啤酒色泽研究进展

郝秋娟，尹长远（）*

（1.河北经贸大学 生物科学与工程学院，河北 石家庄 050061；2.又石大学 工商管理学院，全罗北道 完州郡55338）

现代科学揭示，人类对颜色的感觉是一个微妙而复杂的物理、化学、生理和心理的过程，色彩能引起人们多样的情感和心理效应。如使人在感情上产生轻重感、强弱感、寒暖感和软硬感；在心理上产生忧郁与明快、恬静与兴奋等效应[1-2]。

啤酒是一种情感产品，能否让消费者认可并且有更好的享受，是企业竞争的核心。消费者愿意接受其选择的啤酒时，往往要求这种啤酒在外观、酒体、风味等方面达到他所期望的完美程度[3-4]。啤酒色泽和外观是啤酒的外表，在消费者日益专家化的当代社会，啤酒色度这一指标也显得越来越重要。根据国标GB 4927—2008《啤酒》的分类中，按照色度不同，可将啤酒分为淡色啤酒（2～14 EBC）、深色啤酒（15～40 EBC）和黑啤酒（≥41 EBC）。目前我国各地生产的啤酒大部分是淡色啤酒，但往往由于原料选择、配比不同或酿造过程中工艺控制不稳定，往往会造成颜色过深或变色。本文对啤酒色泽的研究情况，包括啤酒色泽形成机理、影响因素、控制措施和测定方法等方面进行论述，以期能够在我国啤酒产量近五年历年下滑，啤酒同质化现象严重，消费者消费升级的情况下，为酿造师能顺应消费者需求，及时合理的调整啤酒生产工艺和产品结构，酿造出适应消费者需求的新品种提供帮助，为新品种的研究开发提供思路[5-6]。

1 啤酒色泽形成机理

啤酒色度的深浅主要取决于其原辅料中色素物质含量的多少以及酿造过程中这些色素物质的浸出情况[7]。除此之外，在制麦、糖化、发酵过程中色素物质的形成情况也会影响啤酒色度。原辅料中所含色素物质主要为多酚类物质，如花色苷、儿茶酸、酚酸、黄烷醇类等。适量的多酚物质对啤酒风味有好处，但过多将造成啤酒色度加深，口感粗糙、苦涩味。生产过程中产生色素物质的反应主要有羰-氨反应、多酚氧化聚合反应、焦糖化反应和其他有机物的氧化反应[8-9]。

1.1 羰氨反应

羰氨反应又称美拉德反应，是1912年法国化学家Maillard在利用葡萄糖和氨基酸加热合成多肽的过程中发现的。1953年被正式命名为美拉德反应[10]。美拉德反应是指含氨基的化合物（包括氨基酸、肽类和蛋白质）和还原糖在高温条件下经缩合、聚合而生成类黑精的反应。该反应起始于麦芽干燥阶段，在糖化煮沸阶段得到加强，发酵及成品啤酒储存过程中仍然进行，尤其在黑啤酒和高酒精度的啤酒中尤为明显[11]。

类黑精是一种棕色的胶体物质，具有还原性、酸性，有芳香味和着色力[12-13]。在制麦的干燥阶段和麦汁煮沸过程中由低分子质量美拉德反应产物通过环化、脱水、逆醛化、重排、异构化和缩合形成的[14]。其生成途径为氨基-羰基反应和多酚氧化聚合反应。

1.2 多酚物质氧化聚合

啤酒中的多酚物质主要来源于麦芽和酒花，其中主要的呈色物质为花色素苷和单宁[15]。多酚物质在多酚氧化酶的作用下，经氧化聚合形成醌类，醌类进一步氧化聚合生成类黑精，从而使麦汁和啤酒色度加深。如单宁经氧化生成红色鞣酐，白花色素在酸性条件下经氧化生成相应的花色素。另外，单宁遇Fe3+变为蓝黑色也会影响啤酒色度。

1.3 焦糖化反应

焦糖是糖类及相应的羧酸类化合物加热到一定温度，失水而形成的褐色无定型产物。麦芽干燥过程中不仅发生美拉德反应，同时伴有焦糖化反应。麦汁煮沸阶段如果麦芽汁液面低于煮沸锅加热面而过早通蒸汽加热，在液面边缘会发生焦糖化反应。

1.4 发酵过程的减色作用

麦芽汁经酵母发酵作用，色度有所下降，其原因：一方面由于发酵作用，发酵液pH降低，导致色素物质沉淀；另一方面由于发酵生成的酒精和冷却作用使色素凝固，吸附在泡沫和酵母细胞表面而随着冷凝固物的排放和酵母的回收而排出。

