)原料的需求。而關(guān)于麥芽對(duì)啤酒品質(zhì)影響的研究，目前主要集中在過(guò)濾性能[10-12]、蛋白質(zhì)[12]、β-葡聚糖[13-14]、常規(guī)理化指標(biāo)、代謝風(fēng)味（醇醛酯等）[15]等方面，而從麥芽角度上，對(duì)拉格啤酒VSCs形成的影響研究相對(duì)較少。

麥汁中的含硫化合物主要可以分為2大類：一類是無(wú)機(jī)硫，主要是硫酸根離子（SO42-）；另一類是有機(jī)含硫化合物，主要是含硫氨基酸[9，17]。本研究圍繞麥芽對(duì)含硫化合物（SO42-和含硫氨基酸）來(lái)源及代謝的影響進(jìn)行分析，以不同種類麥芽為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室啤酒模擬發(fā)酵，接種拉格酵母制備啤酒，從含硫化合物代謝的角度，研究不同種類麥芽對(duì)拉格啤酒VSCs形成的影響，以期為拉格啤酒VSCs的控制提供一定的理論參考，減少下面拉格酵母發(fā)酵過(guò)程中VSCs的形成，提高啤酒的風(fēng)味質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 菌株

下面發(fā)酵啤酒酵母—拉格酵母：北京燕京啤酒有限公司。

1.1.2 麥芽

本研究所用8種麥芽，分別編號(hào)為1#～8#，其詳細(xì)信息見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)所用麥芽信息Table 1 Information of malts used in the experiment

1.1.3 化學(xué)試劑

硫化氫、甲硫醇、二甲基硫、二甲基二硫、S-甲基硫代乙酸酯、二甲基亞砜、蛋氨酸、半胱氨酸（均為色譜純）：美國(guó)Sigma-Aidrich公司；甲醇、無(wú)水乙醇、NaCl、KOH（均為色譜純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；SO42-標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。

1.2 儀器與設(shè)備

GC7890B氣相色譜（gas chromatography，GC）儀（配8355Sulfur檢測(cè)器）、1260 Infinity II液相色譜（liquid chromatography，LC）儀：美國(guó)安捷倫公司；DB-SULFUR SCD型色譜柱（60 m×0.32 mm×4.2 μm）、DX-320離子色譜儀：美國(guó)戴安公司；A300 全自動(dòng)氨基酸分析儀：德國(guó)曼默博爾公司；MIR-253型生化培養(yǎng)箱：日本三洋公司；BX53光學(xué)顯微鏡：日本OLYMPUS公司；IY1200自動(dòng)細(xì)胞計(jì)數(shù)儀：上海睿鈺生物科技有限公司；UVmini-1280紫外分光光度計(jì)：日本島津公司；FE28 pH計(jì)：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；PBA 5001全自動(dòng)啤酒分析儀：奧地利安東帕公司；BGT-12糖化儀：香港賽維斯公司。

1.3 方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)室模擬啤酒發(fā)酵實(shí)驗(yàn)

麥汁制備：依據(jù)QB/T 1686—2008《啤酒麥芽》中的協(xié)定法對(duì)麥汁進(jìn)行糖化。取一定量于高壓滅菌鍋內(nèi)模擬進(jìn)行煮沸（102 ℃、60 min），不添加酒花，煮沸后快速水冷卻至常溫，倒瓶去除熱凝固物，上清液轉(zhuǎn)移于無(wú)菌三角瓶中，留樣檢測(cè)，然后接種啤酒酵母進(jìn)行發(fā)酵。

啤酒發(fā)酵：接種下面發(fā)酵啤酒酵母，接種量按照（1.6～2.0）×107個(gè)/mL，安裝發(fā)酵栓，于12 ℃條件下進(jìn)行發(fā)酵，每日稱質(zhì)量，質(zhì)量損失＜0.2 g即主發(fā)酵結(jié)束，然后4 ℃靜置后發(fā)酵7 d，送至國(guó)家級(jí)品酒師處進(jìn)行雙乙酰判定，至酒體中無(wú)雙乙酰氣味時(shí)表明發(fā)酵成熟，即得啤酒成品。

1.3.2 分析檢測(cè)

（1）麥芽理化指標(biāo)

