甘蔗精酿啤酒中果香风味物质的检测研究

黄凯 陈延 宁方尧 梁勇 尹丽

（广西工业职业技术学院，广西 南宁530001）

人类很早就开始以甘蔗和甘蔗糖蜜为原料生产酒精饮料。如拉丁美洲加勒比海地区盛产的朗姆酒，以其独特的风味，饮用后特殊的愉悦感，得到了全世界消费者的青睐，成为世界消费量最大的酒类之一。

用蔗汁生产果酒也有报道，但是没有系统性研究。国外多见于中南美洲国家，只有零星分布，而中国也只有部分研究机构在进行试验阶段，多未量产。

甘蔗汁不能作为主原料直接用于啤酒的生产。啤酒的生产工艺为，将原料小麦芽或大麦芽、啤酒花等进行糊化和糖化，二回加入酵母发酵酿制而成。工业啤酒或者精酿啤酒可以使用淀粉、糖浆或者果浆代替部分麦芽汁进行发酵，从而减少部分麦芽汁的用量或者使啤酒带入独特的风味。使用甘蔗汁替代麦芽汁发酵制啤酒的研究和生产应用较少，陈健旋研究了使用蔗汁替代部分麦芽汁进行一次发酵生产啤酒的实验，经对照发现，所得到的啤酒各项指标与普通啤酒无明显差别［1］，但他们采用的是一次发酵工艺，未对甘蔗中的风味物质进行研究。

本研究于2017年开始利用甘蔗汁代替麦芽汁进行发酵，与陈健旋团队的研究路线不同的是，本次采用二次发酵，发酵所得的啤酒口感顺滑，比普通啤酒略苦，带有精酿啤酒的特质，同时果香味更为浓郁。甘蔗及其酒类制品中的挥发性风味物质较多，常见的物质多为脂类、醇类［2-5］，种类多样，成分复杂，且甘蔗品种不同挥发性风味物质也不同。本研究所检测的挥发性香味物质带典型果香味，如乙酸乙酯具有特殊的水果香味，乙酸异戊酯则呈现香蕉和梨的香味，丁酸乙酯带有菠萝香味，己酸乙酯也呈现菠萝香味，而异戊醇则表现出苹果香味，异丁醇则具有可可香味［6］，通过使用气相色谱仪检测普通啤酒和甘蔗啤酒的含量，进而分析甘蔗汁的添加对以上风味物质浓度是否有提升作用。

1 材料和试剂

1.1 普通大麦啤酒（对照组）

主要原料为大麦芽，并添加啤酒花，最后加入酵母按二次发酵工艺制成，工艺流程图如图1所示。

图1 二次发酵工艺流程

1.2 甘蔗精酿啤酒（试验组）

主要原料和工艺流程与1.1相同，不同的是在二次发酵时分别添加10%、20%、30%、40%的蔗汁。蔗汁的原料为“台糖22”，去皮后榨汁，蔗汁锤度为18°Bx。选用“台糖22”品种是因为其挥发性物质较多，利于检测［7］。

1.3 分析试剂

乙酸乙酯、乙酸异戊酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、异戊醇、异丁醇、乙醇，以上均为美国sigma公司标准品。

1.4 仪器与设备

气相色谱仪（备有氢火焰离子化检测器）：美国安捷伦公司；

HP-INNOWAX毛细管色谱柱（30 m×0.32 mm，0.25µm）：美国安捷伦公司；

MPS多功能进样器：德国Gerstel公司。

1.5 感官评定方法

甘蔗啤酒感官评定标准依据GB4927-2008制定，见表1。

1.6 检测方法

目前国标检测方法中没有啤酒中风味物质的标准，本次研究采用基于白酒香味物质的GB/T 10345-2007做试验，如标准溶液中使用该国标能将检测出果香风味物质乙酸乙酯、乙酸异戊酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、异戊醇、异丁醇的特征峰，则说明其有效。

1.6.1 样品的制备样品制备方法基于GB/T 10345-2007白酒分析方法，对照组为普通精酿啤酒（无蔗汁添加），实验组为甘蔗精酿啤酒（添加30%蔗汁，依据见2.1感官评定结果）。

1.6.2 混合标准溶液的配制标准溶液配制详见表2。

1.6.3 色谱柱条件色谱柱条件详见表3。

1.6.4 校正因子（f）的测定详见GB/T 10345-2007。

1.6.5 样品测定进样方法详见GB/T 10345-2007，保证f值测定条件相同，根据保留时间确定待测物质峰的位置，并测定风味物质与内标峰面积（或峰高）求出峰面积（或峰高）之比，计算出样品中果香风味物质的含量。

