精酿果啤的酿造工艺及风味影响因素的研究进展

李林波，杭金龙，张士双，杨天佑，王宝石，张明霞

(河南科技学院 生命科技学院，现代生物育种河南省协同创新中心,河南 新乡, 453003)

啤酒行业近年来显示出新的发展趋势，传统工业啤酒销量逐渐负增长，但是精酿啤酒因其口味细腻丰富、富有个性等特点，成为消费者的新宠[1-2]，如皮尔森啤酒、小麦白啤，世涛啤酒，印度淡色艾尔啤酒等。精酿啤酒中具有代表性的有低热量啤酒、低醇或无醇啤酒、果味啤酒和功能性啤酒[2]，而果味啤酒因其较低的酒精度和良好的口感而受到消费者的青睐，果味啤酒是指将果汁添加到啤酒酿造过程中制得的一种酒精饮料，因水果本身具有天然的香气和丰富的营养，不仅可赋予啤酒更加愉悦的口感，同时也给啤酒带来丰富的营养成分，并具有较好的保健功效[3]。果啤按照生产工艺可大致分为3种，第一种实际上是果味啤酒，也有人称之为麦精汽水，它是在啤酒原酒的基础上，仅仅是在清酒期的啤酒内加入适量的香精和甜味剂，如白砂糖、柠檬酸或果味香精等，虽有水果风味，但营养价值相对较低；第二种是果汁啤酒，是在啤酒发酵成熟后，加入浓缩果汁或鲜果汁配制而成，一般选用原麦汁浓度较高的精酿啤酒作为基酒，增加了啤酒中维生素和矿物质含量，其营养较丰富，但口感融合度仍不令人十分满意，且稳定性较差；第三种是果汁发酵型啤酒(后简称“精酿果啤”)，是指将果汁在酿造的不同阶段与麦芽汁混合发酵酿造而成的、兼具水果风味和一定的保健价值，口感也更加协调。

随着人们生活水平的提高和消费升级，未来果味啤酒和功能性啤酒可能会引领精酿啤酒的发展。在发酵过程中添加果汁可显著提高啤酒的抗氧化活性[4]，精酿果啤既可保留水果酿造前的各种营养物质，同时在酿造过程中，由于酵母的代谢及酶促作用分解了部分大分子物质，使得果啤中含有更丰富的营养物质和挥发性香气成分[5]。本文介绍了精酿果啤的种类及活性成分，对不同水果的处理及灭菌工艺进行分析，并对影响精酿果啤风味的因素进行综述，重点是对不同水果种类、酵母种类对精酿啤酒的风味影响进行总结，以期为精酿果啤的酵母筛选和提高果啤的风味品质等提供参考。

1 果啤酿造的水果种类及抗氧化活性成分

用于酿造果啤的水果常见的有苹果、菠萝、樱桃、西瓜、荔枝等，这些水果营养价值丰富且口感酸甜，也有一些学者使用具有地域特性、营养成分丰富的水果进行酿造，如枸杞、山茱萸、沙棘、白刺、山荆子等，还有一部分水果口感偏酸，如山楂、百香果、橘子等，使用其酿造果啤，如何在降低酸度的同时又保留其风味是这些果啤酿造的关键。

NARDINI等[4]测定了樱桃、覆盆子、桃子、杏、葡萄、李子、橘子等10种水果的抗氧化活性，结果表明，与传统的无果啤酒相比，果啤的抗氧化活性显著提高，其总多酚和黄酮类化合物的含量要高得多，其中含有丰富的儿茶素和槲皮素。大多数果啤中还富含绿原酸，香豆酸和咖啡酸等，部分果啤中含有杨梅素和白藜芦醇，此外，还含有类胡萝卜素、生育酚和维生素C等。此外，在啤酒酿造工艺中，添加枸杞、温桲、山茱萸、沙棘、白刺、山荆子、芒果等，也可提高成品啤酒的多酚含量和抗氧化活性，并赋予啤酒新的感官特性和多样性，如添加榅桲酿造的啤酒中增加了总多酚的含量，尤其是新绿原酸、绿原酸和3，5-二咖啡酰基奎宁酸含量增加[6]；添加枸杞酿造的啤酒中芦丁和2-O-β-D-吡喃葡萄糖-L-抗坏血酸含量较高[7]，添加山茱萸樱桃酿造的啤酒中含有丰富的花青素和环烯醚萜类[8]，添加芒果的啤酒中富含槲皮素衍生物、黄酮类化合物、没食子单宁、鞣花酸衍生物、胡萝卜素、花青素、维生素等[9]。因此，在发酵过程中添加水果可丰富啤酒的营养成分，显著提高啤酒的抗氧化活性，改善成品啤酒中的酚类成分，从而影响啤酒的稳定性和感官品质。

