郝俊光，莫小丹，陳靜*，邱彥興

1(欽州市特色果蔬發(fā)酵重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北部灣大學(xué))，廣西 欽州，535011) 2(北部灣大學(xué) 食品工程學(xué)院，廣西 欽州，535011) 3(廣西聚鑫麥芽有限公司，廣西 防城港，538000)

悅?cè)说纳珴墒莾?yōu)質(zhì)啤酒的一個(gè)商品特性，不同類型的啤酒顏色特征不一樣[1-2]。啤酒顏色源自麥芽和麥汁制備過(guò)程的熱過(guò)程以及多酚類物質(zhì)的氧化[1-4]，而麥芽制作過(guò)程中非酶褐變(包括焦糖化反應(yīng)、美拉德反應(yīng)以及熱裂解反應(yīng))的不同是決定啤酒色澤豐富多彩的主要原因[2,5-7]。深色啤酒的顏色則主要受特色麥芽的影響[2,4,7]，特色麥芽的顏色主要取決于美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的組成[8]。特色麥芽不僅影響啤酒的顏色[4,9-11]，還影響啤酒的抗氧化性[10-13]、風(fēng)味[11,14]、泡沫[15]、黃腐酚[16]等，這都與美拉德反應(yīng)密切相關(guān)[17-18]。美拉德反應(yīng)極其復(fù)雜[19-20]，近期出現(xiàn)了啤酒中基于吡咯素等與顏色相關(guān)的美拉德初級(jí)產(chǎn)物定量的報(bào)道[16]。

啤酒行業(yè)多采用EBC、SRM方法表征啤酒色度[5]，該法簡(jiǎn)便、易操作。單波長(zhǎng)色度檢測(cè)存在一定的缺陷，引發(fā)了用多波長(zhǎng)檢測(cè)進(jìn)行顏色評(píng)價(jià)的探討[4,21]。SMEDLEY等[22]將CIELAB顏色體系引入到啤酒顏色的評(píng)價(jià)中，并逐漸加以應(yīng)用[2,4-7,21]；程浩等[23]將偏色度方法引入到了啤酒色彩評(píng)價(jià)。于1976年修正出的CIEL*a*b*是公認(rèn)的描述視覺(jué)顏色完備的色彩模型[21-22,24]。

焦香麥芽是一個(gè)重要的特色麥芽品系，由綠麥芽或復(fù)水后的淺色麥芽糖化后經(jīng)100～160 ℃焙烤而得[7]。隨著精釀的發(fā)展，高特種麥芽配方啤酒和不同色彩水果啤酒的興起，對(duì)顏色配方的選擇提出了更高的需求[25-26]，而利用CIEL*a*b*對(duì)焦香麥芽進(jìn)行的研究較少[1-2]。COGHE等跟蹤了多個(gè)焙烤條件下焦香麥芽L*a*b*變化趨勢(shì)[6,8,10,17]。李東東等利用L*a*b*確定出鮮亮紅啤酒對(duì)應(yīng)的a*/b*的范圍[27]。在啤酒工業(yè)中，特色麥芽的消耗量占總麥芽的5%，而焦香麥芽10%的配方在實(shí)際生產(chǎn)中較為常用[12,28]。為更好地理解焦香麥芽低溫焙烤過(guò)程中顏色的變化規(guī)律，探討基于顏色配方的焦香麥芽選擇的指導(dǎo)方式，對(duì)比了焦香麥芽質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比50%的協(xié)定法麥汁、10%的協(xié)定法麥汁以及10%的65 ℃糖化麥汁及其煮沸過(guò)程的顏色變化。

1 材料與方法

1.1 材料

澳麥La Trobe淺色基礎(chǔ)麥芽，廣東永順泰麥芽有限公司。麥芽指標(biāo)：色度4.2 EBC，煮沸色度7.8 EBC，水分4.6%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，脆度80.7%，浸出率78.8%。青島大花(α-酸5.7%)，玉門拓璞科技有限公司提供；Ale啤酒酵母(BA-02)，本實(shí)驗(yàn)室保藏菌種。

