比利时/德国小麦啤酒风味物质差异研究

崔云前，成冬冬，任辉

（齐鲁工业大学生物工程学院，山东济南250300）

比利时/德国小麦啤酒风味物质差异研究

崔云前，成冬冬，任辉

（齐鲁工业大学生物工程学院，山东济南250300）

以大麦芽、小麦芽和未发芽的小麦为原料，添加酒花、橘皮和芫荽籽，使用上面发酵酵母No.303，酿造比利时风格和德国风格小麦啤酒。该研究介绍了两种风格小麦啤酒的酿造工艺，对两种风格的成品小麦啤酒进行风味物质检测分析以及感官品评，探讨了比利时风格小麦啤酒和德国风格小麦啤酒风味物质的差异。结果表明，比利时风格小麦啤酒乙醛含量更为适宜（约为2.6 mg/L），高级醇和乙酸含量较高（分别为113 mg/L和160 mg/L），酯类物质含量偏低（约为50 mg/L），成品啤酒橘香味突出，但酯香味不够充足；德国风格小麦啤酒乙醛和酯类物质含量略高（分别为3 mg/L和63 mg/L），高级醇含量稍低（约为104 mg/L），乙酸含量适宜（约为135 mg/L）。关键词：上面发酵；小麦啤酒；酿造工艺；风味物质；差异

上面发酵小麦啤酒以其洁白细腻的泡沫、浓郁的香味、强烈的杀口力、较低的苦味、略酸的口感深受消费者青睐[1]。德国风格小麦啤酒和比利时风格小麦啤酒是当今世界小麦啤酒的两大主流。德国风格小麦啤酒指的是以小麦芽和大麦芽按照一定的比例混合酿造，小麦芽比例≥50%，采用上面发酵法酿造而成[2]；比利时风格小麦啤酒使用40%未发芽小麦和大麦芽，添加橘皮、芫荽籽等香料物质，经上面发酵法酿造而成[3]。由此可知，德国风格小麦啤酒风味物质主要来源于麦芽、酒花以及酿酒酵母的作用，比利时风格小麦啤酒除了上述风味物质来源外，其风味物质组成还包括外加香料成分。

橘皮和芫荽籽作为比利时风格小麦啤酒经常使用的香料物质，具有多种有利于人体健康的功效，但是仅有一小部分得以利用。李锋等[4]采用水蒸气蒸馏法提取芫荽籽挥发油，运用气相色谱-质谱法检测了芫荽籽精油中挥发性成分，确定其主要成分为樟脑醇、香叶醇、乙酸香叶酯。陈凯等[5]研究得出柑橘皮主要成分为香精油（D-柠檬烯）、色素和黄酮类化合物（主要是陈皮苷）。

上面发酵小麦啤酒主要风味物质有酚类物质、双乙酰及其前驱体、乙醛以及酵母发酵副产物，对德国风格以及比利时风格小麦啤酒风味物质差异的研究有助于研究香料对啤酒风味的影响，更加合理使用香料；择优选取，改进我国小麦啤酒风味，发展更加适宜我国消费者所饮用的小麦啤酒；合理利用辅料，促进我国小麦粮食的多元化使用，使我国小麦生产优势转变为经济优势。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

麦芽（大麦芽、小麦芽、未发芽小麦）：永顺泰（昌乐）麦芽有限公司，具体指标见表1和表2；酒花颗粒：张掖斯丹纳酒花有限公司；啤酒酵母：上面发酵酵母No.303，由德国慕尼黑DOEMENS啤酒学院提供；邻苯二胺（分析纯）：天津市北联精细化学品开发有限公司；氯化钠（分析纯）：天津市大茂化学试剂厂；乙醇（色谱纯）：东莞市乔科化学有限公司。