1.6.6 结果计算计算方法详见GB/T 10345-2007（注：所得结果应保留两位小数）

2 结果与分析

2.1 感官评定结果

感官评定结果如表4所示。对精酿啤酒产品的泡沫、色泽、香气、口味、组织状态五方面进行感官评价，满分100分。

表1 甘蔗啤酒感官评定

表2 标准溶液含量 （单位：g/L）

表3 色谱柱条件

表4 感官评定结果

由表4可知，添加蔗汁进行二次发酵后，啤酒出现了明显的改变。从外观分析，添加蔗汁后，啤酒颜色加深，外观评分下降，可能与甘蔗中酚类物质含量较多有关，酚类物质经氧化后变成深色物质；从气味分析，加入蔗汁后的精酿啤酒气味较为丰富，果香味足，且随着蔗汁添加越多，气味越浓，得分越高，说明添加蔗汁能丰富啤酒的芳香；但添加蔗汁后，啤酒的泡沫得分呈下降趋势，原因可能为蔗汁的表面活性物质破坏了啤酒原有的气泡；杀口力评分方面，添加蔗汁没有明显影响杀口力；口味项目方面，添加蔗汁的精酿啤酒口感比原味啤酒要显得单薄，醇厚度有所下降，特别是添加40%蔗汁后的甘蔗啤酒，原因可能是糖度过高，导致酒精度较高，从而影响啤酒的醇厚感。综合评价，添加30%蔗汁的啤酒得分最高，虽然其泡沫、口味与普通精酿啤酒有所下降，但是胜在果香味浓郁。最后选定添加30%蔗汁的甘蔗精酿啤酒作为样品，对其所含的果香风味物质进行检测。

2.2 检测方法的确定

使用GB/T 10345-2007白酒分析方法对混合标准溶液进行测定，结果如图2所示。由图2可以看出，混合标准溶液中均能检测出乙酸乙酯、乙酸异戊酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、异戊醇、异丁醇信号，特征峰明显且峰型饱满，其出峰时间如表5所示，说明GB/T 10345-2007白酒分析法可作为啤酒中风味物质检测的方法。

图2 混合标准溶液的气相色谱图

表5 典型啤酒风味物质的出峰时间 （单位：min）

2.2 标准曲线

对梯度混合标准溶液进行检测，做标准曲线，如 图3，相关性详见表6。

图3 各果香风味物质的标准曲线图

表6 各果香风味物质标准曲线相关性

2.3 定量结果

啤酒中乙酸乙酯、乙酸异戊酯、丁酸乙酯、己酸 乙酯、异戊醇的检测图谱见图4、图5所示。

图4 普通大麦啤酒中部分风味物质的检测图谱

图5 普通甘蔗精酿啤酒中部分风味物质的检测图谱

由表7可以看出，丁酸丁酯、乙酸异戊酯和己酸乙酯没有检出，乙酸乙酯、异丁醇和异戊醇的峰较为明显。对检出峰进行计算，得到结果，如表7所示。

结合图4、图5和表7可知，普通大麦精酿啤酒和甘蔗精酿啤酒中均存在菠萝香味的乙酸乙酯、带可可香味的异丁醇以及带苹果香味的异戊醇等具有明显果香的风味物质，同时明显看出，添加30%甘蔗汁后的甘蔗精酿啤酒，其乙酸乙酯、异丁醇以及异戊醇含量分别增加0.002g/L、0.001g/L和0.016g/L，提升约20%、100%和79%，较好解释了2.1感官评定结果中甘蔗精酿啤酒的气味评分较高的现象。

2.4 方法评价

本次试验取10µL的梯度标准溶液进行标准曲线制定与绘制，并对样品进行了3次检测，确定检测试验的精密度，结果如表8所示。

表7 大麦精酿啤酒和甘蔗精酿啤酒果香风味物质检测结果 （单位：g/L）

表8 检测方法评价指标

由表8可以看出，以上各风味物质的标准曲线方程线性关系较好，相关系数R2均大于0.995，回收率较高和稳定性较强（加标回收率和相对偏差较小），检测结果可靠。

3 结论

此次研究使用了GB/T 10345-2007白酒分析法对甘蔗风味精酿啤酒和普通大麦啤酒（对照）进行了检测，该方法能检测出预先估计的风味物质，建立了较好的标准曲线，检测结果准确且可靠，表明该国标检测方法适用于啤酒风味物质的检测。检出的风味物质含量在0.001～0.039g/L之间，与其他文献测出的风味物质浓度5～160µg/L要大，因为精酿啤酒多为原浆啤酒，其液体中固形物和挥发性物质含量均高于普通工业啤酒。

从检测结果可以看出，在二次发酵过程过程添加30%的甘蔗汁制成甘蔗啤酒后，风味物质乙酸乙酯、异丁醇和异戊醇浓度有所提高，含量分别增加了0.002g/L、0.001g/L和0.016g/L，提升约20%、100%和79%，说明甘蔗汁的加入能较好提升啤酒的风味，提升了精酿啤酒的果香味。另外，丁酸丁酯和己酸乙酯均未检出，说明普通大麦啤酒和甘蔗风味啤酒中基本不含此类风味物质。同时，从感官评定结果看，外观、泡沫、口味等得分比普通精酿啤酒稍低，原因与甘蔗特有的酚类物质含量较多，存在较多表面活性物质和大分子物质较少有关，今后将对此进行深入研究以便得到更好、更符合大众喜好的啤酒产品。最后，此研究过程中，受制于检测条件，未使用气质联用仪器对啤酒的风味物质做全面分析定性，未来的工作将会着重在此方面进行开展。