第1页：啤酒的生物稳定性与巴氏杀菌
导言：随着玻璃工业的发展，啤酒广泛采用玻璃瓶包装和玻璃杯饮用后，人们对啤酒的澄清、透明要求越来越高。啤酒与其他食品一样，具有不同的风味，一种啤酒为众多的消费者认可和喜爱，必有其与众不同之处。本章从啤酒的稳定性、啤酒的典型性、啤酒的泡沫问题、啤酒的喷涌现象和成品啤酒的质量标准与质量评价五个方面对成品啤酒做了全面的阐述。
- 啤酒稳定性
- 啤酒稳定性是风味稳定性、非生物稳定性、生物稳定性的统称。啤酒稳定性不强的问题，包括我国在内几乎每个亚洲国家都不同程度存在，被业内人士称为“亚洲病”。
- 生物稳定性
- 啤酒生物稳定性是指由于微生物污染而引起的啤酒感官及理化指标上的变化。啤酒是麦芽汁通过啤酒酵母发酵并经过滤后得到的低度饮料酒，一般过滤后啤酒中仍含有少量的啤酒酵母、其他细菌、野生酵母等微生物，由于数量很少，啤酒外观是清亮透明的；如果放置一定时间后微生物重新繁殖到10⁴～10⁵个/ml以上，则会使啤酒出现混浊沉淀，称为生物稳定性破坏。不经过除菌处理的包装啤酒称鲜啤酒，其生物稳定性仅能保持7～30天；经过除菌处理的啤酒能保持长期的生物稳定性。
提高啤酒生物稳定性的两种方法
- 巴氏杀菌法（低热杀菌法）：大多数微生物细胞不耐温，在65℃左右保持数十分钟即可被杀死，由于这项技术是由路易·巴斯德首先发现的，故称为巴斯德杀菌法（消毒法），简称巴氏杀菌法。未经巴氏杀菌的啤酒称为鲜啤酒，经过巴氏杀菌的啤酒称为“熟啤酒”。巴氏热消毒不同于彻底灭菌，它杀灭的对象仅仅是微生物的营养菌体，也不要求全部杀死一切微生物，仅要求减少到不至于在产品中重新繁殖起来的程度。经过杀菌的啤酒生物稳定性高、保存期长，便于长期贮存和运输，但杀菌后容易造成啤酒风味损害，影响啤酒质量；同时由于能耗大、酒损及生产成本高，因此啤酒生产正向无菌过滤法发展。
啤酒由于其呈酸性（pH 3.8～4.5）、CO₂浓度高、氧含量低，含有具有抑菌作用的酒花成分，因此啤酒中能存在的主要是兼性厌氧和微好氧微生物。肉、蛋类食品中可能存在肉毒芽孢杆菌、沙门氏菌等，肉毒芽孢杆菌孢子需在120℃数分钟才能杀灭，所以对于鱼、肉、蛋等食品必须采用高温灭菌，而啤酒、黄酒、葡萄酒可以采用温热巴氏消毒灭菌。热对微生物的破坏，当温度超过最高生长温度后，致死性影响变得明显起来，热致死是一个一级指数函数，温度愈高死亡出现越快即所需时间越短。需注意的是瓶装啤酒在热消毒时，要留有一定的瓶颈空隙率（＞2.3%），否则瓶内压力会升高至超过瓶盖紧锁压力或瓶受压，从而导致漏气或炸瓶——这是因为啤酒热膨胀系数（0.00033）大于瓶玻璃热膨胀系数（0.000021），啤酒中CO₂溶解系数又和温度成反比，在啤酒消毒时导致瓶内压力升高。
第2页：无菌过滤法与非生物稳定性
- 无菌过滤法：即采用无菌膜过滤技术，将啤酒中的酵母、细菌等过滤而除去，经过无菌灌装得到生物稳定性很高的啤酒。经过除菌过滤的啤酒，日本称“纯生啤酒”。由于纯生啤酒口味清爽、新鲜，很受消费者的欢迎，是啤酒未来发展的主要方向之一。
- 非生物稳定性
- 啤酒的非生物稳定性是指啤酒在生产、运输、贮存过程中，由外界非生物原因引起的浑浊、沉淀。经过过滤澄清透明的啤酒并不是“真溶液”，而是胶体溶液，它含有糊精、β-葡聚糖、蛋白质和它的分解产物多肽、多酚、酒花树脂及酵母等微生物；这些颗粒直径大于10⁻³μm的大分子物质即胶体物质，在O₂、光线和振动及保存时会发生一系列变化，形成混浊甚至沉淀——胶体混浊物。此混浊、沉淀主要包括冷混浊、冷冻混浊、永久混浊等：冷混浊在0℃左右产生，在20℃左右又复溶，一般认为是蛋白质－多酚结合物；冷冻混浊在－3℃～－5℃出现，以β-葡聚糖为主体的沉淀；永久混浊是蛋白质－多酚物质氧化形成的。啤酒胶体混浊物的主要成分是来自原料大麦的蛋白质及其分解产物如多肽等与多酚类物质结合产生的一种聚合物；同时高分子蛋白质、高分子多肽也是构成啤酒风味、泡沫性能等方面不可缺少的物质，任何啤酒中都会存在潜在混浊的高分子蛋白质或多肽，因此啤酒透明是相对的，混浊是绝对的。
