摘 要：采用静态顶空一气相色谱法测定啤酒中的醛类、乙醇、高级醇、高级酯等风味物质，优化了试验条件，确定了最佳的测定工艺参数。并应用以上方法，对不同生产工艺生产出的啤酒相应成分进行检测，使最终产品中各种风味物质含量、比例最佳，帮助企业找到最佳的生产工艺。
关键词：啤酒 风味物质 顶空分析
我国啤酒产量第一，但在历年啤酒世界评比中名次都在十名以后，其主要质量问题是醛类超标、“上头”、口感差等。？醛类超标问题：我国啤酒生产工艺中广泛使用价格较低的甲醛作稳定剂。但甲醛被公认为致癌物质，故应通过检测限制其使用。？“上头”问题：“上头”现象的主要原因是由于啤酒中高级醇、高级酯含量过高和高级醇、高级酯中一些组分比例不合理所导致[1-4]。？口感问题：目前国内啤酒的挥发性风味物质主要通过感官品尝进行评价，随着啤酒生产规模化，集团化发展，仅仅靠专业评酒人员进行感官品尝，难以达到控制产品品质的目的[5-8]。
针对以上问题，辽宁省产品质量监督检验院利用现代化仪器设备，采用静态顶空一气相色谱法[9]测定啤酒中的醛类、乙醇、高级醇、高级酯等风味物质，目的在于优化试验条件，建立一种啤酒中的快速分析检测方法，确定最佳的测定工艺参数。并且通过对啤酒中的以上组分的测定，优化生产工艺，使最终产品中各种风味物质含量、比例最佳。
一、试验材料及方法
试验仪器选用美国安捷伦公司的Agilent 6890N Network GC System、Agilent 7694E Headspace Sampler、HP GC化学工作站和HP-INNOWax色谱柱，和电子分析天平、超纯水机及昆山市超声仪器有限公司的KQ-250型超声波清洗器。
试验试剂为高纯氮气（99.999%）、高纯空气（99.999%）、高纯氢气（99.999%）、无水乙醇（≥99.8%）、氯化钠（≥99.8%）、超纯水，用无水乙醇做溶剂，配制混合标准储备液，各物质的浓度见表1，其中标准品有：乙醛、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、正丙醇、异丁醇、乙酸异戊酯、异戊醇、己酸乙酯、辛酸乙酯，色谱纯。标准储备液置于4 ℃条件下保存，备用。
选用华润雪花啤酒辽宁有限公司啤酒作为样品。取10 mL啤酒样品于20 mL顶空进样瓶中，加入2 g氯化钠，加密封盖密封，置于顶空自动进样器后进样分析。
二、最佳试验条件的确定
试验条件的选择：载气流量：0.8mL/min、1.3 mL/min、1.5mL/min、2.0mL/min，实验结果表明，流速在此范围内变化时，组分响应值没有太大变化，但是流速较慢会影响分析速度，综合考虑灵敏度和分析时间，本实验选择载气流速为 1.3mL/min。
分别对20℃、30℃、40℃、50℃、60℃的平衡温度下平衡时间为20min、30min、40min、50min、60min，其关系为：提高温度可以缩短平衡时间，选择合适的样品平衡时间有助于提高分析的重现性。经过试验两者对各组分峰面积的影响，确定选择40℃下40min。
分别考察了进样口温度和检测温度为150℃、200℃、220℃、240℃、260℃条件下对组分响应值的影响，确定进样口温度和检测温度均选择250℃。
由于本次分析对象为啤酒中的微量组分，为使分析结果重复性好、准确性好、灵敏度高等，选用不分流进样。
通过多组试验，最终确定最佳试验条件为：？顶空条件：样品平衡时间：40 min；样品平衡温度：40 ℃；？色谱条件：载气：氮气（99.999%），载气流量：1.3 mL/min；进样口温度：250 ℃，进样方式：不分流；检测器温度：250 ℃；升温程序：40 ℃保持5 min，5 ℃/min升至200 ℃，保持10 min。在此条件下，标准溶液中的八种影响啤酒风味的主要物质可在25 min内完成分析测定，色谱图如图1所示。各组分保留时间见表2。在最佳实验条件下八种挥发性物质可在25 min内即可分析完毕，通过定性分析八种组分出峰的顺序依次为乙酸乙酯、乙酸异丁酯、正丙醇、异丁醇、乙酸异戊酯、异戊醇、己酸乙酯、辛酸乙酯。