2 果汁的制备及酿造工艺对精酿果啤的影响

精酿果啤的酿造，包括果汁的制备和酿造工艺等，主要涉及到果汁的制备方式、灭菌方法、添加时间、添加量等内容，上述工艺都会对成品精酿果啤的品质产生重要影响，表1列举了近年来部分果啤的制备及优化后的酿造工艺。

2.1 水果的预处理

水果的预处理包含挑选、清洗(去皮去核)、果汁制备、灭菌等，其中果汁的制备和灭菌是关键步骤。果汁的制备方式与水果的特性有关，如何提高水果出汁率，得到澄清无杂质的果汁是制备的关键，此外果汁的灭菌也影响最终果啤的品质，不同的灭菌方式可影响其营养物质和香气成分。一般水果都需榨汁处理，但部分水果出汁率不高，需加入适量的果胶酶降解果胶类物质，提高果汁出汁率，且通过释放香气物质最终增加果啤香气的复杂性。表1列出了部分水果制备果汁时为提高出汁率，采用果胶酶进行处理，如菠萝、海棠果、蓝莓、柠檬、仙人掌果等，而对于出汁率较高的水果，可直接将水果打浆后过滤使用。

表1 部分果啤中果汁的处理和添加工艺Table 1 Preparation method, sterilization method, addition method， and amount of some fruit beer juice

此外，为防止果汁中的杂菌在酿造过程中引起啤酒的变质，在发酵前需对果汁进行灭菌处理，通常果汁的灭菌方法有巴氏灭菌、高温蒸汽灭菌、超高压灭菌、微波灭菌、SO2抑菌、过滤除菌等，不同灭菌方式对果汁影响的优缺点如表2所示。研究表明，超高压灭菌[26-27]、微波灭菌对某些果汁的理化指标和感官品质影响较小[28-29]，而巴氏灭菌虽可防治微生物污染，但会增加果汁氧化的风险，降低芳香化合物的含量，加速老化过程，最终影响成品果啤的风味[30]。欧姆灭菌是借助通入电流使食品内部产生热量达到杀菌目的的一种杀菌方法，FANARI等[31]证明欧姆杀菌并不影响果汁的理化特性和风味品质，是一种避免果汁腐坏，并延长果啤货架期的有效方法。此外，过滤除菌是能保留果汁原始风味的一种物理除菌方法，但对黏度大的果汁适用性差。目前对果汁不同杀菌方法优劣的研究，都以营养成分、理化指标和感官品质作为评价指标，忽视了灭菌方法对果汁挥发性风味成分的影响，而果汁挥发性风味成分的种类及含量对果啤的风味品质会产生重要的影响，因此果啤未来的研究中应考虑灭菌方法对不同果汁挥发性香气化合物的影响。总之，不论采用何种方式，需考虑水果的种类、特性、营养成分、抗氧化性和风味化合物等诸多因素对成品果啤的影响，另外灭菌成本也会影响最终处理方式的选择，当然也有的精酿果啤在小规模生产中果汁即备即用，省去了果汁灭菌的步骤。

表2 果汁的不同灭菌方式及优缺点Table 2 Different sterilization methods and its advantages and disadvantages

