啤酒是世界上消费最广泛的饮品之一。2021年我国啤酒总产量为3 562.4万kL,十九年蝉联全球产量冠军。但随着社会经济发展和消费结构升级,传统工业啤酒因同质化、低质化问题导致其市场低靡[1];而工坊/精酿啤酒则以品质高、个性强、特色鲜明等优势迅速崛起,成为啤酒消费新宠。
工坊/精酿啤酒是由小型啤酒生产线生产,且在酿造过程中不添加与调整啤酒风味无关的物质,风味特点突出的啤酒。面对激烈的市场竞争和多样化的消费需求,工坊/精酿啤酒研究目前更加注重原料创新、酿造技术优化、风味与功能特性改善等。例如,马铃薯和藜麦可用作艾尔啤酒酿造的新原料[2-3],鼠尾草、荨麻和蒲公英代替啤酒花时会显著改变艾尔啤酒的风味与口感,导致其消费接受度降低[4]。贮藏温度可显著影响浑浊小麦啤酒的氧化稳定性[5]。Saccharomyces cerevisiae var.boulardii(CNCM I-1079)发酵可产生氨基丁酸、B族维生素、异黄酮和酚类物质[6],对上面发酵小麦啤酒益生活性的改善作用明显[7]。添加水果、调味料和花、橄榄叶等草本植物不但可丰富啤酒的香气,且显著增加啤酒中抗氧化物质的含量及其抗氧化活性[8]。
生姜,属药食同源调味料,味辛、性温、风格独特、功能突出,是理想的果酒、米酒酿造原辅料[9-10]。鲜姜也可作为普通淡爽型啤酒酿造原料[11],但同类研究更侧重于姜味啤酒试制或添加姜黄素的影响等[12-13]。对于姜味浑浊小麦啤酒酿造技术与质量控制、风味与功能性评价等研究目前未见报道。因此,本试验重点研究麦汁煮沸阶段添加生姜对浑浊小麦啤酒酿造与风味品质、酵母代谢速率、抗氧化活性与氧化稳定性的影响,以期为姜味浑浊啤酒开发及其功能性研究提供数据参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
莱芜生姜(干物质9.91%,姜辣素1.14%,总酚1.21%,干重),清洗切片、冷冻干燥后粉碎得姜粉(水分12.0%,粒径≤355 μm),-18 ℃真空密封保存。淡色小麦芽(糖化力360 WK,库值37.1%,浸出率81.8%,干基)、澳麦麦芽(糖化力290 WK,库值43.7%,浸出率80.9%,干基),粤海永顺泰(昌乐)麦芽有限公司。Cascade啤酒花(α-酸5.6%,β-酸5.9%,湿基),S.S.Steiner, Inc.,USA;青岛大花(α-酸6.4%,β-酸4.2%,湿基),甘肃盛亚绿鑫啤酒原料集团有限责任公司。Ale Yeast(Saccharomyces cerevisiae),活性干酵母,Lallemand-nottingham,丹麦。
香草醛、柠檬酸铁铵、2, 4, 6-三(2-吡啶基)-s-三嗪[2, 4, 6-Tris(2-pyridyl)-s-triazine,TPTZ]、DPPH、ABTS,Sigma-Aldrich公司。抗坏血酸(ascorbic acid,VC)、2-硫代巴比妥酸(2-thiobarbituric acid,TBA)、其他试剂:AR以上级别,国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
3HL啤酒生产线,克朗斯机械(太仓)有限公司;GC-2010 plus色谱仪,岛津企业管理(中国)有限公司;DMA4500全自动啤酒分析仪,安东帕(上海)商贸有限公司;CH20光学显微镜,日本OLYMPUS公司;SGD-IV全自动还原糖测定仪,山东省科学院生物研究所;YXQ-LS-75S11灭菌锅,上海博讯医疗生物仪器股份有限公司;UV-2600分光光度计,尤尼柯(上海)仪器有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 浑浊小麦啤酒酿造
