青稞与大麦、小米、高粱等同属于谷物杂粮,主要种植于青海、西藏、云南、四川等地,其品种繁多、资源丰富。与其他种类作物相比,青稞富含β-葡聚糖、多酚、维生素和类黄酮等多种活性成分,具备降血糖、降血脂、抗肥胖等生物功能。青稞也因其具有耐寒、适应性强、生长周期短、抗逆性强等优良特性,逐渐成为有发展前景的经济作物[1]。
在啤酒酿造过程中,添加青稞或青稞麦芽可获得不同风味和口感的青稞啤酒(酒精体积分数一般为5%～7%)。刘皓等[2]发现,添加质量分数为20%～40%黑青稞麦芽可以显著改善啤酒的风味组成,增加酯类物质含量,使啤酒展现出较好的风味和感官特性。于佳俊等[3]通过对青稞啤酒、大麦啤酒和小麦啤酒的理化指标、风味指标、功能性指标进行对比发现,青稞啤酒是3款啤酒中最好的一款。青稞啤酒口感清爽,富含多种对身体健康有益的生物活性化合物,如多酚、β-葡聚糖和类黄酮等[4]。啤酒中多酚含量为120～200 mg/L,多酚可以改善啤酒的抗氧化活性和感官特性等[5],提高酒体丰满度、增添啤酒风味[6]。啤酒中β-葡聚糖含量低于150 mg/L,β-葡聚糖可以提高啤酒风味醇厚度、改善泡沫稳定性[7]。类黄酮具有酚类化合物的通性,在啤酒中具有抗氧化的功效。因此,利用青稞麦芽酿造青稞啤酒,能最大限度保留青稞特有的有效成分,使其具有酒用和保健的功效,是普通啤酒和青稞啤酒典型特征的完美结合[8]。
目前,国内对青稞麦芽用于啤酒酿造的研究报道鲜见,对于添加不同质量比例青稞麦芽的酿造表现还有待进一步探索。本研究以添加不同比例的青稞麦芽(甘青4号)和大麦麦芽(0%、20%、40%、60%、80%、100%,质量分数)为原料酿造青稞啤酒,并对其理化指标、总酚含量、抗氧化能力、感官特性以及风味物质组成进行了检测和分析,以期获得最佳的青稞麦芽添加比例,为酿造出品质优良的青稞啤酒,和青稞啤酒产业开发提供理论基础和数据支撑。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
材料:大麦芽,奇台县春蕾麦芽制造有限公司;甘青4号,中粮营养健康研究院;啤酒花,新疆方睿啤酒原料制品有限责任公司;BF16啤酒活性干酵母,安琪酵母股份有限公司。
试剂:β-葡聚糖标准品(纯度>98%)、芦丁标准品(纯度>98%)、FeSO4·7H2O标准品(纯度>98%),上海安谱实验科技股份有限公司;DPPH、ABTS标准品,上海源叶生物科技有限公司;刚果红,天津市大茂化学试剂厂;浓硫酸、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氢氧化钠、乙醇、无水醋酸钠、冰乙酸、盐酸,北京化工厂。
1.2 仪器与设备
BGT-12糖化仪,香港塞维斯检测设备科技有限公司;PB-10酸度计,德国赛多利斯公司;DLFU麦芽粉碎机,大连中汇达科学仪器有限公司;GC-MS-2020 NX气相色谱质谱联用仪(配备AOC-6000三位一体自动进样器、20 mL SPME/顶空样品瓶及安全瓶盖)、SPME fiber Carboxen/DVB/PDMS固相微萃取头(50/30 μm,2 cm)、UV-1900i紫外分光光度计、LA-20AT高效液相色谱仪,岛津企业管理(中国)有限公司;SorvallST16R台式高速冷冻离心机、Multiskan Sky酶标仪,ThermoFisher公司;DMA 4500M密度仪,奥地利Anton Paar公司。
1.3 实验方法
1.3.1 青稞麦芽制备
选择成熟饱满、无破损的青稞200 g,用质量分数0.1%的次氯酸钠溶液浸泡30 min后用去离子水冲洗干净,种子和去离子水以料液比1∶5(g∶mL)进行浸麦,在发芽的过程中每天喷水使其浸麦度保持在43%。青稞制麦工艺为:首先15 ℃浸麦8 h,空气休止16 h,15 ℃浸麦8 h,后16 ℃发芽96 h,发芽完成后进入排潮阶段,即45 ℃ 3 h,55 ℃ 3 h,65 ℃ 3 h,75 ℃ 3 h,85 ℃焙焦3 h,之后人工去除麦根于4 ℃保存。