表1 大麦芽和小麦芽的指标Table 1 Indexes of barley malt and wheat malt

表2 未发芽小麦的指标Table 2 Indexes of non-germinated wheat

1.2 仪器与设备

2t精酿啤酒设备：济南中德啤酒有限公司；6820型高效气相色谱仪、DB-WAXETR色谱柱（30m×0.53mm×1.0μm）：美国Agilent（上海）公司；SPME手柄、85 μm PA萃取头：美国SUPELCO公司；双乙酰蒸馏器：济南科利达有限公司。

1.3 方法

1.3.1 啤酒酿造工艺

根据要求，德国风格小麦啤酒麦芽使用比例为50%大麦芽，50%小麦芽；比利时风格小麦啤酒麦芽使用比例为60%大麦芽，40%未发芽小麦，橘皮和芫荽籽香料用量控制在250～1 000 g/kL[7]。与之前的研究报道[8]相对比，所选用的麦芽和辅料各个指标含量均在合理范围之内，可以放心使用。酵母扩培方法参照文献[6]，小麦啤酒酿造工艺流程和具体酿造工艺分别如下：

A.原料糖化

采用单醪浸出糖化法，控制料水比1∶3.5（kg∶L），边搅拌边投料使料水充分混匀，投料完毕，温度控制如下所示：

（1）投料完成，醪液温度为44℃，维持此温度20 min。

（2）升温至52℃，维持此温度40 min。

（3）升温至65℃，维持此温度70 min。

（4）升温至72℃，维持此温度15 min。

（5）升温至78℃，糖化完成。

B.麦汁过滤

麦汁转移至过滤槽前，添加78℃水至过滤槽，水量刚刚没过筛板即可。麦汁入过滤槽，静置20 min，回流，过滤，过滤速度由慢至快，保证获得的麦汁清亮、干净、无污染。过滤结束，洗糟两次，洗糟水温度控制在76～78℃。

C.麦汁煮沸

将过滤、洗糟结束所得到的麦汁转移至煮沸锅，进行麦汁煮沸。为保证两种风格小麦啤酒的低苦味和酒花香，酒花添加量控制在5‰，并添加少许香型酒花，分三次添加啤酒花颗粒。煮沸时间（从初沸算起）控制在70 min，煮沸强度控制在10%左右。初沸10 min添加0.25‰的苦型啤酒颗粒，煮沸30 min添加0.15‰苦型啤酒颗粒，煮沸60 min添加0.1‰香型啤酒颗粒。此外比利时风格小麦啤酒需要在煮沸结束前10 min将粉碎好的橘皮粉、芫荽籽粉添加到麦汁中。煮沸结束，将麦汁转入回旋沉淀槽，静置20 min，分离凝固物。

D.发酵控制

添加由德国慕尼黑DOEMENS啤酒学院提供的德国上面发酵酵母No.303，为保证酵母充分利用麦汁中营养物质进行生长繁殖，液态德国上面发酵酵母No.303接种后酵母浓度为1.2×107个/mL，接种比例为1∶20，接种时酵母发芽率为36%。将麦汁转移进入发酵罐，冷却过程中对麦汁进行充氧，充氧量控制在8～10 mg/L[9]，控制麦汁冷却温度在19.5～20.0℃范围之内，以保证酵母能够正常生长繁殖。

E.冷却降温

随着酵母利用麦汁中的营养成分进行生长繁殖，啤酒糖度会下降，因此要注意检测啤酒糖度，当糖度降至4.3°Bx时，封罐，还原双乙酰。24 h后检测啤酒中双乙酰含量，当双乙酰含量＜0.1 mg/L时，对啤酒进行降温。先以2℃/h降至5℃左右，保温保压24 h，再以1℃/L降至0.5℃左右，冷贮啤酒，进行啤酒风味物质分析检测。注意降温过程中观察发酵罐压力变化，使发酵罐压力控制在0.14～0.16 MPa，压力不足0.14 MPa时要及时补充外源二氧化碳，确保啤酒强烈的杀口力。

1.3.2 双乙酰含量检测

采用邻苯二胺比色法检测双乙酰含量[10]，即使用双乙酰蒸馏装置将啤酒样品中的双乙酰蒸出至容量瓶中，加水定容并混匀，于波长335 nm处检测吸光度值，比色测定应在20 min内完成。每个样品测定3次，求取平均值。