1.5 过滤过程的减色作用

硅藻土、纸板、聚乙烯聚吡咯烷酮（polyvinyl pyrrolidone，PVPP）等过滤介质具有吸附作用，故酒花树脂和色素等物质在啤酒过滤过程中被部分吸附并除去，因而发酵液经过滤后酒液色度有所下降。

2 影响啤酒色度形成的因素

2.1 原辅料对啤酒色度的影响

2.1.1 麦芽

大麦品种不同、生长条件不同，致使大麦皮壳厚薄和粒度大小不同。同等条件下，粒大皮薄的大麦，皮壳含量相对较少，制得的麦芽色度会浅一些。实验证明麦芽的色度直接影响啤酒的色度。色度深的麦芽制得的麦汁色度也偏深[16-18]。

2.1.2 辅料

辅料的选择也会影响啤酒色度。实验证明，选择大麦、小麦以及未除色素的小麦糖浆作为辅料时，成品麦汁的色泽较深；选择大米、玉米糖浆、蔗糖作为辅料时，成品麦汁的色泽较浅。淡色啤酒色度的80%来自于麦芽色度，原料配比中，增加大米等淡色辅料，会显著降低成品麦汁色泽。同样的辅料比条件下，大米作为辅料的成品麦汁色度比大麦作为辅料的成品麦汁色度低3.5 EBC左右。并且同一种辅料，比例不同，麦汁色度也相差较大。若选择大米、玉米糖浆、蔗糖等物质作为辅料，有助于啤酒色度的降低，选择色度深的物质作为辅料，啤酒色度会加深[19-24]。

2.1.3 酒花

优质新鲜酒花呈黄绿色，氧化后酒花变为红褐色。故应尽量选用新鲜酒花。并且酒花在保存期间应该注意采取低温、避光、防潮、隔氧等措施。

2.1.4 酿造用水

酿造用水常被称为“啤酒的血液”，其质量直接影响啤酒的品质，包括啤酒的色度。如酿造用水pH偏高，会影响到麦芽皮壳物质的溶出，直接影响麦芽汁的色度，进而影响啤酒的色度；如果酿造用水中某些离子含量过高，如Fe3+、Fe2+，它们会与单宁物质结合，发生呈色反应，也会影响啤酒色度。

2.2 生产工艺对色度的影响

2.2.1 制麦工艺

（1）筛选：大麦在进入浸渍阶段时，先要对大麦进行清选分级。因为麦粒大小不同，反映了麦粒的成熟度不同，其化学组成也有一定的差异，并且麦粒大小也会影响麦粒的比表面积，从而影响麦粒的吸水速度和发芽速度，进而影响麦粒发芽的整齐度，使麦芽质量受到影响。

（2）浸渍：大麦发芽时浸麦度过高，会导致麦芽溶解过度，生成低分子氮和低分子糖，其含量过高时易造成成品麦芽色度偏深；若浸麦度过低，会影响大麦的溶解情况。

（3）发芽：如果发芽温度偏高，时间过长，会导致发芽时胚乳溶解过度，生成过多的低分子氮和低分子糖，易造成成品麦芽色度偏深。

（4）干燥：绿麦芽干燥过程分为凋萎和焙焦两个阶段。凋萎过程为大风排潮阶段，若该阶段控制不好，造成麦芽焙焦时水份偏高，易造成成品麦芽色度偏深。如果焙焦阶段温度高，时间长，会加强美拉德反应，造成麦芽色度加深[25-27]。

2.2.2 糖化工艺

（1）糖化：糖化工艺、糖化温度和糖化时间不同会造成麦芽汁的色度也不同。采用煮出糖化法制备的麦芽汁色度比浸出糖化法制备的麦芽汁色度深，煮出次数越多，色度越深；糖化温度越高，糖化时间越长，糖化醪pH越高，麦芽中的多酚物质溶出越多，成品麦芽汁色度越深[28]。糖化过程中的搅拌次数也会影响麦芽汁的色度。

（2）过滤：麦芽汁过滤时，过滤时间、洗糟水温度、洗糟水pH值的高低和洗糟次数的多少，会影响麦芽汁的色度，进而影响啤酒色度。过滤时间过长，洗糟水pH越高，温度越高，洗糟次数越多，成品麦芽汁色度越高[29]。

