啤酒发酵过程中醇酯比的变化研究（学位论文-工学）.doc

1啤酒发酵过程中醇酯比的变化研究郑翔鹏 摘要：采用顶空进样——毛细管气相色谱法测定啤酒发酵过程中三种醇和七种酯组分的综合比例通过对所检测的数据进行统计分析，表明发酵中醇酯比的变化情况，以及发酵成熟后醇酯比应控制在3.5~4.5 范围内，酒体的协调性比较好研究证明，通过发酵醇酯比的合理控制，可以有效的控制啤酒风味质量的一致性和均一性关键词：气相色谱；醇酯比；啤酒；发酵前言醇与酯是啤酒中最主要的香气物质，它们在啤酒中都有一定的含量，如异戊醇一般在40~60mg/l，有甜味和香蕉味，乙酸乙酯一般在10~30mg/l，其中，如乙酸乙酯和乙酸异戊酯类似香蕉的香气，己酸乙酯和辛酸乙酯类似苹果的香气，等等通常，C3 以上的醇类总称为高级醇，我们所分析的高级醇主要为正丙醇、异丁醇和异戊醇酯类发面，啤酒酿造过程中不同醇类和酸类的出现，交叉反应生产了酯类，从组分来讲，酯类的种类远远大于醇类，但在量方面比较少，主要的为乙酸乙酯和乙酸异戊酯，其他的量都很少在啤酒介质中由于醇和酸的酯化不可能产生，酯类的生产完全是依靠酵母的作用，由脂肪酸生成酰基辅酶 A，再与醇反应生产酯类，因此，在发酵中的众因素对酯类的生成将起到根本的影响，如发酵罐内的压力、发酵罐之间的温度均匀率，等等。

本研究在顶空进样—毛细管气相色谱法测定啤酒挥发组分的基础上，通过优化色谱条件，提高分析的灵敏度，扩大应用的范围，分析发酵液的醇酯组成，以对发酵过程的均匀性和稳定性的控制起到指导作用1、实验方法部分1.1 仪器GC6890N 色谱仪，带分流/不分流进样口，配FID 检测器；色谱柱：DB—WAXETR（30m ×0.53mm i.d.×1.0μm） ；顶空G1888A 进样器；皂沫流量计；高纯氮气，浓度99.999%；氢气、空气发生器； 20ml 顶空瓶；工作站采用 HPG2070AA 软件1.2 色谱条件柱温：起始温度 35℃，以 10℃/min 程序升温到150℃，再以 20℃/min 程序升温到 180℃保持5min，进样口温度为 150℃，检测器温度为200℃，载气为高纯氮气，浓度 99.999%以上，柱流量为 5.0ml/min，氢气 30 ml/min，空气 400 ml/min，分流比为 1：11.3 顶空进样条件温度：样品平衡温度 50.0℃，定样环 100.0℃，传输管线 100℃时间：平衡时间 25.0min，充压时间 0.13min，定量填充 0.13min，定量环平衡时间 0.20min，进样时间 0.5min；压力：样品瓶压力；20.0psi。

1.4 内标物质配制正丁醇（内标物质）溶液的配制：取 0.25ml 正丁醇于 100ml 的容量瓶中，用 40%的乙醇溶液定容摇匀，放置于冰箱中保存，使用前恢复到室温1.5 样品处理取 5ml 未处理的发酵液于 20ml 顶空瓶中，准确加入 0.10ml 正丁醇（内标物质） ，混均备用1.6 样品定性和定量分析采用正丁醇为内标物质进行定性定量，图 1 为样品的醇酯谱图Comment [U1]: 页：2Comment [U2]: 页：2Comment [U3]: 页：22min0123456789pA102030405060708090 FID1 ,(6Y7R01.D)1.69 1.934 2.19 2.5783.053.1963.5744.380 .67 4.751 5.47 .8 5.9436.156.2876.957.295 8.32 9.36图 1样品的醇酯谱图1.7样品和数据采集取样；跟踪分析 30罐啤酒的发酵全过程分析指标：甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、丁酸乙酯、正丙醇、异丁醇、乙酸异戊酯、异戊醇、己酸乙酯、辛酸乙酯2、发酵工艺部分12.0°P麦汁进罐，满罐温度为 8.0℃，满罐酵母数为 5000万左右，主酵温度为 9.0℃，当糖度降至 5.6°P时，将主酵温度升至 10℃还原双乙酰，当双乙酰含量≤0.10ppm，降温贮酒，降温至 5℃，酵母回收后排净酵母，然后经薄板冷却器急冷至 0～-1.0℃进入进行贮酒。

