黃 琳，葛秀琪，張元夫，王 爽，王 楠，劉逸寒，張朝正*

（1.天津科技大學 生物工程學院 工業(yè)發(fā)酵微生物教育部重點實驗室，天津 300457；2.天津科技大學 生物工程學院 天津市微生物代謝與發(fā)酵過程控制技術工程中心，天津 300457）

啤酒是一種以麥芽、酒花和水為主要原料，經啤酒酵母發(fā)酵，含有豐富泡沫的低酒精度、營養(yǎng)級食品飲料，是一種世界范圍內的社交飲品[1-2]。啤酒按釀造工藝可分為下面發(fā)酵的拉格（Lager）和上面發(fā)酵的艾爾（Ale）兩大類[3]。目前，全世界大約90%左右的成品啤酒均為工業(yè)型Lager啤酒，該產品特點是產量較大、成本較低、口味淡爽、氣泡豐富，原料上使用大量的廉價谷物，甚至食品添加劑、顏料等[4]。但是隨著人們對啤酒品質和風味的追求越來越高，精釀啤酒逐漸受到全球啤酒愛好者的追捧[5-7]。自20世紀70年代開始，以美國為代表的精釀啤酒文化迅速崛起，發(fā)展到2015年，北美地區(qū)精釀啤酒商家已達4 483家。全球精釀啤酒商家超過10 000家，86%分布于北美及歐洲地區(qū)[8]。最新數(shù)據(jù)顯示，2017年上半年精釀啤酒在美國仍保持5%的增速[1]。21世紀初，中國受到國外精釀風潮興起的影響，從2008年開始涌出了一批國內較為有名的精釀本土產品、品牌及酒吧[4，9-10]。隨之發(fā)展，國內也成立了很多精釀組織、協(xié)會等專業(yè)團體，為精釀啤酒在國內的發(fā)展提供了專業(yè)交流平臺。目前，中國精釀市場正在蓬勃發(fā)展，并且國內精釀市場還有巨大的增長空間[11-12]。

作為精釀啤酒主原料之一的麥芽，其成分和質量直接影響了啤酒的風味和品質。世界著名的大麥品種主要分布在歐洲、北美及澳大利亞。國內關于精釀啤酒專用麥芽原料的研究、應用尚鮮有全面性、系統(tǒng)性的報道。我國還未建立精釀專用麥芽產業(yè)化體系，多數(shù)優(yōu)質麥芽原料主要依靠進口。因此，我國精釀啤酒釀造用麥存在科研、生產、加工較為滯后的現(xiàn)象。建立專用麥芽原料產業(yè)化體系，就是要充分發(fā)揮不同麥芽的特性，合理利用麥芽資源，生產出各類精釀專用麥芽，滿足各種精釀產品的不同要求，從而使麥芽加工業(yè)成為國內大規(guī)模工業(yè)化生產的重要部分，為我國精釀啤酒麥芽加工行業(yè)開辟新領域。

本文總結、歸納了精釀啤酒專用麥芽原料的研究進展，主要目的在于發(fā)掘精釀啤酒專用麥芽原料與啤酒品質之間的相關性，從而有助于今后建立精釀麥芽專用化評價體系，推進精釀啤酒行業(yè)在國內的發(fā)展。

1 精釀啤酒種類及專用麥芽特點

全球精釀啤酒有近百種風格，其共同特點是香氣濃郁、麥芽汁含量高、口感厚重、營養(yǎng)價值高、酒精度高。來自不同地區(qū)的麥芽、啤酒花以及酵母都有其較為突出的特點，加之精細的釀造工藝，所以相應的精釀成品呈現(xiàn)的風格各有特色，每款之間的風味和口感有著明顯的區(qū)別。精釀Lager特點是啤酒顏色從淺黃色到深棕色不等，泡沫豐富，口感爽滑，注重麥芽香氣，口味純凈，酒精度低，適合大多數(shù)人飲用[13]；該型精釀品種相對單一，主要代表是：皮爾森（Pilsner）、美國拉格（American Lager）、德國黑?。⊿chwarzbier）、博克（Bock）等。精釀Ale特點是啤酒泡沫豐富細膩，掛杯持久，酒體醇厚、飽滿，殺口力強；此外，較高的發(fā)酵溫度，在發(fā)酵過程中可形成帶有果仁、水果等特有香氣的酯類物質，使得啤酒香氣豐富。精釀啤酒多數(shù)為該風格[3，14]，如修道院（Trappist）、印度淡色艾爾（India Pale Ale）、英式波特（English Porter）、德式小麥白啤酒（Weissbier）、帝國世濤（Imperial Stout）、水果啤酒（Furit Beer）等。與工業(yè)啤酒不同，精釀啤酒對口感、味道要求較高。因此作為“啤酒的骨架”的麥芽必須具有優(yōu)良、特有的品質。各種精釀啤酒釀造用麥芽原料特點及相應風味、口感特點總結見表1。

