啤酒緩沖性與相關指標的分析
啤酒緩沖性,是指在其pH范圍內具有一定的緩沖能力。而啤酒緩沖容量是衡量啤酒緩沖能力的大小。本文主要從啤酒的緩沖體系組成和緩沖體系兩方面,對啤酒pH值以及緩沖容量、濁度之間的關系進行跟蹤分析。
啤酒的緩沖性在一定程度上決定了成品啤酒的pH值,并控制成品啤酒的pH變化幅度。當啤酒pH從4.5降到3.9時,啤酒抵抗微生物的能力增加,非生物穩定性增加,風味穩定性降低。
啤酒或麥汁緩沖容量的定義:每100mL啤酒(麥汁)pH改變1個單位時,所消耗0.1mol/NaOH的毫升數。
在相同原料、料液比及相同糖化用水pH值下,通過改變糖化投料溫度、蛋白質休止溫度及兩溫度下的作用時間,研究糖化工藝參數對麥汁中緩沖物質含量及緩沖性能的影響。
在麥汁主要成分給定的情況下,影響麥汁緩沖容量的重要因素主要有水質、外加酸以及麥汁煮沸時間,同時,研究結果顯示出緩沖容量愈大,高級醇含量愈高。麥汁的緩沖容量對啤酒中高級醇濃度有較大的影響,可以通過控制麥汁的緩沖容量來實現對發酵過程pH的控制。一般pH5.0的酸水糖化效果較好,較大緩沖容量的水質有利于麥芽的糖化;鹽酸、磷酸和乳酸的使用能提高麥汁的緩沖容量;充分的煮沸可使其緩沖容量降低30%以上。
采用不同的啤酒品種以研究其緩沖容量與啤酒質量穩定性之間的相關性。同時,有針對性地提出了增加啤酒緩沖容量的措施,并對釀造過程中磷酸鹽的主要來源進行了研究。研究結果表明,啤酒緩沖容量與啤酒泡持、濁度穩定性和老化速度之間存在著線性相關性。增加麥汁或啤酒中總磷酸鹽濃度,既是提高啤酒緩沖容量的有效措施,又是減緩啤酒老化速度的重要手段之一。
1.筆者通過模擬啤酒中緩沖物質對啤酒pH的改變,試做如下實驗:
1.1 K2HPO4單一對啤酒pH值的改變
樣品:A啤酒,K2HPO4溶液:300mg/L,pH的變化范圍:4.3~4.6(見表1)
從圖1可看出,緩沖容量最大時,對應的緩沖體系汗斑量為0.65mL。也就是說,當啤酒中磷酸鹽加入到一定程度時,啤酒的非生物穩定性最強。
1.2 KH2PO4單一對啤酒pH值的改變
樣品:A啤酒,KH2PO4溶液:300mg/L,pH的變化范圍:4.3~4.6(見圖2)
從圖2可看出,KH2PO4單一對啤酒pH值的改變中,緩沖容量最大時,對應的緩沖體系含量為0.69mL。
為進一步了解緩沖體系對啤酒緩沖容量的影響,并且合理推出當緩沖容量最大時,所添加緩沖物質的實際需要量,通過對多種緩沖體系同時進行啤酒的pH改變,看看啤酒緩沖容量最大時,消耗混合體系的物質量,并對此種啤酒的濁度進行分析,從而進一步了解緩沖性對啤酒風味穩定性和濁度之間的關系。找出最佳添加量,合理調整啤酒工藝,使啤酒中磷酸鹽含量達到最佳溶出狀態。
1.3 多種緩沖體系同時對pH的改變(見表2)
樣品:A啤酒,K2HPO4溶液:300mg/L,KH2PO4溶液:300mg/L
通過表2可看出,單一的緩沖模擬體系對啤酒pH值改變較均勻,多種混合并存緩沖體系對啤酒pH值的改變,在兩者量比例趨于1時,pH值改變較快,即隨KH2PO4溶液(mL)和K2HPO4溶液(mL)量的接近。pH值變化幅度上升,隨KH2PO4溶液(mL)和K2HPO4溶液(mL)量的遠離,pH值變化幅度較平穩。并且當兩種緩沖物質的量在0.4~0.6mL范圍時,啤酒的緩沖容量相對較高。當兩種緩沖物質分別為0.4mL和0.6mL時,此時緩沖容量最大。
1.4 多種緩沖體系濃度的改變對啤酒pH值的變化
樣品:A啤酒,K2HPO4溶液:400mg/L,KH2PO4溶液:400mg/L
從表3可看出,隨KH2PO4溶液(mL)和K2HPO4溶液(mL)量的上升,pH值變化幅度比較大,對應緩沖容量也相應增大,隨著KH2PO4溶液(mL)和K2HPO4溶液(mL)量的上升,啤酒的緩沖性升高。但啤酒酒體改變使得啤酒風味可能發生變化。很明顯,啤酒釀造過程中控制啤酒的磷含量也十分重要。化驗室應加強對啤酒中磷的檢測,以指導大生產時控制最佳啤酒的磷含量的工藝措施。
1.5 按上述方法測定不同啤酒的pH值對應的緩沖容量(見圖3)
從圖3可看出,緩沖容量在中檔以上啤酒中大體相當,D、E是外廠啤酒,表明啤酒非生物穩定性相當。從化驗室所做保質期看,5個月后,啤酒濁度反彈偏差不太大。并且在我廠中高檔啤酒中,啤酒非生物穩定性趨于同一水平線上。當然,只有這些數據不足以說明和體現啤酒緩沖性。
1.6 緩沖容量與濁度的關系(見圖4)
實驗結果顯示:隨啤酒緩沖容量的增加,啤酒濁度呈下降趨勢。
當啤酒中磷酸鹽緩沖體系濃度在300~400ppm時,可以滿足啤酒的緩沖要求。根據有關報道:有機酸、磷酸鹽、天冬氨酸是影響啤酒緩沖容量的最主要因素,因而為提高啤酒緩沖容量可在啤酒釀造工藝過程增加含有天冬氨酸的多肽,或者增加麥汁或啤酒的總磷酸鹽濃度。
由于增加天冬氨酸在啤酒儲存中會形成風味老化物質,因此可通過增加總磷酸鹽濃度來提高啤酒的緩沖容量。我們知道,磷酸鹽來源于大米、酒花、麥芽。大米和酒花含磷較少,麥芽相對較多(見圖5)。
為了增強啤酒非生物穩定性,除了要合理制定啤酒工藝,提高啤酒的保質期外,還可以通過添加相應的磷酸鹽使啤酒緩沖性達到最大,進而提高啤酒的非生物穩定性。

