啤酒醇酯比的影响因素与控制措施

胡华勇

(杭州千岛湖啤酒有限公司,浙江 淳安 311700)

风味物质质量浓度不同是造成啤酒风味类型差异的主要原因。啤酒中发酵产生的挥发性风味成分对啤酒的风味产生明显影响,如酯、醇、酮、醛和酸等,通过协同作用影响啤酒质量。双乙酰、乙醛和硫化物这些物质赋予啤酒不纯正、不成熟、不协调的口味和气味。当质量浓度高时,对啤酒质量具有严重的不利影响。高级醇、酯类和醛类等物质主要决定啤酒的香味,在一定质量浓度范围内,它们的存在是优质啤酒的前提条件。现在普遍认为控制一定醇酯比(高级醇与酯类总量的比值)可以合理地控制啤酒的风味特色。合理的高级醇组成及质量浓度,使啤酒具有丰满的香味、协调和醇厚的口感。高级醇质量浓度如果过高会在饮用时出现明显的异杂味,同时也是引起啤酒“上头”的主要因素之一[1]。酯类的质量浓度虽然很低,但是对决定啤酒风味特征起着重要作用。酯类质量浓度合理,啤酒充满协调的酯香,如果味;酯类质量浓度偏高,啤酒充满不悦的异香,如油漆味。酯类可以缓解神经的收缩作用,适宜的醇酯比可以减少“上头”现象。从酒体的协调性出发,也要考虑醇与酯的比例,合理的醇酯比是啤酒口感协调的影响因素之一。实践证明:m(高级醇)∶m(酯类)≤4.5∶1时,将明显减轻啤酒饮后的“上头”感;m(高级醇)∶m(酯类)>6∶1时,啤酒“上头”极其明显[2]。近年来,工坊啤酒日益流行,酿酒师积极研究差异化的酿造工艺、原料与技术等,开发自身特色的啤酒,以满足消费者的需求[3]。与此同时,啤酒饮用后“上头”的客诉也随之增加。有关论述啤酒“上头”原因的文章较多,而醇酯比是其中一大因素,为此专题论述啤酒醇酯比的影响因素与控制措施。

1 影响因素

1.1 酵母菌种

酵母是啤酒的心脏,在啤酒发酵过程中起着核心作用。酵母菌种从一定意义上决定了啤酒风味特征,同时对醇酯比的影响也很大,不同酵母菌种发酵的啤酒醇酯比不同。高发酵度的菌种倾向于形成较多的高级醇[4]。不同酵母在糖代谢过程中产生的酯类总量差异性也很大,艾尔酵母比拉格酵母产酯量多。WB-06菌种,属酿酒酵母糖化酵母变种,具有较高发酵度,被推荐用于小麦啤酒的酿造,带来细腻的酯香和诸如小麦啤酒典型的丁香类的酚类香气(POF+),醇酯比也较高,酿造的啤酒易引起“上头”感;US-05菌种,属美国艾尔酵母品种,该酵母可生产出具有非常好口感平衡性的啤酒,且双乙酰质量浓度低,口感纯净,后味利落,醇酯比较低,酿造的啤酒饮用后不易“上头”。

1.2 酵母性能

酵母性能也影响着醇酯比。健康的酵母对啤酒酿造来说是至关重要的,降糖速率、双乙酰还原能力和沉降性能等都会随着酵母性能的变化而变化,影响发酵速率、啤酒风味形成及过滤难易等。若在菌种保藏、酵母扩培、发酵与回收等过程中管理不当,则造成酵母活力降低、污染杂菌和变异等,最终影响啤酒质量,醇酯比是其中影响质量指标之一。

1.3 麦汁组分

高级醇质量浓度受麦汁组分中氮源的影响较大。若麦汁中氮源质量浓度高,则酵母增殖代数多,高级醇代谢产物增加。若麦汁中氮源偏低,会使酵母代谢不完全,也会产生较多高级醇[5]。氮源质量浓度过高或过低都会增加高级醇质量浓度,质量浓度过低时产生的影响更大。

在酵母代谢物质中,酯类虽相对较少,但对风味影响较大[6]。原麦汁浓度与酯类质量浓度之间存在一定的正比例关系,即浓度越高,形成的酯越多。当原麦汁浓度由12～13 °P提高到15～16 °P,发酵液中酯类质量浓度将增加10%～20%[2]。精酿啤酒使用纯麦芽酿造,原麦汁浓度较高,一般维持在11～14 °P,更有甚至超过了16 °P[7],使其酯类质量浓度较高。可发酵碳水化合物与可消化氮的质量比m(C)∶m(N)是一个重要的判断基准,在全麦啤酒发酵中,m(C)∶m(N)较低,酵母生长旺盛,即使当氧耗尽时,因氮源因素,继续合成乙酰辅酶A,造成全麦啤酒的酯类质量浓度过高;若提高辅料比例,将减少乙酰辅酶A的合成,细胞内不饱和脂肪酸的积累将抑制酯类合成酶的活性,因而减少了酯类的形成[8]。

1.4 充氧因素

冷麦汁充氧量高低直接影响醇酯比高低,包括酵母扩培过程和生产过程的冷麦汁充氧。充氧量太低,酵母起发慢,代谢不正常,同时染菌风险增加;充氧量太高,酵母增殖代数多,产生的高级醇多,合成酯类减少,醇酯比上升。无氧条件下,酯类形成作用最大,有氧条件存在一定抑制作用。