2.2 果汁添加时间和添加量

在不同的阶段添加果汁，会影响果汁与啤酒的风味融合，最终影响果啤的口感和风味，果汁添加时间主要有麦汁冷却后添加、主发酵添加、后发酵添加、贮酒期添加等，国内对精酿果啤的研究绝大部分集中在酿造工艺上，重点考察的是添加量和添加时间对精酿果啤的理化指标和感官品评的影响，表1列举了部分果啤经优化后的最佳的果汁添加时间和添加量。从表1看出，不同的精酿果啤工艺经优化后，果汁的添加时间和添加量都有较大的差异，如张钰皎等[16]以感官评定为标准，通过在麦汁冷却后添加山荆子汁，优化了山荆子果啤的发酵条件，发现山荆子汁添加量为10%，酵母添加量3.0%，采用15 ℃发酵5 d得到的山荆子果啤颜色纯正、口感浓郁醇厚。刘凤珠等[25]优化了酿造工艺等对雪莲果保健啤酒的影响，实验证明在主发酵开始时加入雪莲果汁，添加量为8%，前发酵温度为12 ℃，后发酵时间为7 d时，啤酒的感官风味最佳。CHO等[23]研究了柿子汁与成品啤酒混合后，再接入酵母进行发酵，当柿子汁含量为150 g/L时，可更好的提高柿子啤酒的营养、感官品质和抗氧化能力，且啤酒中的矿物质元素Mg， K和Ca含量显著增加。MARTNEZ等[32]研究了麦芽汁与柿子汁以不同浓度比例混合进行发酵，通过测定啤酒色度、浊度、有机酸及抗氧化能力等理化指标，并考察柿子对啤酒品质的影响，确定柿子汁与麦汁的最佳比例为50%(体积分数)。汪中世[33]研究了蓝莓汁添加方式和不同原料配比对蓝莓果啤品质的影响，感官品评及风味稳定性研究表明，主发酵时添加蓝莓汁发酵制得的蓝莓啤酒品质最优，且当添加量为12%、原麦汁浓度为10°P、酒花添加量为2.0 g/L时，蓝莓果啤有特有的蓝莓果香与酒花香，香气协调，滋味醇和，且稳定性强。此外也有学者在麦芽糖化或煮沸时添加果汁，以利于营养物质的浸提，如赵金海[34]研究枸杞子山楂枣保健辣啤酒，结合现代啤酒生产工艺，在麦汁煮沸时添加枸杞子、山楂、大枣、辣椒，以提高有效成分的利用率。

综上，不同的精酿果啤由于果汁的特性不同，其果汁添加量可从2%～50%(体积分数)不等，酸度高的水果，如柠檬、猕猴桃等，由于柠檬酸等有机酸含量高，风味特征明显，添加量约2%(体积分数)就可以显著增强果啤的风味特征[24]，若过量不仅会抑制酵母的发酵过程，还会使果啤失去原有的感官特征，而对于柿子啤酒等，其添加量可达50%(体积分数)[32]，原因可能是在发酵过程中柿子中的风味物质经酵母的代谢发生转变或因不同风味物质间的掩盖作用使其特征性风味弱化，因此添加量只有达到一定程度，才能赋予果啤浓郁的柿子果香。果汁的添加量直接影响酒体的口感与协调性，因此应根据果汁的不同特性进行发酵条件的优化，以确定最佳添加量。此外，添加时间会影响果汁与麦汁的融合，由于果汁中含较多的可发酵型糖，在发酵的不同阶段添加，会影响酵母对糖的利用和代谢，如过早添加可能导致发酵度的升高，而过高的发酵度可能导致成品酒口味淡薄，酒体中果香不典型，甚至可能影响果啤中高级醇、酯类等物质的生成量，从而影响果啤的整体风味品质，因此应通过实验优化最佳添加时间，并通过控制发酵度，获得感官品质良好的果啤。

目前，国内外学者主要以果啤中关键营养物质的含量或抗氧化能力及感官评分为参考指标，通过正交或响应面优化实验，确定果汁最佳的添加时间和添加量，而国家尚没有出台精酿果啤的质量评价标准，研究者一般对精酿果啤的感官评价指标为泡沫细腻，挂杯持久，酒液清澈透明，无悬浮物，果香突出，酒体丰满润厚，醇和协调，圆滑爽口等，理化指标主要考察酒精度、浸出物浓度、糖度、色度、总酸、双乙酰等，且二氧化碳含量符合要求，杀口力强。