水分、浸出物（以干基計(jì)）、α-氨基酸態(tài)氮、總氮、庫(kù)爾巴哈值測(cè)定：依據(jù)QB/T 1686—2008《啤酒麥芽》；總酸測(cè)定：依據(jù)GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》。

（2）啤酒理化指標(biāo)

原麥汁濃度、酒精度、真實(shí)濃度、真實(shí)發(fā)酵度測(cè)定：依據(jù)GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》。

（3）氨基酸

采用全自動(dòng)氨基酸分析儀，依據(jù)國(guó)標(biāo)GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測(cè)定》。

（4）硫酸根離子

硫酸根離子測(cè)定采用液相色譜（LC）法。

樣品制備：待測(cè)樣品恒定至室溫，用單層濾紙過(guò)濾，棄掉前30 mL溶液，移取5 mL過(guò)濾好的待測(cè)樣至50 mL容量瓶中，用去離子水定容。稀釋好的待測(cè)樣品溶液經(jīng)過(guò)0.45 μm過(guò)濾柱過(guò)濾后放進(jìn)樣品瓶中待測(cè)。

液相色譜條件：流動(dòng)相為氫氧化鉀溶液；柱溫30 ℃；流速1.1 mL/min；電流87 mA；進(jìn)樣量25 μL；淋洗程序?yàn)?～16 min、KOH濃度1.1 mmol/L，16～29 min、KOH濃度1.1～16.5 mmol/L，29～35 min、KOH濃度16.5～20 mmol/L，35～39 min、KOH濃度20～35 mmol/L，39～41 min、KOH濃度35 mmol/L，41～47 min、KOH濃度35～50 mmol。

（5）揮發(fā)性硫化物

揮發(fā)性硫化物測(cè)定采用氣相色譜（GC）法。

樣品制備：稱取1.0 gNaCl于20 mL頂空瓶中，加入5.0mL經(jīng)冷藏的啤酒，放轉(zhuǎn)子后壓蓋密封。在恒溫?cái)嚢杵魃鲜覝販u旋10 min后，放入自動(dòng)進(jìn)樣器，在頂空進(jìn)樣器中保溫，其后進(jìn)入GC分析。

GC條件：進(jìn)樣口溫度250 ℃；柱溫：起始溫度為35 ℃，保持3 min，以10 ℃/min程序升溫到230 ℃，保持5 min；采用分流進(jìn)樣，分流比為10∶1。

定性定量分析：根據(jù)保留時(shí)間進(jìn)行定性，外標(biāo)法定量。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2020進(jìn)行表格制作，利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種類麥芽常規(guī)理化指標(biāo)的結(jié)果分析

對(duì)麥芽常規(guī)理化指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)分析，結(jié)果見(jiàn)表2。水分在一定程度上能夠反映麥芽的出爐水分，影響啤酒麥芽的理化性質(zhì)的穩(wěn)定性，一般情況下要求水分＜5.0%[16]。由表2可知，麥芽8#水分最高，麥芽5#水分最低，在水分指標(biāo)上，不同種類的麥芽存在顯著差異（P＜0.05）。麥芽浸出率一定程度上反映了大麥籽粒發(fā)芽過(guò)程中干物質(zhì)的損耗以及成品麥芽?jī)?nèi)容物含量的高低[16]。由表2可知，麥芽8#浸出物含量最高，高達(dá)（83.8±0.03）%，這與麥芽8#是小麥麥芽有關(guān)，小麥無(wú)殼，一般情況下，小麥麥芽的浸出物高于大麥麥芽。麥芽3#浸出物最低，為（80.7±0.03）%。同一品種的麥芽1#和麥芽2#，雖然來(lái)源于不同制麥廠，但是浸出物較一致；但是同一品種的麥芽3#、麥芽4#和麥芽5#存在顯著差異（P＜0.05），鑒于制麥工藝的影響，可能導(dǎo)致制麥過(guò)程中浸出物不同程度的損失。麥芽總酸影響麥汁或啤酒酸度，適當(dāng)?shù)乃岫葧?huì)增加口感的柔和性，總酸過(guò)高，會(huì)提高啤酒的酸度，引起口感不協(xié)調(diào)，總酸過(guò)低，對(duì)口感的豐滿度有影響[16]。由表2可知，麥芽3#總酸最高，麥芽2#最低，在總酸上，不同種類的麥芽存在顯著差異（P＜0.05）。啤酒麥芽的庫(kù)爾巴哈值反映了制麥過(guò)程中蛋白質(zhì)的溶解程度，此值愈高，說(shuō)明蛋白質(zhì)分解愈完全。總氮反映了麥芽中蛋白質(zhì)的含量，α-氨基酸態(tài)氮反映了麥芽中蛋白質(zhì)的分解程度[16]。由表2可知，麥芽8#庫(kù)爾巴哈值最高，為（51.1±0.2）%，麥芽2#最低，為（42.7±0.3）%；麥芽8#總氮和α-氨基酸態(tài)氮含量最高，分別為（2.39±0.03）%、（176.0±1.0）mg/100 g，麥芽2#總氮和α-氨基酸態(tài)氮含量最低，分別為（1.73±0.01）%和（160±0.6）mg/100 g。總氮含量的差異性主要與麥芽品種相關(guān)，α-氨基酸態(tài)氮亦取決于制麥過(guò)程中蛋白質(zhì)的溶解度。作為麥汁的功能性成分，可溶性氮的含量更為重要，影響麥汁中氨基酸的種類與含量，對(duì)啤酒酵母的發(fā)酵代謝產(chǎn)生影響。

