精酿原浆啤酒生产过程中双乙酰控制技术研究

罗跃中　李忠英　熊名务

摘  要：双乙酰是影响啤酒整体风味的重要因素，也是判断啤酒是否成熟的重要标准，它是小麦经过了多种变化后的产物，在啤酒中，双乙酰的风味阈值一般为每升0.15mg，一旦双乙酰含量超标，就会导致啤酒出现不良口味，让啤酒产生一种馊饭味，使其饮用口感降低。因此，在啤酒的生产过程中，必须降低双乙酰的含量，使其控制在合适的范围内。文章对双乙酰的形成途径进行了研究，提出了影响双乙酰含量的几个因素，并总结了控制双乙酰含量的方法。

关键词：双乙酰控制;技术研究;啤酒生产

中图分类号：TS262.5        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）31-0158-02

Abstract： Diacetyl is not only an important factor affecting the overall flavor of beer， but also an important standard to judge whether beer is mature or not. It is the product of wheat after many changes. In beer， the flavor threshold of diacetyl is generally 0.15mg per liter. Once the diacetyl content exceeds the standard， it will lead to bad taste of beer， make beer produce a kind of stale taste and reduce its taste. Therefore， in the process of beer production， the content of diacetyl must be reduced and controlled in a suitable range. In this paper， the formation pathway of diacetyl was studied， several factors affecting the content of diacetyl were put forward， and the methods of controlling the content of diacetyl were summarized.

Keywords： diacetyl control; technical research; beer production

引言

雙乙酰是一种独特的风味物质，其特征是带有一股类似于馊饭的味道。在生产啤酒时，啤酒的成熟度以及口感可以通过检测双乙酰的含量来判断，其风味阈值是0.2ppm。其前驱体为a-乙酰乳酸，a-乙酰乳酸是经过啤酒酵母的帮助在乙酰羟酸合成酶的作用下产生的，并且经过非酶氧化的途径在细胞的外部产生双乙酰。对其含量进行合理的控制保证啤酒的饮用口感。因此，在进行啤酒生产时，降低其双乙酰含量，使啤酒的口感达到最佳，使啤酒生产重点关注的问题。

1 微型精酿原浆啤酒的研究背景

我校与山东中德啤酒设备有限公司合作，引进一套10t原浆啤酒生产线，建立微型精酿原浆啤酒生产车间，于2015年9月份正式投入生产[1]。产品质量符合食品生产要求，消费者反馈效果较好。但是在生产过程发现双乙酰控制不稳定且含量在0.05～0.08mg/L之间。虽然低于国家标准0.1mg/L，但啤酒产品中双乙酰还有很大降低空间。此外，作为精酿原浆啤酒不需要经过后续的过滤、杀菌和包装处理，使用临时酒桶灌装，使用周期1～4天，灌装后保藏周期不长的原因主要是没有经过过滤的酵母随着环境温度的升高又重新代谢生产成双乙酰等副产物，影响口感。因此，本文将重点研究影响啤酒风味物质双乙酰产生的发酵生产条件、生产菌酵母及使用代数、生产条件等因素，旨在进一步降低和稳定控制双乙酰含量，改善和提高精酿原浆啤酒口感风味。

2 双乙酰的形成以及分解

在进行啤酒的发酵时， 啤酒酵母会产生大量的a-乙酰乳酸，由于其合成以及分解的不平衡，容易导致其在啤酒酵母中不断的沉积，而有一部分进入到啤酒的发酵液中，从而发生反应，产生双乙酰。啤酒酵母还能够通过反应产生还原酶，可以对双乙酰进行反应还原，变成乙偶姻，经过降解反应后生成丁二醇，丁二醇和乙偶姻都不会对啤酒的口感和其他方面产生影响。不过啤酒的后期发酵中酵母的含量大大减少，使得双乙酰的还原效率降低，需要更长的时间才能将啤酒中的双乙酰降到合理的值，从而对啤酒的生产周期产生了很大的影响[2]。

