啤酒風(fēng)味老化評(píng)價(jià)及機(jī)理的研究.pdf

1、啤酒風(fēng)味老化是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，影響因素包括原料、生產(chǎn)工藝、啤酒酵母、儲(chǔ)存條件等。涉及老化的物質(zhì)約有800余種，直接引起老化的化合物種類繁多。啤酒老化是這些物質(zhì)群協(xié)同作用的結(jié)果，其中氧化與抗氧化均非常重要。以往對(duì)啤酒風(fēng)味老化的研究大多停留在比較局部和片面的階段，未能對(duì)老化整體作全面系統(tǒng)的研究。本研究從啤酒老化中高活性自由基反應(yīng)出發(fā)，結(jié)合老化推動(dòng)作用和抗氧化作用，對(duì)啤酒老化機(jī)制進(jìn)行深入研究，探討啤酒老化相關(guān)物質(zhì)與老化過(guò)程的關(guān)系，并建立科

2、學(xué)有效的評(píng)價(jià)體系。 常見(jiàn)的老化評(píng)價(jià)指標(biāo)大多為單一指標(biāo)，能較準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)相同條件下貯存的同品牌啤酒，但無(wú)法評(píng)價(jià)不同質(zhì)量、不同品牌的啤酒。作者提出綜合老化評(píng)價(jià)指標(biāo)(ComplexEvaluationIndex)的概念，使用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，建立了自由基反應(yīng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)(FreeRadicalIndex，F(xiàn)RI)以及老化物質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)(CompoundsIndex，CI)；并提出啤酒風(fēng)味老化穩(wěn)定性系數(shù)(StabilityIndex，SI)

3、。SI系數(shù)綜合了自由基反應(yīng)與老化典型化合物兩方面的單一評(píng)價(jià)指標(biāo)，是統(tǒng)一老化過(guò)程中氧化推動(dòng)力和抗氧化力的綜合指標(biāo)。 利用FRI、CI和SI系數(shù)評(píng)價(jià)國(guó)內(nèi)成品瓶裝淡色啤酒的老化程度。FRI系數(shù)適用于評(píng)價(jià)自然老化時(shí)間>90天的啤酒；CI系數(shù)適用于評(píng)價(jià)自然老化時(shí)間>180天的啤酒；而SI系數(shù)對(duì)處于任何老化階段的啤酒都是較好的評(píng)價(jià)指標(biāo)。當(dāng)SI>20、6≤SI≤20以及SI<6時(shí)，啤酒狀態(tài)分別為新鮮、一般老化以及嚴(yán)重老化，對(duì)應(yīng)的五分制感官品評(píng)

4、分?jǐn)?shù)分別為1-2(包括1)、2-4(包括2和4)以及4-5(包括5)。 經(jīng)驗(yàn)證，綜合老化評(píng)價(jià)指標(biāo)FRI、CI和SI系數(shù)評(píng)價(jià)不同品牌、不同老化程度的啤酒，其感官品評(píng)預(yù)測(cè)值與觀測(cè)值平均誤差為±15％，令人滿意。SI系數(shù)對(duì)老化初、中期樣品的老化評(píng)價(jià)與感官品評(píng)結(jié)果對(duì)應(yīng)良好，但對(duì)老化后期樣品的擬合性相對(duì)不高。 分別使用靜態(tài)頂空、多級(jí)溶劑萃取后甲酯化氣相色譜法以及頂空固相微萃取結(jié)合氣相質(zhì)譜法(HS-SPMEGC-MS)測(cè)定啤酒中的高