3 影响精酿果啤风味品质的主要因素

风味物质是啤酒感官评价的重要因素，相较于葡萄酒而言，果啤中关于风味物质的研究尚不成熟。普通啤酒发酵过程中主要产生酒精和二氧化碳两种物质，同时会产生高级醇、酯、醛、酸、双乙酰和硫化物等多种代谢副产物，尽管这些物质含量低，但对啤酒风味和口味有重要的影响，其含量的差异及相互协调关系是造成啤酒不同风味特征的主要原因。而果啤的酿造，由于改善了多酚物质，对啤酒的某些特性产生影响，如抗氧化性，胶体泡沫稳定性，感官特性(苦味，涩味，粗糙度，颜色)和保质期等，且由于增加了果汁中的香气成分，提高了精酿果啤中香气的复杂性[35]。麦芽、酒花、麦芽汁制备过程及酿造工艺等都会影响果啤的风味，但水果的种类、酵母菌株等会对啤酒的芳香特性和风格产生重大影响，且由于精酿啤酒能使用不同特性的酵母菌株，从而提供不同感官特征的啤酒，因此满足了消费者对不同风格精酿果啤的需求。

3.1 不同水果品种对精酿果啤风味品质的影响

研究发现，不同的水果种类对精酿果啤中挥发性香气成分的影响不同，基本上都增加了酯类的种类及其含量，如榅桲啤酒中含有更多的苯甲酸甲酯、己酸乙酯，苹果啤酒中含有高浓度的乙酸丁酯、乙酸异丁酯、庚酸甲酯，蔓越莓啤酒中含有丰富的庚酸乙酯，覆盆子啤酒中含有丰富的丙酸乙酯等，而酯类含量的差异是影响果啤果香味的重要因素，不同的酯类物质呈现不同的香气特征，且各种酯类的交互作用给果啤带来了特殊的果香，此外，有机酸和糖含量也是体现果啤风味的重要指标，酯类表现果啤的香气浓郁程度，而有机酸和糖则表现果啤的酸甜程度，有机酸作为果啤中的呈味物质，适度的酸含量可以使其口感清爽，同时有降低啤酒苦味的功能。某些果啤酿造过程中由于果汁的加入，增加了萜烯类或醛类的种类及含量，如葡萄啤酒、榅桲啤酒、芒果啤酒等，赋予了果啤更多的风味复杂性。

目前，不同种类果啤的特征性香气成分可通过HS-SPME、GC-MS或GC-IMS等技术得到定性定量的结果，但果汁和麦芽汁混合后经酵母发酵作用形成的果啤，不仅风味物质含量会增加，果汁中原来没有的风味成分种类也可能会增加[38]，说明果啤相对于普通啤酒而言，其增加的风味成分除一部分来自果汁外，另一部分经过微生物的发酵作用转化形成，如生物氧化、参与某代谢途径等，或是和酒体中某些物质发生化学反应，如酯化反应、羟基化反应等，最终形成不同的风味物质。目前对不同种类果啤的挥发性风味化合物的研究，可揭示不同种类果啤风味风格形成的分子基础，但不同种类果啤风味风格的形成，不是单一的来自果汁的风味成分，而是其与酵母代谢、啤酒中其他成分共同相互作用形成，因此还需借助基因组学、转录组学、蛋白组学、代谢组学及风味组学等多组学联合分析的手段[39]，全面解析果啤中关键挥发性香气化合物的形成来源，以便阐明精酿果啤中关键风味物质的产生机理。

3.2 酵母对精酿果啤风味品质的影响

酵母是啤酒酿造的关键，酵母不仅影响啤酒发酵速度、双乙酰还原、发酵度、泡沫特性等[40]，还对啤酒风味的形成有重要影响，不同的酿酒酵母菌株之间，高级醇、酯的生成量差异很大。由于不同酵母具有的缩合酶活性不同，因而形成的α-乙酰乳酸数量不同，导致形成的双乙酰峰值有较大差别，且不同酵母形成硫化氢、二甲基硫的能力不同。此外，不同酵母种类还会影响有机酸、醛的生成。但果啤酿造过程中，国内大部分精酿果啤的酿造主要关注酿造工艺对其理化指标和感官品质的影响，忽视了酵母对果啤风味的影响，或研究的不够深入。

