双乙酰是啤酒发酵过程中的重要副产物,是影响啤酒风味的重要物质,同时也是啤酒成熟的限制性指标。它具有挥发性和强烈的刺激性,当其含量过高时(淡色啤酒中≥1.5mg/L),啤酒会呈现出馊饭味,严重破坏啤酒的风味,并影响啤酒的感官质量。
在啤酒发酵的前期,双乙酰含量很高,发酵后期,酵母重新吸收后,将其还原成丁二醇。丁二醇在啤酒中的风味阈值远大于双乙酰,可促进啤酒口味达到成熟。
但在后酵和贮酒过程中,酵母数量少,且还原双乙酰的速度慢,造成双乙酰还原周期长。此阶段占啤酒酿造过程总时间的60%以上,因而可以判定,缩短啤酒发酵周期的主要影响因素之一是双乙酰。
因此,研究啤酒酿造过程中双乙酰的形成途径,并寻找各种方法快速降低啤酒中双乙酰的含量,从而促进啤酒的成熟,缩短发酵周期,提高设备的利用率和降低成本,已成为啤酒酿造者关注的焦点。
本文中,笔者将主要介绍双乙酰的形成途径、影响双乙酰形成的因素,以及降低双乙酰含量的一些调控办法。3.4 注意发酵过程的控制
(1)采用较低的酵母接种温度(5℃—7℃),较大的酵母接种量(15—18×106个/mL),主发酵前期低温(8℃—10℃)发酵,以降低酵母的增殖率,同时控制酵母的使用代数,尽量不超过5代。
(2)发酵前期发酵速度的控制,pH值在2—3天内降至4.4—4.5,酵母在2—3天内出芽率达60%—70%,此时生成α-乙酰乳酸很容易氧化成双乙酰,同时双乙酰也容易被还原。
(3)当主发酵外观发酵度达65%时,啤酒中的挥发性风味物质已基本形成,此时应将发酵温度提高到12℃—13℃之间,以加速双乙酰的还原。
(4)适当提高双乙酰还原阶段的罐压(由0.1MPa升至0.14Mpa),可促进双乙酰渗入到细胞内,加速发酵液中双乙酰的还原。
(5)发酵后期下酒时,后发酵液中酵母细胞密度应控制在20×106个/mL左右,以避免酵母过早沉降。
(6)二氧化碳洗涤可以促进凝聚酵母细胞重新悬浮,促进发酵液对流,有利于消除双乙酰,同时也可以将一部分挥发性物质带出。
4.利用酶制剂 华夏酒报:邮发代号23-189
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将酶制剂а-乙酰乳酸脱羧酶直接加入至冷麦汁中,一起进入发酵罐。该酶通过迅速脱羧反应,将α-乙酰乳酸转化为3-羟基-2-丁酮,大大降低了酒液中α-乙酰乳酸的积累,从而减少双乙酰的生成和还原时间,缩短了发酵周期。
5.采取措施提高酒液的还原性,尽量减少酒液与氧接触的机会,以阻止α-乙酰乳酸的氧化。可以添加抗氧化剂等,如添加少量的偏重亚硫酸钾或亚硫酸氢钠等氧化剂,阻止α-乙酰乳酸的氧化。
6.加强工艺卫生管理,杜绝杂菌污染。
野生酵母会产生双乙酰,许多细菌也能产生双乙酰,还有部分细菌虽不能产生双乙酰,但它们会影响到酵母的还原能力,造成双乙酰还原困难,使啤酒中双乙酰含量增加。因此,在生产过程中,应加强工艺卫生管理,搞好系统卫生,防止杂菌污染。
四、总结
综上所述,双乙酰是啤酒中的重要风味物质,其含量是控制啤酒质量的一个重要指标。生产人员应严格控制啤酒双乙酰含量。而只有充分了解双乙酰的形成机制途径、影响因素,才能在生产过程中加以控制,从而达到降低啤酒中双乙酰含量,提高啤酒质量及设备利用率的目的。
一、双乙酰的形成途径
1.酵母活性较差,出现酵母细胞自溶后,其体内的α-乙酰乳酸溶解在酒液中,经氧化会形成双乙酰。
2.生产过程中污染了某些厌氧菌(主要是联球菌和乳酸杆菌等)。它们在后酵厌氧条件下,能够迅速繁殖,并同时生成α-乙酰乳酸和双乙酰。而α-乙酰乳酸经氧化脱羧,可形成双乙酰。
