有氧发酵型无醇啤酒加工工艺优化

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇有氧发酵型无醇啤酒加工工艺优化范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

结果与分析

1单因素实验

1.1糖化时间对无醇啤酒酒精度的影响

糖化是使麦芽中的淀粉转变成可溶性无色糊精和可发酵性糖的过程，它关系到麦芽汁收率或原料利用率。在接种量为1%，发酵时间为48h，摇床转速为150r/min，发酵条件pH4.5，可溶性固形物含量为12的条件下，控制糖化的时间分别为1、2、3、4、5、6、7h，结果如图1所示：糖化时间为4h时，无醇啤酒的酒精度最低。这说明，糖化时间过高或者过低都不利于无醇啤酒的生产，最佳的糖化时间为4h。

1.2接种量对无醇啤酒酒精度的影响

接种量对发酵工艺至关重要，在发酵时间为48h，摇床转速为150r/min，糖化时间为4h，发酵条件pH4.5，可溶性固形物含量12的情况下，控制接种量为0.9‰、1.2‰、1.5‰、1.8‰、2‰、2.2‰、2.5‰，结果如图2所示：由图2可知，接种量的多少对酒精度的影响很大，接种量高，酵母菌繁殖迅速，有部分酵母菌会接触不到氧气而厌氧发酵，接种量过高，酵母菌所需的营养成分有限，不利于发酵，所以酒精度会相应有所下降。所以当接种量为1‰时最佳。

1.3摇床转速对酒精度的影响

在发酵时间为48h，接种量为1‰，糖化时间为4h，pH4.5，可溶性固形物含量12的情况下，控制摇床转速为80r/min、90r/min、100r/min、110r/min、120r/min、130r/min、140r/min、150r/min、160r/min、170r/min、180r/min。使用摇床发酵主要为了让酵母菌进行有氧呼吸，抑制它的厌氧发酵产生酒精，转速过小，通氧量不够，转速过大，酵母菌的细胞结构可能被破坏，影响风味物质的形成，转速最佳为150r/min。2.1.4发酵时间对酒精度的影响啤酒发酵一般在3~7天左右，本试验在接种量为1‰，糖化时间为4h，摇床转速为150r/min，pH4.5，可溶性固形物含量12的情况下，控制发酵时间24h、48h、72h、96h、120h、144h、168h、192h，结果如图4：由图4可知，当发酵时间过长时，酵母菌易进行厌氧发酵产生的酒精度较高，发酵时间过短，发酵不完全，口味差，所以当发酵时间为48h，酒精度最低，无醇啤酒口感风味也更好。

2响应面分析

2.1响应面分析优化试验设计及方差分析p值小于0.05，表明此模型显著，且此模型中一次项B、D项均为显著项。并且该模型的R2=95.01，说明此模型与实验实际拟合较好，实验失拟项不显著，因此可用该回归方程代替实验真实点对实验结果进行分析。

2.2.2拟合模型的建立通过中心组合试验获得的试验数据，利用Minitab15软件对试验数据结果进行整理分析，确立如下回归预测模型：Y=0.432+0.0611A+0.09444B+0.0556C+0.19444D-0.10625AB-0.04375AC+0.14375AD-0.24375BC-0.10625BD-0.16875CD+0.44733A2+0.14733B2+0.19733C2-0.25267D2。根据α=0.05显著水平剔除不显著项，简化后的回归方程为：Y=0.432+0.09444B+0.19444D-0.10625AB+0.14375AD-0.24375BC-0.10625BD-0.16875CD+0.44733A2+0.19733C2-0.25267D2

2.3响应面分析随着糖化时间的增加，酒精度先降低后升高，不受发酵时间的交互作用影响。糖化时间对酒精度的影响受接种量的交互作用影响，当接种量为0.8‰时，随着糖化时间的增加，酒精度先降低后增加，当接种量为1.2‰时，随着糖化时间的增加，酒精度先降低后增加。接种量对酒精度的影响受发酵时间的交互作用影响，当发酵时间较短时，随着接种量的增加，酒精度也增加，当发酵时间较长时，随着接种量的增加酒精度降低。糖化时间对酒精度的影响受摇床转速的交互作用影响，接种量对酒精度的影响也受摇床转速的影响，当摇床转速较小时，随着接种量的增大，酒精度升高，当摇床转速较大时，随着接种量的增加，酒精度先降低后升高。发酵时间对酒精度的影响同样受摇床转速的影响。回归系数显著性检验表明，在各因素水平范围中，对无醇啤酒酒精度影响排序为摇床转速＞接种量＞糖化时间＞发酵时间。通过软件分析，得到有氧发酵型无醇啤酒的最佳发酵工艺为接种量1‰，糖化时间为4h，摇床转速为120r/min，发酵时间为57.2083h。在此条件下，无醇啤酒酒精度预测值为0.1%。实际操作中将响应面分析法优化的工艺条件适当调整为接种量1‰，糖化时间为4h，摇床转速为120r/min，发酵时间为48h。在此条件下对无醇啤酒的酒精度进行三次试验，测得酒精度为（0.1±0.1）%，响应面的实验值与回归方程预测值吻合良好[12-14]。