1.3.2 啤酒样品的制备
将青稞麦芽和大麦麦芽分别按照0∶10、1∶4、2∶3、3∶2、4∶1、10∶0 (质量比)称量、粉碎,按照1∶4(g∶mL)的料液比加入45 ℃蒸馏水,放入糖化仪中进行糖化,糖化程序参照刘皓等[2]方法。糖化结束后将麦汁迅速冷却至45 ℃进行过滤,将过滤得到的滤液煮沸60 min,煮沸10 min时加入苦花,添加量以麦汁体积计算约0.12 g/L,煮沸50 min时加入香花,添加量以麦汁体积计算约0.44 g/L。煮沸结束后,用无菌封口膜密封,待麦汁冷却后用无菌水调节至11 °P,分别装至2 L的灭菌锥形瓶中,以1 g/L的比例添加酵母,插上发酵栓,置于20 ℃培养箱中发酵,每日称重,质量损失小于0.2 g时,视为主发酵结束。将发酵液装入600 mL棕色啤酒瓶中,4 ℃后发酵7 d,过滤即得成品啤酒。在主发酵期间每日取样,低温保藏待测。样品分别命名为H1(对照组)、H2、H3、H4、H5、H6。
1.3.3 理化指标测定
pH通过pH计进行测定;浊度、色度、总酸、双乙酰含量按照文献[9]的方法进行测定;乙醇含量按照陈文波等[10]的方法进行测定。
1.3.4 β-葡聚糖含量测定
β-葡聚糖含量按照QB/T1686—2008《啤酒麦芽》中加入荧光法进行测定。
1.3.5 酚类物质含量测定
总酚含量采用福林酚法进行测定;总黄酮含量采用对二甲基氨基肉桂醛-盐酸盐法进行测定;总花色苷含量采用pH示差法进行测定。
1.3.6 抗氧化能力测定
DPPH自由基、ABTS阳离子自由基清除能力参考樊玉婷等[11]方法进行测定;羟自由基清除能力参考李玉栋[12]方法进行测定;总抗氧化能力采用铁离子抗氧化能力法(ferric reducing ability of plasma,FRAP)进行测定。
1.3.7 风味物质测定
采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)测定啤酒中的风味物质。样品制备参考GIANNETTI等[13]的方法,选用10 μL 2-甲基-3-庚酮(质量浓度为8.05 μg/mL)溶液作为内标。气相色谱条件和质谱条件参考文献[14]中的方法进行设定。
1.3.8 气味活性值(odor activity value,OAV)计算
通过检索风味描述数据库(https://www.femaflavor.org/flavor-library)与风味物质特征进行比对,得到风味物质描述。根据青稞啤酒中风味物质的质量浓度和各化合物在水溶液中的嗅觉阈值[15]计算OAV,计算如公式(1)所示:
(1)
0.1≤OAV≤1的组分被视为对样品风味具有修饰作用,OAV≥1的组分被视为对样品风味具有贡献作用,OAV≥10的组分被视为重要香气物质[16]。
1.3.9 啤酒的感官品评
将发酵后的青稞啤酒在4 ℃下贮存14 d以上,待酒体风味稳定后,进行后续的感官品评实验。邀请10位具有丰富品评经验的专业品酒员对所酿啤酒进行感官评价,对啤酒所呈现出来的外观、泡沫、香气以及口感进行打分[17],总分100分,具体评分标准见表1。
表1 青稞啤酒感官评价标准
Table 1 Sensory evaluation standard of highland barley beer
项目评分标准评分/分外观(20分)酒液清亮透明有光泽,无悬浮物16～20酒液略清亮透明有光泽,无悬浮物11～15酒液略浊颜色暗淡,存在悬浮物≤10泡沫(15分)泡沫洁白细腻厚实,挂壁持久12～15泡沫较洁白细腻厚实,挂壁持久9～11泡沫松散不洁白,挂壁时间较短或不起泡沫≤8香气(25分)具有明显的酒花香、麦芽香气、各香协调21～25酒花香、麦芽香水果香气不明显16～20存在异味(酸味、腐败味),无独特香气≤15口感(30分)杀口力舒适、甜苦适中,口感细腻,略显愉悦26～30酒体协调、较爽口、有一定的杀口力21～25酒体粗糙淡薄、略有杂味11～20无杀口感,口味杂乱≤10协调性(10分)酒体爽口协调6～10酒体较爽口协调3～5酒体不协调≤2