多酚对啤酒非生物混浊的影响：大量的研究证明，在啤酒非生物混浊中，主要是多酚－蛋白质形成的混浊。在混浊物测定中，蛋白质和高肽占45%～75%，多酚占20%～35%，此外还有α-和β-葡聚糖、戊聚糖、甘露聚糖以及铁、锰等金属离子。多酚是指同一苯环上有2个以上的酚羟基化合物，主要来自于麦芽和酒花以及大麦、小麦等辅料；麦芽中含有多酚物质0.1%～0.3%，酒花中含有4%～14%。在12°P煮沸麦汁中含有多酚物质常在75mg/L～200mg/L，它对啤酒的色泽、泡沫、口味、杀口性、风格等有显著影响，且会引起啤酒的非生物混浊和啤酒喷涌。麦汁在煮沸时多酚特别是单宁类化合物能和高分子蛋白质结合形成热凝固物，在麦汁冷却后也能和β-球蛋白等形成冷凝固物，在分离热、冷凝固物时被除去或减少；但不管工艺如何，多酚会或多或少（每升几十至几百毫克）地存在发酵液乃至成品啤酒中。
引起啤酒混浊的多酚物质可分为
- 儿茶酸类化合物：包括大麦和酒花中存在的多量儿茶酸和少量的没食子儿茶酸、表儿茶酸、表没食子儿茶酸，它们除游离存在外还常常以结合态存在。
- 花色素原：花色素是一大类水溶性的植物色素，如花青素、花翠素，花色素在植物中以糖苷形式存在称“花色苷”。酒花中存在的主要是花色素的前体物质，现代酿造文献称其为“花色素原”，可分为两类：①单体，如白花青素、白花翠素；②由2个或2个以上上述化合物结合的聚合物，常称“聚多酚”，它们的相对分子质量更大，更容易和啤酒中的蛋白质结合，造成啤酒的“永久混浊”。
第3页：提高啤酒非生物稳定性的措施
提高啤酒非生物稳定性的措施
- 重视和强化蛋白质分解工艺：如糖化过程尽量使用蛋白质溶解好的麦芽，适当增加辅料比例，工艺上严格控制蛋白质休止温度、pH值，使蛋白质分解完全。对于国产麦芽，可采用低温长时间蛋白质分解工艺（50℃、60min或更长一点时间，但最长不超过80min）。
- 减少多酚物质溶出，并有效沉淀麦皮中的多酚物质：①选择大麦时可选择皮壳含量低的大麦，因为大麦多酚物质主要集中于大麦谷壳及皮层，不同品种大麦中谷壳含量可以波动于7%～13%（干物质），也可将其在发芽前或后经过擦皮，使谷壳含量降至7%～8%；②制麦时用加NaOH的碱性浸麦水（pH 10.5）浸麦，有利于多酚物质在浸麦中溶解，若用大麦重的0.03%～0.05%甲醛水浸麦，可使大麦中多酚下降50%以上；③糖化温度控制在63℃～67℃之间，pH值要求5.2～5.4，尽量使用pH 6.5以下的洗糟水，避免使用碱性水，残糖要求在1.2°Bx～1.5°Bx，最低不低于1.0°Bx；④糖化用水中添加甲醛溶液（糖化锅投入麦芽10min～20min后添加，参考用量为每吨麦芽550ml～650ml，现在不鼓励使用）；⑤在糖化配料中增加无多酚物质的大米、糖类或多酚含量低的玉米等；⑥煮沸时尽可能添加不受氧化的酒花或无多酚酒花浸膏；⑦添加蛋白吸附剂，主要是硅胶和PVPP——PVPP是一种不溶性高分子交联的聚乙烯吡咯烷酮，商品名称“polyclar”，使用前先要在脱氧水中吸水膨胀1h以上，PVPP过滤对啤酒浓度、总酸、色度、风味无明显影响，对泡沫也无影响，但苦味质有3%～5%的下降，经PVPP处理的啤酒一般非生物稳定性可延长2～4个月；⑧添加蛋白分解剂，常用木瓜蛋白酶，可在贮酒时添加。多酚是啤酒潜在的混浊物质，啤酒中总多酚的减少可增加非生物稳定性，但过多减少反而会影响啤酒的风味。