表1 常見精釀啤酒種類及其風格特點Table 1 Types and style of common craft beers and their characteristics

2 精釀啤酒釀造用麥芽種類

精釀啤酒的顏色及酒香主要來源于麥芽，原料可以是大麥芽、小麥芽、燕麥等，但一般不使用大米、玉米淀粉等輔助原料，并遵循全麥啤酒純粹釀造法。且一般釀造原料中還會添加起到影響啤酒生產過程、色香味及其穩(wěn)定性的特種麥芽，如焦香麥芽、黑麥芽、結晶麥芽等。因此，精釀啤酒釀制用麥芽的種類大致可以分為兩大類：基礎麥芽和特種麥芽[15]。

2.1 基礎麥芽

無論哪種風格的啤酒，基礎麥芽都扮演著重要的角色?；A麥芽通常在啤酒釀制麥芽原料中以最大比例被使用，在其浸麥、發(fā)芽、干燥的過程中其所含酶類物質能分解自身及其他未發(fā)芽谷物的淀粉[16]，是麥汁中糖類的主要來源，為啤酒提供了基礎風味。典型的基礎麥芽有：皮爾森麥芽、淡色艾爾麥芽、維也納麥芽、莫尼黑麥芽等。

2.1.1 皮爾森麥芽（Pilsen Malt）

皮爾森麥芽是顏色最淺的一種麥芽，風味單純，有柔和的麥香。鑒于皮爾森麥芽中酶的活性不高，故糖化時淀粉轉化率不高。皮爾森麥芽在糖化過程中容易形成二甲基硫醚（dimethyl sulfide，DMS），溫度為60 ℃時該過程轉化速度最快，因此原料中使用皮爾森麥芽需將煮沸時間延長一些，以便DMS充分揮發(fā)[17]。此外，皮爾森麥芽會給啤酒帶來更多谷物的味道，煮沸結束時需快速冷卻，以防啤酒中有過多的“煮玉米”味道。該種麥芽一般主要用于歐洲風格的拉格類啤酒，比如傳統(tǒng)的捷克和德國皮爾森。

2.1.2 淡色艾爾麥芽（Pale Ale Malt）[17]

淡色麥芽比皮爾森麥芽顏色略深一些，并且有更豐富的麥芽味，淡餅干及堅果香。該種麥芽不僅含糖量較高，而且其含酶量也較高，能分解原料中不含酶的麥芽或谷物。淡色麥芽分為二棱淡色麥芽和六棱淡色麥芽，二棱顆粒比六棱顆粒大，味道更圓滑，較為適合提高啤酒品質，但六棱比二棱酶含量高。該種麥芽一般用于釀造所有風格的啤酒。

2.1.3 維也納麥芽（Vienna Malt）

維也納麥芽比皮爾森麥芽香氣更豐富，含有一些谷物的味道。它比淡色麥芽甜度要高一些，所含酶有能力來轉化自身，但轉化其他的特種麥芽較為困難。該種麥芽一般用于釀造拉格啤酒，如維也納拉格、塞繆爾·亞當斯拉格、深色博克等，可賦予啤酒較為圓潤的麥芽香氣。