1.5 满罐酵母数

满罐酵母数控制精准与否影响高级醇质量浓度。如果接种量太小,种群优势不明显而杂菌易繁殖,酵母增殖次数增加,高级醇产生较多,从而影响啤酒风味。如果接种量过大,也是不利的,造成起酵和降糖快,酵母易衰老[9]。

1.6 发酵温度与压力

啤酒主酵前期(达高泡之前),若主酵温度偏高、发酵液温度上低下高且温差大(对流强而促进发酵),则会造成酵母增殖速度过快,高级醇质量浓度增加。温度升高,产生的酯浓度也增加[10]。带压发酵会降低酵母生长速率及抑制酯类合成。二氧化碳溶解度对微生物的繁殖产生影响,二氧化碳质量分数直接影响酵母生物特性,对酯类产生有较强的抑制作用,对乙醇与高级醇的影响不明显。发酵液温度越低、压力越大,二氧化碳越易溶解。同时发酵温度与压力控制不稳定,也会对啤酒成品质量产生负面影响。

2 控制措施

2.1 酵母管理

酵母是产品的核心,也是啤酒工厂的重点工作之一,需建立酵母管理体系。抓好实验室的源头工作,包括菌种的筛选、保存与活化等,为生产提供源源不断的健康酵母。选育高级醇代谢产物低的菌种;建立丰富的酵母菌种库,根据不同产品特征与消费者需求,包括对醇酯比的要求,选择合适的菌种用于啤酒酿造,以满足产品差异化的发展需求。同时做好生产过程的管控工作,包括充氧、接种、回收及卫生条件控制等,促进酵母健康,控制醇酯比,保证产品质量,也为下一生产周期提供保障。

2.2 麦汁控制

麦汁组分与麦芽原料质量直接相关。啤酒中高级醇及酯类的质量浓度与麦芽品种质量优劣有关,不同地区的大麦品种,含氮量有较大的差别,其所制成的麦芽或麦汁的含氮量也不同[11]。啤酒工厂需加强供应商的评审与飞检,促进产品质量指标的均一性。

酵母所需的N源和C源来源于麦汁,对醇酯比的影响较大。应科学控制麦汁中的可发酵碳水化合物与可消化氮,11～12 °P麦汁a-N质量浓度为160～180 mg/L[11]。高级醇质量浓度适宜,则啤酒风味协调、口感醇厚及无刺激的酒精味,高级醇质量浓度控制在60～120 mg/L为宜。锌离子有利于提高酯类物质质量浓度,根据酵母特性与产品设计在回旋沉淀槽中适当添加锌离子。麦汁浓度越高,酯类物质生成越多,高浓度稀释的酒较低浓度稀释的酒总酯质量浓度高,在总酯较低情况下,可适当提高麦汁浓度[5]。

2.3 发酵过程控制

冷麦汁的充氧量需根据不同产品特征确定不同的适宜的充氧量,一般控制在6～10 mg/L为宜,不同菌种所需氧质量浓度的差异比较明显。发酵前期采用无压发酵,压力的控制要求平稳,波动小。不同菌种的增殖能力不同,需根据酵母自身繁殖能力及产品特性确定满罐酵母数,满罐酵母数可控制在600～1 500 万个/mL。满罐温度的控制,多批次麦汁进一个发酵罐时,麦汁进罐温度需逐次提高,批次间差异建议为1 ℃,关注满罐总时间,防止染菌;主酵期间温度控制上低下高,促进对流;贮酒期间,温度控制上高下低,防止对流;否则发酵异常,醇酯比可能偏离工艺设计,温度控制也需平稳。整个发酵过程需及时排放死酵母,防止因酵母自溶而对酯类总量产生影响。

2.4 协同作用

降低总高级醇质量浓度,是降低醇酯比的方法之一,也是解决“上头”问题的方法之一,但不能一味追求降低高级醇,否则影响啤酒丰满的香味、口味,以及口感的协调性和醇厚性。人们饮用高级醇质量浓度很高的白酒后,不一定“上头”,这与白酒中酯类质量浓度高有关;高质量浓度的酯类物质使神经得以舒展,会调节人体对上头现象的感知[12]。酿酒师需根据啤酒产品的不同类型,合理设计风味特征,同时控制高级醇和酯类的质量浓度、比例,发挥高级醇和酯类的协同作用,消除饮用啤酒后的“上头感”。

3 结 论

控制醇酯比对于提升啤酒质量具有重要意义,醇酯比反映了啤酒工厂对酵母管理、工艺设计、原料采购、糖化过程与发酵过程等的控制水平,同时反映了啤酒质量的好坏,科学控制醇酯比可以提高啤酒质量,使酒体协调。影响啤酒醇酯比的因素很多,必须采取措施进行有效控制。合理控制醇酯比,除需要啤酒工厂建立酵母管理体系、研究新技术工艺及标准化生产以外,还需发挥原料供应商的作用,主要包括麦芽和酵母的质量、科学管理、干预各阶段,从而带给消费者愉悦的体验,提高市场竞争力与品牌影响力。