（3）煮沸沉降阶段：李琳等[22]在麦汁煮沸过程中，分别检测不同的煮沸时间的麦汁，测定其色度，发现煮沸过程中麦汁色度没有明显变化。并且在煮沸过程中，如果添加辅料蔗糖，对成品麦汁有稀释作用。但是从麦汁煮沸结束至麦汁冷却，发现麦芽汁色度变深。分析原因可能是在麦汁煮沸阶段虽然温度高，但是此时氧参与较少，故麦芽汁没有明显变化。麦芽汁煮沸结束后，在回旋沉淀槽停留时间越长，麦芽汁色度越深[30]。

2.2.3 发酵工艺

实验证明，随着发酵时间的延长，发酵液色度变浅。若发酵选用不同的酵母菌株，发酵过程的减色强度不同[31]。发酵过程中色度降低，部分原因是由于酵母对氧化性色素物质的还原作用，或者是由于泡沫吸附作用带走部分色素物质；并且随着发酵的进行，发酵液pH逐渐下降，花色苷类物质结构会随之变化，同时在发酵后期，发酵温度降低，多酚物质在低温低pH条件下溶解度下降而部分析出，从而使得发酵液颜色变浅[8]。

2.2.4 清酒过滤工艺

过滤过程中，由于硅藻土、纸板等过滤介质的吸附作用，清酒色度会有所降低。尤其是采用高浓酿造后稀释工艺时，啤酒色度会因一定的稀释比，而有所下降。

2.2.5 包装工艺过程对啤酒色度的影响

（1）瓶装啤酒溶氧含量对啤酒色度的影响

瓶装啤酒的溶解氧含量高低和瓶颈空气的多少，会直接影响瓶装啤酒品质，包括啤酒风味和啤酒色度[32]。在相同的杀菌工艺条件下，瓶装成品酒的色度随着溶解氧浓度的增加，而有所增加。但杀菌时间短时色度变化相对较小。故瓶装啤酒在杀菌完成后应尽快降低啤酒温度，防止高温下进一步氧化。

（2）洗瓶后残存水量及其pH对啤酒色度的影响

洗瓶后残存水越多，其pH值越高，会使啤酒pH升高，进而使啤酒色泽有所加深，当啤酒pH达4.64时，啤酒失光、浑浊、出现絮状沉淀，离心后测定啤酒色度下降明显[32]。

（3）杀菌时间对啤酒色度的影响

对于经巴氏杀菌的熟啤酒来说，杀菌温度的控制至关重要。温度过低，达不到杀菌效果，杀菌温度过高，影响啤酒色度和风味。选择杀菌温度分别为58 ℃、60 ℃、62 ℃、64 ℃、68 ℃，其他条件不变，发现杀菌温度越高，啤酒色度上升幅度越大。在62 ℃条件下，随杀菌时间的延长，啤酒色度逐渐加深。并且随着时间的延长，色度加深的速度也逐渐增加[32-33]。

（4）包装材料对啤酒色度的影响

不同的包装材料对啤酒色度的影响是不同的。由于啤酒色泽对光照的不稳定性，白瓶灌装会导致啤酒色泽随时间延长而变浅。而由于棕色玻璃瓶对啤酒色泽有一定的保护作用，故选用棕色玻璃瓶灌装的啤酒颜色随时间延长而变深。完全避光的易拉罐表现出来色度最深。分析原因，可能是易拉罐灌装啤酒与瓶装啤酒的灌装工艺不同，导致摄氧量不同，故导致贮存期间啤酒色泽加深的程度不同。

3 控制啤酒色度应采取的措施

3.1 原辅料的选择及配比控制措施

应选择粒大皮薄、色泽浅、发芽率在90%以上，千粒质量在40 g以上，淀粉含量高，蛋白质含量9%～12%，多酚含量低的二棱大麦为原料制备麦芽。酒花应选择新鲜酒花或者无多酚酒花浸膏。酿造用水中糊化用水pH 6.0～6.2，糖化用水pH 5.2～5.6，洗糟水pH 6.0～6.5，可以添加磷酸或盐酸调整pH。酿造用水中的Fe2+含量要＜0.1 mg/L，水质硬度降至8°以下，尤其暂时硬度应降至5°以下。辅料可选择无色或者颜色较浅的辅料，比如大米，蔗糖、淀粉糖浆等物质作为辅料，这样可以有效缓解麦芽带来的啤酒色度过深的问题。另外原料配比时可以在不影响麦芽汁制备工艺和质量或者适量添加酶制剂的情况下，适当增加浅色辅料的使用比例，可以有效控制啤酒色度。