1.2 儀器與設(shè)備

2550100多功能轉(zhuǎn)鼓式電炒貨機(jī)，浙江省瑞安市冠勝機(jī)械廠；UV-1800紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，蘇州島津儀器有限公司； DK-98-II電熱恒溫水浴鍋，天津泰斯特儀器有限公司； WYT-J手持式折光儀，成都豪創(chuàng)光電儀器有限公司；H1850高速離心機(jī)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司；HE53水分測(cè)定儀、ME204E電子天平，上海梅特勒-托利多儀器有限公司； BGT-8A 協(xié)定糖化儀，日本Bioer公司；立式壓力蒸汽滅菌器，上海實(shí)驗(yàn)儀器有限公司; HD-3508電磁爐，中山市奧特萊斯電器有限公司; INNOVA 4低溫培養(yǎng)箱, 上海巴玖實(shí)業(yè)有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 焦香麥芽的制備工藝[11,17]

1.3.1.1 工藝流程

基礎(chǔ)麥芽→浸麥→瀝干→麥粒糖化→排潮→焙烤著色→取樣冷卻

1.3.1.2 麥芽制備要點(diǎn)

(1)浸麥：稱取7 kg基礎(chǔ)麥芽，洗凈，浸泡于35 ℃溫水中保溫10 h至水份達(dá)到46%～47%。

(2)瀝干：將浸泡好的麥芽取出，放入有假底的不銹鋼容器中，攤勻，瀝干至表面無(wú)水。

(3)麥粒糖化：將瀝干的麥芽放入轉(zhuǎn)鼓式炒貨機(jī)，緩慢升溫至68 ℃，保溫1.5 h，此過(guò)程中麥粒里發(fā)生了類似麥汁糖化過(guò)程的生化反應(yīng)。

(4)排潮：將麥層溫度升至90 ℃排潮1 h，水份控制在33%～35%。

(5)焙烤：快速升溫到115、120、125 ℃進(jìn)行旋轉(zhuǎn)焙烤，轉(zhuǎn)速18 r/min，焙烤120 min。

(6)取樣與冷卻：分別在糖化結(jié)束、排潮結(jié)束、焙烤過(guò)程定時(shí)取麥芽250 g，晾涼備用，進(jìn)行3次平行。

1.3.2 焦香麥芽質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比50%和10%協(xié)定法麥汁的糖化

為對(duì)比美國(guó)釀造化學(xué)家學(xué)會(huì)(The American Society of Brewing Chemists，ASBC)建議的質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%焦香麥芽配比的協(xié)定法麥汁與生產(chǎn)常用配比10%協(xié)定法麥汁所反映的焦香麥芽低溫焙烤過(guò)程的顏色變化趨勢(shì)的差異，將焦香麥芽制備過(guò)程的樣品和基礎(chǔ)麥芽粉碎，按比例稱取，利用協(xié)定糖化儀在45 ℃條件下根據(jù)ASBC建議的協(xié)定法制備麥汁[11,17]，分別獲得質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%和10%的協(xié)定法麥汁。每個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次平行。

1.3.3 焦香麥芽質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比10%的65 ℃糖化麥汁的糖化與煮沸

為獲取接近生產(chǎn)實(shí)踐的配比、糖化和煮沸條件下制得的麥汁所反映的焦香麥芽低溫焙烤過(guò)程的顏色變化，將含質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%焦香麥芽、90%基礎(chǔ)麥芽的混合麥芽333 g與1 200 mL水混合，于糖化儀中依次在48 ℃下保溫20 min、升溫至65 ℃保溫60 min、升溫至78 ℃保溫10 min。用濾布過(guò)濾，并用300 mL 78 ℃自來(lái)水洗糟。將1.35 L濾液轉(zhuǎn)至2 L不銹鋼杯中用電磁爐加熱，初沸后加入青島大花1.5 g。功率控制在1 500 W，煮沸30 min，控制終濃度12 °P。沸后10、20、30 min時(shí)分別取樣50 mL待檢。進(jìn)行3次平行。