在最佳实验条件下绘制了九种组分的标准曲线，线性相关系数为0.9991 ～ 0.9999，各组分的最小检出浓度为0.002 ～ 0.9 μg/mL，平均回收率为92.6% ～ 98.2%，相对标准偏差为1.2% ～ 4.6%。
三、 啤酒风味物质成分配比的检测
1.不同代数啤酒酵母的发酵性能及对啤酒风味物质的影响检测
啤酒中的风味物质也是啤酒发酵过程中酵母代谢产生的副产物，这些物质构成了啤酒的风味。可以说酵母是啤酒的灵魂，它的好坏直接影响啤酒的质量[10-11]。不同时代的啤酒酵母所处的生长状态不同，对啤酒的发酵也有不同的影响，也就直接影响最终啤酒的风味。因此，研究不同代数啤酒酵母对啤酒风味的影响，对啤酒工业的发展有重要的意义。我们对雪花啤酒厂提供的0～5代酵母发酵的啤酒做了风味检测，检测结果如表3所示。
酵母的发酵度随着代数的增加发生一定的变化：零代酵母菌种量相对较少，因此发酵度相对也低。到了第二代，酵母活性逐渐变高，其对糖类的代谢能力也逐渐提高，因此发酵度提高，到第三代达到最高值。之后，酵母活性逐渐降低，其发酵力也开始逐渐降低。
从检测结果看，除正丙醇外，影响啤酒风味的主要醇类和酯类的生成量都是在二三代达到最大值，之后逐渐降低。而随着传代次数的增加，正丙醇的生成量逐渐减少。因此，不同代数的酵母对啤酒风味影响较大，由于二、三代啤酒酵母发酵度高，其活性相对较高，产高级醇和高级酯的量相对较高，且醇酯比适中，故二、三代酵母生产的啤酒风味较好。从四代开始风味物质生成量逐渐减少，成品的风味与口感都会随之下降。
2.啤酒发酵过程中麦汁糖度对啤酒风味的影响检测 对啤酒发酵过程中麦汁糖度分别降到9.5°P、5.5°P以及3.0°P时灌压控制到0.06MPa条件下生产出来的啤酒进行风味物质的检测，检测结果表4所示。检测结果表明，在糖度高的时候带压，高级醇的生成量较低，糖度低时带压，高级醇生成量较高，而乙醛的变化正好与之相反，糖度高时带压，乙醛的生成量较高，糖度低时带压，乙醛的生成量较低，而酯类和酸类的生成量变化不大。
3.啤酒发酵过程中压力的影响
现代啤酒的生产普遍采用带压发酵，这种发酵方法可以抑制酵母的增殖，减少由于升温所造成的代谢副产物过多的现象，防止产生过量的高级醇，酯类，同时有利于双乙酰的还原，并可以保证酒中CO2的含量。
啤酒中的绝大多数高级醇是在主发酵旺盛期间生成的，由于压力的影响，酵母的醇类物质代谢活动受到抑制，相应醇类物质的合成速率降低。乙醛也是在发酵初期大量合成，随着发酵的进行，乙醇脱氢酶逐渐将乙醛还原成乙醇，加压使乙醇脱氢酶的活性受到影响，从而导致乙醛转化为乙醇量的减少，因此加压条件下啤酒酵母产乙醛的量比常压下高。
4.高级醇和乙醛的影响
啤酒中高级醇和乙醛的含量高低是影响啤酒风味的重要因素，高级醇含量过高，会产生明显的杂醇油味，使啤酒产生不细腻的苦味；但含量过低，则会使啤酒显得较为寡淡，酒体不够丰满。而乙醛含量过高，则会使啤酒产生生�味。糖度高的时候发酵罐带压，高级醇生成量减少，但乙醛含量增高，反之乙醛含量降低，但高级醇生成量增加。
因此，企业应该控制工艺，全面考虑生产原料、糖化、酵母发酵等多方面因素，掌握好醛类和高级醇含量的关系，从而使啤酒风味更佳。建议企业在发酵期间，麦汁糖度降到5.5°P或以下时使发酵罐带压，或者采取降糖过程中不带压，降糖后带压的工艺模式。
四、结语
经对分析研究和实践检验表明，此种检测方法重现性好、灵敏度高、准确度好，能满足了啤酒厂日常质量检测的要求和质检部门质量监控的要求。
参考文献
[1]管敦仪. 啤酒工业手册[M]. 北京：中国轻工业出版社，1999，366-383.