表2 不同種類麥芽常規(guī)理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果Table 2 Determination results of conventional physicochemical indexes of different types of malts

綜上，8種不同種類的麥芽在理化指標(biāo)上具有顯著差異，尤其是麥芽3#、麥芽4#、麥芽5#、麥芽6#、麥芽8#的庫(kù)爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮高于麥芽1#、麥芽2#，能夠提供更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，會(huì)體現(xiàn)在氨基酸的組分和含量上，對(duì)啤酒的風(fēng)味代謝產(chǎn)生影響[7-9]。

2.2 不同種類麥芽對(duì)含硫化合物來(lái)源及代謝的影響

2.2.1 對(duì)SO42-的來(lái)源及代謝的影響

相關(guān)研究表明，硫酸鹽是酵母代謝形成二氧化硫的唯一底物，向11.5°P麥汁加入0～200 mg/L SO42-，經(jīng)酵母發(fā)酵后發(fā)酵液中SO2含量與SO42-添加量呈明顯正相關(guān)，特別是添加量100 mg/L以下時(shí)近乎呈現(xiàn)線性相關(guān)，SO42-添加量為100～200 mg/L時(shí)二氧化硫增量放緩[18]。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中，添加硫酸鈣、硫酸鋅等含SO42-的加工助劑后，11～14 °P麥汁中的SO42-含量一般為150～200 mg/L，原料和加工助劑是麥汁中SO42-的重要來(lái)源[19]。因此麥芽作為釀造主要原料，其SO42-含量可能會(huì)對(duì)硫代謝產(chǎn)生影響。

不同種類麥芽制備麥汁及啤酒中的SO42-含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，麥芽3#、4#、7#和8#中SO42-含量高于平均水平，麥芽1#、2#、5#和6#中SO42-含量低于平均水平，其中麥芽3#和7#SO42-含量均＞40 mg/L，麥芽6#SO42-含量最低，＜30 mg/L。針對(duì)于同一品種麥芽（麥芽1#和2#為普拉奈特，麥芽3#、4#和5#為麥特卡夫）而言，所制備麥汁SO42-含量上有一定的差異，可能與不同制麥廠的制麥工藝、制麥用水SO42-含量相關(guān)。不同品種麥芽所制備麥汁SO42-具有顯著性的差異，這與品種、種植、氣候、土壤，以及制麥工藝相關(guān)[20]。

表3 不同種類麥芽制備的麥汁及啤酒中SO42-含量測(cè)定結(jié)果Table 3 Determination results of SO42-content in wort and beer produced by different types of malts

由表3可知，麥芽8#和7#發(fā)酵前后SO42-代謝量處于前列，分別為3.0 mg/L和2.7 mg/L，相應(yīng)的代謝率分別為7.63%和6.21%。麥芽3#和5#處于最后，均為0.8 mg/L，相應(yīng)的代謝率分別為1.83%、2.25%。說(shuō)明經(jīng)拉格酵母發(fā)酵后，不同種類麥芽所制備麥汁中進(jìn)入硫代謝的SO42-數(shù)量差異明顯，存在麥芽3#麥汁SO42-含量高，進(jìn)入代謝的數(shù)量少；或者麥芽2#麥汁SO42-含量低，進(jìn)入代謝的數(shù)量多的結(jié)果，說(shuō)明拉格酵母對(duì)麥汁SO42-的代謝存在一定的調(diào)控作用。在酵母對(duì)SO42-代謝上，體現(xiàn)出麥芽至關(guān)重要的作用。

