上一篇提到了E2N的产生机制及影响E2N含量的酿造步骤。本篇我们集中讨论壬烯醛潜力及降低LOX-1活性(以下简称 LOX活性)的手段。

高温

在讨论壬烯醛潜力前,先补充一些细节。我们都知道陈化啤酒是在比较高的温度下会挥发出E2N。酿造过程中有那么多机会可以通过高温去逼使E2N挥发,但这个高温的过程会不会额外产生E2N?其中就涉及到了美拉德反应(Mailard Recation)。

的确,脂质在高温下经过美拉德反应,会降解为E2N。但大麦的脂质只占总重量的1%-2%左右,况且窑烧(Kilning)大麦的过程下,正常温度并不会太高(除非制作有色麦芽),远未达到梅拉德反应的温度。所以我们不考虑窑烧过程中因高温而产生的E2N。

然而,高温会影响E2N的含量。比利时科学家就检测了糖化后煮沸麦芽过程,E2N的变化。

来源:Nonoxidative Mechanism for Development of trans-2-Nonenal in Beer[4]

该图表明在煮沸后,游离E2N的含量会减少很多(第二条柱),而他们推测减少的其中一部分是与蛋白质结合成为壬烯醛潜力(Nonenal Potential,以下简称NP),通过对NP的检测,还原了该部分(第三条柱白色的部分)的E2N。这个现在看起来很迷,但接下来我们会有所解释。

尽管如此,青岛酒厂与济南大学的研究人员还是观察到在窑烧的过程中,壬烯醛潜力的上升的可能性。在恒温窑烧的过程,壬烯醛潜力会先降后升,但是否有稳定态或者上升阈值,研究并没有提到。

来源:Optimization of kilning progress for equilibrating multiple parameters that strictly affect malt flavour and sensory evaluation [5]

这个过程体现了NP形成的复杂性,无法类似双乙酰那样集中讨论。

壬烯醛潜力检测方法

正因为NP形成的复杂性,导致NP其实是一个指标,其背后并不是单一的化合物或者反应。研究人员除了直接测量显性的E2N外,采用暴力的手段检测NP。

其步骤为:

  • 减弱被测物的含氧水平并保持酸度pH4.0和温度100摄氏度;
  • 置放在氩气(用于排除氧气)环境中加热被检测品2小时;
  • 彼时再检测释放出来的E2N,而检测到的值就是我们所讲的NP;

归根到底,是与成品啤酒的强制老化原理一样,但被测物可以是制麦中各阶段的麦芽也可以是发酵前的麦芽汁。

壬烯醛转化为壬烯醛潜力的可能性

尽管我们并不知道具体的壬烯醛潜力是什么化合物,但有比利时的科学家就提出了E2N有可能与氨基形成较为稳固碳-氮键(C=N)。

研究人员将赖氨酸盐酸盐(Lysine HCL)与E2N反应,合成可以被仪器检测的席夫碱基赖氨酸反二壬烯醛(Schiff base lysine E-2-noneanl)。他们发现在高温及高pH值下,席夫碱的产量会增多。证明碳-氮键形成的可能性。

来源:Nonoxidative Mechanism for Development of trans-2-Nonenal in Beer[4]

席夫碱(指亚胺中R3基团为烷基或芳基取代基)是亚胺(R1R2C=NR3,R1、R2、R3为其他基团)的一种较稳定形式,不容易被水解。研究人员采用合成席夫碱的方式去模拟壬烯醛与蛋白质、氨基酸之间的合成。

实际上,亚胺的其他形式在存在水的环境下很容易被水解,可以解释为何随着时间推移,E2N逐渐增加。同时也解释了为何在麦芽汁煮沸后,会有一部分E2N转化为NP。

亚胺

狙击脂氧合酶

尽管我们知道了E2N的合成路径和什么是NP。但如何减少他们呢?学界主流的做法就是减少LOX的活性。

低脂氧合酶麦芽

札幌啤酒厂的Hisao Kuroda通过基因工程技术制作出了低LOX的麦芽。

来源:Development of novel barley with improved beer foam and flavor stability – the impact of lipoxygenase-1-less barley in brewing industry[9]

这里的低LOX是指在基因上,通过干扰或者删除LOX-1基因,来达到减少LOX活性的目的。从上图可以明显见到E2N含量的显著降低。

而现时的低脂氧合酶麦芽产品中,Polarstar是代表之一。使用Polarstar所酿造和陈化后的啤酒,在感觉测试及E2N含量测试中,均获得较好的成绩。

来源:The influence of LOX-less barley malt on the flavour stability of wort and beer [10]

目前札幌公司,已经开始大规模使用Polarstar麦芽进行酿造。

调整制麦工序

上篇文章我们讲到了糖化工序中,我们并没有太多空间在糖化流程里大刀阔斧地降低E2N及NP。但我们可以在制麦过程下手,减少LOX的活性。

低温发芽

在制麦工序中,科学家发现更加低温的发芽环境下,LOX的活性更低。16度下发芽,LOX活性大概为24.8个单位每克;24度下,LOX活性大概为32.9个单位每克。

但需要留意的是,低温发芽的过程,会影响其他营养产物的积累。例如下图不同温度对蛋白质磷酸盐的影响。

来源:Effect of germination temperature on characteristics of phytase production from barley. [13]

而工业上,一般会将发芽温度控制在10-16摄氏度之间。

窑烧曲线

尽管我们上面提到恒温窑烧,但实际操作上我们会用不同的温度曲线去窑烧发芽大麦。一般的窑烧过程是:低温干燥,中温脱水,高温破坏SMM。

在初始窑烧阶段,一定温度内LOX活性会继续上升,导致新的E2N和NP的积累。芬兰科学家就检测了八组不同温度曲线窑烧的LOX活性。在窑烧早期,一定会有2-3倍左右的攀升;而最终温度要达到90摄氏度才能完全让LOX的活性降到100个单位以下。

来源:THE EFFECT OF KILNING ON THE CAPABILITY OF MALT TO OXIDISE LIPIDS[14]

但对于初始温度及温度攀升的曲线并没找到一个稳定的规律。但初始温度较高且坡度稍缓的温度攀升曲线,LOX活性的平均值较低。

——以下内容由于无法从公开的渠道获得第一信源,仅借用第二信源阐述——

麦芽热处理

三得利酒厂实验室的科研人员提到,在55度热处理3日下,LOX活性明显降低;且在隔氧下处理效果更佳,并且不会对其他酶(α一淀粉酶、β一淀粉酶、蛋白酶)造成很大的影响。

通入氮气或二氧化碳

芬兰科学家提到在窑烧初期的干燥步骤,通入氮气,可减少LOX活性,同时保证其他酶不受影响。而在糖化过程通入氮气或者二氧化碳也有效。

通过二氧化硫保护啤酒

通过二氧化硫保护啤酒免受E2N。二氧化硫在减少E2N的机制上是研究得比较彻底而且实用性很高。


本文主要讨论了壬烯醛潜力及减少LOX含量及LOX活性的方法。这些都是围绕LOX来进行操作。然而,二氧化硫的机制完全不同。下一篇将会解释二氧化硫在减少啤酒E2N含量的具体机制和实际操作。

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