藜麦啤酒的酿造方法及香气化合物

杨贵恒，聂聪，姚青海，庞美如，杨玉亮，苑萌

齐鲁工业大学（山东省科学院）生物工程学院山东省微生物工程重点实验室（济南 250353）

藜麦（Chenopodium quinoawilld）原产于南美洲安第斯山区，是印加土著居民的主要传统食物，有5 000多年的种植历史[1-2]。藜麦的营养全面丰富，是印加人日常生活中的主食。在1980年代，藜麦被美国宇航局用于宇航员的太空食品。联合国粮农组织认为藜麦是唯一一种单体植物即可基本满足人体基本营养需求的食物，正式推荐藜麦为最适宜人类的完美的全营养食品[3]。藜麦的神奇之处不仅仅是富含人类需求的各类营养物质，更难得的是藜麦具有肉蛋类同等含量的优质蛋白质（16%～22%），对促进食品安全、食品营养乃至三农问题都有不可替代作用，是最具潜力的农作物之一[4-5]。藜麦是唯一的全谷碱性食物，胚芽占种子的比例最大，为68%。富含多种氨基酸，比例适当且易于人体的吸收[6]；富含植物中缺乏的赖氨酸，矿物质营养含量高[7]；富含多种有益化合物，膳食纤维素含量高达7.1%，无胆固醇、低脂、低热量（305 kcal/100 g），是常见食物里最利于身体健康的[8]。藜麦口味独特，便于消化，具有很多优质的功效，适于所有群体食用[9-10]，尤其适于高血糖、高血压等慢性病，以及特殊体质和生活不规律人群[11]，长期食用，效果显著。

但是藜麦由于自身的苦味并没有得到大力发展，知名度也不高。现在我国藜麦的主要产区在中西部地区，大多以初级农产品进行售卖，产品非常单一，获利也很有限[12-13]。因此，对藜麦的应用多样性进行了研究，并在酿造过程中对其风味物质进行检测与研究，使其营养价值能够最大地发挥出来，制作出营养价值高、风味符合大众的饮品。这对于中西部地区的藜麦销售推广、增加藜麦的产品附加值、规划藜麦的农业方面的种植有重要意义，同时也为一些企业对藜麦酿造成啤酒提供理论依据。

1 试剂与方法

1.1 材料与试剂

麦芽：永顺泰（昌乐）麦芽有限公司；藜麦（山西亿隆藜麦开发有限公司）；酒花颗粒（西姆科酒花颗粒，由YCHHOPS提供，α-酸13.8%，β-酸4.0%）；酵母（US-05酵母）。

1.2 仪器与设备

啤酒酿造设备（济南中德啤酒有限公司）；7890A气相色谱仪、5975C质谱仪、HP-5（5%-苯基）-甲基聚硅氧烷毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μ m）[14]：美国Agilent公司[15]；聚二甲基硅氧烷StableFlex固相萃取头（Sigma-Aldrich公司）；DVB-CAR-PDMS型顶空固相微萃取装置（美国Supelco公司）。

1.3 方法

1.3.1 藜麦啤酒酿造工艺流程及操作要点[16-19]

1) 准确称取澳麦和藜麦，其中质量比为7∶3。

2) 将麦芽中加入少部分水，进行粉碎。

3) 糖化：将麦芽和藜麦粉碎后加入糖化锅中进行糖化，糖化时65 ℃下料，保温1 h。后升温至72 ℃，保温10 min。最终升温至78 ℃。

4) 过滤：将糖化后的麦汁倒入过滤槽中，静置30 min，进行过滤。过滤中要进行洗糟，洗糟水是糖化水的1/2即可。

5) 煮沸：麦汁过滤后进行煮沸，煮沸时长1 h，煮沸时酒花分3次加入，分别在沸腾后10 min添加50%酒花，沸腾后30 min添加35%酒花，沸腾结束前5 min添加15%酒花。

6) 煮沸结束后进行冷却回旋。此时麦汁的pH为5.2，冷却后添加US-05酵母。添加酵母的要求：酵母死亡率＜5%，外观洁白细腻光滑，无杂菌，无异味，随后进行发酵。主发酵温度一般为22 ℃，3～4 d，封罐进入后发酵过程。从该阶段开始样品的检测。

1.3.2 藜麦啤酒的风味物质检测

分别提取20 mL第1～第22天的藜麦啤酒样品，加入50 mL顶空样品瓶中，放入磁子，把瓶口密封，将样品瓶放在磁力搅拌加热器上，搅拌速度为200 r/min，于40 ℃预热5 min，然后连接固相微萃取装置对酒花香气成分进行吸附，于40 ℃固相微萃取45 min。然后将固相微萃取的萃取探头插入气相色谱仪进样口，进行解吸。每个样品要确保有3个平行对照。

1.3.3 感官品评

选择酿酒工程专业学生20名，在专业老师的指导下，以市面销售的啤酒为试样，进行为期一周的培训，经过考核后选择成绩优秀的10人组成感官品评小组，以色泽、泡沫、香气、口味4个方面为指标，各项指标使用0～4分值打分。根据表1设定标准进行评分[20-22]。评定结果以10人的平均值为感官品评评分。

表1 藜麦啤酒的感官品评标准

1.3.4 色谱条件[14,23-24]

载气，高纯氦气（He）；进样口温度，250 ℃；载气流速，1 mL/min；分流比，30∶1；柱室升温程序：初始柱温40 ℃保持5 min，以5 ℃/min速率升至210℃，保持3 min。

质谱检测器，电子电离（Electron ionization，EI）源质量扫描范围m/z30～400，四极杆温度150 ℃，离子源温度230 ℃，传输线温度280 ℃，电子倍增器电压1 400 V。