2.1.4 莫尼黑麥芽（Moni black malt）

莫尼黑麥芽使用較為頻繁，比維也納麥芽有更高的烘干溫度，可賦予啤酒一種類似烤面包的風味，且這種風味會隨該種麥芽顏色的加深而增加，但色度過高酶的活性會下降，需搭配淡色麥芽一起使用。與帶給啤酒更多香氣的維也納麥芽相比，該種麥芽更多是增加啤酒麥香的復雜程度，賦予啤酒讓人回味的層次感。其一般用于釀造莫尼黑風格的啤酒。

2.2 特種麥芽[15，18]

特種麥芽主要用來調節(jié)麥汁的色澤和香氣，從而生產不同色澤、口感的啤酒。特種麥芽按原料可分為非大麥麥芽和大麥麥芽。非大麥麥芽包括小麥麥芽、高粱芽、燕麥麥芽以及小米芽；大麥麥芽又可分為著色特種麥芽[19]和非著色特種麥芽。

2.2.1 著色特種麥芽

著色特種麥芽不僅有較高的色度，還有特殊的香氣，但是該類麥芽中酶的活力較低（有時幾乎為零），其制備工藝一般是在標準制麥干燥工藝條件下，使用高溫焙烤或轉鼓烘干工藝。著色特種麥芽主要有焦香麥芽和焙烤麥芽等[20]。

焦香麥芽（Caramel Malt）：焦香麥芽是特種麥芽的主要代表，其經過特殊焙烤工藝處理，含有不可被酵母發(fā)酵的糖，從而導致啤酒中帶有較濃的麥芽味和焦糖甜味，可調節(jié)啤酒色度，增加啤酒的麥芽及焦糖香氣、醇厚感及非生物穩(wěn)定性[21]，其用量一般為原料總量的3%～15%。焦香麥芽一般用于釀深色啤酒。

焙烤麥芽（Roasted Malt）：在焙烤麥芽的制作工藝中，隨著焙烤溫度和焙烤時間的增加，麥芽內部會發(fā)生碳化而變黑，因此這種重度烘烤的麥芽有焦苦味或咖啡味、酸澀味及煙味，如巧克力麥芽、黑麥芽、琥珀麥芽等[22]。該種麥芽在釀造中用量較少，一般在糖化快結束的時候加料，可減輕苦澀的味道，若再搭配使用軟水或碳酸氫鹽含量低的水，即可釀出口感協(xié)調的成品。該種麥芽一般適用于釀造波特和世濤。

2.2.2 非著色特種麥芽

非著色麥芽功能多樣，主要有乳酸麥芽、類黑素麥芽、裸麥麥芽等。

乳酸麥芽：乳酸麥芽有較強的緩沖力，可用于改善堿性的糖化用水，降低糖化醪液的pH值，進而促進酶的作用。糖化時，加入少量的乳酸麥芽，有提高啤酒的穩(wěn)定性，改善口感，降低色度，改善泡沫持久性的作用[23]。

類黑素麥芽：類黑素麥芽含有大量的類黑素，麥芽無苦味，香氣較為濃郁，有較強的緩沖力，浸出物和普通麥芽相同，可用于釀制深色啤酒[24]。

裸麥麥芽：裸麥麥芽可使啤酒具有餅干香氣及圓潤的口感，賦予啤酒典型的裸麥香氣、麥芽的甜味及奶油般的口感和較好的泡沫。

3 精釀啤酒釀造用麥芽的制麥工藝

原料大麥制成麥芽的過程，稱為制麥。其目的是使得大麥發(fā)芽，產生多種水解酶，然后通過糖化，使大分子淀粉和蛋白分解溶出。最終，通過烘干產生所需的色、香、味[25]。

3.1 常用制麥工藝

常用制麥工藝一般包括以下五個工序：

（1）選麥：原料大麥經過除雜進行粗選、并按腹徑大小將大麥進行分級，以保證大麥吸水速度均勻，發(fā)芽率保持一致。

（2）浸麥：通過水浸、露麥和通風等工藝，使大麥萌發(fā)。

（3）發(fā)芽：這是一道較為重要的工序，通過對水分、空氣和發(fā)芽溫度的控制使大麥按一定的生長規(guī)律和制麥要求發(fā)芽與溶解，同時生成所需的各種酶類物質。