2.2.2 對(duì)含硫氨基酸的來(lái)源及代謝的影響

相關(guān)研究表明，酵母生物合成蛋氨酸（methionine，Met）及半胱氨酸（cysterine，Cys）時(shí)的硫來(lái)自于酵母對(duì)SO42-還原生產(chǎn)的硫，酵母對(duì)SO42-的還原受到麥汁中蛋氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸的反饋調(diào)節(jié)[21]。此外，蛋氨酸是酵母細(xì)胞生長(zhǎng)所需的含硫氨基酸之一，麥汁中蛋氨酸含量較高，一般情況下＞50 mg/L。蛋氨酸可抑制細(xì)胞內(nèi)SO42-還原途徑中基因的表達(dá)，從而影響啤酒酵母代謝生成SO2[7-8]。由此可見(jiàn)，研究麥芽對(duì)含硫氨基酸的來(lái)源及其代謝的影響顯得尤為重要。

采用氨基酸分析儀對(duì)不同種類麥芽所制備麥汁和啤酒中的與硫代謝相關(guān)的蛋氨酸和半胱氨酸含量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果分別見(jiàn)表4和5。

表4 不同種類麥芽制備的麥汁及啤酒蛋氨酸含量測(cè)定結(jié)果Table 4 Determination results of methionine content in wort and beer produced by different types of malts

由表4可知，蛋氨酸代謝量依次為麥芽5#（32 mg/L）、麥芽3#（31 mg/L）、麥芽7#（31 mg/L）、麥芽4#（30 mg/L）、麥芽6#（30 mg/L）、麥芽1#（28 mg/L）、麥芽2#（25 mg/L）和麥芽8#（25 mg/L）；代謝率依次為麥芽1#（93.3%）、麥芽2#（89.3%）、麥芽8#（89.3%）、麥芽6#（83.3%）、麥芽7#（81.6%）、麥芽4#（81.1%）、麥芽3#（79.5%）和麥芽5#（78.0%）。由此可見(jiàn)，不同類型麥芽，經(jīng)過(guò)拉格酵母代謝后，蛋氨酸的代謝量與代謝率存在差異。

由表5可知，相比于蛋氨酸含量，不同種類麥芽所制備麥汁中半胱氨酸含量較少，經(jīng)過(guò)拉格酵母代謝后，半胱氨酸沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的差異，這也可能與含量低以及檢測(cè)誤差（約10%）有關(guān)。麥汁中半胱氨酸含量在3.0～6.0 mg/L之間，其中麥芽8#含量最高為6.0 mg/L，麥芽3#最低為3.0 mg/L；在發(fā)酵后僅有麥芽1#、2#、8#代謝量為1.0 mg/L，代謝率依次為25.0%、20.0%和16.7%。其余種類麥芽代謝前后半胱氨酸含量一致。

表5 不同種類麥芽制備的麥汁及啤酒半胱氨酸含量測(cè)定結(jié)果Table 5 Determination results of cysteine contents in wort and beer produced by different types of malts

從不同種類麥芽對(duì)含硫氨基酸的來(lái)源及代謝的影響結(jié)果來(lái)看，8種不同種類的麥芽，在發(fā)酵過(guò)程中，蛋氨酸的代謝量及代謝率較高，代謝量＞25.0 mg/L，代謝率＞75%，而半胱氨酸的代謝可能處于動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，沒(méi)有發(fā)生顯著的變化。其中同一品種（麥特卡夫）的麥芽3#、麥芽4#和麥芽5#具有蛋氨酸代謝量高，蛋氨酸代謝率低的特點(diǎn)，在一定程度上減少酵母對(duì)SO42-的代謝。