[2]王殿忠，王江，魏洪仁. 调整醇酯比、改善啤酒饮后感[J]. 啤酒科技，2007，（7）： 39-40.
[3]吕微，付有利，李家辉等. 酯类物质含量对啤酒风味影响的研究[J]， 食品科技， 2007， （8）： 101-103.
[4]张玲玲. 啤酒风味品评与啤酒质量控制[J]. 齐齐哈尔大学学报， 2007 ， 23（2）： 107-107.
[5]汪江波，郭健. 啤酒酿造过程中的高级醇[J]. 湖北工学院学报，2000，15（1）： 75-77.
[6]肖亚新. 浅析啤酒上头与高级醇控制[J]. 四川食品与发酵， 2000，（4）： 50-51.
[7]刘海兵. 高级醇对啤酒风味的影响及其在啤酒生产中的控制措施[J].酿酒，2005，32（1）： 54-55.
[8]甘水洋. 啤酒中高级醇的产生及控制办法[J].福建轻纺，1998，（1）： 1-4.
[9]吴增生. 啤酒中挥发性风味物质分析方法研究. 东北大学硕士学位论文，2008.
[10]高灵燕，王市沛，武千均等. 啤酒中的挥发性物质及对啤酒品质的影响[J]. 食品工业，1996，（4）： 4-6.
[11]向阳，李崎，顾国贤. 国内啤酒有机酸组成及其综合评价[J].食品科学，2008，28（1）： 266-269.
摘 要：采用静态顶空一气相色谱法测定啤酒中的醛类、乙醇、高级醇、高级酯等风味物质，优化了试验条件，确定了最佳的测定工艺参数。并应用以上方法，对不同生产工艺生产出的啤酒相应成分进行检测，使最终产品中各种风味物质含量、比例最佳，帮助企业找到最佳的生产工艺。
关键词：啤酒 风味物质 顶空分析
我国啤酒产量第一，但在历年啤酒世界评比中名次都在十名以后，其主要质量问题是醛类超标、“上头”、口感差等。？醛类超标问题：我国啤酒生产工艺中广泛使用价格较低的甲醛作稳定剂。但甲醛被公认为致癌物质，故应通过检测限制其使用。？“上头”问题：“上头”现象的主要原因是由于啤酒中高级醇、高级酯含量过高和高级醇、高级酯中一些组分比例不合理所导致[1-4]。？口感问题：目前国内啤酒的挥发性风味物质主要通过感官品尝进行评价，随着啤酒生产规模化，集团化发展，仅仅靠专业评酒人员进行感官品尝，难以达到控制产品品质的目的[5-8]。
针对以上问题，辽宁省产品质量监督检验院利用现代化仪器设备，采用静态顶空一气相色谱法[9]测定啤酒中的醛类、乙醇、高级醇、高级酯等风味物质，目的在于优化试验条件，建立一种啤酒中的快速分析检测方法，确定最佳的测定工艺参数。并且通过对啤酒中的以上组分的测定，优化生产工艺，使最终产品中各种风味物质含量、比例最佳。
一、试验材料及方法
试验仪器选用美国安捷伦公司的Agilent 6890N Network GC System、Agilent 7694E Headspace Sampler、HP GC化学工作站和HP-INNOWax色谱柱，和电子分析天平、超纯水机及昆山市超声仪器有限公司的KQ-250型超声波清洗器。
试验试剂为高纯氮气（99.999%）、高纯空气（99.999%）、高纯氢气（99.999%）、无水乙醇（≥99.8%）、氯化钠（≥99.8%）、超纯水，用无水乙醇做溶剂，配制混合标准储备液，各物质的浓度见表1，其中标准品有：乙醛、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、正丙醇、异丁醇、乙酸异戊酯、异戊醇、己酸乙酯、辛酸乙酯，色谱纯。标准储备液置于4 ℃条件下保存，备用。