3、结果与讨论3.1醇酯组分数据描述对 30个发酵罐发酵状态进行跟踪分析，结果见表 1，其中由于数据量较大，选择满罐、封罐和贮酒三天的数据列出，其他部分数据省略根据所列数据的醇酯比作区域图（见图 2） ，判断发酵过程中醇酯比的大致变化情况表 1 发酵状态跟踪分析醇酯组分统计（单位：mg/l）醇酯组分 检测数量 变化范围 最小值 最大值 平均值 标准偏差 发酵状态甲酸乙酯 30 0.04 0.03 0.07 0.05 2.136乙酸乙酯 30 1.04 2.24 3.28 2.79 2.635乙酸异丁酯 30 0 0 0 0 0丁酸乙酯 30 0 0 0 0 0乙酸异戊酯 30 0.05 0.1 0.15 0.12 0.268己酸乙酯 30 0.008 0.027 0.035 0.031 0.149辛酸乙酯 30 0.005 0.065 0.07 0.067 0.0567酯总计 3.058正丙醇 30 0.36 4.70 5.06 4.82 0.589异丁醇 30 0.57 2.54 3.11 2.90 1.472异戊醇 30 3.43 15.32 18.75 16.52 3.897醇总计 24.24满罐醇酯比：7.93甲酸乙酯 30 0.003 0.097 0.1 0.099 0.024乙酸乙酯 30 1.76 14.02 15.78 14.94 0.258封罐Comment [U4]: 页：33乙酸异丁酯 30 0.01 0.035 0.045 0.038 1.574丁酸乙酯 30 0.013 0.030 0.043 0.039 0.689乙酸异戊酯 30 0.32 1.22 1.54 1.33 0.895己酸乙酯 30 0.02 0.14 0.16 0.15 0.354辛酸乙酯 30 0.02 0.24 0.26 0.23 0.298酯总计 16.826正丙醇 30 2.32 11.26 13.58 12.54 1.689异丁醇 30 2.06 7.39 9.45 8.10 2.547异戊醇 30 4.72 48.73 53.45 50.72 0.573醇总计 71.36醇酯比：4.24甲酸乙酯 30 0.04 0.09 0.13 0.11 1.484乙酸乙酯 30 1.65 15.89 17.54 16.48 0.769乙酸异丁酯 30 0.014 0.031 0.045 0.039 2.547丁酸乙酯 30 0.012 0.037 0.049 0.040 1.898乙酸异戊酯 30 0.24 1.32 1.54 1.38 1.421己酸乙酯 30 0.02 0.14 0.16 0.15 0.155辛酸乙酯 30 0.07 0.24 0.30 0.27 0.249酯总计 18.469正丙醇 30 1.42 12.00 13.42 12.68 2.148异丁醇 30 0.69 8.06 8.75 8.45 0.597异戊醇 30 6.26 50.16 56.42 52.18 4.521醇总计 73.31贮酒醇酯比：3.97图 2 发 酵 状 态 三 点 醇 酯 比 变 化 情 况3456789满 罐 封 罐 贮 酒状 态醇酯比3.2醇酯组分分析对于统计的结果，由发酵过程中醇酯各天的平均值进行作图分析，具体见（图 3-图 14） ，以判断变化情况。