2.3 不同種類麥芽對(duì)啤酒常規(guī)理化指標(biāo)及揮發(fā)性硫化物的影響

2.3.1 啤酒常規(guī)理化指標(biāo)分析

不同種類麥芽制備啤酒常規(guī)理化指標(biāo)（原麥汁濃度、酒精度、真實(shí)濃度和真實(shí)發(fā)酵度）檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，麥芽7#原麥汁濃度和真實(shí)濃度最高、麥芽4#酒精度最高、麥芽3#真實(shí)發(fā)酵度最高。原麥汁濃度在8.60～9.04°P，酒精度在3.80%vol～3.97%vol，發(fā)酵度保持在67.4%～69.9%，主要可能是麥芽品種或制麥工藝對(duì)浸出率、糖化力的影響，導(dǎo)致原麥汁濃度以及糖組分的差異，對(duì)發(fā)酵度產(chǎn)生了一定的影響，因此也對(duì)應(yīng)的體現(xiàn)在酒精度和真實(shí)濃度上。

表6 不同種類麥芽制備啤酒的常規(guī)理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果Table 6 Determination results of conventional physicochemical indexes of beer produced by different types of malts

通過(guò)不同種類麥芽制備啤酒常規(guī)理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果可知，不同類型麥芽所制備麥汁接種酵母后，沒(méi)有表現(xiàn)出發(fā)酵異常或中止的情況，表明均能夠正常完成發(fā)酵，因此進(jìn)一步對(duì)啤酒風(fēng)味進(jìn)行分析。

2.3.2 啤酒揮發(fā)性硫化物指標(biāo)分析

啤酒中的揮發(fā)性硫化物大都是在發(fā)酵過(guò)程中形成的。目前報(bào)道啤酒中揮發(fā)性硫化物主要有二氧化硫、硫化氫、二甲基硫（dimethyl sulfur，DMS）、二乙基硫（diethyl sulfur，DES）、甲硫醇（methyl mercaptan，MeSH）、乙硫醇、二甲基二硫（dimethyldisulfide，DMDS），二甲基三硫（dimethyl trisulfide，DMTS）、二硫化碳等[6，22]。酵母對(duì)硫化物的代謝作用首先是利用有機(jī)硫化物，在可代謝的有機(jī)硫化物存在下，硫酸根離子很少被利用，因?yàn)闊o(wú)機(jī)硫的攝入需要能量和氮源[7]。硫化氫的形成大部分來(lái)自酵母對(duì)半胱氨酸、硫酸鹽和亞硫酸鹽的同化作用及酵母合成蛋氨酸受抑制時(shí)的中間產(chǎn)物。蛋氨酸是許多代謝途徑的中心，因此如果其他途徑能利用較多的蛋氨酸，就能減少由蛋氨酸產(chǎn)生的甲硫醇的含量[7，23]。從硫化物形成機(jī)理可以看出，參與硫代謝的不外乎如下三因素：①含硫氨基酸；②無(wú)機(jī)硫；③酵母。

本研究中的揮發(fā)性硫化物以硫化氫、甲硫醇、二甲基硫、S-甲基硫代乙酸酯、二甲基二硫進(jìn)行評(píng)價(jià)，其檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 不同種類麥芽制備的啤酒中揮發(fā)性硫化物含量測(cè)定結(jié)果Table 7 Determination results of volatile sulfur compounds contents in beer produced by different types of malts μg/L

啤酒發(fā)酵過(guò)程中酵母的硫代謝會(huì)產(chǎn)生痕量的H2S，一定含量的H2S能產(chǎn)生臭雞蛋等令人極為不愉悅的風(fēng)味，酵母可以利用硫酸鹽等無(wú)機(jī)硫以及半胱氨酸、蛋氨酸和谷胱甘肽等有機(jī)硫源生成H2S[17-18]。由表7可知，在硫化氫上，麥芽1#含量最高，為3.7 μg/L，其次是麥芽7#、麥芽2#、麥芽3#，分別為3.4 μg/L、3.2 μg/L、2.8 μg/L，麥芽5#和麥芽8#含量最低，均為1.8 μg/L。

在硫代謝中，酵母可以將蛋氨酸轉(zhuǎn)化生成甲硫醇、乙硫醇和3-甲硫基丙醇等。甲硫醇在啤酒中的閾值是2.0 μg/L，甲硫醇極易氧化為二甲基二硫，然后再進(jìn)一步不成比例地氧化為二甲基硫與二甲基三硫[24]。由于甲硫醇極易氧化，因此在風(fēng)味分析中二甲基二硫、二甲基三硫、二甲基硫與甲硫醇可能會(huì)結(jié)伴出現(xiàn)。在甲硫醇上，麥芽2#樣品含量最高，為5.0 μg/L，其次是麥芽8#、麥芽6#和麥芽1#，含量為4.4～4.8 μg/L，麥芽3#和麥芽4#含量低，均為3.8 μg/L。