3.由乙酰辅酶A与羟乙基硫胺素的焦磷酸盐(又称活性乙醛)直接缩合,进一步释放出辅酶A来源华夏酒报,形成双乙酰。
4.由α-乙酰乳酸非酶脱羧氧化而成,此为生成双乙酰的主要途径。双乙酰的前驱物质α-乙酰乳酸是酵母合成缬氨酸的中间产物,由丙酮酸被大量转化为α-乙酰乳酸,但由于乙酰羟基同分异构还原酶效率很低,因此,使双乙酰的前驱物质α-乙酰乳酸得以积累。
在酵母细胞内,α-乙酰乳酸不会转化为双乙酰。还有一部分α-乙酰乳酸通过酵母细胞壁和细胞膜溢出,渗透到细胞外,经非酶作用,氧化脱羧形成双乙酰。
二、影响双乙酰生成的因素
1.酵母菌种。不同的酵母菌种在相同的发酵条件下产生双乙酰的能力不同,对双乙酰的还原能力也不同。强壮酵母数量多、代谢旺盛,双乙酰的还原速度快。繁殖期的幼酵母,贮存时间过长的酵母,使用代数过多的酵母,以及营养不良的酵母等还原双乙酰的能力弱。
2.麦汁中氨基酸的种类和含量。麦汁中氨基酸的种类及含量的高低,与双乙酰的形成有着密切的关系,提高麦汁中缬氨酸含量,可减少α-乙酰乳酸的合成和积累,并相应地减少双乙酰的形成。
3.生产过程染菌会导致双乙酰含量增高。如果生产过程中污染杂菌,会导致双乙酰含量明显增加,使啤酒质量下降或造成啤酒酸败。
4.酵母细胞自溶后,α-乙酰乳酸进入啤酒,经氧化转化为双乙酰。
5.麦汁和发酵液的pH值。pH值对双乙酰的前驱物质α-乙酰乳酸和双乙酰的还原都有重要的影响。
6.麦汁充氧。氧气是酵母繁殖必需的,但过多会增加双乙酰含量。
三、降低双乙酰含量的办法
1.合理控制麦汁组分,降低双乙酰的形成。
麦汁中氨基酸的种类和含量的高低,与双乙酰的形成有密切的关系,如果麦汁中的氨基酸含量不足,就会有较多的α-乙酰乳酸的产生。反之,若麦汁中的氨基酸过多,又会产生较多的高级醇、酯类等,不利于啤酒的风味(见表)。
从表中可以看出,提高麦汁中α-氨基酸含量可减少双乙酰的形成。通常,将麦汁中α-氨基酸含量控制在180~200mg/L。
2.选择良好的酵母菌种。
不同的酵母菌种在相同的发酵条件下,产双乙酰的峰值差别很大。有的高达1.51mg/L,有的却仅为0.42mg/L,而且双乙酰的还原能力也不同,因此,酵母菌种是关键。必须选择双乙酰峰值较小、还原能力强、代谢旺盛的优良酵母菌种进行发酵,这样有利于降低双乙酰的形成量和发酵末期还原双乙酰。
3.优化满罐条件。
3.1
双乙酰的生成,主要是通过前驱物质α-乙酰乳酸在酵母繁殖过程中产生。因此,在接种转摘于中国酒业新闻网酵母时,可适当加大酵母的接种量,控制增殖浓度,以控制双乙酰的生成。一般,将满罐酵母浓度控制在12-18×106个/mL。
3.2
控制麦汁通风量,降低双乙酰含量。
麦汁中应有充足的溶解氧,目的是为酵母菌的繁殖提供氧气,以有利于酵母的繁殖。增加单位发酵液中酵母数,即酵母浓度,不仅有利于α-乙酰乳酸氧化成双乙酰,并被酵母还原,还有利于增加酵母还原双乙酰的能力,从而大大降低α-乙酰乳酸和双乙酰的含量。但是通风充氧过多,会使酵母的繁殖速度和增殖量过快,生成过多的新生细胞,致使酵母缺乏养分,代谢能力下降,双乙酰难以还原,使双乙酰含量增加。因此,麦汁中的溶解氧含量应在8—10mg/L为宜。
3.3
控制满罐温度
满罐温度对双乙酰峰值也有一定影响。如果满罐温度高,特别是前几锅麦汁温度高,会造成酵母过早地旺盛繁殖,麦汁中缬氨酸含量长时间处于低水平状态,引起双乙酰峰值高。实践证明,满罐温度控制在7.5℃—8.0℃,发酵温度控制在10℃,有利于双乙酰的还原。