3GC-MS结果与分析

有氧发酵型无醇啤酒的香气成分的GC-MS总离子流色谱图如下所示：将制备好的有氧发酵型无醇啤酒与传统的采用低温控制发酵型的无醇啤酒进行对比，检测其中的香气成分及含量，由表5可得，有氧发酵法生产的无醇啤酒共检测出31种香气物质，低温发酵法生产的无醇啤酒共检测出29中香气物质，两者共有的香味物质有19种，主要是醇类，酸类，酯类，烷烃，酚类。有氧发酵型无醇啤酒主要有醇类9种，占2.3%，正癸醇最多，虽含乙醇，但含量很小，在无醇啤酒允许的范围内，多数醇类具有不愉快的香气，对酒类的香气质量呈负相关但苯乙醇香味独特，具有玫瑰香、紫罗兰香、茉莉花香等多样风味；酸类共7种，占20.47%，辛酸最多；酯类化合物有8种，占57.9%，以癸酸乙酯为主体香，它有典型的果香气，乙酸乙酯、己酸乙酯、异戊酸异戊酯对香气的贡献也很大，乙酸乙酯为啤酒的主体香，长链烷烃有正十四烷，正十六烷；低温发酵型无醇啤酒主要有醇类8种，占9.85%，己醇最多；酸类5种，占61.39%，辛酸最多，为主体香，异丁酸、十九氟癸酸对香气贡献较大；酯类化合物有7种，占17.33%，癸酸乙酯最多，未检测出己酸乙酯。乙酸乙酯、戊酸乙酯对香气的贡献也较大，长链烷烃中，正十四烷含量较多，占4.30%。有氧发酵型无醇啤酒的酸种类比低温发酵型丰富，都以辛酸最多，低温发酵型无醇啤酒未检测出丁酸、戊酸、4-氨甲基苯甲酸。有氧发酵型无醇啤酒的酯类也比低温发酵型多，均以癸酸乙酯为主体香，低温发酵型酯类中未检测出己酸乙酯，而己酸乙酯为啤酒的典型香气成分。有氧发酵型无醇啤酒的醇类比低温发酵型多，以正癸醇最多。低温发酵型无醇啤酒未检测出香叶醇、苯乙醇、正癸醇，以己醇最多。总体来看，有氧发酵型无醇啤酒酯类含量更丰富，香气种类更多[15-17]。

结论

根据单因素试验结果可知，生产有氧发酵型无醇啤酒时，糖化时间4h，接种量1‰，转速150r/min,发酵时间为48h时酒精度最低。根据响应面分析结果可知，各因素的影响从大到小依次为摇床转速、接种量、糖化时间、发酵时间。应用响应面分析法优化无醇啤酒的加工工艺时，结果为接种量1‰，糖化时间4h，摇床转速120r/min，发酵时间48h，在此条件下无醇啤酒的酒精度为0.2%。将有氧发酵型无醇啤酒的香气成分与传统的低温发酵无醇啤酒进行比较，两者香气成分存在一定差异。有氧发酵型无醇啤酒中，辛酸、正十六烷、异戊酸异戊酯、癸酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯为主要的香味物质；低温发酵型无醇啤酒中，己醇、己酸、辛酸、异丁酸、癸酸乙酯、乙酸乙酯为主要的香味物质。数据显示有氧发酵型无醇啤酒的香味物质比低温发酵型更丰富，酯类含量更多，说明低温发酵可能会阻碍相关的香味物质的形成，有氧发酵的工艺条件值得推广。综上所述,通过有氧发酵法生产无醇啤酒，感官、理化、卫生指标均符合无醇啤酒国标，且生产工艺简单操作方便，产品口味醇正，色泽淡黄，香气怡人，有氧发酵法是生产无醇啤酒的一种好方法。

作者：马荣山 娄怡 单位：沈阳农业大学食品学院