（4）干燥：將經過發(fā)芽工序的麥粒（綠麥芽）進行特殊的干燥、焙焦處理，使綠麥芽水分大幅下降，制成有一定色、香、味的干麥芽，便于長期保存，且除去了種子發(fā)芽后的“生青味”，更適合制作麥汁。

（5）除根：除去大麥發(fā)芽后生成的麥根，麥根味苦吸濕性強，較容易增加啤酒色澤。干燥后麥根干枯萎縮，較容易除去。

3.2 特種麥芽制麥工藝

在啤酒生產中除常規(guī)制麥工藝外，為了滿足生產對啤酒色、香、味或麥汁的性質起調節(jié)作用的一類特種麥芽產品的需求，還有一些特殊制麥工藝。其工藝特點主要是通過控制時間、速度、溫度等制麥條件，以產生需要的風味物質。

一般使用干麥芽或凋萎麥芽來制備特種麥芽中的著色麥芽，麥芽放入轉鼓式烘爐中焙炒，在高溫下生成類黑色素并產生焦糊味，麥芽斷面顏色變?yōu)樯羁Х壬?。著色麥芽最大的特點是著色力強，添加1%～2%即能達到調整色度的目的。

3.2.1 焦香麥芽制麥工藝

焦香麥芽是在普通麥芽的制麥工藝基礎上加工，經多步工序炒制而成。根據(jù)工藝不同分為兩種：（1）經過烤爐高溫產生，麥芽胚乳呈結晶狀，也可稱之為結晶麥芽；（2）使用干燥爐低溫產生，麥芽胚乳呈粉狀。焦香麥芽有一定的浸出率，并能給麥汁提供較深的顏色和芳香，它本身不具糖化力，因此要與正常焙焦的麥芽一起使用，可使啤酒增加麥芽香味和醇厚感，是啤酒釀造過程中不可缺少的增香物質[26]。

3.2.2 焙烤麥芽制麥工藝

焙烤麥芽的制麥工藝是使用高溫烘焙麥芽，較高的烘焙溫度使美拉德反應明顯，溫度越高，加熱時間越長，麥芽碳化或黑色越深，并具有焦苦味和酸澀味；高溫還可導致酚酸降解成酚類化合物，從而使麥芽具有煙味和丁香味，賦予啤酒的顏色與氣味更豐富的變化。

4 啤酒釀造用麥芽的風味物質研究

精釀啤酒釀造用特種麥芽風味特征強烈，可賦予啤酒特有的風格，主要因為其含有如甲基吡嗪類、甲基丁醛、乙基甲基吡嗪類、喃酮類、吡喃酮類等含氧、含氮、含硫的雜環(huán)類化合物[27]。目前，研究人員已從麥芽中檢出120余種不同風味特征的香氣成分。這些香氣成分主要是在發(fā)芽、干燥及烘焙等制麥階段形成的，其重要影響因素有：麥芽發(fā)芽過程中的生理生化變化、干燥階段含水量變化、熱引導的一些化學反應（如氨基酸的Strecker降解、美拉德反應、氧化脂肪酸的熱降解以及糖焦化反應等）[28-29]。根據(jù)化學結構和形成機理，可將麥芽中香氣成分的揮發(fā)性物質分為美拉德反應產物、Strecker醛、酚類物質、揮發(fā)性硫化物和脂類氧化產物[30-34]，其中美拉德反應產物和Strecker醛是重要的貢香物質。

4.1 美拉德反應產物

美拉德反應是羰基化合物（還原糖類）和氨基化合物（氨基酸和蛋白質）在加熱過程中經過縮合、聚合的復雜歷程，最終生成類黑色素的反應。其產物主要是含氮或含氧的雜環(huán)類化合物，含氮雜環(huán)類化合物，如吡嗪、吡咯提供了堅果味和烤香焦香；含氧雜環(huán)類化合物，如吡喃酮、呋喃、呋喃酮等化合物則帶有甜味、太妃糖味和焦糖味[35]。該反應主要影響因素包括pH值、焙烤溫度、焙烤時間、水分含量、糖和氨基酸底物的類型及金屬離子。美拉德反應產物是啤酒重要的內源性抗氧化物質，類黑精是其中最重要的抗氧化物，有較強的抗氧化活性和自由基清除能力，從而影響啤酒的風味、色澤和黏度[36-38]。

