啤酒风味物质代谢

影响因素： 1 酵母品种 粉末型 »凝聚型
2 酵母增殖 M=Zo2n 当n>2.7 高级醇高 凡能促进酵母增殖，均能促进高级醇提高，特别 是： ⑴ O2 ⑵ 发酵温度 ⑶麦汁中碳氮比，特别是可发酵糖和氨基酸之比，过低会造成更多的高级醇。
二、挥发酯
RCH2OH+R’COSoA RCH2COOR’+CoASH
贮酒中+O2
CH3CH2OH
乙酸味阈值是70mg/L，一般正常情况啤酒仅为 30～60mg/L，若>70mg/L，就有酸冲味。优秀啤酒 应<50mg/L。特别是野生酵母污染，前期醋酸菌，后 期乳酸菌污染均可>80～100mg/L。 其中链脂肪酸C6～C12发酵略有增加，酵母自溶也会 增加3.5～5.0，即6～9mg/L。C14～C18长链能被酵母 吸收，发酵低于麦汁，但若衰老、自溶，长链脂肪 酸分泌能促进啤酒老化。
B 琥珀酸
COOH │ CH2 │ +2H2O C H2 │ CH2NH │ COOH COOH │ CH2 │ + CH2 │ COOH CH2O H │ CHOH │ CHOH
C6H12O6 +
+NH3+CO2
用大米酿造黄酒琥珀酸高达 700 ～ 800mg/L ，而正 常啤酒中仅为30～150mg/L。如采用大米时，糖化蛋白 质休止时间过长，造成谷蛋白分解形成过多的谷氨酸， 发 酵 时 由 谷 氨 酸 转 化 会 形 成 过 多 的 琥 珀 酸 ， 250 ～ 300mg/L ，但适宜量仅为 50 ～ 80mg/L 。琥珀酸，既酸， 又咸又苦，风味不佳。
A组（迅速吸收） B组（缓慢吸收） C组（后期吸收） D组（不吸收）
天冬酰胺
丝氨酸
组氨酸
异亮氨酸
丙氨酸
氨
脯氨酸
羟脯氨酸
苏氨酸
赖氨酸 精氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷酰氨
亮氨酸
蛋氨酸 缬氨酸
甘氨酸
苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸
注（1）每一组氨基酸吸收速率随菌株而变化。 （2）C组只有在A组吸收至很低水平才吸收，D组在发酵中 无变化。
乙醛是通过丙酮酸脱羧产生，是乙醇的前驱体，有 青草或青苹果时，它在啤酒中能超过其阈值 10mg/L， 而优秀啤酒乙醛应＜5mg/L或3mg/L ，乙醛在发酵酵 母繁殖阶段积累而在酵母生产平衡后期，迅速还原 而减少。 乙醛含量和酵母菌株，麦汁溶氧水平↑，接种量↑， 发酵温度↑，都会影响乙醛的积累，在后酵中酵母沉 淀和分离过早，酵母无法还原，已分泌的乙醛造成 乙醛过高 。
糖
丙酮酸 有机酸 乙酰辅酶A 乙醇 脂酰辅酶A 脂肪酸 脂肪
氨基酸
酮酸
乙醛
双乙酰 杂醇油
酯类
酯生成影响：
1.发酵温度：如乙酸乙酯 10℃ 25℃ 30℃ 12.5mg/l 21.5mg/l 15mg/l 2.连续发酵比分批式发酵多产酯； 3.高接种量，酵母增殖倍数减少，乙酸乙酯减少； 4. 麦汁充氧水提高，有利于高级醇生成，且减少酯合 成； 5.高浓麦汁有利酯的合成； 6.高比例辅料，C∶N失调，缺乏同化N，限制酵母生 成，使C转化SCoA增加，酯也增加； 7. Zn2+增加，促进酵母生成，促进高级醇和酯的合成
2,3-丁二酮 M0=0.1mg/l 2,3-戊二酮 M0=10mg/l
异丁醇
异丁醇
缬AA
麦芽糖 丙酮酸 活性乙醛
α-酮基异戊酸
α-乙酰乳酸
α-乙酰乳酸
… …
乙偶姻 α-乙酰羟基丁酸 2,3-丁二醇 异亮AA 2,3-丁二醇
双乙酰
2,3-戊二酮
影响和消除双乙酰的因素：
1. 菌种：减少-乙酰乳酸合成（如甲磺隆处理）和开 通-乙酰乳酸合成氨基酸途径（基因克隆） 。 2.提高麦汁缬氨酸水平，从 40mg/l 提高到 150mg/l ，峰 值从0.6mg/l减低到0.2mg/l。 3.加速-乙酰乳酸氧化（提高麦汁溶氧水平）。 4. 控 制 还 原 期 的 悬 浮 酵 母 密 度 ， 能 加 速 还 原 。 如 10×106~20×106 个 /ml ，还原期可缩短至 3~5 天；若 悬浮酵母细胞密度<5×106个/ml，还原期可延长至7 天以上，双乙酰还原不到终点（目前控制终点一般 VDK<0.05mg/l）。
