桂花啤酒桂花浸提及添加工艺的研究

张健唯，谭 昊，梁 宸，刘助水

（1.北京燕京啤酒股份有限公司，北京 100083；2.燕京啤酒（桂林漓泉）股份有限公司，广西桂林 541002）

中国啤酒产销量连年位居全球之首[1]，受我国居民人均可支配收入不断增加和啤酒消费升级的影响，消费者对啤酒产品高端化、差异化和个性化的需求不断增长，新型啤酒品类层出不穷，样式更加丰富多彩[2-3]。因此，改进啤酒酿造工艺或在啤酒酿造期间添加具有特殊风味、功能的原料酿造不同风格的啤酒，已经成为新型啤酒产品开发的一种选择。

桂花是木犀科木犀属的常绿阔叶灌木或小乔木树种，是一种极具观赏及工业经济价值的中国传统植物[4]。桂花营养丰富、氨基酸配比合理，是一种优质天然香料,具有很高的利用价值[5]，在医药、食品加工、保健品行业具有很大的发展空间。不同的挥发性化合物使不同品种桂花的香气感官有所差异[6]，有研究通过气相色谱-质谱法(GC-MS)[7-8]、溶剂萃取法、水蒸气蒸馏法、超临界提取法等方法[9-10]对桂花香气成分进行检测分析，确认β-紫罗兰酮是桂花的特征香气物质[11-12]。桂花含有黄酮[13-14]、多糖[15]、脂肪酸[16]、酚类[17]等多种生物活性成分，造成桂花啤酒中苦涩味的主要成分为多酚[7]。

桂花香气清甜，经常应用于桂林当地许多名优特产的生产之中。桂花诱人的香气可以与啤酒本身的麦香及酒花香相得益彰，将桂花与啤酒完美融合生产出具有独特风味的桂花啤酒，可以作为桂林市具有代表性的特色文创产品，既能体现桂林特色资源和啤酒产品的差异化特征，又能体现桂林得天独厚的地域文化优势。

目前市场上已有多款桂花啤酒，但产品质量参差不齐。根据已有报道，对桂花黄酒[18]、桂花糯米酒[19-21]、桂花蜜酒[22]生产工艺的相关研究相对较多，但是关于桂花浸提及添加工艺对酿造桂花啤酒的影响研究极少[23-24]。开展相关研究，探究β-紫罗兰酮和总多酚两个特征物质在不同条件下的变化趋势，为大规模生产提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

耗材及试剂：比尔森麦芽，粤海永顺泰（广州）麦芽有限公司；国产酒花，甘肃亚盛绿鑫集团；桂花干花，阳朔鸿健食品加工厂；酵母菌株，燕京啤酒（桂林漓泉）股份有限公司；氨水（AR 25-28%），国药集团；羧甲基纤维素钠（化学纯），国药集团；乙二胺四乙酸二钠（AR≥99%），国药集团；柠檬酸铁铵指示剂，德国Merck公司。

仪器设备：玻璃比色皿（10 mm）、带塞比色管（25 mL）、刻度吸管（直管10 mL、0.5 mL）、三角烧瓶（敞口250 mL），国药集团（申玻）；定性滤纸（60×60 cm 中速），浙江富阳；紫外可见分光光度计（UVMINI-1240），日本岛津公司；超声波清洗器（KQ5200），昆山市超声仪器有限公司；精密恒温液浴槽（K15-NR），德国Huber公司。

1.2 实验方法

1.2.1 桂花添加量试验

为探索桂花的最适添加量，保证后续生产试验中的高效利用，对桂花添加量进行梯度试验。设置5 个梯度对比样，采用1 L 三角瓶为试验容器，添加20 ℃脱氧水100 mL，桂花添加量分别为0.2 g、0.4 g、0.6 g、0.8 g、1.0 g。加入桂花后玻璃棒搅拌10 min以确保分散均匀，用橡皮软塞进行密封静置1 h。由GC-MS 检测可知，桂花的主要特征香气成分为β-紫罗兰酮，带给啤酒苦涩味的主要成分为多酚，故将β-紫罗兰酮和总多酚作为本研究的指示物。