1.4 数据处理
采用Excel 2010和IBM SPSS Statistic 27软件对数据进行整理,通过单因素方差分析和Duncan多重比较进行显著性分析,结果以“平均值±标准差”的形式表示,由Origin 2021软件作图。
2 结果与分析
2.1 不同比例麦汁过滤时间分析
麦汁过滤时间会影响麦汁质量和啤酒的风味,也会影响生产效率和成本。由图1可知,添加青稞麦芽的麦汁过滤时间较长,且随着青稞麦芽添加比例的增加,麦汁过滤时间先延长后缩短,青稞麦芽添加比例为80%时,麦汁过滤所需时间最长,猜测这可能是青稞麦芽中高β-葡聚糖含量(麦汁中β-葡聚糖含量也越高,麦汁过滤更困难)和大麦麦芽中麦壳(添加80%青稞麦芽时,麦壳作为过滤介质,会使麦槽层的渗透性变差,而青稞麦芽无麦壳包裹)共同作用的结果,即β-葡聚糖产生的阻力弱于β-葡聚糖和大麦麦壳共同产生的阻力。
图1 不同比例麦汁过滤时间
Fig.1 Different proportion of wort filtration time
注:H1(对照组)、H2、H3、H4、H5、H6分别为添加0、20%、40%、60%、80%、100%(质量分数)青稞麦芽(下同);图中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。
2.2 不同比例麦汁发酵过程理化指标分析
啤酒中β-葡聚糖含量的高低取决于麦芽中β-葡聚糖含量,由图2-a可知,随着青稞麦芽添加比例的增加,各组麦汁中β-葡聚糖含量逐渐升高,100%青稞麦芽汁中β-葡聚糖含量最高,为1 393.94 mg/L。在发酵过程中,随着发酵时间的延长,6组发酵液中的β-葡聚糖含量均减小,这主要是因为β-葡聚糖分子质量较大,发酵过程中受到冷凝物以及酿酒酵母沉降等因素的影响使其含量发生改变[18]。发酵结束后,6组发酵液中β-葡聚糖含量分别为(21.32±0.25)、(20.25±0.62)、(19.34±0.33)、(50.69±1.33)、(97.25±0.95)、(129.48±1.72) mg/L,均符合啤酒中β-葡聚糖控制标准(<150 mg/L)。
a-β-葡聚糖;b-发酵度;c-pH
图2 不同比例麦汁发酵过程中β-葡聚糖含量、发酵度和pH的变化
Fig.2 Changes of β-glucan content, fermentation degree, and pH during fermentation with different ratios
啤酒发酵度不仅反映成品酒对应批次原料质量的好坏,而且对啤酒的品质以及口感有很大的影响[19]。由图2-b可知,发酵1～2 d时,不同比例发酵液发酵速率最高,这可能是因为酵母自身的发酵性能较强,麦汁中的可发酵性糖含量较高所致[2]。发酵4～6 d时,6组发酵液的发酵度均呈现下降趋势,但青稞麦芽添加组的降糖速率均低于大麦麦芽组,且随着青稞麦芽添加比例的增加,降糖速率逐渐降低,这可能是由于大麦麦芽和青稞麦芽中碳源和氮源的种类和含量不同,酵母代谢模式不同,进而引起发酵度出现差异[20]。
pH对啤酒的影响贯穿整个加工过程,麦汁中pH影响酵母的代谢作用,发酵过程中pH影响游离酸的含量,成品酒中pH影响啤酒的颜色、口感以及风味稳定性,在某些情况下,pH下降也会影响乙醇产量[21]。因此,在酿造过程中研究pH的变化对啤酒质量的控制尤为重要。如图2-c所示,麦汁的pH值为5.5～5.7,麦汁发酵0～2 d,pH迅速下降,这主要是由于发酵过程中二氧化碳和有机酸的形成以及磷酸盐缓冲物质的减少造成的[22]。发酵2 d后,各组的pH缓慢减小,最后均有轻微上升,这可能是由于发酵液中的营养物质减少(如糖和可同化氮),酵母开始少量利用积累的有机酸产生乙酸,同时乙酸与钠离子结合生成乙酸钠,使得pH回升[23]。
2.3 不同比例青稞啤酒理化指标分析