4.2 Strecker醛

Strecker降解反應，即氨基酸與α-二羰基化合物反應生成醛類及氨基酮的過程。各種不同的特殊醛類，又稱Strecker醛。在啤酒釀造過程中Strecker反應生成的Strecker醛含量較高，可與糖衍生物的美拉德中間體反應提升麥芽香氣，是麥芽主體風味中較為重要的一類風味物質[31，39]。此外，部分研究表明，在啤酒的貯藏過程中，來源于麥汁制備及貯藏期間緩慢Strecker反應生成的Strecker醛（包括2-甲基-丙醛、3-甲基-丁醛、2-甲基-丁醛、甲硫基丙醛和苯乙醛），使啤酒的味道發(fā)生改變，這也是導致啤酒腐敗的重要原因[40-41]。

4.3 不飽和脂肪酸的熱降解和化學氧化反應產物

麥芽中很多揮發(fā)性物質是由不飽和脂肪酸的酶降解和化學氧化作用形成的。脂肪酸在氧化后會生成酮、酸、醛等揮發(fā)性的羰基化合物，其有較低的風味閾值[42]；一些低聚酚類物質經過加熱、氧化等反應生成多聚酚類物質，其色度會逐漸加深，從而影響麥汁（啤酒）的色澤[43]。

5 麥芽對精釀啤酒的品質影響

5.1 麥芽種類對啤酒色澤的影響

一般來講，工業(yè)啤酒多采用普通麥芽為主料用于釀制啤酒，有時候也會添加使用淀粉、玉米粉等輔料。而精釀啤酒多采用特種麥芽賦予啤酒特殊的風味和色澤。經過低溫烘焙工藝制作的麥芽釀制出的啤酒顏色相對較淺，而高溫烘焙工藝制作的麥芽會不同程度的增加啤酒顏色。

5.2 麥芽種類對啤酒口味的影響

麥芽是啤酒釀造的主要原料，該原料品質的好壞直接影響啤酒的口味。制麥過程中工藝條件控制不當會給啤酒帶來如酸味、苦味、霉味等不好的口感，如麥芽溶解過度，會使啤酒口感淡??；麥根除不凈，啤酒會出現(xiàn)苦澀味道；烘焙溫度過低，啤酒會有腥味。

精釀啤酒釀制過程中適當添加經特種工藝處理的麥芽可賦予啤酒特有的口感，例如琥珀麥芽，會有燒烤的味道；水晶麥芽，因麥芽本身具有甜味，釀造的啤酒也會有甘甜味道；未經發(fā)芽就直接烘焙的大麥，有煙熏、可可的味道。

5.3 麥芽質量對啤酒營養(yǎng)的影響

精釀啤酒釀造用普通麥芽和特種麥芽為啤酒提供了糖類、蛋白質水解產物（肽和氨基酸）、礦物質元素（鈉、鉀、鈣、鎂、磷、鋅、硒等）、維生素等豐富的營養(yǎng)物質；此外，麥芽還提供一定的抗氧化劑及膳食纖維[44]。

5.3.1 麥芽中多糖對啤酒品質的影響

（一）非淀粉質多糖對啤酒品質的影響

大麥中的非淀粉質多糖主要是β-葡聚糖和戊聚糖（主要是阿拉伯木聚糖）[45]，可溶性多糖的黏度，在釀制過程中會影響啤酒的過濾效果，進而影響啤酒質量[46]。FINCHER G B 等[47-48]研究了葡聚糖的溶解特性和酶的降解作用，發(fā)現(xiàn)β-葡聚糖對啤酒的渾濁度有一定影響，部分多糖會在高溫時溶解，在低溫時析出，進而形成冷渾濁。麥芽中的阿拉伯木聚糖也影響著啤酒黏度和過濾速度，尤其是大麥麥芽中的高分子水溶性阿拉伯木聚糖[49]。LI J等[50]研究發(fā)現(xiàn)，阿拉伯木聚糖作為小麥渾濁啤酒中的主要非淀粉多糖之一，對啤酒的黏度、泡沫形態(tài)和穩(wěn)定性有著至關重要的影響，且麥汁的制備是影響小麥渾濁啤酒釀造過程中阿拉伯木聚糖變化的關鍵環(huán)節(jié)。李杰[51]研究發(fā)現(xiàn)，阿拉伯木聚糖可增小麥啤酒的穩(wěn)定性，豐富啤酒的口感，增加小麥啤酒的醇厚度。