3.2 制麦工艺的控制措施

投产前必须对大麦进行清选分级，防止大麦籽粒因大小不一致而造成大粒麦尚未溶解充分而小粒麦已溶解过度，致使小粒麦在后序干燥过程中发生褐变，增加麦芽色度。大麦浸渍时，可采用碱性水浸麦洗麦（用Ca（OH）2或NaOH调节浸麦水pH 10～12），最后一次浸麦水中可适当添加甲醛，甲醛用量为1.0～1.5 kg/t大麦，均可促进麦皮中的多酚物质、苦味物质的浸出，从而改变成品麦芽和啤酒的色泽[34-35]。

发芽时一般采用低温制麦，温度在13～17 ℃之间，叶芽不可生长过长，浸麦度控制在42%左右，发芽时间6 d。干燥过程中，绿麦芽凋萎阶段麦层不易过厚，可控制在0.5～1.0 m，低温大风排潮，使麦芽水分迅速蒸发，麦温在55 ℃以下16～18 h内麦芽水分降至10%以下。制备淡色麦芽时，焙焦温度为82 ℃，时间2～3 h，水分低于5%，严格控制该阶段类黑精形成过多[25]。

3.3 糖化工艺的控制措施

为了防止糖化过程中麦芽皮壳物质过多溶出，粉碎时可采用湿法粉碎，使麦芽皮壳粉碎时破而不碎；在满足麦芽汁工艺要求的前提下，尽量缩短糖化、过滤、煮沸和澄清的高温作业时间，选用升温浸出糖化方法，尽量减少搅拌次数，避免该阶段氧与麦芽汁接触的时间，严格控制洗糟水温75～78 ℃，pH 5.4～5.6和洗糟残糖1.5°Bx，不可过度洗糟。煮沸时控制适当的麦汁煮沸强度和对流状态，防止因煮沸锅结构不合理或者用汽压力控制不当，而出现管壁麦汁的焦糖化现象。与麦汁接触的所有容器、管道、阀门等最好为不锈钢，防止Fe2+融入麦汁中[25]。

3.4 发酵过程的控制措施

选用吸附性强，高发酵度的强壮酵母接种，大接种量强制发酵工艺，使多酚物质和蛋白质在pH快速发酵的过程中沉降下来，进而改善啤酒的色度和风味；回收酵母必须洗涤后使用；选用2～4代、健壮、整齐、色泽洁白的酵母；调整麦汁通风量，合理控制发酵液中溶氧浓度和发酵温度，从而控制酵母繁殖速度；发酵温度过高过低均会影响发酵速度，影响发酵液pH的变化速度，进而影响发酵的进行[36]。

3.5 后处理及包装工艺过程的控制措施

啤酒过滤时可添加PVPP或活性炭吸附色素物质，过滤和灌装过程中尽量减少酒液和氧气的接触。灌装前以水充满灌装机酒槽和输酒管道，装酒时再以酒顶水将水排出，整个过程采用纯度≥99.9%的CO2或N2备压。啤酒灌装时，选用高压激沫排氧技术，激沫压力可控制在1.3～1.5 MPa，尽量减少瓶颈空气量，同时瓶子采用二次抽真空技术。杀菌时确定合理的杀菌时间和杀菌温度，防止杀菌温度过高、时间过长发生氧化反应，从而使啤酒色泽加深。或者选用膜过滤方式除菌，减少高温条件下氧化反应的发生[25，37]。

3.6 啤酒色度稳定技术研究

3.6.1 超高压技术

该技术是将食品置于一定的高压、温度条件下处理一段时间，改变食品中某些物质成分的非共价键，使食品中的酶、蛋白质等成分性质发生改变，同时杀死食品中的微生物。赵玉生等[38]将待试清酒样品于20 ℃、压力分别选择100 MPa、200 MPa、300 MPa、400 MPa、500 MPa，时间分别选择5 min、10 min、15 min、20 min的条件下进行超高压处理，研究超高压技术对啤酒色度的影响。发现控制压力100～400 MPa条件下处理啤酒时，该技术对啤酒色度影响显著，而压力＞400 MPa时，对色度影响不显著。在300～400 MPa条件下，时间对啤酒色度的影响不显著，故可选择300～400 MPa条件下处理10～15 min。

3.6.2 植酸的添加

植酸（phytic acid）是一种有机磷酸类化合物，常以钙、镁盐混合物的形式广泛存在于植物种子、胚芽及果壳中，近年来植酸做为食品保鲜剂在饮料、罐头、酒类、新鲜果蔬的加工和贮藏过程中得到广泛的应用，它能够抑制食品因氧化作用而引起的褐变反应。赵玉生等[38]控制待试清酒样品中植酸浓度分别为0.001%、0.003%、0.005%、0.007%、0.009%，以不添加植酸的样品为空白，模拟啤酒保存实验，发现在啤酒保存初期和保存4个月、6个月的时间内，植酸对啤酒色度有一定的保护作用，但是植酸浓度变化对啤酒色度影响不显著，选择添加植酸浓度控制在0.007%左右。