选用华润雪花啤酒辽宁有限公司啤酒作为样品。取10 mL啤酒样品于20 mL顶空进样瓶中，加入2 g氯化钠，加密封盖密封，置于顶空自动进样器后进样分析。
二、最佳试验条件的确定
试验条件的选择：载气流量：0.8mL/min、1.3 mL/min、1.5mL/min、2.0mL/min，实验结果表明，流速在此范围内变化时，组分响应值没有太大变化，但是流速较慢会影响分析速度，综合考虑灵敏度和分析时间，本实验选择载气流速为 1.3mL/min。
分别对20℃、30℃、40℃、50℃、60℃的平衡温度下平衡时间为20min、30min、40min、50min、60min，其关系为：提高温度可以缩短平衡时间，选择合适的样品平衡时间有助于提高分析的重现性。经过试验两者对各组分峰面积的影响，确定选择40℃下40min。
分别考察了进样口温度和检测温度为150℃、200℃、220℃、240℃、260℃条件下对组分响应值的影响，确定进样口温度和检测温度均选择250℃。
由于本次分析对象为啤酒中的微量组分，为使分析结果重复性好、准确性好、灵敏度高等，选用不分流进样。
通过多组试验，最终确定最佳试验条件为：？顶空条件：样品平衡时间：40 min；样品平衡温度：40 ℃；？色谱条件：载气：氮气（99.999%），载气流量：1.3 mL/min；进样口温度：250 ℃，进样方式：不分流；检测器温度：250 ℃；升温程序：40 ℃保持5 min，5 ℃/min升至200 ℃，保持10 min。在此条件下，标准溶液中的八种影响啤酒风味的主要物质可在25 min内完成分析测定，色谱图如图1所示。各组分保留时间见表2。在最佳实验条件下八种挥发性物质可在25 min内即可分析完毕，通过定性分析八种组分出峰的顺序依次为乙酸乙酯、乙酸异丁酯、正丙醇、异丁醇、乙酸异戊酯、异戊醇、己酸乙酯、辛酸乙酯。
在最佳实验条件下绘制了九种组分的标准曲线，线性相关系数为0.9991 ～ 0.9999，各组分的最小检出浓度为0.002 ～ 0.9 μg/mL，平均回收率为92.6% ～ 98.2%，相对标准偏差为1.2% ～ 4.6%。
三、 啤酒风味物质成分配比的检测
1.不同代数啤酒酵母的发酵性能及对啤酒风味物质的影响检测
啤酒中的风味物质也是啤酒发酵过程中酵母代谢产生的副产物，这些物质构成了啤酒的风味。可以说酵母是啤酒的灵魂，它的好坏直接影响啤酒的质量[10-11]。不同时代的啤酒酵母所处的生长状态不同，对啤酒的发酵也有不同的影响，也就直接影响最终啤酒的风味。因此，研究不同代数啤酒酵母对啤酒风味的影响，对啤酒工业的发展有重要的意义。我们对雪花啤酒厂提供的0～5代酵母发酵的啤酒做了风味检测，检测结果如表3所示。
酵母的发酵度随着代数的增加发生一定的变化：零代酵母菌种量相对较少，因此发酵度相对也低。到了第二代，酵母活性逐渐变高，其对糖类的代谢能力也逐渐提高，因此发酵度提高，到第三代达到最高值。之后，酵母活性逐渐降低，其发酵力也开始逐渐降低。