1.3.5 定性及定量方法[14,25]

定性方法：化合物在GC-MS上的采集信息通过Mass-hunter Workstation B.03.01数据处理软件处理。美国国家标准技术研究所（National institute of standards and technology，NIST）谱库2.0检索。

定量方法：通过Agilent自带的化学工作站数据处理系统，用气相色谱峰面积归一法定量计算出各化学成分在酒花中的峰面积的相对含量。

2 结果与分析

2.1 醇类物质的检测分析

高级醇对啤酒的风味有重要的影响，若适量存在，则能使酒体丰满圆润，香气协调；但若含量过高，则给人异臭味和刺激感，即使饮酒量不多，也会“上头”，引起头痛[26]；所以在藜麦啤酒发酵过程中，对其醇类物质的含量随着天数的变化进行检测[27-29]。

由图1可知，正丙醇在发酵第8和第12天时其含量较低，在第12天其含量达到最低，此时的香味影响因子也达到最低值；异戊醇的含量在第4～第8天呈上升趋势，第8天达到峰值，之后含量呈下降趋势，在第20天达到最低值，异戊醇的含量超过一定指标会有不愉快气味，且本身带有苹果白兰地香气和辛辣味，所以第12，第16和第20天的检测数据更符合大众的需求；异丁醇和2-甲基丁醇其含量变化不大，相对比较稳定；在这几天的检测中，异丁醇的含量在其正常使用范围内，不会对人体造成危害，基本没有刺激性气味；苯丁醇在第4天的含量最低，在第8，第12，第16和第20天含量高且比较稳定。

图1 藜麦啤酒中醇类物质的含量变化

2.2 酯类物质的检测分析

酯类物质是啤酒风味物质的重要构成部分，对啤酒的风格和质量有重要作用，一般具有强烈的果香味，也是啤酒香气的重要来源，因此对藜麦啤酒的酯类物质进行检测。

由图2可知，乙酸乙酯在这些天的检测中含量基本稳定，在这个含量下，其毒属性可以忽略不计，刺激性气味也没有，符合要求；乙酸异戊酯的含量在第4～第16天呈下降趋势，在第16～第20天含量略微上升。在第4天时为最高值，第16天为最低值，自身的香蕉气味对啤酒的风味有影响，但因其有低毒属性，所以在第12，第16和第20天的含量更符合要求；己酸乙酯和乙酸-2-甲基丁酯的含量变化趋势基本一致，在第4天的含量较高，剩余天数的含量低于第4天且基本稳定无变化；乙酸辛酯和乙酸异丁酯含量低且稳定，对风味的影响可以忽略不计；乙酸苯乙酯在第12天其含量达到最高值，第12～第16天有明显的下降趋势，从第16天开始含量趋于稳定，其自身的玫瑰花香和苹果果香给啤酒的风味带来不一样的感觉，而且还有一定的安神、催眠作用，在此含量下的刺激性可以忽略不计，因此第12天的含量带来的效果最佳；癸酸乙酯在第4天含量最高，第4～第8天含量下降，在第8天最低，第8～第16天含量稳定，第16～第20天含量略有上升，癸酸乙酯具有的椰汁香气，也为啤酒的风味带来了更多的可能性。

图2 藜麦啤酒中酯类物质的含量变化

2.3 其他香味物质的检测分析

这些检测的物质都具有毒属性和强烈刺激感，对含量的要求高，对啤酒的风味和质量有着一定的影响。由图3可知，苯乙烯的含量在第4～第8天呈下降趋势，第4天的含量相较于其他4 d较高，第8～第20天的含量相对稳定，苯乙烯在2B类致癌物清单中，对环境有严重的危害，对水体、土壤和大气可造成污染，对人体的健康也会带来危害；壬醛的含量在第4～第8天和第16～第20天趋于稳定且含量基本相同，第8～第12天和第12～第16天呈对称式上升和下降，在第12天时含量最高，壬醛化合物具有玫瑰、柑橘的香气，可以给啤酒的风味带来不一样的感觉，但自身的毒性和刺激性对其含量有要求，所以选择第4～第8天和第16～第20天的含量更符合要求；4-乙烯基-2-甲氧基苯酚在第4～第12天呈上升趋势，第12～第16天呈下降趋势，第16～第20天呈上升趋势，其自身也有刺激性，其含量应该越少越好。

2.4 藜麦啤酒感官品评分析

由表2可知，在藜麦啤酒发酵的前12 d，各项评分基本达不到对啤酒的要求；第16天的发酵中，藜麦啤酒的发酵达到了成品的要求，4个指标的品评得分基本符合对一款酒的评分，相比于第20天感官品评，第16天香气略微逊色，但泡沫的品评得分更高；这2个时间的酒在品评指标达到要求的同时也各有侧重点。

图3 其他香味物质含量变化

表2 藜麦啤酒的感官品评得分

3 结论

试验对藜麦的应用方式进行了研究，把藜麦加工为啤酒，并对藜麦啤酒进行香气物质检测和感官品评。结果发现，第16和第20天的醇类和其它香味物质含量相对较高，其中第16天的总含量最高，分别占总数的8%和4%左右。第12，第16和第20天的酯类物质的含量也较为显著，其中第12天的酯类物质总体含量最高，为总含量的24%。同时对藜麦啤酒进行感官品评，发现第16和第20天的啤酒评分更高，为15分。总之，第12天的酯类物质更加丰富，第16天的醇类和其他香气成分更加丰富，第16和第20天的感官评价更好。所以，第16天的藜麦啤酒无论从香气还是感官都是最优的，是最适合饮用的。