- 提高煮沸强度，合理添加酒花：煮沸强度是影响蛋白质凝结情况的决定性因素，当煮沸强度在8%～10%时，蛋白质凝结物呈絮状或大片状，沉淀快，麦汁清亮，此时测麦汁中可凝固氮含量一般都在15mg/L以下。酒花的添加方法对啤酒的胶体稳定性也有较大影响，酒花中单宁比大麦单宁活泼得多，因此为了充分发挥大麦单宁的作用，在不影响啤酒质量的前提下应尽量推迟添加酒花的时间。
- 啤酒发酵结束后低温贮存：清酒中添加异Vc-钠或“酶清”，添加量为异Vc-钠15g～20g/t酒，“酶清”（＞6000单位）10ml/t酒，可以在过滤前加入，但不要加量过度，否则对泡沫有一定损害。在滤酒时添加硅胶，利用它的强吸附力将高分子蛋白质吸附除去，与硅藻土混合使用时添加顺序为粗土、细土、硅胶，使用量为200g/t酒。
- 避免氧对啤酒质量的影响：在啤酒生产过程中，除酵母的繁殖外，其它任何工序氧都会影响啤酒的质量。如在糖化时能使多酚物质氧化而使麦汁色泽加深；在后酵、滤酒、灌装阶段，氧的溶入会消耗啤酒的还原性物质；在成品中，它则能使蛋白质、多酚聚合而产生啤酒失光现象。因此在生产过程中应尽量避氧。
第4页：风味稳定性与风味物质的来源
- 风味稳定性
- 啤酒的风味稳定性是指啤酒灌装后，在规定的保质期内啤酒的风味无显著变化。啤酒的风味成分是多种多样的，到目前为止已确认存在的化合物有醇、酯、羟基、含硫化合物、酒花成分、有机酸、氨和胺等达200种以上。风味即香气和口味，是人的视觉、嗅觉和味觉对啤酒的综合感受。
啤酒中风味物质的来源：①原料如大麦、酒花等产生的物质；②在麦芽干燥、麦汁煮沸、啤酒的热杀菌等工艺中，热化学反应产生的物质；③由酵母发酵产生的物质；④由污染微生物产生的物质；⑤在产品保存过程中，受氧、日光等影响产生的物质等。在氧、光线、加热等条件下发生聚合、分解等化学变化，而使酒中风味物质的种类和数量发生变化，从而引起啤酒风味的改变。
啤酒中风味物质的分类
- 连二酮类（双乙酰、2,3-戊二酮）及其前驱体：双乙酰的风味阈值为0.15mg/L，极易给啤酒带来馊饭味。
- 醛类、高级醇、有机酸等发酵副产物：乙醛的阈值为20mg/L～25mg/L，超过时产生酸的、使人恶心的气味。高级醇中具有光学活性的异戊醇的阈值为15mg/L，非光学活性异戊醇的阈值为60mg/L～65mg/L，超过时呈汗臭似的、不愉快的苦味，即所谓的杂醇油味。发酵中产生的有机酸主要是脂肪酸，其中以醋酸为主，啤酒生产控制总酸2.2ml/100mL～2.3ml/100mL；饮用时若挥发酸＞100mg/L，会使酸露头、酸刺激感强，表明啤酒已酸败。
- 硫化氢、二甲基硫等含硫化合物：硫化氢的阈值为5μg/L～10μg/L，优良啤酒中只有1μg/L～5μg/L。二甲基硫（DMS）是关心的焦点，其阈值为30μg/L～50μg/L，超过时啤酒呈腐烂卷心菜味；控制麦芽中的DMS＜2μg/L就可控制正常啤酒中的DMS＜30μg/L。
- 酯类：己酸乙酯的阈值为0.37mg/L，乙酸乙酯的阈值为14mg/L～35mg/L，是啤酒的重要香气成分。
- 酒花类物质：包括溶解物和挥发成分，其中香叶烯含量40μg/L，有明显的酒花香气；异α-酸能赋予啤酒苦味，通常检测的苦味质在20BU左右。
- 啤酒的风味稳定期
- 当今啤酒的酿造技术可使啤酒非生物稳定性保持6～12个月，个别可达2年，但风味稳定期还远远达不到如此长——一般在一个月左右就能品尝到风味的恶化，最优质的啤酒也只能保持3～4个月，如不注意啤酒的风味稳定性，则在7～10d就会明显感到啤酒风味的恶化。这种风味恶化首先从酒花新鲜香味减少和消失开始，接着会产生类似面包和焦糖的味道，继而产生纸板味。经研究认为这是由于风味物质不断氧化引起的，所以“氧化味”也称“老化味”。啤酒从包装出厂至品尝能保持啤酒新鲜、完美、纯正、柔和风味，而没有因氧化而出现的老化味的时间称“风味稳定期”。
