啤酒中醛類物質(zhì)形成機理及形成機理研究進展

啤酒中醛類物質(zhì)形成機理及形成機理研究進展

1啤酒中醛類物質(zhì)在較低的溫度下，母字母打開，生成物主要是乙醇。隨著發(fā)酵溫度升高,其它副產(chǎn)物生成量相應增加,其中包括醛類。啤酒中醛類物質(zhì),特別是揮發(fā)性醛類是風味變差的主要物質(zhì)。醛類含量超過閾值給啤酒帶來不成熟味、紙板味、面包味、酸敗味、苦澀味、老化味。啤酒失去再飲性。啤酒中醛類物質(zhì)主要是乙醛,而長鏈不飽和醛類是風味老化最重要物質(zhì),為反-2-壬烯醛、2-反庚烯醛、甲基康醛等。由此可見,醛類物質(zhì)與啤酒風味息息相關(guān)。了解醛類形成機理和途徑,采取工藝措施控制其生成量,可達到改善啤酒風味及風味穩(wěn)定性之目的。2麥、糖化、發(fā)酵、貯存、灌裝與冷卻醛類物質(zhì)形成貫穿于啤酒生產(chǎn)的全過程:制麥、糖化、發(fā)酵、貯存、灌裝與滅菌。而有機酸特別是不飽和脂肪酸、氨基酸、還原糖、高級醇、多酚類是參與形成醛類的主要物質(zhì)。2.1脂肪酸氧化啤酒中的脂肪酸主要來源于原料大麥及輔料大米(或玉米)、酒花及酵母代謝。2.1.1揮發(fā)性醛類變化制麥、糖化過程中脂肪酸在大麥、麥芽中的脂肪酸氧化酶催化作用下,氧化為相應的氫氧化酸,隨之通過異構(gòu)酶作用形成1.2.3羥基酸,從而進一步降解為揮發(fā)性醛類。制麥、糖化過程形成的醛類在煮沸時大部分被蒸發(fā)掉,少量醛類在發(fā)酵過程被酵母代謝利用。未被氧化脂肪酸部分被蒸發(fā),部分以游離狀進入發(fā)酵液被酵母利用,部分進入成品酒中自動氧化形成醛類。而中間產(chǎn)物一氫過氧化物:羥基酸可直接進入啤酒,在貯存期進一步分解為醛類。對啤酒風味構(gòu)成影響。2.1.2啤酒中脂肪酸的形成機理啤酒貯存過程醛類形成通過不飽和脂肪酸的氧化反應。主要是啤酒中溶解氧及瓶頸空氣存在引起氧化,產(chǎn)生鏈式反應:啤酒中不飽和脂肪酸一旦受到光或紫外線照射,通過啤酒中光活性體(核黃素及衍生物)為中介,可進行光氧化作用,分解為醛類物質(zhì)。不飽和脂肪酸的乙基酯(如亞油酸乙酯、亞麻酸乙酯等)也可經(jīng)自由基作用自動氧化生成不飽和醛,如反-2-壬烯醛。2.2美拉德反應生成類黑素美拉德反應及斯特雷克爾降解主要參與物為還原糖、氨基酸、低分子肽類等氨基化合物。原料中淀粉、蛋白質(zhì)在制麥、糖化過程酶作用下生成以上物質(zhì)。美拉德反應最終生成類黑素,而其中間產(chǎn)物:?；愇镔|(zhì)及二羥基物質(zhì)與氨基酸可經(jīng)斯特雷克爾分解生成醛類物質(zhì)。美拉德反應強弱取決于還原糖與低分子氮(氨基酸)的濃度,反應時溫度及反應時間。美拉德反應在制麥過程焙焦階段,糖化過程麥汁煮沸階段,灌裝工序巴氏滅菌階段尤為強烈。2.3啤酒中類黑精的氧化生成揮發(fā)性醛類能力高級醇是酵母發(fā)酵主要代謝產(chǎn)物之一,也是組成啤酒風味、酒體的主要物質(zhì)。在下面發(fā)酵啤酒中含量約60～90mg/kg。主要代表物是異戊醇、異丁醇、異丙醇、正丙醇、正戊醇等。