大、小麦芽按质量比5∶4混匀。增湿粉碎后45 ℃下料,料水比1∶3.5(g∶mL),保温10 min;以1 ℃/min升温至64 ℃,保温20 min;继续升温至72 ℃,保温至碘反应消失;再次升温至78 ℃过滤。洗糟水温度78 ℃,洗糟料水比1∶2(g∶mL)。头道麦汁、洗涤麦汁混匀后煮沸100 min。煮沸开始15 min时,添加0.35 g/L青岛大花;煮沸结束前20 min,添加0.20 g/L的Cascade酒花。煮沸麦汁经回旋沉淀后,调整麦汁浓度至12 °P,分装至5 L无菌发酵瓶。酵母接种量为0.5 g/L,酵母活化后直投式接种,(20±1) ℃常压发酵,待发酵液糖度降至5 °P以下时,分装至1 L无菌耐压瓶(Duran,Germany)中,密闭发酵4 d,转移至4 ℃成熟7 d,得浑浊小麦啤酒。以未添加姜粉组为对照,添加青岛大花时按0.1、0.3、0.5、0.7 g/L比例添加姜粉,后续步骤相同,制备姜味浑浊小麦啤酒。
1.3.2 啤酒贮藏与前处理
成品啤酒于0～4 ℃贮藏30 d。除酵母数、浊度、挥发性成分、总多酚含量测定与感官评价外,其他指标测试前,啤酒需振荡排气并经中速滤纸过滤。
1.3.3 基础理化指标
酵母数:血球板细胞计数法[14]。还原糖、总糖:直接滴定法(GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》)。α-氨基氮:茚三酮比色法(QB/T 1686—2008《啤酒麦芽》)。总多酚:柠檬酸铁铵比色法(GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》)。色度、浊度、酒精度、原麦汁浓度、发酵度、双乙酰、苦味值:啤酒全自动分析仪法。
1.3.4 姜辣素含量
以香草醛作为标准物测定姜辣素含量[15]。使用无水乙醇将啤酒适当稀释,经0.45 μm有机膜过滤,测定280 nm处吸光值。根据吸光值Y与香草醛质量浓度X(μg/L)标准曲线(Y=0.070 3X-0.001 1,R2=0.999 1)计算香草醛含量,姜辣素含量以2.001倍的香草醛浓度计。
1.3.5 姜辣素含量
(1)DPPH自由基清除率。取啤酒或其稀释液0.1 mL与3.9 mL DPPH乙醇溶液(517 nm处吸光值为0.9～1.0)混匀,37 ℃避光反应60 min,以蒸馏水作空白,调零,测定517 nm处的吸光值[5, 16]。计算如公式(1)所示:
DPPH自由基清除率
(1)
式中:A0,蒸馏水代替啤酒时的吸光值;A1,测试酒液的吸光值;A2,无水乙醇代替DPPH溶液时的吸光值。
(2)ABTS阳离子自由基的清除能力。使用PBS(10 mmol/L,pH 7.4,含1.1 mmol/L过硫酸钾)配制2.5 mmol/L的ABTS溶液。68 ℃加热40 min,冷却,经0.45 μm醋酸纤维膜过滤得ABTS阳离子自由基储备液。用PBS将其稀释成工作液(734 nm处吸光值为0.70±0.02)。取0.1 mL啤酒或其稀释液与3.9 mL ABTS工作液混匀,避光反应6 min,以PBS代替酒液做空白,调零,测定734 nm处吸光值[16]。以维生素C作对照,构建吸光值Y与维生素C浓度X(mmol/L)标准曲线(Y=-2.092 4X+1.200 3,R2=0.999 4)。ABTS阳离子自由基清除能力以达到相同吸光值时所需维生素C的毫摩尔当量(单位:mmol/L)计。