酯∶醇=1∶2~2.5
高残渣麦汁 亚麻酸（μg/g干酵母 麦汁O2浓度（mg/l） 总挥发酯 6180 8 18.3 5530 4 26.5
低残渣麦汁 880 8 24.4 510 4 34.6
冷却麦汁残渣中含有高浓度不饱和脂肪酸（如亚麻 酸）。
它被酵母吸收后易合成脂肪，降低了酯的合成。
三、羰基类化合物
麦 汁 - 氨 基 氮 为 180200mg/L ， 总 氨 基 酸 为 15001800mg/L。 酵母细胞合成需适量酮酸来合成相应所需氨基酸， 但它的合成也会受到氨基酸反馈抑制，特别在发酵 中后期，麦汁中剩余氨基酸不足，反馈抑制建立起 来，导致酮酸的积累（酵母毒素），它就会转化成 相应的高级醇。 第一组氨基酸变化小，影响小，特别是第二组， 产生高级醇，第三组缺乏会影响酵母氮代谢，影响 繁殖也影响风味。因此，我们务必使麦汁中富含第 二组氨基酸。
酵母菌株对啤酒总酸影响 （麦汁11°P，总酸1.4，pH5.4）
酵母种类 啤酒pH 1 4.05 2 3.92 1.66 3 4.07 1.47 4 4.08 1.39 5 4.17 1.43 6 4.06 1.46
啤 酒 总 酸 1.64 mg/100ml
C
脂肪酸
CH3CHO
发酵前期加O2
CH2COOH
1大麦中植物酸钙镁盐
磷酸酯酶
2 磷脂 卵磷脂
甘油磷酸酶
H3PO4 + H2PO4¯
3 支链淀粉结合磷酸酯
淀粉磷酸酶
麦汁缓冲体系 是以 H2PO4-+H3PO4+HPO4-2 啤酒缓冲能力
样品号 样品浓度 麦汁pH 用1NNaOH 滴定增加 1pH消耗的 碱量/ml 发酵pH 增加1pH消 耗的碱量/ml 1(全麦芽) 10 5.34 2(80％) 10 5.34 3(55％) 10 5.34 4(60％) 9 5.34 5(55％) 8 5.34
5.提高还原期（后酵）温度，可加速VDK还原。以前 传统发酵 ，后酵温度仅 5℃，现代大罐发酵 ，如 10℃主酵有三种还原： ⑴高于主酵温度如12℃~16℃还原 ⑵等于主酵温度 ⑶略低于主酵温度如8℃
⑴高于主酵温度如12℃~16℃还原 ⑵等于主酵温度 ⑶略低于主酵温度如8℃
当然⑴最快，但此时营养物质枯竭，温度高导致酵 母衰退死亡增加。
啤酒风味物质代谢与控制
江南大学 （原无锡轻工大学） 顾国贤
绪
Fu = n(啤酒中含量)/ mο(阈值)
＞ 1 （风味显著） 0.5~1 （有风味） ＜0.5 （风味不显著）
=
啤酒中风味物质均希望Fu＜1； 大多数Fu＜0.5； 有些可以在0.5~1。
一、高级醇 1907年Ehrlish路线：
转氨酶 RCHCOOH + RˊCH2COOH NH2 RCOCOOH + RˊCHCOOH 脱羧酶 脱氢酶 RCHO NH2 RCH2OH
7
发酵中产生的酸主要来自三羧酸循环产生的有机酸、酮酸和 C1～C12的脂肪酸。 发酵中总酸增ห้องสมุดไป่ตู้量仅为 0.7 ～ 1.3ml ，滴定麦汁总酸在 1.4 ～ 1.7ml 。（反馈抑制发酵生酸）。但这两次酸仅有 60 ～ 80 ％ 进到啤酒中去，从宏观看发酵生酸幅度仅在0.1～0.4。
如pH5.3的麦汁，不同酵母生酸幅度：
原始总酸 4.5～7.0(ml/1NNaOH/(100g绝干麦芽)) 酶解酸 10.5～13.0 (ml/1NNaOH/(100g绝干麦芽)) 麦芽总酸 15.0～20.0 (ml/1NNaOH/(100g绝干麦芽))
协定麦汁 8.60P ，1.3~1.7 ，最好在1.3ml ±0.1 ，过高 发芽温度总酸高。 麦芽和麦汁中酶解酸：
乳酸
极限值 正常含量 mg/100ml
柠檬酸 18 1215 0.234 1416
丙酮酸 25 415 0.020.0 4 5
苹果酸 710 510 0.03 8
琥珀酸 42 14 0.28 5
乙酸 10 36 0.1 2
C3C1
2
40 412
310 25 0.2
折 算 成 总 0.0440.13 酸 百威
根据酵母代谢和杂醇生成对氨基酸分类表