4图 3 发 酵 过 程 甲 酸 乙 酯 变 化00.020.040.060.080.10.120.140.160 5 10 15 20天含量图 4 发 酵 过 程 乙 酸 乙 酯 变 化024681012141618200 5 10 15 20天含量图 5 发 酵 过 程 乙 酸 异 丁 酯 变 化-0.00500.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450 2 4 6 8 10 12 14 16天含量图 6 发 酵 过 程 丁 酸 乙 酯 变 化00.010.020.030.040.050 5 10 15 20天含量图 7 发 酵 过 程 乙 酸 异 戊 酯 变 化00.20.40.60.811.21.41.60 5 10 15 20天含量图 8 发 酵 过 程 己 酸 乙 酯 变 化00.050.10.150.20 5 10 15 20天含量图 9 发 酵 过 程 辛 酸 乙 酯 变 化00.050.10.150.20.250.30 5 10 15 20天含量图 10 发 酵 过 程 正 丙 醇 变 化024681012140 5 10 15 20天含量5图 11 发 酵 过 程 异 丁 醇 变 化02468100 5 10 15 20天含量图 12 发 酵 过 程 异 戊 醇 变 化01020304050600 5 10 15 20天含量图 13 总 酯 变 化 情 况05101520250 5 10 15 20天含量图 14 总 醇 变 化 情 况010203040506070800 5 10 15 20天含量从上各图分析可见，发酵过程中酯类变化逐渐递增，到达一定的时间后基本呈平稳状态。

其中，乙酸乙酯在发酵第七天和第九天有两个峰值，达到 17mg/l 以上，从发酵的第一天到第四天，乙酸乙酯呈快速递增，每天的增加幅度为80%、62%、89%，从第五天开始，缓慢上升，幅度约为 6%左右，从第十后开始，基本不变，达到稳定状态，即说明了发酵已基本稳定，酒体已成熟；乙酸异戊酯的变化情况与乙酸乙酯基本类似，峰值为 1.5mg/l 左右；其他五种酯类其含量较少，甲酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯含量都低于0.3mg/l，乙酸异丁酯和丁酸乙酯含量都低于0.05mg/l，它们在啤酒中具体的贡献这里不具体的阐述在总酯类方面，从上可见（见图 13） ，由于乙酸乙酯占酯类的绝大部分（90%以上） ，酯类在发酵中的变化关系与乙酸乙酯一致，前面四天快速增长，第七天和第九天有两个峰值，从第十天后开始基本不变，达到稳定状态醇类方面，基本和酯类的变化趋势一样，由于在发酵过程中醇类与酯类是同时产生的，酵母代谢生成醇类，醇类又在酶的作用下与其他物质反应生成酯类，因此，醇类与酯类的产生是相辅相成的，醇的含量在一定程度上影响酯类的含量，酯类的含量又在一定程度上体现醇类的含量从上各图可见，正丙醇、异丁醇、异戊醇都在发酵第五天达到峰值，而后保持稳定，其中，前面四天的增长幅度为 75%、30%、27%，可见，发酵的第二天醇类的产生是最旺盛的，而后逐渐递减，这与酯类产生一样，但，酯类在发酵的第三、四天仍为高增长期，因此，在伴随的醇类的产生，酯类的产生有一后滞期。

总之，醇类和酯类的变化情况基本相似3.3 醇酯比讨论分析3.3.1 发酵过程醇酯比变化上面我们分析了发酵过程醇酯的变化情况，从上图 2 也略知发酵过程中醇酯比的变化情况，具体发酵过程中醇酯比的变化关系如下图 15 所示6图 15 发 酵 过 程 醇 酯 比 变 化3.544.555.566.577.588.50 2 4 6 8 10 12 14 16 18天醇酯比从图可见，醇酯比的变化呈递减趋势，发酵前四天快速递减，降幅分别为 5%、18.7%、31%，降幅最大为第三天到第四天，从第四天后缓慢下降，在第九天出现最低值，而后呈稳定状态，在 4.0左右可见，醇酯比的关系与发酵过程中醇类与酯类关系类似，从发酵后期呈稳定状态，主要原因在上已经阐述过3.3.2 成品酒醇酯比统计针对上分析的发酵液，跟踪分析对应成品酒醇酯比情况，具体见图 16从图上可见，成品酒的醇酯比总体平均在在 4.40 左右，最高的为4.9，最低的为 3.7，其中高于平均值与低于平均值的各占 15 个样品，平均率到达 100%其中，成品酒的醇酯比比对应的成熟发酵液高 0.4，主要的原因应该是在过滤过程中的损失率不一样所引起的，也就是。