(3)铁离子还原能力(ferric ion reducing antioxidant power,FRAP)值。取啤酒或其稀释液0.1 mL与FRAP溶液[pH 3.6,0.3 mol/L的醋酸盐缓冲液25 mL,10 mmol/L的TPTZ(溶于40 mmol/L的盐酸)溶液2.5 mL,20 mmol/L的FeCl3溶液2.5 mL混合,现用现配] 4 mL混匀,37 ℃准确反应10 min,用去离子水代替酒液作空白,调零,测定593 nm处吸光度值。以FeSO4为标准物,构建吸光值Y与FeSO4浓度X(mmol/L)标准曲线(Y=0.498 9X+0.003 2,R2=0.999 3)。FRAP值以达到相同吸光值时所需FeSO4的毫摩尔数当量(单位:mmol/L)计[5]。
1.3.6 挥发性成分
采用HS-GC-FID法测定挥发性成分[17]。色谱条件:DB-WAX毛细管柱(30 m×0.53 mm,1.0 μm),升温程序为37 ℃保持2 min,以10 ℃/min升温至60 ℃,以20 ℃/min升到120 ℃,以30 ℃/min升到200 ℃,保持1 min;进样口温度200 ℃,分流比5∶1,FID温度230 ℃;载气为N2,流速8 mL/min。
1.3.7 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)值
啤酒5 mL与0.33 g/100 mL的TBA溶液(体积分数50%乙酸溶解)2 mL混匀,60 ℃保温60 min,迅速冷却至室温,以体积分数50%乙酸溶液代替TBA溶液做空白,调零,530 nm处测定吸光值,计为TBA值[18]。
1.3.8 感官评价
啤酒品评前恒温至12～15 ℃,评价人员5男5女(20～55周岁),具备专业背景和品评经验。采用数字标度法,评价啤酒的外观、泡沫、香气、口感和典型性,增量为0.5,10代表属性最强,0代表最弱。评价依据如表1所示[19]。
1.4 数据统计分析
设置3次重复啤酒发酵试验,结果以平均值±标准偏差计算。采用SPSS 22软件进行数据统计分析,不同字母表示差异显著(P<0.05)。
2 结果与分析
2.1 啤酒主发酵阶段糖含量的变化
由图1可知,主发酵阶段发酵液中还原糖、总糖含量逐渐降低,第2天时降幅最大,分别下降51.5%～70.7%和49.3%～71.3%。此时为啤酒发酵旺盛期,CO2质量损失达到峰值,降糖速率最快[1]。接种酵母前,麦汁中麦芽糖含量最高,其次为葡萄糖和果糖[20],较高的葡萄糖浓度会抑制酵母细胞分泌麦芽糖渗透酶,产生“葡萄糖阻遏效应”。
a-还原糖;b-总糖
图1 主发酵阶段还原糖和总糖含量变化
Fig.1 Changes of reducing sugar and total sugar during primary fermentation
注:字母不同表示差异性显著(P<0.05)
发酵第1天葡萄糖首先被酵母利用,阻遏效应消退,而后麦芽糖利用率增加[20],导致发酵液中糖含量迅速降低。发酵4 d后,糖含量无显著变化,表明主发酵结束。麦芽品质与糖化工艺差别导致初始发酵液中还原糖、总糖含量低于前期试验结果,而麦芽、酵母、酿造工艺与发酵环境共同影响主发酵阶段的糖代谢效率[21]。生姜中还原糖含量较低[22],淀粉含量丰富[23],添加姜粉对还原糖、总糖的影响稍有不同。添加0.5 g/L姜粉时,还原糖、总糖含量与对照组差异显著。主发酵过程中,添加姜粉的发酵液中糖含量显著高于对照组;但发酵结束时,各组别啤酒中还原糖、总糖含量无明显差异。说明添加姜粉使主发酵进程中糖代谢速率显著降低,但不影响啤酒的最终发酵度。
2.2 啤酒主发酵阶段酵母数量的变化
如图2所示,麦汁接种后初始酵母数为17.3×106～18.9×106 CFU/mL,各组间无显著差异。
图2 主发酵阶段酵母数量的变化