1.3.3 成品小麦啤酒风味物质检测

样品处理：在20mL顶空进样瓶中，加入固体氯化钠3g，注入10 mL事先预冷至5℃的小麦啤酒，移入0.1 mL质量浓度为500.0 mg/L的4-甲基-2-戊醇内标溶液，加盖密封垫和铝帽，压紧，电磁搅拌15 min。

色谱条件：不分流进样；色谱柱初始温度60℃，维持2 min后，以6℃/min升至220℃，维持10 min。载气为高纯度氮气；进样口温度为220℃，检测器温度为250℃。

两种成熟的小麦啤酒样品分别取样检测3次，求取平均值。

1.3.4 感官品评

将两种风格成品小麦啤酒贮藏于5℃，由齐鲁工业大学啤酒实验室教授、优秀讲师、研究生组成评审小组进行感官品评，对两种小麦啤酒样品外观、泡沫、香气和口感打分，各项指标使用0～5分值打分，综合各位品评成员所打成绩，对比差异。两种风格小麦啤酒感官品评标准见表3。

表3 两种风格小麦啤酒感官品评标准Table 3 Sensory evaluation standard of two styles of wheat beers

2 结果与分析

2.1 两种风格成品小麦啤酒双乙酰含量

发酵过程中两种风格小麦啤酒双乙酰含量的变化见图1。

图1 发酵过程中两种风格小麦啤酒双乙酰含量变化曲线Fig.1 The change of diacetyl in two types of wheat beer during fermentation

双乙酰和2,3-戊二酮属于发酵副产物，在啤酒酿造过程中由酿酒酵母代谢产生，由于啤酒中2,3-戊二酮含量比双乙酰低而且其风味阈值为双乙酰10倍[11]，因此，对啤酒风味影响不大，可忽略不计，这里只考虑了双乙酰含量。当双乙酰含量超过其风味阈值（0.1 mg/L）时，啤酒存在一种不愉悦的奶酪甜味，俗称“馊饭味”。

由图1可知，比利时风格小麦啤酒和德国风格小麦啤酒双乙酰含量在前两天迅速增加，并达到顶峰值。随着发酵的进行，两种风格小麦啤酒的双乙酰含量均呈现下降趋势。在第6天，德国风格小麦啤酒双乙酰含量低于风味阈值，降低至0.095 8 mg/L，而比利时风格小麦啤酒双乙酰含量稍高于风味阈值。第7天之后两种风格小麦啤酒双乙酰含量则无明显差异。

2.2 成品啤酒风味物质分析

啤酒发酵是一个复杂的生物变化过程，实质为啤酒酵母利用麦汁营养物质产生特定风味物质的过程[12]，两种风格小麦啤酒风味物质指标见表4。

表4 两种风格小麦啤酒风味物质指标Table 4 Flavor substance indexes of two types of wheat beers mg/L

小麦啤酒风味物质主要是发酵过程中酵母代谢产生的生青味物质和芳香物质，比如醛类、酚类、高级醇以及酯类。风味物质含量与酿造工艺、发酵条件有着密切的联系并影响着啤酒风味。香料物质橘皮和芫荽籽中主要的风味物质包括陈皮苷、里那醇、香叶醇、橙花醇以及乙酸香叶酯等。

由表4可知，两种风格小麦啤酒乙醛含量处于2.5～3.1 mg/L，均＜10 mg/L，比利时风格小麦啤酒含量稍低，这与小麦添加有关，小麦的添加会引起麦汁pH的降低，小麦芽的添加麦汁pH无明显变化[13]，而麦汁pH越高，形成的乙醛越多。