3 原浆啤酒生产中有效控制双乙酰的方法

通过对双乙酰的形成以及分解途径进行研究，可以得出，控制啤酒中的双乙酰的含量的途径有以下三个途径，第一是控制a-乙酰乳酸的生成量，在啤酒生产中，双乙酰是啤酒酵母合成缬氨酸和亮氨酸过程中产生的，a-乙酰乳酸经过非酶氧化产生的，能有效的抑制a-乙酰乳酸的形成，从而直接达到控制啤酒中双乙酰的目的。第二是提高a-乙酰乳酸的降解速度，在啤酒的发酵液中，a-乙酰乳酸需要经历很长时间的非酶促氧反应才能成为双乙酰，但是如果将发酵液中的a-乙酰乳酸直接转化为乙偶姻，而不产生双乙酰，就能够实现降低啤酒中双乙酰含量的目的。第三是加快双乙酰的转化速度，通过提高发酵液中双乙酰的转化速度，就可以直接控制啤酒中的双乙酰含量只要从控制a-乙酰乳酸的生成量，并提高其缬氨酸的转化效率，可有效控制啤酒中双乙酰的含量。

3.1 高浓度双乙酰的驯化

在培养基中加入高浓度的双乙酰，从而筛选出双乙酰降解速度快的菌株，从而降低发酵液中双乙酰的含量。研究发现，经过了差不多10代的定向驯化筛选出优质的酵母菌株经过摇瓶发酵实验，发酵液中的双乙酰含量相比于原始菌株下降了近40%，其他生物特征却仍然与开始的菌株一致[3]。

3.2 苯磺隆、甲黄隆的定向驯化

这两种物质都属于磺酰脲类型的除草剂，它的主要作用是控制a-乙酰乳酸的活性，使其受到抑制，并且阻碍缬氨酸和异亮氨酸之间的合成，研究发现，苯磺隆在酵母中的作用位点为ALS，对SM抗性突变株进行遗传分析，发现SM抗性突变株的突变基因正是ALS的等位基因，这就使的SM抗性异变株可能会产生一些活性比较低的a-乙酰乳酸合成酶。所以，可以筛选出一些苯磺隆抗性异变株来获得双乙酰酵母菌株。

3.3 麦汁的成分

麦汁中的a-氨基氮在啤酒的发酵中起到了非常关键的作用，a-氨基氮含量的高低能够直接的影响到发酵后双乙酰的高低。根据双乙酰的形成途径，如果麦汁中的a-氨基氮含量过高，就能够有效的抑制a-乙酰乳酸的形成，从而减少双乙酰的生成，使酵母更加容易繁殖，因此酵母的生长繁殖必须要有足够丰富的氮。因此，麦汁中的a-氨基氮含量不能低于每升180mg，而要達到该要求，就必须调整好麦芽与大米之间的比例关系[4]。

3.4 酵母的使用

酵母的菌种对于啤酒中的连二酮的含量有着非常重要的影响，在发酵后期能够将双乙酰消除的酵母绝对不能是呼吸低效而且发酵速度慢的，并且需要有一定数量的细胞留在啤酒中，不同的酵母菌种，在发酵时对双乙酰的还原程度也强弱不同，所以必须选择还原双乙酰能力强的菌种。在发酵液中，酵母的接种量对于双乙酰的形成有着非常明显的关系。如果发酵液中的细胞数量多，那么酵母的繁殖数量就少，消耗麦汁中的缬氨酸就少了，便可以实现减少a-乙酰乳酸，减少双乙酰的目的。一般糖化完满灌后，需要进行酵母的数量检测，酵母的数量必须在15-20×106个/ml的标准，如果达不到该标准，就必须要增加酵母数量，随着酵母的使用代数增加，其还原双乙酰的能力也会逐渐的减弱，因此，一般情况下酵母的使用代数为7代左右[5]。