Fig.2 Change of yeast numbers during primary fermentation
酵母数随发酵时间先增加后降低,第2天时增幅最高。酵母细胞的快速增殖是糖含量迅速降低(图1)的直接原因[24]。发酵第1天,对照组酵母迅速启发,第2天时酵母数达到峰值并保持稳定,第3天后开始下降。添加姜粉的发酵液中,发酵第1天时酵母数与初始酵母数无显著差异,但显著低于对照;从第2天起,添加姜粉的发酵液中酵母迅速增殖,第3天时达到峰值,而后逐渐下降。姜粉添加量超过0.3 g/L的发酵液中,酵母数在发酵第2天时超过对照。发酵第4天后,添加姜粉的发酵液中酵母数均高于对照,酵母的衰减速率远低于对照组。由此可知,添加姜粉导致啤酒酵母启发延滞;低于0.7 g/L的用量能够促进酵母增殖,减缓酵母衰减,但用量差异对酵母数的影响不明显。发酵酒中姜粉用量较高时,大量的姜辣素会抑制酿酒酵母生长,导致酵母活性降低,糖转化速率下降[25]。
2.3 添加姜粉对啤酒基础理化品质的影响
由表2可知,添加姜粉对浊度、酒精度、表观和真正发酵度无显著影响。与对照相比,添加0.1 g/L姜粉,色度、pH和原麦汁浓度未显著改变,但添加0.3 g/L姜粉时显著升高,而后相对稳定。研究表明,啤酒成熟过程中,添加姜黄素、黑胡椒和啤酒花等调味成分并不影响艾尔精酿啤酒的麦汁浓度、酒精度和发酵度等[13];但主发酵阶段添加樱桃、柿子则显著提高上述啤酒指标[26-27]。双乙酰含量是判定啤酒成熟的依据,过高时产生不愉快的“馊饭味”。添加姜粉导致啤酒中双乙酰含量稍有增加,但远低于啤酒风味阈值(0.10 mg/L)和同类研究结果[1]。添加姜粉同时导致啤酒苦味值的显著增加,但添加姜黄素时并不改变啤酒的苦味值[13],添加樱桃、荔枝反而降低苦味值[26, 28]。随着姜粉用量的增加,双乙酰含量未表现出显著性差异,苦味值则无明显变化规律,但α-氨基氮、姜辣素含量线性增加(r=0.898、0.941,P<0.01)。增加的α-氨基氮可促进啤酒酵母代谢产生α-乙酰乳酸,是导致啤酒中双乙酰含量稍有升高的直接原因[29];啤酒成熟过程中,酵母数量减少的同时,姜辣素对酵母活性的抑制作用也可降低双乙酰的还原效率,进而导致啤酒中双乙酰含量升高[14],但添加姜粉对啤酒中双乙酰的影响机理还需更细致的研究探讨。
表2 姜粉添加量对啤酒理化品质的影响
Table 2 Effects of ginger powder amount on physicochemical properties of beer
指标对照姜粉添加量/(g·L-1)0.10.30.50.7浊度/EBC27.5±4.2a27.0±1.2a23.8±4.3a24.4±2.1a24.5±3.2a色度/EBC11.1±0.0c11.0±0.0c11.4±0.0b11.4±0.2ab11.7±0.0a酒精度/%(vol)4.6±0.1a4.7±0.1a4.7±0.0a4.7±0.0a4.7±0.1apH4.22±0.02b4.24±0.01b4.28±0.01a4.30±0.01a4.29±0.01a原麦汁浓度/°P11.7±0.1b11.7±0.0b11.9±0.1a12.0±0.1a12.0±0.1a表观发酵度/%74.4±0.1a74.4±0.0a74.5±0.1a74.4±0.1a74.3±0.1a真正发酵度/%61.6±0.1a61.5±0.0a61.1±0.1a61.6±0.1a61.5±0.1a双乙酰/(mg·L-1)0.04±0.01b0.06±0.00a0.05±0.00ab0.05±0.00ab0.05±0.01ab苦味值/BU10.7±0.1e13.8±0.1c11.9±0.1d16.8±0.04a14.5±0.1bα-氨基氮/(mg·L-1)62.6±0.5d68.0±0.3c69.8±0.4b72.1±0.3a72.6±0.3a姜辣素/(μg·L-1)-32.7±1.0d42.4±1.0c54.7±1.5b70.3±1.0a
