一款黑蒜风味啤酒的酿制工艺研究

袁磊　冯磊

摘   要：以黑蒜浸泡液为风味物质，对黑蒜风味啤酒的酿制工艺进行了研究，采用单因素实验法和正交实验法对工艺条件进行选优。结果表明，黑蒜添加量为5%，选用M4酵母，在主发酵时添加效果最好。所得啤酒风味评分达94分，有黑蒜特有的风味，色泽黑亮，酒精度适中，各项检测指标都已到达啤酒质量标准的要求。

关键词：黑蒜;酵母;麦芽;主发酵;正交实验

啤酒生产有着悠久的历史，自公元8世纪以来，德国酿酒人员确定将大麦麦芽作为啤酒酿造的主要原料，并早在1516年制订了啤酒纯净法[1]。受到德国的影响，世界上大多数啤酒的主要原料都是大麦麦芽。啤酒是一种世界性饮料，啤酒饮料分布在世界各国，是世界最大的酒种。啤酒的蛋白质和碳水化合物在加热和酶的作用下可以转化成容易消化吸收的形态，其中，蛋白质几乎完全可以被人体吸收及利用，因此1971年，国际营养学会把啤酒列为营养食品[2]。在德国，甚至有些医生把啤酒列入病人膳食中[3]。

黑蒜，又称发酵黑蒜，是通过洗涤、酶促、成熟和干燥新鲜大蒜获得的大蒜产品。黑蒜的制备过程包括酶促反应和非酶促褐变反应，非酶促褐变反应包括美拉德反应、焦糖化反应、VC氧化分解反应等[4]。如今，大蒜市场主要是销售原料及其初级加工产品，产品的附加值不理想，大蒜产业的发展受到很大影响。黑蒜柔软甜美、口感好，相比生蒜的强烈辛辣和难闻的气味更容易让人接受。

在啤酒酿造工艺的基础上，添加具有保健功能的物质，生产出的保健型啤酒兼具啤酒和保健功能的特点，风味独特，日益受到研发者和消费者的关注。本实验以黑蒜浸泡液为风味添加物，对黑蒜风味啤酒的酿制工艺进行了探讨。

1    材料与方法

1.1  材料

（1）原料：山东金乡优质黑蒜;澳洲优质麦芽;酒花;M4，M2，U5啤酒酵母。

（2）仪器与设备：高温蒸汽灭菌器;恒温鼓风干燥箱;恒温培养箱;电子天平;双乙酰蒸馏装置;酒精浓度计。

1.2  试验方法

1.2.1  黑蒜风味啤酒的酿造工艺流程

麦芽→粉碎→投料→蛋白质休止→糖化→过滤→煮沸→冷却→灭菌→接种→主发酵→热处理→过滤→后发酵→杀菌→成品。

1.2.2  黑蒜风味啤酒质量指标的检测方法

（1）测定酒精度：温度在20 ℃时，以酒精水溶液与同体积纯水质量之比求得相对密度，由此得到试样中酒精含量的百分比，即酒精度，以%（质量分数）表示。

（2）测定总酸：使用酸度计，用0.1 mol/L的NaOH标准溶液滴定样品，滴定至pH=9.0作为终点，由NaOH的消耗量来计算啤酒总酸。

（3）测定双乙酰：邻苯二胺与双乙酰作用生成2，3-二甲基喹喔林，2，3-二甲基喹喔林的盐酸盐在波长335 nm下呈现出一吸收峰，根据峰值大小能够确定双乙酰量，用作定量解析。