在二甲基硫（DMS）上，麥芽2#樣品含量最高，為44.6μg/L，其次是麥芽3#、麥芽7#和麥芽1#，均＞40.0 μg/L，再次是麥芽6#、麥芽4#和麥芽8#，含量分別為37.2 μg/L、30.8 μg/L、27.1 μg/L，麥芽5#含量最低，為25.6 μg/L。二甲基硫是對(duì)啤酒風(fēng)味影響較大的揮發(fā)性硫化物[24]，當(dāng)其含量較低時(shí)，對(duì)啤酒的風(fēng)味是有利的，但是達(dá)到一定含量后會(huì)產(chǎn)生“腐爛蔬菜味”、“烤玉米味”等風(fēng)味缺陷，嚴(yán)重影響啤酒的風(fēng)味質(zhì)量。

在S-甲基硫代乙酸酯上，麥芽4#樣品含量最高，為3.5μg/L，其次是麥芽7#、麥芽2#、麥芽5#，含量為3.0～3.1μg/L，麥芽8#含量最低，為1.7 μg/L。

在二甲基二硫上，麥芽5#樣品含量最高，為30.3 μg/L，其次是麥芽7#和麥芽1#，分別為19.2 μg/L、17.6 μg/L，麥芽6#含量最低，為11.7 μg/L。二甲基二硫是一個(gè)重要的二硫醚化合物，在啤酒、葡萄酒、白酒、黃酒、蘋果酒等眾多酒類中檢測(cè)到，呈大蒜、爛菜味的風(fēng)味特點(diǎn)[24-26]。

結(jié)果表明，麥芽1#、麥芽2#和麥芽7#揮發(fā)性硫化物總量處于前列，為68.2～71.2 μg/L，不同麥芽對(duì)揮發(fā)性硫化物種類以及含量的影響有一定的差異性，這應(yīng)該與麥芽所制備麥汁的營(yíng)養(yǎng)組分具有一定的相關(guān)性[3]。麥芽8#（國(guó)產(chǎn)小麥芽）表現(xiàn)最佳，揮發(fā)性硫化物總量最低，為47.4 μg/L，然而其SO42-代謝量和代謝率高于其他大麥麥芽，與大麥麥芽具有顯著差異，在理化指標(biāo)上，麥芽8#的庫(kù)爾巴哈值、總氮與α-氨基酸態(tài)氮均高于其他品種，那么在麥汁組分上與大麥麥芽具有顯著性的差異，可能體現(xiàn)在其他氨基酸上，如：蘇氨酸或天冬氨酸，以及其他影響酵母活性的成分上，如：不飽和脂肪酸，生長(zhǎng)因子等[27]。對(duì)于揮發(fā)性硫化物，在大麥麥芽中，麥特卡夫（麥芽3#、4#和5#）和卡普蘭德（麥芽6#）優(yōu)于普拉奈特（麥芽1#、2#）和國(guó)產(chǎn)大麥芽（麥芽7#），這個(gè)結(jié)果與麥汁中蛋氨酸相對(duì)應(yīng)，影響酵母SO42-代謝量和代謝率，導(dǎo)致生成揮發(fā)性硫化物的差異。

2.4 相關(guān)性分析

蛋氨酸是硫代謝途徑的中心，能夠反饋調(diào)節(jié)酵母對(duì)SO42-的還原代謝，影響硫化物的代謝[5，20]。因此，對(duì)庫(kù)爾巴哈值、總氮、α-氨基酸態(tài)氮、SO42-、蛋氨酸、代謝量/率與揮發(fā)性硫化物進(jìn)行了Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 Pearson相關(guān)性分析結(jié)果Table 8 Results of Pearson correlation analysis