目前，学者一般都采用商业化的啤酒酵母酿造果啤，但在不同酿酒酵母对风味物质的影响方面的研究较少。范威威等[41]利用5种不同酿酒酵母(S-04、US-05、S-33、CS31 和CN36)酿造百香果啤酒，研究发现不同酵母酿造的果啤特征性风味物质各异，S-04发酵果啤的特征性风味物质为乙酸和2-戊酮，US-05 为丁酸甲酯，S-33为3-羟基-2-丁酮，CS31为辛酸乙酯、己酸乙酯、异戊醇和正丁醇，CN36为乙酸异丁酯、乙酸丙酯和丙酸乙酯，该结果为筛选适合生产百香果啤酒专用酵母提供了参考。王姗姗[42]通过对柠檬种植园土壤中菌种进行分离，筛选适合柠檬果啤发酵的专用酿酒酵母，将筛选出的酿酒酵母菌应用到柠檬啤酒的酿造中，最终优化发酵工艺后制得的柠檬果啤具有明显的柠檬香气和淡淡酒花香，风格鲜明。HASLBECK等[43]发现异丁酸异丁酯对啤酒柑橘风味的影响，主要依赖于单萜醇的浓度，实验证明香叶醇和异丁酸异丁酯会对酵母TUM 34/70和TUM193酿造的啤酒的柑橘风味产生显著影响，而对其他3种酵母则无显著影响，分析原因可能是不同酵母可能会对酒花中的单萜醇进行修饰，如形成乙酸香茅酯、乙酸香叶酯等，改变了其在成品啤酒中的含量，说明酵母品系的选择对啤酒柑橘风味的强度有重要影响。

国外的精酿啤酒由于发展较早而成熟，因此在不同的酵母菌株，尤其是非酿酒酵母对啤酒风味品质影响方面的研究越来越多，原因是部分非酿酒酵母可提供不同的香气和风味特征，从而产生可供选择的啤酒新品种和风格。目前用于啤酒酿造的非酿酒酵母有Brettanomycesbruxellensis,Torulasporadelbrueckii,Candidashehatae,Candidatropicalis,Zygosaccharomycesrouxii,Lachanceathermotolerans,Saccharomycodesludwigii,Pichiakluyveri等[44]，如酒香酵母(Brettanomyces)因其产生大量的酚类物质导致异味，在过去通常被认为是导致腐败的酵母，但后来发现酒香酵母产生的β-葡萄糖苷酶可作用于酒花和麦芽，释放其苷元，如芳樟醇、水杨酸甲酯等，使萜烯类物质游离，增加香气成分，因此加速了非酿酒酵母在啤酒中的应用研究。DAENEN等[45]通过酿酒酵母和卡斯特酒香酵母(Brettanomycescustersii)酿造“克里克啤酒(Kriek)”，实验表明B.custersii分泌的β-葡萄糖苷酶对含有脂肪族醇、芳香族化合物和萜烯醇的糖苷有更明显的活性，在酸樱桃果啤中，该酵母能显著增加苯甲醛、芳樟醇和丁香酚等风味物质的释放。LARROQUE等[46]从本土筛选了3株野生酵母(酿酒酵母、接合囊酵母和异常毕赤酵母)，评价了单一菌种和混合发酵产生的芳香物质，其所产生的4-乙烯基愈创木酚、β-苯乙醇和异戊醇的水平明显高于感官阈值，适合酿造小麦金黄精酿啤酒，而且野生的接合囊酵母更适合酿造果啤。TAN等[47]也通过接种单一的野生非酿酒酵母Saprochaetesuaveolens，酿造出有浓郁天然果香和低酒精度的啤酒，并通过酿酒酵母和S.suaveolens混合发酵，可获得高酒精度且有果香味的啤酒，因此通过改变起始酿酒酵母和非酿酒酵母的接种比例可为生产不同酒精含量的天然果香啤酒提供新的思路。