注:“-”,未检出
2.4 添加姜粉对啤酒风味与感官特征的影响
2.4.1 对挥发性风味物质的影响
酵母代谢产生酒精、CO2,还会产生醇、酯、醛和酸等,共同影响啤酒的风味与醇厚性。由表3可知,姜粉用量对高级醇的含量无规律性影响。姜粉用量0.5 g/L时,正丙醇含量最高,异丁醇、异戊醇和总高级醇含量则在添加0.3 g/L姜粉时呈现最大值。高级醇中,异戊醇占比最高(52.3%～57.0%),主要源于L-亮氨酸的脱氨基作用,可呈现香蕉的果香[3]。异戊醇也是酒精发酵和糖果甜香的主体成分,异丁醇和正丙醇则主要呈现酒香、苦涩味和馥郁的果香等[30]。表3中总高级醇含量高于上面啤酒中的限量值(100 mg/L);高级醇含量过高时,啤酒会有杂醇油臭味和不愉快的苦味,常导致酒后头痛、头晕现象;含量偏低时,啤酒则口感寡淡,醇厚性差。啤酒生产者常通过优选酵母菌株、调整麦汁组成和发酵工艺等方法调整啤酒中高级醇的含量[31]。
挥发性酯类物质源于啤酒发酵过程中乙酰辅酶A和高级醇的酶促反应,其中以乙基酯为主,主要呈现花、水果和草本植物的典型香气[2, 32]。添加姜粉使乙酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸异戊酯和己酸乙酯含量不同程度降低,但对辛酸乙酯的影响较小。各挥发酯中乙酸乙酯含量最高,占比87.1%～89.9%,主要呈现菠萝和青草的香气[30];乙酸异戊酯含量次之,占比8.5%～8.9%,呈现香蕉的典型风味[3]。添加0.3 g/L姜粉时,啤酒中乙醛含量与对照组无显著差异,其他组别乙醛含量则显著降低。适当的乙醛含量可赋予啤酒愉悦的青苹果香气,含量过高时则带来辛辣味[3]。添加姜粉后二甲基硫(dimethyl sulfide,DMS)含量显著增加,但同样低于啤酒中的风味阈值(60 μg/L)。DMS过量会导致啤酒呈现“生酒味”、“烂菜味”和“煮玉米味”等不良风味[17]。
表3 姜粉添加量对啤酒中挥发性组分的影响
Table 3 Effects of ginger powder amount on volatile compounds of beer
指标对照姜粉添加量/(g·L-1)0.10.30.50.7正丙醇/(mg·L-1)27.43±0.50b26.85±0.45bc26.96±0.07bc29.23±0.22a26.83±0.11c异丁醇/(mg·L-1)40.48±0.71b38.07±0.67c50.51±0.54a31.60±0.16e34.47±0.13d异戊醇/(mg·L-1)79.68±1.34b80.74±1.45b84.80±0.42a80.61±0.63b79.67±0.26b总高级醇/(mg·L-1)147.58±2.56b145.67±2.56b162.27±0.98a141.44±1.00c140.97±0.35c乙酸乙酯/(mg·L-1)25.01±0.39a23.65±0.26b23.16±0.44b17.20±0.33d17.90±0.31c乙酸异丁酯/(mg·L-1)0.16±0.00a0.15±0.00b0.14±0.00c0.10±0.00d0.10±0.00d乙酸异戊酯/(mg·L-1)2.44±0.08a2.39±0.04ab2.34±0.07b1.64±0.04d1.78±0.03c己酸乙酯/(mg·L-1)0.32±0.02a0.30±0.01ab0.31±0.02ab0.26