1.2.2 桂花浸提水温试验

桂花所含物质在不同水温下的浸提效果存在差异，对桂花浸提水温进行梯度试验。设置5 个梯度对比样，采用1 L 三角瓶为试验容器，添加水温分别为0 ℃、20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃的脱氧水500 mL，桂花添加量5.0 g。加入桂花后玻璃棒搅拌10 min以确保分散均匀，再置于恒温水浴锅中保持恒温，橡皮软塞密封静置1 h。

1.2.3 桂花恒温浸提时长试验

在1.2.2 试验结果的基础上，探索恒温浸提时长对桂花所含物质浸提效果的影响，以得出最佳浸提时间。将1.2.2 中20 ℃下的样品平均分成5 份，设置5 个梯度对比样，置于20 ℃恒温水浴锅，分别静置1 h、2 h、4 h、8 h、16 h。

1.2.4 桂花浸提液添加工序点试验

在不同生产工序点添加桂花浸提液，其损失率和利用率以及对酒体香气和口感协调性的影响不同，故对不同工序点添加桂花浸提液进行试验。本部分试验采用2 T 酿造设备、相同原料和操作方法分三批次进行，确保桂花浸提液添加工序点是唯一变量。

1.2.4.1 桂花啤酒酿造工艺流程

以传统拉格啤酒的生产方法开展试验。将经过干法粉碎后的麦芽按照料水比1∶3 投入糖化锅，与50 ℃的酿造水进行充分混合，以1 ℃/min 升温至52 ℃，蛋白质休止保温10 min，继续升温至67 ℃，糖化保温40 min，最后升温至78 ℃；将糖化醪液送入过滤槽，进行头道麦汁过滤，头道麦汁浓度设计为15～16 °P，头道麦汁过滤结束后用77 ℃的洗糟水洗糟；将混合麦汁送入煮沸锅中煮沸60 min，蒸发率为6 %±0.5 %，煮沸期间添加酒花；煮沸结束后将麦汁送入回旋沉淀槽，静置沉淀30 min 后将麦汁（最终浓度为10°P±0.2°P）冷却至12 ℃；在麦汁送入发酵罐过程中接入酵母（满罐酵母数1.0×107个/mL），12 ℃主发酵10 d 后，降温至0 ℃，冷贮10 d，得到桂花啤酒[25]。各工序点的桂花浸提液添加量占麦汁质量的4%。

1.2.4.2 在糖化锅中添加桂花浸提液的试验

将桂花浸提液在麦芽和水之后添加入糖化锅中，混合均匀。

1.2.4.3 在煮沸锅中添加桂花浸提液的试验

将桂花浸提液添加入煮沸锅中，根据理论和实际生产经验，煮沸锅阶段，在初沸时添加酒花的利用率最高，故桂花浸提液在煮沸初沸时添加。

1.2.4.4 在回旋沉淀槽中添加桂花浸提液的试验

将桂花浸提液添加入回旋沉淀槽中，从煮沸锅麦汁送入回旋沉淀槽后开始添加，回旋沉淀共30 min，保证效果良好。

1.2.5 多因素正交试验

在单因素试验的基础上，采用正交试验设计，以综合口感品评结果作为评价指标，对桂花添加量A（0.4 g/100 mL、0.5 g/100 mL、0.6 g/100 mL）、桂花浸提水温B（20 ℃、30 ℃、40 ℃）和桂花浸提液添加工序点C（糖化锅、煮沸锅、回旋沉淀槽）进行L9(33)正交试验，对工艺进行优化，因桂花恒温浸提时长在单因素试验结果中不具有显著性影响，故不在正交试验中作为考察因素。正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验设计

1.2.6 优化条件的验证性试验

为验证正交试验对桂花啤酒桂花浸提及添加工艺优化的可靠性和合理性，在正交试验优化结果的基础上，进行3 次平行试验，分别进行综合口感品评打分。

1.3 评价方法

1.3.1 基本理化指标检测本试验涉及的基本理化指标检测均参考国家标准GB/T 4928—2008啤酒分析方法。

1.3.2 总多酚检测

参考国家标准GB/T 4928—2008 啤酒分析方法。

1.3.3 β-紫罗兰酮检测

量取100 mL 桂花浸提液，转移至5000 mL 圆底烧瓶中，圆底烧瓶中加水3500 mL，连接蒸馏装置，冷却器接通冷却水；使用加热器调中火保持微沸，持续蒸馏3～3.5 h，读取收集器中桂花油的体积。使用GC-MS进行分析[26-28]。