1.3.4 色度檢測(cè)

麥汁經(jīng)8 000 r/min離心15 min后，取上清液經(jīng)單層濾紙過(guò)濾后用于色度測(cè)定。用10 mm比色皿在波長(zhǎng)430 nm處測(cè)定吸光度A乘上系數(shù)25即得麥汁色度。吸光度A>0.8的樣品需要稀釋后檢測(cè)。按ASBC的方法，焦香麥芽的色度采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%協(xié)定法麥芽的色度乘以2再減去基礎(chǔ)麥芽的色度得到[11,17]。

1.3.5L*a*b*值檢測(cè)

麥汁經(jīng)8 000 r/min離心15 min后，取上清液檢測(cè)。用10 mm比色皿在波長(zhǎng)380～780 nm范圍內(nèi)間隔1 nm進(jìn)行透光度掃描，帶入ASBC所提供的三色法計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算得到L*a*b*值[10,29]。色度角按公式(1)計(jì)算，色彩飽和按公式(2)計(jì)算[2,29]

色度角H*=arctanb*/a*

(1)

色彩飽和C*=(a*2+b*2)1/2

(2)

2 結(jié)果與分析

2.1 焙烤過(guò)程L*a*b*值和色度的變化

焙烤過(guò)程中顏色特性值變化用ASBC建議的質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比50%焦香麥芽協(xié)定法進(jìn)行測(cè)定。焦香麥芽制作過(guò)程的溫濕度控制，是影響成品麥芽風(fēng)味、抗氧化、泡沫和顏色特性的關(guān)鍵因素[4-5,10,17]。浸泡后麥粒的水分含量為(47.3±0.5)%，“麥粒糖化”結(jié)束時(shí)水分含量為(45.3±0.4)%，排潮結(jié)束時(shí)水份含量為(34.4±0.2)%。3個(gè)溫度焙烤對(duì)應(yīng)水份和顏色變化分別見(jiàn)圖1和圖2。發(fā)現(xiàn)115、120、125 ℃焙烤90、85、80 min時(shí)麥粒水分含量達(dá)到1%以下，而焙烤結(jié)束時(shí)3者均低于0.1%(圖1)。COGHE等[17]認(rèn)為水份<5%才引發(fā)褐變反應(yīng)，而圖1、圖2表明10%即可引發(fā)。

圖1 焙烤時(shí)的麥粒水分變化

圖2中3個(gè)溫度顏色參數(shù)的變化趨勢(shì)相同，只是按125、120、115 ℃的順序呈現(xiàn)近似的變化。

a-L*值；b-a*值；c-b*值；d-色度值；e-H*值；f-C*值

在125、120、115 ℃焙烤過(guò)程中：L*值一直下降，分別在85、100、105 min時(shí)出現(xiàn)低值19.8、19.0、21.4，而后上升至焙烤結(jié)束時(shí)的39.1、34.5、34.0；a*值從較小的負(fù)值上升，分別在80、85、90 min時(shí)達(dá)到高值38.9、39.5、38.7，而后基本維持不變；b*值從小的正值開(kāi)始上升，分別在70、75、80 min時(shí)出現(xiàn)高值88.1、87.5、88.0，而后下降至85、100、105 min的低值57.1、55.9、59.1，而后逐步上升至結(jié)束時(shí)的78.6、74.5、73.8；色度在開(kāi)始時(shí)上升，分別在85、100、105 min達(dá)到高值514、549、505 EBC，而后下降至結(jié)束時(shí)的318、368、367 EBC；H*值從開(kāi)始就一直下降，分別在85、100、105 min時(shí)出現(xiàn)低值57.5、57.4、58.3°，而后上升至焙烤結(jié)束時(shí)的64.9、62.7、62.8°。