（4）感官评定：选择5名啤酒感官评分人员组成评分小组，在静音、恒温、恒湿的环境下对本次实验的黑蒜风味啤酒的外观、酒花香气、泡沫性能进行感官评分并记录。

1.3  黑蒜风味啤酒的酿造

1.3.1  麦芽汁制备

经过粉碎、糖化、过滤、添加酒花、煮沸和冷却等一系列工序，麦芽汁是酵母完全繁殖发酵的根基，从而酿制出优质的啤酒。

1.3.2  麦芽粉糖化

设定煮沸锅温度35 ℃，加入蒸馏水11 L，等待水温到达35 ℃时，下料，将5 kg麦芽粉包裹在纱布袋中缓慢放入水中，操作时用玻璃棒充分搅拌，使里面的物质充分混合，防止结块，恒温放置20 min;升温至50 ℃，恒温放置60 min;升温至65 ℃，恒温放置30 min，碘测;升温至80 ℃时结束。

1.3.3  麦芽汁过滤

过滤麦芽汁清液，向麦芽汁沉淀物加入量好的蒸馏水，用玻璃棒不断搅动，静置澄清;收集上层清澈液体，与麦芽汁清液一起在纱布袋中过滤两次，所得清澈溶液放置在干净容器内。

1.3.4  麦芽汁煮沸

用糖化锅加热麦汁，等麦芽汁煮沸40 min后加入颗粒酒花2 g，煮沸70 min时，再加入颗粒酒花3 g，煮沸100 min时加入颗粒酒花5 g，继续煮沸20 min后停止煮沸，于无菌超净工作台上用消过毒的盘铜管接水龙头快速冷却。

1.3.5  活性干酵母活化

取煮沸后的麦汁加等量凉开水，迅速冷却至30～32 ℃，放置到可密封的洁净容器内，取5 g干酵母粉加入其中，混合均匀后放入30 ℃恒温震荡培养箱活化15 min。

1.3.6  主发酵

待麦芽汁冷却至7 ℃时，放入啤酒酵母，静置在l0 ℃培养箱中进行恒温发酵。当检测到双乙酰质量浓度降至0.06 mg/L后，降温至0 ℃贮酒，并每日做好相关数据记录。

1.3.7  后发酵

将嫩啤酒转移至消毒后的啤酒瓶，做好记录标签，放于0 ℃冰箱贮酒。

1.4  黑蒜风味啤酒酿制工藝的单因素实验设计

1.4.1  黑蒜添加量对啤酒风味的影响

黑蒜的添加量为0.2%、1.0%、2.0%、5.0%，在主发酵时添加，活性干酵母使用M4。

1.4.2  酵母种类对啤酒风味的影响

确定黑蒜的添加量为5%，在主发酵时添加，活性干酵母使用M4、M2、U5 。

1.4.3  添加时间对啤酒风味的影响

确定黑蒜的添加量为5%，分别在煮沸、主发酵、后发酵添加，活性干酵母使用M4。

1.5  黑蒜风味啤酒的正交试验优化设计

将黑蒜添加量、酵母添加种、黑蒜添加时间3个因素作为黑蒜啤酒进行正交试验的分析变量，通过对数据结果的计算分析，确定黑蒜风味啤酒的最佳发酵工艺条件。

2    结果与分析

2.1  黑蒜风味啤酒的单因素实验分析

2.1.1  黑蒜添加量对啤酒风味的影响

从图1可以看出，添加黑蒜的量对总酸影响比较大，黑蒜中的有机酸含量较高，有机酸以柠檬酸含量最高，其中，氨基酸的含量随发酵时间变化明显[5]， 随着啤酒中黑蒜添加量的增大，啤酒中的总酸含量快速升高[6]。由于在大蒜发酵为黑蒜时营养成分被破坏，无法被酵母利用，对啤酒酒精度几乎没有影响。啤酒酵母的数量和发酵性能是双乙酰含量的主要影响来源，黑蒜的添加对于酵母发酵性能的影响基本没有，所以双乙酰含量变化也不大[7]。

2.1.2  酵母种类对啤酒风味的影响

从图2可以看出，不同酵母对啤酒双乙酰含量影响比较大，同时会很大程度上影响啤酒的感官评分。酵母的种类不同，发酵性能也有所差异。可以看出，M4所产生的双乙酰含量偏低且感官评分较高，双乙酰含量会很大程度上影响啤酒风味，过高的双乙酰含量会导致啤酒出现馊味，风味不佳。故通过筛选得出M4酵母更适合用于黑蒜风味啤酒的酿造。