从检测结果看，除正丙醇外，影响啤酒风味的主要醇类和酯类的生成量都是在二三代达到最大值，之后逐渐降低。而随着传代次数的增加，正丙醇的生成量逐渐减少。因此，不同代数的酵母对啤酒风味影响较大，由于二、三代啤酒酵母发酵度高，其活性相对较高，产高级醇和高级酯的量相对较高，且醇酯比适中，故二、三代酵母生产的啤酒风味较好。从四代开始风味物质生成量逐渐减少，成品的风味与口感都会随之下降。
2.啤酒发酵过程中麦汁糖度对啤酒风味的影响检测 对啤酒发酵过程中麦汁糖度分别降到9.5°P、5.5°P以及3.0°P时灌压控制到0.06MPa条件下生产出来的啤酒进行风味物质的检测，检测结果表4所示。检测结果表明，在糖度高的时候带压，高级醇的生成量较低，糖度低时带压，高级醇生成量较高，而乙醛的变化正好与之相反，糖度高时带压，乙醛的生成量较高，糖度低时带压，乙醛的生成量较低，而酯类和酸类的生成量变化不大。
3.啤酒发酵过程中压力的影响
现代啤酒的生产普遍采用带压发酵，这种发酵方法可以抑制酵母的增殖，减少由于升温所造成的代谢副产物过多的现象，防止产生过量的高级醇，酯类，同时有利于双乙酰的还原，并可以保证酒中CO2的含量。
啤酒中的绝大多数高级醇是在主发酵旺盛期间生成的，由于压力的影响，酵母的醇类物质代谢活动受到抑制，相应醇类物质的合成速率降低。乙醛也是在发酵初期大量合成，随着发酵的进行，乙醇脱氢酶逐渐将乙醛还原成乙醇，加压使乙醇脱氢酶的活性受到影响，从而导致乙醛转化为乙醇量的减少，因此加压条件下啤酒酵母产乙醛的量比常压下高。
4.高级醇和乙醛的影响
啤酒中高级醇和乙醛的含量高低是影响啤酒风味的重要因素，高级醇含量过高，会产生明显的杂醇油味，使啤酒产生不细腻的苦味；但含量过低，则会使啤酒显得较为寡淡，酒体不够丰满。而乙醛含量过高，则会使啤酒产生生�味。糖度高的时候发酵罐带压，高级醇生成量减少，但乙醛含量增高，反之乙醛含量降低，但高级醇生成量增加。
因此，企业应该控制工艺，全面考虑生产原料、糖化、酵母发酵等多方面因素，掌握好醛类和高级醇含量的关系，从而使啤酒风味更佳。建议企业在发酵期间，麦汁糖度降到5.5°P或以下时使发酵罐带压，或者采取降糖过程中不带压，降糖后带压的工艺模式。
四、结语
经对分析研究和实践检验表明，此种检测方法重现性好、灵敏度高、准确度好，能满足了啤酒厂日常质量检测的要求和质检部门质量监控的要求。
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[4]张玲玲. 啤酒风味品评与啤酒质量控制[J]. 齐齐哈尔大学学报， 2007 ， 23（2）： 107-107.
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[6]肖亚新. 浅析啤酒上头与高级醇控制[J]. 四川食品与发酵， 2000，（4）： 50-51.
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[8]甘水洋. 啤酒中高级醇的产生及控制办法[J].福建轻纺，1998，（1）： 1-4.
[9]吴增生. 啤酒中挥发性风味物质分析方法研究. 东北大学硕士学位论文，2008.
[10]高灵燕，王市沛，武千均等. 啤酒中的挥发性物质及对啤酒品质的影响[J]. 食品工业，1996，（4）： 4-6.
[11]向阳，李崎，顾国贤. 国内啤酒有机酸组成及其综合评价[J].食品科学，2008，28（1）： 266-269.