由表8可知，庫(kù)爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮三者之間均呈極顯著的正相關(guān)（P＜0.01），庫(kù)爾巴哈值、總氮與SO42-代謝量/率呈正相關(guān)，庫(kù)爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮與硫化氫呈負(fù)相關(guān)，庫(kù)爾巴哈值和α-氨基酸態(tài)氮與二甲基硫呈極顯著的負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。SO42-代謝量與SO42-代謝率、麥汁Met與Met代謝量、硫化氫與二甲基硫均呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)（P＜0.01）。麥汁Met與Met代謝率、Met代謝量與Met代謝率均呈現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。說(shuō)明麥汁Met含量越高，其發(fā)酵代謝量越高，上述中Met代謝率均高于78%，說(shuō)明大部分蛋氨酸參與了發(fā)酵過(guò)程中的生物代謝。然而麥汁Met含量越高，其代謝率越低，說(shuō)明參與發(fā)酵過(guò)程的更少，對(duì)應(yīng)的含量低時(shí)，其參與發(fā)酵過(guò)程中的更多，意味著生物代謝過(guò)程中，需要滿足一定量的蛋氨酸，當(dāng)?shù)鞍彼岵蛔慊蜻^(guò)多的時(shí)候，對(duì)蛋氨酸的代謝產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的影響。SO42-代謝量、SO42-代謝率與麥汁Met、Met代謝量呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明SO42-受到Met的調(diào)控影響，這也與上述結(jié)果保持一致。SO42-代謝量、SO42-代謝率與甲硫醇呈正相關(guān)，說(shuō)明在發(fā)酵過(guò)程中，參與代謝的SO42-數(shù)量越多，那么會(huì)促進(jìn)拉格酵母代謝生成更多的甲硫醇。麥汁Met、Met代謝量與硫化氫、甲硫醇和二甲基硫呈負(fù)相關(guān)，與S-甲基硫代乙酸酯和二甲基二硫呈正相關(guān)，對(duì)應(yīng)的Met代謝率與硫化氫、甲硫醇和二甲基硫呈正相關(guān)，與S-甲基硫代乙酸酯和二甲基二硫呈負(fù)相關(guān)。由此可見(jiàn)，蛋氨酸在拉格酵母發(fā)酵過(guò)程中對(duì)含硫化物的代謝起到關(guān)鍵作用。

3 結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)8種不同種類麥芽的浸出率、庫(kù)爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮等理化指標(biāo)，以及所制備麥汁經(jīng)拉格酵母發(fā)酵前后SO42-和含硫氨基酸、啤酒揮發(fā)性硫化物的分析，以及Pearson相關(guān)性分析。結(jié)果表明，麥芽在庫(kù)爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮上差異顯著，經(jīng)酵母發(fā)酵代謝后，在SO42-代謝量/率、蛋氨酸的代謝量/率上表現(xiàn)不同，導(dǎo)致生成揮發(fā)性硫化物的差異。Pearson相關(guān)性分析表明庫(kù)爾巴哈值、總氮與SO42-代謝量/率呈正相關(guān)，庫(kù)爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮與硫化氫呈負(fù)相關(guān)，庫(kù)爾巴哈值、α-氨基氮與二甲基硫呈負(fù)相關(guān)，蛋氨酸與其代謝量呈極顯著的正相關(guān)（P＜0.01），與其代謝率呈極顯著的負(fù)相關(guān)（P＜0.01），蛋氨酸與SO42-代謝量/代謝率之間呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明提高麥汁高蛋氨酸含量能夠降低拉格酵母對(duì)SO42-的代謝，減少代表性揮發(fā)性硫化物（硫化氫、甲硫醇和二甲基硫等）的形成。整體而言，在理化指標(biāo)庫(kù)爾巴哈值、總氮和α-氨基酸態(tài)氮上，麥特卡夫和卡普蘭德高于普拉奈特，在蛋氨酸指標(biāo)上，麥特卡夫和卡普蘭德高于普拉奈特，據(jù)此，可以通過(guò)不同品種麥芽的復(fù)配提高麥汁蛋氨酸含量，達(dá)到降低拉格酵母對(duì)SO42-的代謝，減少揮發(fā)性硫化物的生產(chǎn)，提高啤酒風(fēng)味質(zhì)量，以及縮短成熟周期的目的。

此外，研究中發(fā)現(xiàn)拉格酵母對(duì)小麥麥芽在揮發(fā)性硫化物的代謝上與大麥麥芽不一致，鑒于小麥麥芽的獨(dú)特性，未來(lái)對(duì)小麥麥芽在該方向上開(kāi)展進(jìn)一步研究。