將指標(biāo)變化趨勢(shì)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，亮度L*值與色度有較好的負(fù)相關(guān)性；由于a*值達(dá)到高值后基本不變，C*值變化模式與b*值相同；根據(jù)a*、b*值的峰值，可以判定黃色素物質(zhì)的產(chǎn)生早于紅色素物質(zhì)且強(qiáng)度大。黃色素物質(zhì)轉(zhuǎn)變成非黃色物質(zhì)或轉(zhuǎn)化成不溶態(tài)導(dǎo)致b*值達(dá)峰值后下降，而新黃色素物質(zhì)的產(chǎn)生又導(dǎo)致了后續(xù)的上升[11,17]。H*值較小的麥汁紅色趨勢(shì)增加，結(jié)果與李東東等[27]報(bào)道的紅色強(qiáng)度a*/b*值類似。

與COGHE等[10]報(bào)道的120 ℃焙烤結(jié)果相比，僅a*值趨勢(shì)相近；其報(bào)道的L*值一直呈下降趨勢(shì)，未出現(xiàn)再上升過(guò)程；b*值只見(jiàn)先升后降，并無(wú)后續(xù)上升[17]；焙烤過(guò)程色度一直呈上升趨勢(shì)[10,17]，最高僅為270 EBC[17]。

2.2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比10%的協(xié)定法麥汁L*a*b*值和色度的變化

為探明稀釋對(duì)顏色特性值變化趨勢(shì)的影響，跟蹤了質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比10%焦香麥芽協(xié)定法麥汁的顏色變化(圖3)。與質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%協(xié)定法麥汁相比，僅色度值、L*值變化趨勢(shì)相同且色度值接近倍數(shù)關(guān)系。其a*值在85、100、105 min達(dá)到高值18.2、18.7、15.3后下降至焙烤結(jié)束時(shí)的5.8、9.0、8.8；b*值在85、100、105 min達(dá)到高值77.5、78.0、73.9后一直下降至焙烤結(jié)束時(shí)的63.1、68.2、66.5；H*值、C*值趨勢(shì)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%配方也不相同。有趣的是，高色度10%焦香麥芽協(xié)定法麥汁的b*值高于50%焦香麥芽協(xié)定法麥汁。例如120 ℃焙烤95 min時(shí)麥芽色度為515 EBC，對(duì)應(yīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%和50%配方麥汁的b*值分別是76.5、58.5，WOFFENDEN等[30]也觀察到了該現(xiàn)象。稀釋對(duì)協(xié)定法麥汁a*值、b*值的影響，可能與熱負(fù)荷引發(fā)的非酶褐變反應(yīng)造成焦香麥芽基體復(fù)雜性有關(guān)[5,10,17,30]。這一顯著差異說(shuō)明，焦香麥芽配比對(duì)麥汁顏色特性的評(píng)價(jià)存在顯著影響，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%配方協(xié)定法麥汁較ASBC建議的50%配方協(xié)定法麥汁在評(píng)價(jià)焦香麥芽顏色特性方面更具實(shí)際意義。