5、級(jí)醇、游離脂肪酸和老化羰基化合物。各老化前體物(高級(jí)醇、不飽和脂肪酸、α-氨基酸等)在老化前期就參與反應(yīng)，形成老化產(chǎn)物，最終在老化中后期達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。氧氣在老化前期開(kāi)始作用，成品啤酒中氧的變化以酒體溶氧量表示。啤酒溶氧量隨老化時(shí)間呈降低趨勢(shì)，不同品牌啤酒中溶氧量變化差異較大。 利用電子自旋捕集方法(PBN-ESR)研究不同老化啤酒的自由基ESR譜線，特征g因子進(jìn)一步證實(shí)成品啤酒中主體自由基為羥基自由基。自由基生成曲線的

6、變化從某種程度上反映了啤酒的老化趨勢(shì)。推測(cè)不飽和脂肪酸和高級(jí)醇以自由基為媒介，通過(guò)自由基氧化還原鏈?zhǔn)椒磻?yīng)生成羰基化合物。不飽和脂肪酸與高級(jí)醇有可能在老化自由基反應(yīng)的加速或者啟動(dòng)中有重要作用。溶解氧與反映啤酒抗氧化性的遲滯時(shí)間相關(guān)顯著。 使用多變量統(tǒng)計(jì)方法，分析反映老化推動(dòng)力和抗氧化力的各種參數(shù)，建立成品啤酒風(fēng)味老化模型。以TBA值、DPPH清除量和高級(jí)醇為自變量，老化口感分?jǐn)?shù)為因變量，進(jìn)行線性回歸分析。數(shù)學(xué)模型中各變量系數(shù)在統(tǒng)計(jì)

7、意義上顯著，且各系數(shù)無(wú)明顯多重共線性。最終模型的調(diào)整R2為0.617，觀測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)測(cè)值擬合較好。 建立成品啤酒自由基生成速率指標(biāo)Kr，表示遲滯時(shí)間之后的自由基生成速度，與啤酒老化性質(zhì)有關(guān)，主要反映啤酒老化初期的非酶氧化。研究發(fā)現(xiàn)，高級(jí)醇和羰基化合物物反映老化推動(dòng)作用，遲滯時(shí)間反映抗老化作用。在老化前期，來(lái)源于溶解氧的活性氧族以自由基傳遞電子的形式非酶氧化不飽和脂肪酸，形成老化羰基化合物。該機(jī)制主要由自由基生成速率體現(xiàn)。另一方

8、面，活性氧同時(shí)將活潑的自由基經(jīng)過(guò)高級(jí)醇傳遞，形成另一機(jī)制的電子傳遞鏈。該鏈?zhǔn)椒磻?yīng)貫穿老化過(guò)程始終，受啤酒內(nèi)源抗氧化力——遲滯時(shí)間的影響。 分析啤酒釀造過(guò)程中的老化物質(zhì)和指標(biāo)后發(fā)現(xiàn)，酵母對(duì)老化相關(guān)物質(zhì)的含量有顯著影響。釀造過(guò)程中各老化相關(guān)物質(zhì)是相互作用的整體。α-氨基酸與大部分老化物質(zhì)關(guān)系緊密，是老化反應(yīng)的中心物質(zhì)。 在糖化煮沸階段的ESR圖譜中發(fā)現(xiàn)一種自由基X，根據(jù)ESR信號(hào)累加譜線以及g因子計(jì)算，初步認(rèn)定該自由基為超氧

9、陰離子O2·或過(guò)氧氫離子HOO·。 SI系數(shù)和羰基化合物能分別解釋糖化煮沸以及發(fā)酵過(guò)濾階段各老化物質(zhì)群和老化指標(biāo)對(duì)老化的影響。以糖化開(kāi)始的SI系數(shù)(S11)和發(fā)酵中期的羰基化合物含量(CC6)為自變量，釀造過(guò)程結(jié)束的SI系數(shù)(SI)為因變量，進(jìn)行線性回歸分析，建立釀造過(guò)程啤酒老化模型；模型各變量系數(shù)在統(tǒng)計(jì)意義上顯著，殘差正常，且無(wú)明顯多重共線性。最終模型的調(diào)整R2為0.660。對(duì)該模型的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)證明，觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值誤差在±15％