1.3.4 感官品评

本研究探讨的主要内容之一是各变量对桂花啤酒感官品评的影响，故口感品评的结果对于确定桂花浸提及添加方式起到直接作用。结合本公司生产拉格啤酒的相关质量标准和桂花的特性，以香气和口感为主要维度进行评价，口感品评评价表见表2，其中清爽度、酒体醇厚感、平衡度与协调性只在2.4 桂花浸提液添加工序点对桂花啤酒的影响试验部分做评价。由燕京啤酒（桂林漓泉）股份有限公司5 位专家评委进行口感品评并打分，分数取平均值[29-30]。

表2 口感品评评价表

2 结果与分析

2.1 桂花添加量对浸提液品质的影响

由图1 可以看出，随着桂花添加量的增加，β-紫罗兰酮和总多酚含量均呈现线性增长趋势，总多酚含量上升相对较快。

图1 桂花添加量对β-紫罗兰酮和总多酚含量的影响

由表3 可以看出，桂花添加量越多，花香越明显，当添加量超过0.6 g/100 mL后，浸提液总体评价水平开始下降，协调性不佳，苦涩味较为明显。

表3 桂花添加量试验口感品评评价表

把桂花添加量对β-紫罗兰酮和总多酚含量影响的结果进行单因素方差分析，如表4 所示，显著性P＜0.01，说明桂花添加量对β-紫罗兰酮和总多酚含量的影响均存在极显著性差异。

表4 桂花添加量对β-紫罗兰酮和总多酚含量影响的单因素方差分析

将0.6 g/100 mL 及以下的桂花添加量对β-紫罗兰酮和总多酚含量影响的结果进行LSD 多重比较，如表5 所示，桂花添加量各水平下的结果均存在极显著性差异。综合考虑，浸提液中桂花添加量的最适范围为0.4～0.6 g/100 mL，0.4 g/100 mL、0.5 g/100 mL、0.6 g/100 mL 作为正交试验的三个水平。

表5 桂花添加量对β-紫罗兰酮和总多酚含量影响的多重比较分析

2.2 桂花浸提水温对浸提液品质的影响

由图2 可以看出，β-紫罗兰酮和总多酚的含量均随着浸提水温的上升而明显提升，总多酚的溶出速率明显快于β-紫罗兰酮。

图2 桂花浸提水温对β-紫罗兰酮和总多酚含量的影响

将5 个样品均置于20 ℃后进行品评，由表6 可以看出，随着浸提水温的上升，花香提升的越来越明显，当水温超过40 ℃，桂花香气过于浓郁，导致刺鼻感产生，且苦涩口感增加。

表6 桂花浸提水温试验口感品评评价表

把桂花浸提水温对β-紫罗兰酮和总多酚含量影响的结果进行单因素方差分析，如表7 所示，显著性P＜0.01，说明桂花浸提水温对β-紫罗兰酮和总多酚含量的影响均存在极显著性差异。

表7 桂花浸提水温对β-紫罗兰酮和总多酚含量影响的单因素方差分析

将40 ℃及以下的桂花浸提水温对β-紫罗兰酮和总多酚含量影响的结果进行LSD多重比较，如表8 所示，桂花浸提水温各水平下的结果均存在极显著性差异。综合考虑，桂花浸提水温的最适范围为20～40 ℃，20 ℃、30 ℃、40 ℃作为正交试验的三个水平。

表8 桂花浸提水温对β-紫罗兰酮和总多酚含量影响的多重比较分析

2.3 桂花恒温浸提时长对浸提液品质的影响

由图3 可以看出，β-紫罗兰酮和总多酚含量均随着桂花恒温浸提时长的延长而上升，β-紫罗兰酮含量在储存4 h后上升较小。

图3 桂花恒温浸提时长对β-紫罗兰酮和总多酚含量的影响

由表9 可知，随着桂花恒温浸提时间的延长，口感变化差异不大，颜色出现一定程度的加深。

表9 桂花恒温浸提时长试验口感品评评价表

把桂花恒温浸提时长对β-紫罗兰酮和总多酚含量影响的结果进行单因素方差分析，如表10 所示，显著性P＞0.05，说明桂花恒温浸提时长对β-紫罗兰酮和总多酚含量的影响均不显著，故不再进行LSD 多重比较。综合考虑生产时间成本，选择最适桂花恒温浸提时长为2 h。