±0.01c0.29±0.01b辛酸乙酯/(mg·L-1)0.10±0.01ab0.10±0.01ab0.11±0.01a0.09±0.00b0.09±0.00b总挥发酯/(mg·L-1)28.08±0.49a26.57±0.30b26.07±0.52b19.29±0.38d20.16±0.33c乙醛/(mg·L-1)1.46±0.07a1.23±0.05b1.48±0.03a1.22±0.05b1.24±0.03b二甲基硫/(mg·L-1)0.029±0.003d0.037±0.004ab0.036±0.002bc0.041±0.004a0.036±0.000c
2.4.2 对啤酒感官特征的影响
由表4可知,添加姜粉后,啤酒的金黄色调增强,色泽评分升高,泡沫的细腻度下降,但浑浊度和泡沫稳定性与对照组无显著差异。啤酒中蛋白质、糖类、多酚和异α-酸等是决定泡沫性质的主要组分[33],但以上物质及其交互作用对泡沫的影响机制目前尚无定论。酒香、麦香、果香和花香等风味强度在添加姜粉后降低,这主要取决于啤酒中醇、酯类风味物质的变化(表3)。辛香味随姜粉用量的增加逐渐增强,并对其他风味产生一定的掩盖作用。添加生姜后啤酒的苦味、涩味和辣味增强,与表2中苦味值和姜辣素测试结果相符。尤其是添加0.7 g/L姜粉时,啤酒的辛香和辣感突出;苦、涩味的增强与生姜中苦味肽、氨基酸和多酚物质的引入有关[34]。综合感官评价,推荐浑浊小麦啤酒中姜粉的用量为0.3～0.5 g/L。
表4 姜粉添加量对啤酒感官品质的影响
Table 4 Effect of ginger powder amount on sensory quality of beer
指标对照姜粉添加量/(g·L-1)0.10.30.50.7色泽8.1±0.5b8.3±0.6ab8.3±0.6ab8.4±0.6ab8.7±0.4a浑浊度7.4±0.4a7.1±0.6a7.2±0.5a7.6±0.6a7.1±0.5a泡持性7.6±0.6a6.9±0.6a7.3±0.7a6.9±0.6a7.1±0.6a细腻度8.1±0.5a7.4±0.5b7.2±0.7b7.2±0.6b6.9±0.7b酒香8.5±0.7a8.1±0.7ab8.0±0.6ab7.9±0.7ab7.4±0.8b麦香8.2±0.5a7.3±0.3b7.2±0.3b7.1±0.4b7.0±0.0b果香7.4±0.4a7.3±0.3ab7.2±0.3ab7.0±0.3b7.2±0.5ab花香8.1±0.7a7.4±0.6b6.9±0.6bc7.2±0.8b6.4±0.5c辛香0.9±0.6d2.9±0.5c3.3±0.5bc4.0±0.5b6.2±0.5a苦味2.5±0.4b3.5±0.8b3.2±0.7b4.4±0.5a3.9±0.8ab酸味2.0±0.5a2.1±0.6a2.3±0.7a2.3±0.7a2.1±0.5a涩味0.5±0.5d2.8±0.6c4.1±0.6b3.9±0.6b5.9±0.5a辣味1.8±0.4c3.1±0.6b3.3±0.5ab3.6±0.5a3.8±0.7a酒体8.0±0.4ab8.0±0.5ab8.4±0.5a8.1±0.6ab7.2±0.5b尾味8.4±0.4a8.4±0.6a8.6±0.5a8.4±0.5a8.2±0.7a
2.5 添加姜粉对啤酒抗氧化活性的影响
