啤酒中醛类物质形成机理及形成机理研究进展

啤酒中醛类物质形成机理及形成机理研究进展

1啤酒中醛类物质在较低的温度下，母字母打开，生成物主要是乙醇。随着发酵温度升高,其它副产物生成量相应增加,其中包括醛类。啤酒中醛类物质,特别是挥发性醛类是风味变差的主要物质。醛类含量超过阈值给啤酒带来不成熟味、纸板味、面包味、酸败味、苦涩味、老化味。啤酒失去再饮性。啤酒中醛类物质主要是乙醛,而长链不饱和醛类是风味老化最重要物质,为反-2-壬烯醛、2-反庚烯醛、甲基康醛等。由此可见,醛类物质与啤酒风味息息相关。了解醛类形成机理和途径,采取工艺措施控制其生成量,可达到改善啤酒风味及风味稳定性之目的。2麦、糖化、发酵、贮存、灌装与冷却醛类物质形成贯穿于啤酒生产的全过程:制麦、糖化、发酵、贮存、灌装与灭菌。而有机酸特别是不饱和脂肪酸、氨基酸、还原糖、高级醇、多酚类是参与形成醛类的主要物质。2.1脂肪酸氧化啤酒中的脂肪酸主要来源于原料大麦及辅料大米(或玉米)、酒花及酵母代谢。2.1.1挥发性醛类变化制麦、糖化过程中脂肪酸在大麦、麦芽中的脂肪酸氧化酶催化作用下,氧化为相应的氢氧化酸,随之通过异构酶作用形成1.2.3羟基酸,从而进一步降解为挥发性醛类。制麦、糖化过程形成的醛类在煮沸时大部分被蒸发掉,少量醛类在发酵过程被酵母代谢利用。未被氧化脂肪酸部分被蒸发,部分以游离状进入发酵液被酵母利用,部分进入成品酒中自动氧化形成醛类。而中间产物一氢过氧化物:羟基酸可直接进入啤酒,在贮存期进一步分解为醛类。对啤酒风味构成影响。2.1.2啤酒中脂肪酸的形成机理啤酒贮存过程醛类形成通过不饱和脂肪酸的氧化反应。主要是啤酒中溶解氧及瓶颈空气存在引起氧化,产生链式反应:啤酒中不饱和脂肪酸一旦受到光或紫外线照射,通过啤酒中光活性体(核黄素及衍生物)为中介,可进行光氧化作用,分解为醛类物质。不饱和脂肪酸的乙基酯(如亚油酸乙酯、亚麻酸乙酯等)也可经自由基作用自动氧化生成不饱和醛,如反-2-壬烯醛。2.2美拉德反应生成类黑素美拉德反应及斯特雷克尔降解主要参与物为还原糖、氨基酸、低分子肽类等氨基化合物。原料中淀粉、蛋白质在制麦、糖化过程酶作用下生成以上物质。美拉德反应最终生成类黑素,而其中间产物:酰基酮类物质及二羟基物质与氨基酸可经斯特雷克尔分解生成醛类物质。美拉德反应强弱取决于还原糖与低分子氮(氨基酸)的浓度,反应时温度及反应时间。美拉德反应在制麦过程焙焦阶段,糖化过程麦汁煮沸阶段,灌装工序巴氏灭菌阶段尤为强烈。2.3啤酒中类黑精的氧化生成挥发性醛类能力高级醇是酵母发酵主要代谢产物之一,也是组成啤酒风味、酒体的主要物质。在下面发酵啤酒中含量约60～90mg/kg。主要代表物是异戊醇、异丁醇、异丙醇、正丙醇、正戊醇等。发酵生成的高级醇在啤酒贮存过程中通过类黑精作为中介传递氧分子催化氧化生成挥发性醛类。如下式:在传递氧分子过程中低分子类黑精(<1000)其羰基被O2作用,形成羰基化合自由基,从而接受氢原子氧化高级醇。此外,高级醇也能被自由基自动氧化生成挥发性醛。另一方面,类黑精存在于啤酒中可以抑制异葎草酮及脂肪酸的氧化,阻止其转化为醛类物质。结果表明,类黑精催化氧化高级醇能力远大于其还原能力,只有其浓度达到一定值后还原能力才能显现出来。所以,类黑精的存在对啤酒风味而言,弊大于利。2.4分离和研磨酒花化合物异葎草酮(异α-酸)及其同系物、衍生物在啤酒贮存过程中可通过光氧化降解或热氧化降解形成醛类物质。为乙醛、α-甲基丙醛、α-甲基丁醛、丁烯醛等。酒花物质分解产物对啤酒风味及风味稳定性有很大影响。这也是陈旧、氧化酒花不能生产使用的重要原因。异葎草酮衍生物更容易降解生成醛类。光氧化降解形成多种挥发性化合物,其甲异乙基己烯醇侧链进行光分解。生成日光臭代表物:3-甲基-2-丁烯-1-硫醇。日光味物质中间体与-SH进一步反应也可以生成3-甲基-2-丁烯-1-硫醇,同时形成某些醛类物质。2.5啤酒中的醛类及参与物酵母在发酵过程中也会代谢生成醛类物质。但数量较小,一般不会超过阈值。醛类物质也是酵母发酵代谢重要副产物。常见为甲醛、乙醛、丙醛、正丁醛等。一般为饱和醛。但在啤酒贮存过程中经醇醛缩合作用形成较长链不饱和醛类,从而加速了啤酒的老化。乙醛是啤酒中含量最多的醛类。是酒精发酵过程的中间产物。在主发酵前3天生成。是糖酵解途中从糖类生成酒精的一个代谢分点。糖代谢中间产物:丙酮酸,由于丙酮酸脱羧酶作用,不可逆地生成乙醛。在啤酒中阈值为20～25mg/kg,超过阈值啤酒产生糙粗苦、辛辣青草味。发酵过程形成的乙醛有些与游离SO2结合,当巴氏灭菌时被氧化释放出来而产生杀菌臭味。主要受瓶颈空气含量及杀菌温度高低的影响。另外,乙醛也是饱和醛通过醇醛缩合生成不饱和醛类的主要参与物。所以,发酵过程应严格控制乙醛生成量。2.6.多酚物质的作用啤酒中多酚物质主要来源于麦芽和酒花。多酚物质特别是酚酸类化合物在热负荷条件下会产生变化形成相应醛类。如麦汁煮沸、巴氏灭菌时某些酚酸类如何魏酸、芥子酸、咖啡酸等通过热分解可生成羟基甲醛和酚。在这些醛类中除丁香醛、香草醛可被酵母同化外,其它醛类会存在于啤酒中,成为啤酒风味一部分。在氧化状态下,多酚物质能促使高级醇及脂肪酸氧化生成醛类。直接或间接促进啤酒老化。当与类黑精共存时则变成类黑精氢供体,即将氢原子转移到类黑精自由基上,一可以阻止类黑精氧化中介作用;二可以使之不能接受醇类提供氢而失去催化醇的作用。这就是多酚物质的双重性,但其还原能力远强于氧化能力。所以,在啤酒生产过程应尽量避免多酚物质氧化,以阻止类黑精氧化中介