3.5 高温发酵

酵母内酶的作用与温度密切相关，在保证酶活性的前提下，温度越高，则反应的效果越快，所以，适当提高发酵的温度，可以使双乙酰的还原速度加快，发酵周期缩短，增加生产效率。在啤酒的生产旺季时，适当的提高发酵的温度可以有效的使生产能力加快。我校生产工艺的发酵温度为11℃左右，其发酵周期为25天左右，进入后期发酵期时，第十五天其双乙酰的含量为0.11mg/L。将其发酵温度提高至14℃时，其发酵周期为18天，在第十五天再次进行双乙酰的测量，其含量仅为0.08mg/L，这充分说明了提高发酵温度可以有效的降低双乙酰的含量，使发酵周期大大缩短。

4 发展趋势

在生产啤酒的过程中，对双乙酰的形成和分解进行合理有效的控制可以大大的缩短啤酒的发酵周期。双乙酰在啤酒的发酵中具有非常重要的作用，但是如果其不能达到标准就会严重的影响啤酒的口感。在啤酒生产中，双乙酰的形成方式非常复杂。双乙酰可以被还原酶还原成乙偶姻和丁二醇，然而这两种物质对于啤酒可以说是没有任何的影响。最近几年，ALDC已经大规模的应用于我国的啤酒生产中，其具有缩短啤酒发酵周期的作用。啤酒在发酵期内加入ALDC主要是利用其代谢途径，使a-乙酰乳酸直接形成乙偶姻，省去了中间的过程，从而大大的降低了双乙酰在啤酒中的含量，使发酵时间缩短。这种方法虽然可以降低双乙酰，缩短发酵周期，但是也存在了以下缺点。ALDC属于蛋白质，在啤酒发酵时容易出现沉淀，从而使啤酒的口感受到影响。ALDC不能够反复使用，因此其利用率比较低。啤酒的发酵液中会出现酶的残留物，也会出现提纯困难的情况。随着我国分子生物学的不断发展，已经有大量的研究人员对菌株的选育和基因重组进行了研究，并且已经取得了一定的成就。基因重组目前没有实现工业化的重要因素就是来源于ALDC的酵母工程菌产出的啤酒安全还不能得到保证，消费者的接受程度也有待调查。

5 发展意义

随着我国人民生活水平以及生活质量的不断提高，人们对营养丰富口味独特的啤酒风味要求也越来越高，而在啤酒的发酵过程中双乙酰的含量是影响啤酒风味的最主要的因素，而我国现在啤酒企业较多，市场竞争十分激烈，企业为了在市场竞争中不被淘汰，所以提高啤酒质量，缩短啤酒发酵的周期，降低压缩自己的成本，成为在竞争中提高自己竞争力的主要方法。因此如何降低啤酒在发酵过程中所产生的双乙酰的含量，是值得继续深入研究的。同时，利用通过本课题研究，可以进一步丰富学校“产学研”一体化啤酒校内实训基地建设内涵，提高教学效果及学生职业素养。所以，该项目的研究具有十分重要的意义。

6 结束语

综上所述，随着我国啤酒行业的快速发展，人们对于啤酒质量的要求也越来越高，在激烈的市场竞争中，啤酒的质量是取胜的关键，只有对啤酒中双乙酰的指标进行严格的控制，了解双乙酰在发酵过程中的形成和分解机制，酵母、麦汁中的溶氧，a-氨基氮对双乙酰含量的影响机理才能实现对双乙酰含量的根本控制，为微型精酿啤酒生产双乙酰控制技术提供应用理论和实验依据。

参考文献：

[1]史刚.啤酒生产过程中双乙酰还原的控制[J].啤酒科技，2008（1）：32-33.

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

[3]牟宏.啤酒生产过程中双乙酰含量的控制[J].啤酒科技，2003（2）：30，32.

[4]王发强，潘海东，苏永福.啤酒生产过程中双乙酰回升的控制[J].山东食品发酵，2000（01）：17-19.

[5]郭振辉.啤酒生产过程中双乙酰含量控制探讨[J].福建轻纺，1997（07）：1-3.

[6]钟争明.谈谈啤酒生产过程中双乙酰的控制[J].广州食品工业科技，1995（03）：43-44.

[7]黄锦莲，丁福强.啤酒生产过程中双乙酰含量的测定与控制[J].广州食品工业科技，1991（04）：13-14.