a-L*值；b-a*值；c-b*值；d-色度值；e-H*值；f-C*值

2.3 煮沸過(guò)程L*a*b*值和色度的變化

為了探明與實(shí)際生產(chǎn)更接近顏色特性值的變化規(guī)律，在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比10%焦香麥芽配方、65 ℃糖化、30 min煮沸L*值、a*值、b*值變化跟蹤。不同焙烤溫度對(duì)應(yīng)煮沸過(guò)程L*值、a*值、b*值、EBC的變化更加趨近于相同，可能由于煮沸反應(yīng)劇烈部分掩蓋了焙烤引起的顏色差異[5]，僅呈現(xiàn)120 ℃的結(jié)果見(jiàn)圖4。相同配方不同煮沸時(shí)間L*值、a*值、b*值、EBC間差異不明顯，可能與檢測(cè)過(guò)程的離心造成色素?fù)p失有關(guān)，但煮沸30 min麥汁的a*值、b*值、EBC明顯高于糖化麥汁、L*值明顯低于糖化麥汁。煮沸30 min麥汁的顏色參數(shù)變化趨勢(shì)與10%協(xié)定法麥汁有一定的相似性、但不盡相同，說(shuō)明除配比外，糖化煮沸等熱過(guò)程對(duì)麥汁中呈色物質(zhì)的影響也不可以忽略。120 ℃焙烤過(guò)程對(duì)應(yīng)煮沸30 min麥汁的a*值呈現(xiàn)前升后降的趨勢(shì)，即焙烤95 min達(dá)到峰值32.3，然后逐漸下降至焙烤結(jié)束時(shí)的18.7，明顯不同于質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%協(xié)定法麥汁達(dá)到峰值后穩(wěn)定的趨勢(shì)。其b*值呈現(xiàn)的先上升后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，即焙烤85 min達(dá)到78.2后基本維持不變，也明顯不同于質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%協(xié)定法麥汁的先上升后下降再上升的趨勢(shì)。a*值先升后降可能是由于不同焙烤時(shí)間的紅色素穩(wěn)定性不同、焙烤時(shí)間長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的紅色素在煮沸條件下容易轉(zhuǎn)變成非紅色素物質(zhì)造成的；而b*值上升后趨于穩(wěn)定反映出伴隨著煮沸的進(jìn)行黃色素物質(zhì)因熱反應(yīng)產(chǎn)生、增加至濃度最大后能穩(wěn)定存在。相對(duì)于其他2種協(xié)定法麥汁，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%焦香麥芽65 ℃糖化、30 min煮沸更接近生產(chǎn)實(shí)際，所得麥汁L*a*b*值能很好地指導(dǎo)特定顏色特性啤酒焦香麥芽配方的選擇。

a-L*值；b-a*值；c-b*值；d-色度值；e-H*值；f-C*值

3 結(jié)論

CIEL*a*b*測(cè)定含質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%經(jīng)115、120、125 ℃焙烤得到的焦香麥芽協(xié)定法麥汁的顏色特性值的結(jié)果表明色度值呈峰形變化，a*值上升后持平、b*值呈先上升后下降再上升的趨勢(shì)；黃色素物質(zhì)生成早于紅色素物質(zhì)；非酶褐變啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的水分含量為10%。質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%焦香麥芽協(xié)定法麥汁的a*值、b*值的變化模式與50%配方的明顯不同，說(shuō)明焦香麥芽配比對(duì)焦香麥芽的顏色特性評(píng)價(jià)存在顯著影響。質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%焦香麥芽配方65 ℃糖化麥汁的煮沸實(shí)驗(yàn)表明煮沸過(guò)程增色明顯，但a*值、b*值的變化模式與50%的協(xié)定法麥汁也存在顯著差異。由于該過(guò)程與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程接近，所獲取的L*a*b*值信息對(duì)于指導(dǎo)特定顏色特性啤酒的焦香麥芽配方選擇有現(xiàn)實(shí)的意義。但其在煮沸過(guò)程中引入了相對(duì)強(qiáng)烈的熱過(guò)程，不能真實(shí)地反映焦香麥芽自身的顏色特性，建議利用生產(chǎn)常用配比10%的協(xié)定法麥汁評(píng)價(jià)焦香麥芽顏色特性。本研究為3個(gè)焙烤溫度條件下的顏色特性研究，不能用于說(shuō)明其他焙烤溫度如150 ℃條件下的顏色變化規(guī)律。焦香麥芽對(duì)啤酒顏色、風(fēng)味、泡沫、抗氧化性產(chǎn)生復(fù)合影響，今后需加強(qiáng)對(duì)特色麥芽制備和使用過(guò)程中相關(guān)指標(biāo)協(xié)同變化的研究，為研發(fā)特定顏色特性的焦香麥芽及其應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。