麦汁通过糖化、发酵等酿造工艺得到口味纯正、风味独特的青稞啤酒,其理化指标见表2。浊度是反映啤酒透明度的指标,直接影响啤酒的外观质量和非生物稳定性。添加青稞麦芽的啤酒浊度较高,且随着青稞麦芽添加比例的增加,啤酒的浊度逐渐升高。啤酒生产过程中有多种因素可以导致啤酒浊度升高,如多酚含量、氧含量、温度、碳水化合物含量等,随着青稞麦芽添加比例的增加,麦汁中对啤酒浊度有显著影响的花色苷和β-葡聚糖含量均显著增加,这是影响啤酒浊度的主要原因[2]。
表2 不同比例青稞啤酒理化指标
Table 2 Physical and chemical indexes of highland barley beer with different proportion
检测指标H1H2H3H4H5H6初始糖度/°P 11±0.01a 11±0.01a 11±0.01a 11±0.01a 11±0.01a 11±0.01a最终糖度/°P1.26±0.01f1.41±0.01e1.58±0.01d1.75±0.01c1.91±0.01b2.12±0.01a浊度/NTU11.30±0.14d11.45±0.07cd11.55±0.07cd11.75±0.21c14.20±0.14b16.25±0.07apH值3.83±0.03a3.76±0.02b3.65±0.05d3.68±0.02cd3.72±0.01bc3.72±0.01bc总酸含量/(mg/100 mL)2.18±0.03c2.13±0.04cd2.08±0.03d2.27±0.04b2.33±0.01ab2.36±0.03a双乙酰含量/(mg/mL)0.045±0.01d 0.046±0.02d 0.058±0.04a 0.049±0.01c 0.054±0.01ab 0.051±0.02abc乙醇含量/(mg/mL)6.75±1.03a 6.16±0.02ab 5.34±0.02b 5.29±0.01b 5.25±0.01b4.20±0.02c色度/EBC9.20±0.01e9.33±0.00d9.85±0.01d9.91±0.00c10.30±0.01b10.44±0.01a
注:表中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。
总酸是指啤酒发酵过程中产生的脂肪酸以及其他有机酸的总和。啤酒中的酸包括挥发性及不挥发性的各种酸,同时这些酸及其盐类也是酒中的重要缓冲物质,有利于各种酶的作用以及蛋白质凝固和酵母凝集。适宜的总酸能赋予啤酒柔和清爽的口感,总酸含量偏低,导致啤酒口感粗糙;总酸含量偏高,则造成啤酒风味单调,入口不愉快。由表2可知,成品酒中总酸含量为2.08～2.36 mg/100 mL,呈现先降低后升高的趋势,这与pH变化趋势一致。
连二酮类物质对啤酒风味有很大的影响,双乙酰是典型的连二酮类物质之一,双乙酰为主发酵过程中酵母代谢产物,在后发酵期被逐步还原,使其浓度下降。啤酒中的双乙酰含量应低于0.1 mg/L,否则就会给啤酒带来不太好闻的饭馊味[24]。由表2可知,与对照组相比,添加青稞后的啤酒中双乙酰含量稍有增加,但远低于啤酒风味阈值。
麦汁中的大部分糖类物质被用于酵母繁殖以及乙醇生成,由表2可知,添加青稞麦芽的啤酒残糖含量较高,且随着青稞麦芽添加比例的增加,残糖含量逐渐上升,这与乙醇含量变化相反,说明添加青稞麦芽会影响乙醇的生产效率。乙醇含量的变化可能与麦汁中碳水化合物以及氮源种类和含量密切相关,而麦汁成分受麦芽种类和麦汁制备工艺影响[21]。
随着青稞麦芽添加比例的增加,成品酒的色度逐渐上升,H6青稞啤酒色度最高为10.44 EBC,且各组成品酒之间存在显著差异,这可能是因为成品酒中pH不同,导致色素物质凝析程度不同。另外,青稞麦芽中的酚类和花色苷等物质的含量和种类不同也会导致其色度发生变化[25]。
2.4 不同比例青稞啤酒多酚物质含量分析