麦汁 150200 5070 6080 6080 6070 3050 250350 第一组 谷氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 苏氨酸 丝氨酸 蛋氨酸 脯氨酸 啤酒 120 3550 5060 5060 4555 2530 235335 麦汁 6080 120150 120140 3050 90160 70100 150170 第二组 异亮氨 酸 缬氨酸 苯丙氨 酸 甘氨酸 丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 啤酒 活性戊醇 10 异丁醇 3050 -苯乙醇 4050 10 正丙醇 45 酪醇 35-40 异戊醇 30 麦汁 8090 3040 100120 260 第三组 赖氨酸 组氨酸 精氨酸 色氨酸 啤酒 50 15 5060 150
6. 酵母出芽同步性增加，能减少主酵后期 - 乙酰乳酸 积累。卡氏酵母世代时间： 青啤 德国 10℃ 8.5 7.2 细胞分离 出芽 16℃ 6.8 4.1
后期 核裂 DNA合成
其中， S 、 M 期要占世代时间 的70%。
若接种酵母有各种不同期酵母，发酵出芽周期就不 一，这样就会使酵母在发酵周期中延长至4~5天，后 期出芽-乙酰乳酸氧化困难。 利用-乙酰脱羧酶，或应用基因克隆含有-乙酰脱 羧酶的酵母，均会形成过量的乙偶姻，而乙偶姻味 阈值虽然在8~10mg/l，到时会大大超过。优秀啤酒 的乙偶姻<3mg/l。
m0 mg/L 正丙醇 正丁醇 异丁醇 异戊醇 活性戊醇 -苯乙醇 酪醇 色醇 总高级醇 25 50 75 50 75 50 10 1 100
Beer含量范围 5～15 1～10 15～35 35～100 15～30 15～80 1～3 0.1～2 50～150
优秀啤酒 5～7 1～3 7～15 30～40 5～20 25～35 1.5 0.2 <100
四、啤酒中酸类物质

酸类物质本身不构成香味，但能促进香味。 适量酸使啤酒协调、平衡、活泼；过量酸使 啤酒粗糙、不平衡、酸刺激感。 滴 定 总 酸 （ 1ml/100ml ） 相 当 于 乙 酸 0.06g/100ml, 乳酸 0.09g/ml ，柠檬酸 0.064g/ml ， 琥珀酸0.059g/ml。 麦芽中总酸 ：
乙酸甲酯 乙酸乙酯 丙酸乙酯 乙酸异戊酯 丁酸乙酯 己酸乙酯 辛酸乙酯 乙酸苯乙酯 总挥发酯
m0 50 30 10 2 0.5 0.3 1.0 5.0
Beer 1~8 15~30 1~5 1~5 0.1~0.2 01~0.6 0.2~0.6 0.2~1.5 25~75
优秀Beer 1~3 12~25 1~2 1~1.5 0.1 0.2~0.3 0.1~0.3 1.0 25~35（40）


高级醇大多和酒精发酵同步形成。任何促进酒精含 量的措施均可促进高级醇的生成。酒精和高级醇之 比约为500：1。 如：啤酒5%（v/v） 50g/L，其高级醇就会达 0.1g/L， 其它酒类也如此。 如超过此比例会形成明显杂醇，优秀啤酒均在500：1
啤酒酵母吸收氨基酸速率分组（ 1969年）
0.51
0.45
0.31
0.30
0.23
4.32 0.62
4.13 0.58
3.99 0.48
3.91 0.46
3.86 0.42
A 乳酸
CH3 │ C＝ O │ C OOH CH3 │ CHOH │ C OOH
脱氢酶还原
啤酒酵母比野生酵母和乳酸菌脱氢酶活性低得多，所以 产生乳酸仅30～80mg/L（如百威 40～60mg/L ）。若染 菌有时会增至300～500mg/L。
1953年Harris路线： 在低氮培养基上，杂醇来自糖代谢中的酮酸。
葡萄糖 EMP途径
丙酮酸
正丙醇
-酮基甲基异戊酸
-酮基异戊酸
-酮基异己酸 亮氨酸 缬氨酸
异亮氨酸 CO2 甲基丁醛 异丁醛
CO2 异戊醛
CO2
NADH2
NAD
活性异戊醇 异丁醇
NADH2
NAD
异戊醇
NADH2 NAD

酒中异戊醇﹑活性戊醇﹑异丁醇76%来自糖代谢， 25%来自氨基酸脱羧还原，但在低氨基酸和高氨基酸 麦汁中打破此比例。 酪醇（异苦﹑异臭）来自酪氨酸； 色醇（异苦）来自色氨酸； ‐苯乙醇来自苯丙氨酸。此物质是发酵温度的指示 剂。西方啤酒一般＜15mg/L，而用大米辅料时可高达 30mg/L，若再加高温，可高达40～50mg/L。