發(fā)酵生成的高級醇在啤酒貯存過程中通過類黑精作為中介傳遞氧分子催化氧化生成揮發(fā)性醛類。如下式:在傳遞氧分子過程中低分子類黑精(<1000)其羰基被O2作用,形成羰基化合自由基,從而接受氫原子氧化高級醇。此外,高級醇也能被自由基自動氧化生成揮發(fā)性醛。另一方面,類黑精存在于啤酒中可以抑制異葎草酮及脂肪酸的氧化,阻止其轉(zhuǎn)化為醛類物質(zhì)。結(jié)果表明,類黑精催化氧化高級醇能力遠大于其還原能力,只有其濃度達到一定值后還原能力才能顯現(xiàn)出來。所以,類黑精的存在對啤酒風味而言,弊大于利。2.4分離和研磨酒花化合物異葎草酮(異α-酸)及其同系物、衍生物在啤酒貯存過程中可通過光氧化降解或熱氧化降解形成醛類物質(zhì)。為乙醛、α-甲基丙醛、α-甲基丁醛、丁烯醛等。酒花物質(zhì)分解產(chǎn)物對啤酒風味及風味穩(wěn)定性有很大影響。這也是陳舊、氧化酒花不能生產(chǎn)使用的重要原因。異葎草酮衍生物更容易降解生成醛類。光氧化降解形成多種揮發(fā)性化合物,其甲異乙基己烯醇側(cè)鏈進行光分解。生成日光臭代表物:3-甲基-2-丁烯-1-硫醇。日光味物質(zhì)中間體與-SH進一步反應也可以生成3-甲基-2-丁烯-1-硫醇,同時形成某些醛類物質(zhì)。2.5啤酒中的醛類及參與物酵母在發(fā)酵過程中也會代謝生成醛類物質(zhì)。但數(shù)量較小,一般不會超過閾值。醛類物質(zhì)也是酵母發(fā)酵代謝重要副產(chǎn)物。常見為甲醛、乙醛、丙醛、正丁醛等。一般為飽和醛。但在啤酒貯存過程中經(jīng)醇醛縮合作用形成較長鏈不飽和醛類,從而加速了啤酒的老化。乙醛是啤酒中含量最多的醛類。是酒精發(fā)酵過程的中間產(chǎn)物。在主發(fā)酵前3天生成。是糖酵解途中從糖類生成酒精的一個代謝分點。糖代謝中間產(chǎn)物:丙酮酸,由于丙酮酸脫羧酶作用,不可逆地生成乙醛。在啤酒中閾值為20～25mg/kg,超過閾值啤酒產(chǎn)生糙粗苦、辛辣青草味。發(fā)酵過程形成的乙醛有些與游離SO2結(jié)合,當巴氏滅菌時被氧化釋放出來而產(chǎn)生殺菌臭味。主要受瓶頸空氣含量及殺菌溫度高低的影響。另外,乙醛也是飽和醛通過醇醛縮合生成不飽和醛類的主要參與物。所以,發(fā)酵過程應嚴格控制乙醛生成量。2.6.多酚物質(zhì)的作用啤酒中多酚物質(zhì)主要來源于麥芽和酒花。多酚物質(zhì)特別是酚酸類化合物在熱負荷條件下會產(chǎn)生變化形成相應醛類。如麥汁煮沸、巴氏滅菌時某些酚酸類如何魏酸、芥子酸、咖啡酸等通過熱分解可生成羥基甲醛和酚。在這些醛類中除丁香醛、香草醛可被酵母同化外,其它醛類會存在于啤酒中,成為啤酒風味一部分。在氧化狀態(tài)下,多酚物質(zhì)能促使高級醇及脂肪酸氧化生成醛類。直接或間接促進啤酒老化。當與類黑精共存時則變成類黑精氫供體,即將氫原子轉(zhuǎn)移到類黑精自由基上,一可以阻止類黑精氧化中介作用;二可以使之不能接受醇類提供氫而失去催化醇的作用。這就是多酚物質(zhì)的雙重性,但其還原能力遠強于氧化能力。所以,在啤酒生產(chǎn)過程應盡量避免多酚物質(zhì)氧化,以阻止類黑精氧化中介