表10 桂花恒温浸提时长对β-紫罗兰酮和总多酚含量影响的单因素方差分析

2.4 桂花浸提液添加工序点对桂花啤酒的影响

根据实际生产需求，本部分试验只设置感官品评评价，品评结果见表11。

由表11 可知，在回旋沉淀槽添加桂花浸提液的各维度评价得分整体高于在糖化锅或煮沸锅添加，桂花浸提液在糖化锅或煮沸锅添加时，长时间处于高温状态，导致部分风味物质挥发，香气损失较大；在回旋沉淀槽添加时，桂花浸提液与麦汁同时进入冷却阶段，减少了风味物质的挥发，香气损失较小。

表11 桂花浸提液添加工序点试验口感品评评价表

2.5 多因素正交试验

正交试验结果如表12 所示，3 个因素对综合口感品评影响的主次关系为A＞B＞C，即桂花添加量＞桂花浸提水温＞桂花浸提液添加工序点。

表12 正交试验结果

正交试验方差分析结果如表13 所示，P 值均小于0.01，即桂花添加量、桂花浸提水温和桂花浸提液添加工序点均对综合口感品评有极显著影响。综上所述，正交试验得出的优化方案为A2B2C3，即浸提液中桂花添加量为0.5 g/100 mL（按照桂花浸提液添加量占麦汁质量的4%折算，得出桂花添加量占麦汁质量的0.20 ‰），在30 ℃水温下浸提，将浸提液添加到回旋沉淀槽。

表13 正交试验方差分析表

2.6 优化条件的验证性试验

3 组平行试验的综合口感品评结果如表14 所示，3 组平行样数据δRSD为0.65 %，满足要求，综合口感品评结果比较稳定。

表14 验证性试验综合口感品评结果

3 结论

随着经济的快速发展，消费者的消费喜好更加趋向于多元化，国内消费者对国风文化和啤酒产品个性化、创新性的追求热度明显提升。“桂林桂林，桂树成林，桂林桂花，香飘万家。”桂树成林是桂林市名字的由来，桂花堪称桂林市的一张“名片”，能够代表地方特色的历史文化和旅游文化。桂林的桂花质地优良，资源十分丰富，利用这区别于其他城市的差异化优势，将桂花和啤酒的优良特征充分结合，生产出有别于传统啤酒的桂花啤酒，香气辨识度高，令人神清气爽，容易被消费者接受。

本文通过单因素试验、多因素正交试验和感官品评研究了桂花添加量、桂花浸提水温、桂花恒温浸提时长、桂花浸提液添加工序点这4 种桂花浸提及添加工艺参数对酿造桂花啤酒的影响，桂花添加量和桂花浸提水温产生的影响较大，其次是桂花浸提液添加工序点，桂花恒温浸提时长影响最小。对于桂花啤酒来说，总体的平衡是成功的关键所在，桂花属于增味原料，应当对拉格基酒起到补足和加强的功效，基酒和桂花应当和谐的结合，不应失衡，最终的成品应当易饮，给消费者带来愉悦感。基于以上原则并经多次试验和感官品评验证，得到使β-紫罗兰酮、总多酚含量和感官品评效果达到最佳的桂花浸提及添加工艺为:桂花添加量占麦汁质量的0.20 ‰，在30 ℃水温下浸提2 h 后，将浸提液添加到回旋沉淀槽。在最佳桂花浸提及添加工艺条件下得到满意的桂花啤酒产品，外观呈金黄色，色泽均匀，桂花香气突出但不突兀，辨识度较高，无其他异杂味，口感细腻且平衡协调。

本研究为桂花啤酒的开发提供了新的方法和参考依据，在提高本公司桂花啤酒产品质量的同时，有助于解决桂花植物应用受季节影响的限制性因素，使广西地区的桂花植物资源得到充分利用，提高其附加值，带动产业发展，提升社会效益和经济效益。