如图3-a所示,姜粉用量增加,DPPH自由基清除率逐渐升高,超过0.3 g/L后无显著变化。与发酵结束时相比,对照组啤酒贮藏30 d时,DPPH自由基清除率显著降低,姜粉添加组无显著差异。有研究证实,添加姜黄素、黑胡椒和啤酒花等调味成分可显著降低啤酒贮藏过程中DPPH自由基清除能力的衰减[13]。由图3-b可知,添加姜粉使啤酒的ABTS阳离子自由基清除能力显著提升,但发酵结束时,姜粉用量并没有带来ABTS阳离子自由基清除能力的显著差异。啤酒贮藏30 d时,ABTS阳离子自由基清除能力显著降低,对照组由0.28 mmol/L降至0.17 mmol/L,降幅最大为37.3%。但ABTS阳离子自由基清除能力降幅随姜粉用量的增加逐渐减小,添加0.7 g/L姜粉时,由0.30 mmol/L降至0.25 mmol/L,降幅最低为16.4%。姜粉对FRAP(图3-c)和DPPH自由基清除率的影响(图3-a)类似。添加姜粉使FRAP值显著增加,姜粉添加量超过0.3 g/L时,FRAP值差异不显著。与发酵结束时相比,啤酒贮藏30 d,FRAP值均无显著性变化。此外,添加茶叶、水果和马铃薯可显著提升啤酒的抗氧化能力,这与多酚、黄酮和原花青素等物质的含量直接相关[2,13,35]。这些物质通过参与氧化作用改善贮藏期啤酒的风味与稳定性[2,13]。
a-DPPH自由基;b-ABTS阳离子自由基;c-FRAP值
图3 姜粉添加量对啤酒抗氧化活性的影响
Fig.3 Effect of ginger powder amount on antioxidant activity of beer
2.6 添加姜粉对啤酒贮藏稳定性的影响
由图4-a可知,随着姜粉用量增加,总多酚含量由155 mg/L(对照)逐渐增加至162 mg/L(0.7 g/L姜粉)。基于测试方法、啤酒类型、酿造原料与技术的差别,总多酚含量与同类研究结果差异显著[35-36]。酚类物质既能与蛋白质交联产生浑浊物[8],还可通过氧化聚合作用形成高分子物质[37],导致啤酒贮藏30 d后总多酚含量显著降低。随着姜粉用量的增加,总多酚降幅明显减小,由对照组的19.5%逐渐降低至添加0.7 g/L姜粉时的4.5%,降幅低于同类研究结果[13]。可见,增加姜粉用量有利于提高啤酒中酚类物质的稳定性,进而有效抑制啤酒贮藏过程中抗氧化活性的衰减(图3)。
羰基化合物与乙酸化的硫代巴比妥酸反应形成生色团,其吸光值(TBA)可反映食品老化程度,TBA越高说明老化越严重[38]。如图4-b所示,发酵结束时,添加0.1 g/L姜粉后啤酒的TBA值与对照无显著差异;姜粉用量继续增加,导致TBA值升高。啤酒贮藏30 d后,TBA值显著升高,其中对照组由0.295增加至0.509,增幅最高为72.7%,此时添加姜粉的啤酒中TBA值均显著低于对照。增加姜粉用量使TBA值的增幅逐渐降低;超过0.3 g/L时,TBA增幅相对稳定为43.9%～45.7%。姜粉对啤酒老化劣变的抑制作用可能与酚类物质的变化相关,因为多酚可通过捕获α-二羰基化合物等阻止非酶糖基化终产物的形成[39]。
a-总多酚;b-TBA值
图4 姜粉添加量对总多酚和TBA值的影响
Fig.4 Effects of ginger powder amount on total polyphenols and TBA value
3 结论
添加姜粉导致啤酒酵母的糖代谢速率降低,启发滞后。添加低于0.7 g/L的姜粉有利于啤酒酵母增殖,但不影响发酵度、酒精度和黏度等。姜粉用量增加,啤酒中α-氨基氮、姜辣素含量线性增加,挥发性酯含量降低,辛香感、苦味和辣味逐渐增强。添加姜粉使啤酒中总多酚含量增加,抗氧化能力增强,但贮藏30 d内总多酚、抗氧化活性与TBA衰减程度显著降低。煮沸麦汁中推荐添加0.3～0.5 g/L的姜粉,可获得辛香适宜、酒体浑厚、品质稳定的浑浊小麦啤酒。但添加姜粉对啤酒抗氧化能力与氧化稳定性的影响机制还需要更细致的研究和阐释。
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