2.1.3  黑蒜添加时间对啤酒风味的影响

黑蒜添加时间基本不影响啤酒中酒精度、双乙酰、总酸的量，而对感官评分影响较大。黑蒜在煮沸时添加，在高温作用下会释放出黑蒜独有的刺激性风味，导致啤酒风味不佳，感官评分降低;在主发酵时添加，黑蒜与酵母、酒中含有的各种成分作用温和，故感官评分较高。经过对比得出结论，黑蒜适宜的添加时间为主发酵时。

2.2  啤酒的正交实验分析

将单因素实验结果用正交实验法进行组合分析，用A、B、C分别代表黑蒜添加量、酵母种类、黑蒜添加时间3个影响因素，每个影响因素选取3个不同水平，以1、2和3进行编码，具体设计如表1所示。正交设计方案和分析结果如表2～5所示。

根据表1～5可以得出以下结论：3个因素中，对黑蒜啤酒中双乙酰含量影响的强弱顺序是C>A>B，对啤酒中总酸含量影响的强弱顺序是C>A>B，对啤酒感官评分影响大小的顺序是A>B>C。由各数据不同组的平均值得出各因素的优化组合，双乙酰优组合为A2B1C1、总酸优组合为A3B2C2、感官评分优组合为A1B2C2，即黑蒜添加量为麦芽+水总量的5%，酵母种类选用M4酵母，黑蒜添加时间为主发酵。

3    问题讨论

啤酒花、麦芽汁和酵母菌等啤酒原料在发酵进程中会获得一种泡沫蛋白（指对啤酒泡沫形成起主导作用的蛋白群体），并溶解在啤酒中，具备起泡作用。如何改良酒花、麦芽汁、酵母菌的比例达到增多啤酒气泡的目的是以后需要深入研究的一个问题。

4    结语

根据单因素实验及正交实验结果分析得出：黑蒜添加量、酵母种类、黑蒜添加时间会对啤酒的风味和质量品质有一定影响，影响程度的强弱表现为酵母种类>黑蒜添加量>黑蒜添加时间。经过实验和结果分析得出使黑蒜啤酒风味最佳的工艺条件为：黑蒜添加量为麦汁总量的5%，酵母选用M4酵母，黑蒜添加时间为主发酵。由正交实验所得出的最优参数组合所得黑蒜风味啤酒质量评分达94分，黑蒜啤酒风味的关键在于酵母种类的选择和黑蒜添加量的多少，啤酒的麦芽香和酒花香会和黑蒜的蒜香味和焦香味混合在一起，产生一种独特的风味。整体上，黑蒜风味啤酒具有黑蒜特有的风味，色泽黑亮，酒度适中，各项检测指标都已达到啤酒质量标准的要求。

[参考文献]

[1]孙霖琳.德国的啤酒文化[J].科技视界，2018（6）：158，177.

[2]雷逢超，郝   果，朱   黎，等.黑蒜的营养价值及保健作用的研究进展[J].食品工业科技，2012，33（13）：429-432.

[3]JI S K，JU K，CHEON G.Comparison of phenolic acids and flavonoids in black garlic at different thermal processing steps[J].Journal of Functional Foods，2013，5（1）：66-69.

[4]李   鑫，刘   锐，张   民，等.澄清型黑蒜饮料的流变特性研究[J].食品工業科技，2015，36（7）：132-134，143.

[5]刘   盼，曾万勇，潭江渝，等.功能保健型食品黑蒜研究进展[J].科教导刊，2015（6）：137-138.

[6]唐仕荣，陈尚龙，苗敬之，等.黑酸抗氧化活性的变化研究[J].中国调味品，2018（5）：33-35.

[7]李   绒.啤酒生产过程中双乙酰的控制[J].酿酒科技，2002（2）：66-67.