3.6.3 超高压技术和添加植酸的协同作用

为了研究超高压技术和植酸做为护色剂的协同作用，选择超高压200 MPa、300 MPa和400 MPa，保压时间5 min、10 min和15 min，植酸浓度0.003%、0.005%和0.007%，设计了3因素3水平正交试验，发现对啤酒色泽保护的主次因素顺序为：压力＞保压时间＞植酸浓度。并且超高压协同植酸作用对啤酒的护色效果优于单一的植酸处理和超高压处理。协同作用的最佳方案为植酸浓度0.007%，加压时间5 min，作用压力400 MPa。

3.7 加强管理工作

加强原辅材料的进货把关工作，选用优质的原辅材料，以保证最终啤酒产品质量；严格执行生产工艺操作规程，充分利用电脑等先进设备，对生产过程加强跟踪检测，加强监控，加大考核力度；加强检验工作：对检测技术人员进行定期专业技能培训，定期考核；购买先进的检测设备，减少人为误差；对检测设备定期校验；对于生产中出现的异常情况，及时组织生产、技术人员，进行分析，查找原因，吸取教训，防止类似问题再次发生[39]。

4 啤酒色度的测定方法

啤酒色度测定的方法有很多种，如EBC目视比色法、分光光度法、光电比色法、LASA光度计法，其中目前最常用的方法为EBC目视比色法和分光光度法，现分述如下[40]。

4.1 EBC比色计法

EBC比色计法是采用三视场比色法测定啤酒样品的色度。该比色计采用了两块色度值相差0.5 EBC的玻璃标准色片，与被测样品通过棱镜组将两个视场放在一起，分别调整左右标准色盘色片的颜色，使其与被测样品颜色基本一致，读出的色度值为样品的色度值。该方法操作简单，读数方便，容易观察，被列为啤酒色度测定的国家标准。

4.2 分光光度法

该方法测定啤酒色度的原理是利用在一定条件下，啤酒色泽越深吸光度值越大这一特性，直接测定待测样品的吸光度值，再换算成EBC色度，其计算公式如下：

色度（EBC）=10×1.27×A430nm-1.2

该方法的适用条件为：A430nm×0.039＞A700nm。其中A430nm、A700nm是以蒸馏水作参比溶液，波长分别为430 nm、700 nm条件下，测得的啤酒样品的吸光度值。该方法测定的结果重现性好，人为误差较小。缺点是对啤酒的澄清度要求高。

4.3 双波长分光光度法

该方法为了克服分光光度法对啤酒样品浊度要求高的缺点，选用480 nm和430 nm，用755B分光光度计检测吸光度差，然后再换算为色度值，发现该方法完全可以克服啤酒浊度的影响，减小误差[41]。

4.4 LASA光度计法

袖珍型LASA光度计（德国）具有高度稳定的光-电系统，可以直接测定样品的色度。测定啤酒色度时有两种不同的测定方法[42]：

（1）视觉法：视觉法有三个色度测定程序。Hell模式用于测定麦汁和成熟啤酒的色度；Dunkel模式用于测定烈性啤酒和黑啤酒的色度；K-Wurz模式用于测定协定麦汁的色度。

（2）光度法：可用于测定所有啤酒样品的色度。该仪器质量轻、体积小，便于携带，并且操作简单，可直接读数。

喻长军等[43]采用分光光度法和EBC法对啤酒色度进行检测，发现用两种方法测定啤酒色度，它们的极差、标准偏差和差异性均能满足测定要求，并且采用分光光度法测定啤酒色度中极差、标准偏差和差异性都优于EBC目测法。

5 小结与展望

啤酒色度是一项重要的理化指标，不仅受到原辅料品质与配比的影响，还受到制麦工艺、糖化工艺、发酵及后处理工艺和包装工艺的影响。目前大家对于啤酒色度形成的机理、影响因素、控制措施和测定方法研究较多，但是对于啤酒色泽与啤酒成分的对应性以及啤酒色泽的色调、明亮度、饱和度对于消费者的感知情况研究较少。在目前啤酒市场持续下滑的情况下，应该深度研究消费者对于啤酒色泽感知情况，适应消费者的需求，研发消费者喜欢的啤酒。