酚类物质会显著影响啤酒颜色和感官特征,如酒体的涩味、苦味和丰满度。基于多酚对啤酒的影响,进一步测定了6组啤酒中的总酚含量。如图3-a所示,6组啤酒中的总酚含量分别为206.22、239.80、251.76、271.52、226.44、247.96 mg/L。与对照组相比,添加青稞麦芽会显著增加啤酒中总酚含量,且随着青稞麦芽添加比例的增加,总酚含量先上升后下降,H4青稞啤酒中总酚含量最高,这是因为啤酒中70%～80%的酚类物质来源于酿造麦芽本身,在发酵过程中,酚类物质会与麦汁和发酵液中蛋白质结合产生浑浊,在后续过滤中会滤掉浑浊物,使得青稞啤酒中的总酚含量减少。
a-总酚;b-总黄酮;c-花色苷
图3 不同比例青稞啤酒中酚类化合物含量
Fig.3 Content of phenolic compounds in beer with different malt ratio of highland barley
黄酮是啤酒中重要的生物活性成分,如图3-b所示,添加青稞麦芽可以显著提高啤酒中总黄酮含量,且随着青稞麦芽添加比例增加,6组啤酒中总黄酮含量呈现先升高后降低的趋势,其变化规律与总酚含量变化相似。其中,H4青稞啤酒中总黄酮含量最高,为155.07 mg/L,与H1、H2、H5和H6组存在显著差异。
青稞麦芽中富含花色苷类物质,其含量高低对啤酒色度有一定的影响。如图3-c所示,随着青稞麦芽添加比例的增加,花色苷的含量逐渐上升,H6青稞啤酒中花色苷含量最高为28.39 mg/L,由此说明添加青稞麦芽对花色苷含量有正向影响。另外,啤酒中花色苷含量的变化规律与色度变化规律一致,这说明麦芽中花色苷含量是影响啤酒色度的重要因素。
2.5 不同比例青稞啤酒的抗氧化分析
啤酒是天然抗氧化剂的主要来源,其中多酚物质作为有效自由基清除剂、抑制剂和螯合剂,影响啤酒的色泽、口感和风味[26]。如图4所示,添加青稞麦芽能显著提高啤酒的ABTS阳离子自由基清除能力、DPPH自由基清除能力、羟自由基清除能力和总抗氧化能力,其中H4青稞啤酒的ABTS阳离子、DPPH自由基、羟自由基清除能力和总抗氧化能力均最强,分别为40.37%、18.29%、12.27%和11.05 μmol/mL,显著高于其他5组,此结果可能与啤酒中总酚含量相关。与对照组H1相比,H2青稞啤酒对DPPH自由基清除能力有显著影响,而对ABTS阳离子自由基清除能力无显著影响,这是因为两者的结构及自由基消除机理不同,因此对同种样品抗氧化能力得出的结论也存在差异[27],对于此种差异将会在后续实验中进一步进行探索。整体而言,青稞啤酒中的抗氧化性与总酚含量相关,且添加青稞麦芽能不同程度地提高啤酒的抗氧化性。因此,青稞啤酒是一种比普通啤酒更好的天然抗氧化剂。
a-ABTS阳离子自由基清除能力;b-DPPH自由基清除能力;c-羟自由基清除能力;d-总抗氧化能力
图4 不同比例青稞啤酒的抗氧化能力
Fig.4 Antioxidant capacity of beer with different ratio of highland barley
2.6 不同比例青稞啤酒多酚与抗氧化性的相关性分析
如图5所示,不同比例青稞啤酒中总酚含量、总黄酮含量、总花色苷含量均与ABTS阳离子自由基清除能力、DPPH自由基清除能力以及羟自由基清除能力均呈正相关,总黄酮含量与总抗氧化能力呈正相关,花色苷含量与总抗氧化能力呈显著负相关。就ABTS阳离子自由基清除能力而言,总酚含量与其清除力相关性最强,其次是花色苷含量,最后是总黄酮含量。就DPPH自由基清除能力而言,与其相关性的强弱顺序为:总酚>花色苷>总黄酮;就羟自由基清除能力而言,与其相关性的强弱顺序为:花色苷>总酚>总黄酮;就总抗氧化能力而言,与其相关性的强弱顺序为:花色苷>总黄酮>总酚。结果表明青稞麦芽可以增加啤酒中的总酚含量、花色苷含量和总黄酮含量,进而增加啤酒的抗氧化能力。
图5 不同比例青稞啤酒多酚与抗氧化性的相关性分析
Fig.5 Correlation analysis between polyphenols and antioxidant activity in different proportions of highland barley beer