高级醇和酯类是啤酒中主要的香气化合物，对小麦啤酒气味和口味有很大的影响[14]。醇酯比常作为衡量啤酒是否引起“上头的”指标之一，有研究表明醇酯比≤4.7时不易“上头”[15]。参照表4，不难发现比利时风格小麦啤酒的高级醇（正丙醇、异丁醇、异戊醇）含量稍高，而且酯类含量偏低，造成总醇与总酯比值为4.85，稍高，可能会引起“上头”；而德国风格小麦啤酒高级醇含量低，但其酯类含量偏高，总醇与总酯比值却为2.86，不存在“上头”现象。此外，有研究指出高级醇会造成脑损伤[16]，因此将高级醇含量控制应该引起酿造工作者的高度重视。

此外，德国风格小麦啤酒中，“香蕉味”的乙酸异戊酯和乙酸异丁酯，“丁香味”的4-乙烯基苯酚和4-乙烯基愈疮木酚含量都稍高。然而，比利时风格小麦啤酒“橘香味”的橙皮苷、香叶醇以及乙酸香叶酯则更为突出，这主要是由于外加香料物质带入啤酒之中。通过表4可以推出，比利时风格小麦啤酒不仅含有小麦啤酒风味特点而且还含有独特的橘香味，但其小麦啤酒风味特点不如德国风格小麦啤酒明显。同时两种风格小麦啤酒中存在的橙皮苷等生物类黄酮具有强化人体毛细血管的作用，符合消费者追求健康、安全、保健的消费理念。

啤酒酸类物质主要有两个来源，一部分酸类物质来源于麦芽，一部分酸类物质则与酵母代谢有关。马韶华[18]研究得出，随着小麦芽添加量的增加，啤酒总酸含量减低。表4显示所测比利时风格小麦啤酒乙酸含量为160 mg/L，稍高于德国风格小麦啤酒。品评者普遍感觉比利时风格小麦啤酒酸味过于强烈，对酒液香味特征有不利影响，使口味协调性降低。

2.3 成品啤酒感官品评分析

感官品评是啤酒酿造过程中保证最终啤酒产品质量的关键步骤，为防止品评小组感官疲劳引起的误差，品评应遵循多次少量的原则[19]。两种风格的小麦啤酒的感官指标总体差异不明显，因两种风格小麦啤酒分别使用了高比例的未发芽小麦或者小麦芽，酒体均呈现出浑浊特征，这主要是由于蛋白质与酚类物质的相互作用引起的浑浊[20]，而且啤酒不经过滤。两种风格小麦啤酒泡沫洁白细腻、持久，具有小麦啤酒特有的酯香味，口感纯正协调。两种品种的成品啤酒感官评价结果见图2。

图2 成品啤酒感官指标Fig.2 Sensory evaluation of finished beer

由图2可知，两种风格小麦啤酒互相对照比较发现，比利时风格小麦啤酒酸味稍高，橘香味突出；德国风味小麦啤酒丁香味和酯香味更加突出，并且其杀口力更强烈。品评小组认为德国风格小麦啤酒更加符合小麦啤酒洁白细腻泡沫、浓郁的酯香、强烈的杀口力、较低的苦味以及略酸口感的特征。

3 结论

比利时风格小麦啤酒和德国风格小麦啤酒是当今世界两大主流风格小麦啤酒，对所酿制的两种小麦啤酒进行风味物质检测和感官品评。两种啤酒互为对照，对比发现：比利时风格小麦啤酒乙醛含量更为适宜（约为2.6 mg/L），但其高级醇含量较高（约为113 mg/L），酯类物质含量偏低（约为50 mg/L），因而啤酒酯香味不够充足，而且其偏高的醇酯比，可能会引起“上头”现象，乙酸含量稍高（约为160 mg/L），导致口味偏酸，导致成品啤酒整体风味协调性稍差；德国风格小麦啤酒乙醛含量略高（约为3mg/L），高级醇含量稍低（104mg/L），酯类物质含量偏高（约为63mg/L），乙酸含量适宜（约为135 mg/L），呈现出浓郁酯香味的同时没有掩盖其微弱苦味和酸味，口味更加协调。

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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，研究方向为现代啤酒酿造技术。