- 氧和氧化
- 老化是由各种风味物质复杂氧化和分解、化合的结果，氧参与了啤酒的老化。
第5页：氧和氧化对啤酒的损害
氧和氧化对啤酒的损害
- 促进啤酒胶体浑浊：麦汁和啤酒中含有大量有巯基的蛋白质和多肽，受到氧化后形成双硫键，促进了蛋白质和多肽聚合，并形成浑浊物质。
- 促进多酚物质氧化、聚合：多酚物质受到氧化、聚合会促进胶体浑浊，也将增加啤酒的色泽和形成涩味、后苦味、辛辣味，使啤酒协调的风味破坏。
- 使VDK回升：包装啤酒中或多或少地存在VDK的前驱物质——α-乙酰乳酸，它可能是在发酵前期酵母形成的（一般在0.01mg/L～0.03mg/L），也可能是在发酵后期细菌污染而形成的，或者是酵母在发酵后期出芽重新合成或酵母自溶时释放的。若包装啤酒中有较多的氧，能促进氧化脱羧反应形成VDK。
- 破坏酒花香味和苦味：氧能促进酒花不饱和萜烯化合物氧化形成饱和烃，丧失酒花的新鲜香味，形成烷烃臭和苦味；氧也能促进α-酸的氧化，形成氧化α-酸、β至γ´-树脂，这些产物多给啤酒带来粗糙的苦味和后苦味。
- 产生老化味：促进啤酒中多种化合物的转化而形成老化味。
- 诱发喷涌病。
- 促进生物浑浊。
- 促进美拉德反应。
避免啤酒氧化的措施：很多啤酒厂家对啤酒产量、理化指标、感官指标很重视，却忽略对啤酒中氧含量和瓶颈空气的重视，对氧的危害重视不够，从而影响啤酒口味稳定性及啤酒保质期。为把啤酒中氧量控制在理想水平，可通过以下措施避免啤酒氧化：
- 糖化过程减少氧的摄入：①采取密封式糖化设备，在生产过程中尽量少打开人孔，减少空气的进入；醪液的泵送均应从底部导入，避免从上部喷洒倒醪造成大量空气吸入。糖化用水最好采用脱氧水，若不能采用脱氧水，则可先下投料水，待水温升至投料温度时再投料，以除去水中部分溶解氧。②醪液搅拌时应低速进行，尽量减少搅拌次数或不搅拌，避免醪液或麦汁形成旋涡吸入空气。③麦芽汁的过滤应密闭进行，尽量缩短过滤时间；洗糟要正确执行操作规程，注意洗糟水的加入时间，不要在露出糟层以后加入，以防糟层吸氧。④回旋沉淀槽麦汁进入时可先从底部进入以防止氧化，同时尽量缩短麦汁在回旋沉淀槽内的滞留时间。⑤对质量好的麦芽可采取复式浸出糖化法，糖化锅分段升温，减少导醪次数，防止氧过多吸入。
- 进行低温发酵：采取低温发酵，较长时间冷贮存，减少醇类物质的过量生成，促进啤酒充分成熟，以提高啤酒风味稳定性。
- 实施二氧化碳备压：啤酒过滤、输送、灌装过程中的管道、容器实施二氧化碳备压，可有效地减少酒与氧的接触。实践证明，氧与啤酒接触时间越长、面积越大、温度越低、压力越高，啤酒中溶入氧越多。
- 降低瓶颈空气含量：如用脱氧水充满灌酒机，用脱氧水进行硅藻土混合用于预涂和添加；灌装啤酒时采取排氧措施，如滴无菌水或滴清酒引沫排氧、或振荡激沫排氧等方式，可将大部分空气排出，对防止啤酒口味过早老化十分有利。经检测与品尝，在几乎无空气条件下灌装的啤酒长时间贮存后虽然质量有所下降，但仍能保持啤酒特有的风味；而排氧差、瓶颈空气含量高的啤酒，在较短时间内啤酒品质就会变劣，并改变了啤酒应有的特性。
第6页：抗氧化剂的使用
- 抗氧化剂的使用：抗氧化剂（还原剂）在啤酒糖化、前酵、后酵、贮酒、清酒过滤、灌装等生产工序均可加入。啤酒的抗氧化剂主要有：偏重亚硫酸钠，葡萄糖氧化酶及蔗糖在碱性溶液中制取的还原酮。最常用的是维生素C（即Vc，又称抗坏血酸）、它的钠盐及异抗坏血酸。对抗坏血酸（Vc）最好在啤酒灌装前最短时间内加入，以防事先被氧化消耗掉。也可用亚硫酸盐（主要是二氧化硫）来替代抗坏血酸产品；添加亚硫酸盐对啤酒中异杂味如羰基化合物起到一定的掩盖作用，但其加量应严格加以控制。