注:红、蓝色分别表示正、负相关的关系,颜色越深、圆越大相关性越;方格中数字为相关性系数。
2.7 不同比例青稞啤酒中风味化合物分析
2.7.1 不同比例青稞啤酒风味物质结构特征分析
采用HS-SPME-GC-MS技术,对6组啤酒中的风味物质进行定性和定量分析,选取气相色谱相似度(similarity index,SI)≥80,并除去对青稞麦芽风味影响小的烷烃类物质,如图6-a所示,从H1～H6啤酒中分别检测出33、37、38、39、40、34种风味化合物,含量分别为44.62、51.44、55.71、63.99、79.34、91.17 μg/mL。进一步分析发现,添加青稞麦芽的啤酒风味物质含量明显增加,而风味物质种类呈现先增加后减小的趋势,这表明添加适量青稞麦芽对啤酒风味具有显著影响。
a-风味物质种类和含量;b-风味物质相对含量
图6 不同比例青稞啤酒风味差异及相对含量
Fig.6 Flavor difference and relative content of highland barley beer with different proportion
将成品酒中所有挥发性化合物按照结构类型分为六类,如图6-b所示。随着青稞麦芽添加比例的增加,啤酒中酯和醇类化合物含量随之增加,酯类化合物是啤酒中主要的风味活性物质,能赋予啤酒浓烈而独特的风味[2]。醇类物质的增加可能是因为青稞麦芽中的酶活性较高,促使脂肪酸氧化形成了更多醇类物质[28]。酮类化合物仅存在于H3和H4啤酒中,含量分别仅有0.014 0、0.014 6 μg/mL。除H2啤酒外,啤酒中酸类化合物含量随麦芽添加比例的增加而增加,酸类化合物也是啤酒的主要呈味物质之一。
2.7.2 不同比例青稞啤酒风味化合物鉴定
为明确不同比例青稞啤酒中的香气化合物,对检测到的挥发性成分进行OAV分析,筛选得到35种风味化合物,如附表1(https://doi.org/10.13995/i.cnki.11-1802/ts.041557)所示,其中酯类17种、酮类1种、酸类5种、醛类1种、醇类11种。酯类物质是6组啤酒中种类最多的化合物,大部分呈现果香味,是啤酒中的重要香气成分。酯类的形成与酵母的生长和脂肪酸的代谢有关,适量的酯类物质使酒体丰满协调,超过阈值时,会形成不愉快的异香[29]。辛酸乙酯在6组啤酒中OAV(251.57～779.39)较高,可以赋予啤酒果味和奶油味。乙酸苯乙酯和己酸乙酯OAV分别为122.99～277.4和40.78～119.34,可以赋予啤酒花香味、甜味和果味。丁酸乙酯在H1成品酒中OAV最高,为845.68,可以赋予啤酒苹果味。随着青稞麦芽添加比例的增加,癸酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯等物质的OAV呈不同程度上升趋势,说明加入青稞麦芽可以使啤酒的果香味和花香味更浓郁。醛酮类化合物主要来源于脂肪氧化和氨基酸降解[30]。6组啤酒中检测出的醛酮类化合物为大马士酮和乙醛,大马士酮仅出现在H3和H4啤酒中。乙醛仅出现在H4啤酒中,这可以赋予啤酒独特的苹果味、玫瑰味和醛味。酸类化合物可以调节啤酒的酒体和口感,但是酸类化合物阈值较高,对啤酒有风味贡献的化合物较少。6组啤酒中共有的酸类化合物为己酸和辛酸,OAV分别为0.07～0.13、1.08～3.12,可以赋予啤酒奶酪味。醇类物质是酵母糖代谢和氨基酸代谢的产物,是构成啤酒整体风味特色的主要成分,直接影响啤酒的香气和口感,但含量过高会带来明显杂醇味[31]。6组啤酒中OAV最高的醇类化合物是月桂醇,为1 627.7～2 378,赋予啤酒青草味和苹果皮味。
2.7.3 不同比例青稞啤酒关键风味化合物成分分析