（二）淀粉對啤酒品質的影響

去殼大麥中淀粉含量約為58%～65%，高淀粉含量的大麥品種受到啤酒生產的青睞。其在啤酒釀制中除了可為酵母提供能量外，還影響啤酒CO2的含量；淀粉不完全降解產物中有糊精，糊精可以使啤酒產生較好的口感，降解產生的小分子糖類與氨基-羰基反應，會產生影響啤酒色度的類黑精。

5.3.2 蛋白質對啤酒品質的影響

蛋白質是麥芽的主要成份之一，其含量和類型影響著啤酒的渾濁度、風味、非生物穩(wěn)定性、泡沫豐富度等。EVANS D E等[52]用免疫化學法檢驗了150種麥芽釀造的啤酒，結果顯示不含12 kDa和5 kDa分子質量蛋白質的麥芽釀制的啤酒泡沫穩(wěn)定性較好，啤酒泡沫蛋白質和多肽的基本來源是麥芽蛋白質。JIN Y等[53]研究發(fā)現(xiàn)，小麥蛋白質是小麥麥芽品質的決定因素之一，并測定了小麥蛋白質組成與麥芽品質的相關性，結果發(fā)現(xiàn)小麥蛋白質含量必須在12.72%～13.88%才能獲得較好的麥芽品質，不溶性/可溶性蛋白質比值應在1.44～2.23。研究證明[44]，在制麥、麥汁制作及煮沸過程中，麥芽中的蛋白降解為低分子質量含氮物質氨基，與游離羰基發(fā)生反應形成類黑精，進而影響啤酒色度；麥芽中有害風味物質雙乙酰的形成與蛋白含量有關，啤酒貯藏過程中氨基酸Strecker降解產生短鏈醛類，使啤酒產生氧化味。

5.3.3 金屬離子對啤酒品質的影響

金屬離子同樣影響著啤酒的品質，如鋅離子影響酵母發(fā)酵力及高級醇和酯類物質的形成；鎳離子與鐵離子容易引發(fā)啤酒的噴涌等。

6 結論與展望

精釀啤酒是一種量小而精致的啤酒。綠色、休閑、健康是精釀啤酒文化所倡導的理念，富有濃厚的個性色彩。一款優(yōu)質的精釀啤酒常以多種不同品種，不同特性的麥芽為原料，釀制出具有復合型口感和香味的成品?？梢姡溠康钠焚|對于精釀啤酒的質量有著舉足輕重的作用。但我國精釀啤酒專用麥芽的研究和應用還處于起步階段，存在很多待解決的問題，包括：（1）由于精釀啤酒在我國所占市場份額僅有1%，整體市場認知度不高，因此釀酒專用麥芽品種較少，缺乏專用化，應當根據(jù)市場需求，擴大精釀啤酒市場份額，從而帶動專用麥芽的品種開發(fā)；（2）我國對精釀啤酒專用麥芽的研究力度還不夠大，應當加強專用麥芽的開發(fā)和應用研究；（3）我國精釀專用麥芽工業(yè)化生產應逐漸與國際接軌，引入新的技術和工藝設備，不斷提高加工機械化水平，從而提高麥芽生產質量。

總結、分析精釀啤酒專用麥芽的基本種類、制麥工藝、麥芽中風味物質研究及麥芽對精釀啤酒的品質影響，為今后建立精釀啤酒專用麥芽體系提供一定的理論支持。隨著精釀啤酒專用麥芽的研究與開發(fā)越來越多，國內市場將會出現(xiàn)豐富多樣的的精釀啤酒專用麥芽。這勢必會給精釀釀造者們更多的靈感與機會，從而推動精釀行業(yè)在我國的發(fā)展，讓更多人喝到有中國麥香特色的精釀啤酒。