此外，也有学者仅利用筛选到的非酿酒酵母制备精酿果啤，如BELLUT等[48]通过筛选到的6株塞伯林德纳氏酵母(Cyberlindnerayeast)酿造无醇啤酒，其中4株菌能产生愉悦的果香味，且通过发酵优化，证明较低的发酵温度可以提高啤酒的果香味。LIU等[49]评价了一种新型酵母——土星拟威尔酵母(williamopsissaturnusvar.mrakiiNCYC 500)生产果味啤酒的潜力，与啤酒酵母Safale US-05相比，酵母菌株NCYC 500产生的乙酸酯类含量明显更高，且保留了更多的萜烯和萜类化合物，研究表明NCYC 500发酵麦汁生产的乙酸酯、萜烯和萜类化合物含量高于Safale US-05的低酒精度啤酒。ADAMENKO等[50]将天然酸味和果香为特征的红色山茱萸果实制成果汁，通过采用路德类酵母(Saccharomycodesludwigii)生产的啤酒酒精含量低于0.5%(体积分数)，且含有丰富的花青素和环烯醚萜。由于不同种类的非酿酒酵母所分泌的β-葡萄糖苷酶、酯酶、蛋白酶、果胶酶等活性不同，因此它们对啤酒中挥发性香气化合物的影响也不同[51]，非酿酒酵母可改善啤酒的风味，一是分泌酶通过降解糖苷键释放芳香化合物，二是通过自身代谢直接合成或调整风味成分。目前已揭示了若干种非酿酒酵母对啤酒香气特征的贡献(表3)，但对果啤中关键风味物质的产生机理和不同果啤风味风格的形成来源仍不十分清楚。目前采用酿酒酵母和非酿酒酵母进行混合发酵，以提高精酿果啤的风味品质已得到广泛应用，然而混合发酵的研究大多侧重于不同水果原料对酒体风味成分的影响，以及不同接种方式对果啤品质的影响，对果啤酿造过程中酿酒酵母和非酿酒酵母之间相互作用的了解却十分有限。因此，采用组学方法(基因组学、蛋白组学、代谢组学)，研究混合发酵过程中酿酒酵母与非酿酒酵母相互作用的分子机制，有助于研究者从分子水平揭示混合发酵过程中酵母之间的相互作用，最终全面解析不同果啤关键性风味物质的形成机理。

表3 非酿酒酵母对啤酒组成及风味成分的影响Table 3 Effects of non-saccharomyces yeast on composition and aroma compounds of beer

4 展望

在研发精酿果啤时应从水果入手，根据水果种类、特性的不同，优化果汁制备方式和添加时间，从而提高果啤的营养成分和风味品质(图1)。优良的酵母菌种，除要具有适当的发酵力、良好的耐受性、不产生异杂味外，更重要的是最终代谢产物能赋予啤酒特有的风味风格等，目前单一的商业化酿酒酵母已不能满足不同种类果啤特有风味风格形成的需要，因此研究不同啤酒酵母对果啤风味特征的影响，同时挖掘非酿酒酵母在特种啤酒酿造过程中对其果香风味成分的贡献[64]，可提高果啤中风味成分的种类及含量，突出果啤特有的风格，也是精酿果啤未来发展的趋势。此外，果啤中芳香化合物的挥发性和其产生的影响是由多种因素决定的，如pH值、温度、盐浓度、乙醇水平，与油脂、蛋白、淀粉和酚类化合物的结合，且果啤的风味是由多种挥发性成分和非挥发性成分相互作用形成的，因此，研究果啤中不同酯类、醇类、醛类、酸类和萜烯类等风味物质之间存在的协同或掩盖作用，对果啤感官品质的提高意义重大。感官评价与挥发性香气成分的联合分析是精酿果啤香气研究的主要内容，但传统的定量描述分析难以满足消费者对精酿果啤品质调控及香气组分分析的需求，而随着分析化学、代谢组学和生物信息学的发展，对精酿果啤香气成分的研究将逐渐从描述性分析过渡到分子水平的研究，进而阐明不同果啤的关键香气物质及其形成机理。目前，国内外果啤中风味物质的研究相较于葡萄酒而言，仍显得不成熟，但随着国内精酿果啤的巨大市场前景，精酿果啤风味品质方面的研究会愈来愈深入，最终满足市场上消费者的不同需求。

图1 不同酿造工艺对精酿果啤的风味及品质的影响Fig.1 Effect of brewing technology on flavor and characteristic of craft fruit-beer