为进一步揭示不同比例青稞啤酒的风味差异性,采用主成分分析法(principal component analysis,PCA)分析了6组啤酒OAV>1的18种关键风味化合物,结果见图7。PC1和PC2方差贡献率分别为66.01%和13.8%,累计方差贡献率为79.81%,足以区分不同比例青稞啤酒的风味特征。由图7-a可知,PC1方差贡献率最高,其中,H1、H4、H3位于PC1负半轴,H5、H6位于PC1正半轴,说明H5、H6与H1、H4、H3啤酒风味差异性较大。另外,由表3可知,随着青稞麦芽添加比例的增加,青稞啤酒综合得分也随之提升,说明添加青稞麦芽可丰富啤酒风味,提升啤酒口感。由图7-b可知,H1、H4、H3风味综合表征点位于第二象限,与丁酸乙酯、乙酸异丁酯、大马士酮相关性较高,主要呈现苹果味、甜味和玫瑰味。H5、H6风味综合表征点位于第一象限,与月桂酸乙酯、正己醇、肉桂酸乙酯、辛酸乙酯、1-癸醇、癸酸乙酯、辛酸相关性较高,主要呈现花香味、奶油味、橙子味。
a-主成分得分图;b-载荷图
图7 不同比例青稞啤酒风味物质主成分分析得分图和载荷图
Fig.7 PCA score chart and load chart of flavor substances in different proportions of highland barley beer
表3 不同比例青稞啤酒风味物质主成分得分表
Table 3 Table of main components of flavor substances in different proportions of highland barley beer
不同比例青稞啤酒PC1(66.0%)PC2(13.8%)得分/分排名H1-5.420.39-3.52 6H20.03-3.12-0.41 4H3-1.411.29-0.75 5H4-0.210.17-0.12 3H52.20.791.56 2H64.810.493.24 1
2.8 感官评价分析
感官评价是最直观体现啤酒质量以及是否获得消费者青睐的重要指标,如图8-a所示,除H6外,添加青稞麦芽的啤酒感官评分均高于未添加青稞麦芽啤酒,其中H4啤酒的感官评分最高,为84分。由图8-b可知,在啤酒外观方面,6组青稞啤酒均不存在明显悬浮物,H6色度和浊度最高,H1颜色暗淡,故而得分较低;在泡沫方面,H4泡沫洁白细腻厚实,得分最高,这与其良好的泡持性和起泡性密切相关,也可能与多酚含量相关[32]。在香气方面,H4和H5有明显的麦芽香和酒花香气,且香气浓郁醇厚,得分较高,这可能与风味物质种类和含量相关;在口感方面,得分最高的是H4和H2,其口味纯正爽淡,无异味,H5和H6酒体中略有酸味;在协调性方面,H6得分最低,H4得分较高,这可能与醇酯等风味物质的控制密切相关[33]。综上,添加青稞麦芽能够增加啤酒的口感和风味,添加比例为60%(质量分数)时啤酒香气浓郁且具有独特的青稞麦芽风味。
a-感官评分;b-感官指标雷达图
图8 不同比例青稞啤酒感官评分和感官指标雷达图
Fig.8 Sensory evaluation of beer with different ratio of highland barley
3 结论
本实验通过分析不同添加比例青稞啤酒的理化指标、功能性指标、抗氧化活性及香气成分,揭示了不同比例青稞麦芽对啤酒品质的影响。研究表明,添加青稞麦芽延长了麦汁过滤时间、增加了啤酒浊度、色度、花色苷含量和β葡聚糖含量,降低了发酵度、乙醇含量和pH。添加60%青稞麦芽时,啤酒中的总酚和总黄酮含量最高,分别为271.52、155.07 mg/L,抗氧化能力表现最好。在风味物质方面,6组啤酒中共检测出52种风味物质,有18种OAV>1的关键风味物质,添加60%～80%青稞麦芽时,啤酒中风味物质种类最多有40种。PCA结果表明,6组啤酒的香气成分存在明显差异,能被PC1和PC2很好地区分;在感官评价方面,H4啤酒感官评分最高。综合实验结果和经济因素,酿造优质的青稞啤酒,青稞麦芽的添加比例在60%时较为适宜。
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