黃 琳，許忠平，閆 菲，單孟穎，徐澤華，歐陽微，宋 佳*

（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(shù)工程中心，天津 300457）

啤酒是當今世界各種酒類生產(chǎn)中最多的一種釀造酒，以麥芽、啤酒花和水為主要原料，經(jīng)過酵母發(fā)酵釀制而成[1-2]。采用上面發(fā)酵釀造工藝的艾爾精釀啤酒逐漸受到全球關(guān)注，越來越受到世界各地的消費者喜愛[3]。艾爾啤酒一般特點是：酒體呈琥鉑色，外觀透亮，泡沫豐富細膩，掛杯持久，酒體醇厚、飽滿，殺口力強；此外，由于其較高的發(fā)酵溫度，可以在發(fā)酵過程中可形成帶有果仁、水果等特有香氣的酯類物質(zhì)，使得酒體香氣豐富[4]。

隨著人們生活水平提高，人們越來越關(guān)注啤酒的保健功能[5]。蜂蜜是由蜜蜂采集植物蜜腺分泌的汁液經(jīng)充分釀造而成，主要成分為糖類，其中60%～80%是人體容易吸收的葡萄糖和果糖。蜂蜜的作用不言而喻，有美容養(yǎng)顏、抗癌抑菌、多種氨基酸、消除疲勞等多種功效[6-7]。鑒于其較高的藥用及營養(yǎng)價值，可應(yīng)用在營養(yǎng)型滋補品、蜜餞食品、藥用品等領(lǐng)域，此外，還被廣泛應(yīng)用到釀制蜜酒、啤酒加工過程中。

蜂蜜艾爾啤酒在國外受到釀酒愛好者的追捧，2011年美國前總統(tǒng)奧巴馬推出了白宮第一款自釀啤酒，即白宮蜂蜜艾爾，該款產(chǎn)品不僅促進了美國的外交，更向世界展示美國精釀文化，推動了美國的精釀和工業(yè)啤酒產(chǎn)業(yè)黃金時期的發(fā)展，但關(guān)于蜂蜜艾爾啤酒較為系統(tǒng)的釀制工藝研究尚鮮有報道[8-9]。我國精釀啤酒研究起步較晚[10]，劉連成[11]在傳統(tǒng)黑啤酒釀造工藝上添加了洋槐蜜，釀造的保健黑啤中氨基酸、維生素及總酚物質(zhì)含量比常規(guī)含量略高。潘彥睿等[12]利用蜂蜜、松針、馬鈴薯、酒花等為主料，研制了松針蜂蜜保健型啤酒，營養(yǎng)成分豐富，口感穩(wěn)定。本研究針對我國蜂蜜艾爾精釀啤酒較為缺乏的現(xiàn)狀，采用椴樹蜂蜜作為艾爾啤酒工藝開發(fā)的輔料，將單因素試驗與響應(yīng)面優(yōu)化試驗方法結(jié)合，優(yōu)化蜂蜜艾爾精釀啤酒的釀造工藝條件，為開發(fā)蜂蜜艾爾精釀啤酒產(chǎn)品提供相關(guān)的技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與方法

澳洲淡色艾爾大麥芽（色度3.5～4.0 EBC）、澳洲水晶焦香麥芽（色度150 EBC）、卡斯卡特酒花顆粒（α-酸5.6%～8.8%）、先鋒酒花顆粒（α-酸4.7%～6.3%）：福源家釀精工啤酒公司；椴樹蜂蜜：上海冠生園蜂制品有限公司；WB06酵母：法國弗曼迪斯；葡萄糖：山西長清生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

VS-13000L-U超凈工作臺：蘇州安泰空氣技術(shù)股份有限公司；EBC粉碎機：德國Buhler公司；家釀一體機：新西蘭Grainfather公司；LRH-250-A生化培養(yǎng)箱：韶關(guān)市泰宏醫(yī)療器械有限公司；BCD-328WDFT冰箱：青島海爾股份有限公司；LB-90T手持糖度計：速為儀器儀表有限公司；UV-5100紫外可見分光光度計：上海元析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蜂蜜艾爾精釀啤酒工藝流程及操作要點

原料配比：將澳洲淡色艾爾大麥芽、澳洲水晶焦香麥芽兩種麥芽按8∶1比例進行混合。

麥芽粉碎[13-14]：澳洲淡色艾爾大麥芽、澳洲水晶焦香麥芽加水濕粉碎，粉碎效果保證麥芽皮破而不碎，基本完整。

糖化：糖化過程采用浸出法[15]，原料與水按1∶3（kg∶L）料液比進行混合，糖化罐中加入85%水，升溫至40℃，加入內(nèi)層桶（含下層篩板）；邊加入麥芽，邊攪拌，避免結(jié)塊。上層篩板將麥層壓緊，安裝導流管，打開循環(huán)泵，保溫10 min；加熱升溫至45℃，保溫60 min；升溫到68℃，保溫80 min；升溫至78℃，保溫5 min，關(guān)閉循環(huán)泵，卸掉導流管，結(jié)束糖化過程。

過濾：將內(nèi)層桶提起，過濾麥芽汁，待液面低于濾層，加入78℃溫水（加總水量35%）進行洗糟。

蜂蜜的溶解：取部分濾汁冷卻至室溫，按比例添加溶解蜂蜜。

煮沸[16]及酒花、蜂蜜的添加：過濾、洗糟過程同時開啟加熱裝置，加熱至100℃開始計時60 min。煮沸第5分鐘添加先鋒啤酒花顆粒；煮沸第30分鐘添加卡斯卡特啤酒花顆粒；煮沸第55分鐘，添加蜂蜜液。煮沸結(jié)束，關(guān)閉加熱開關(guān)，用攪拌器向同一方向攪拌，回旋沉淀，靜置10 min，分離凝固物。用糖度計測定麥芽汁濃度。

干酵母活化：稱取艾爾WB06型活性干酵母，加入溫度為25～28℃的純凈水，按酵母和水比例為1∶10的比例攪拌溶解，恒溫活化20～25 min，間隔10 min攪拌一次?；罨Y(jié)束，冷卻至室溫備用。

主發(fā)酵及二次發(fā)酵[17]：盤管冷卻麥芽汁，先內(nèi)循環(huán)使得料液降溫至60℃，后導入主發(fā)酵桶。添加酵母WB06型活性酵母液，接種量為0.38～0.57 g/L。將麥汁移至發(fā)酵罐后密封發(fā)酵，控制發(fā)酵溫度為16～20℃，以保證酵母的生長繁殖。發(fā)酵期間，當發(fā)酵液殘?zhí)遣粶p、比重恒定時，結(jié)束主發(fā)酵。二次發(fā)酵轉(zhuǎn)入密封罐，加入適量葡萄糖，室溫放置5～7 d。移至低溫4℃貯藏[18]。

1.3.2 釀造工藝條件優(yōu)化單因素試驗

用單因素變量控制法進行單因素試驗，研究原麥汁濃度（10°P、12°P、14°P、16°P、18°P）、發(fā)酵溫度（12℃、14℃、16℃、18℃、20℃）、葡萄糖添加量（4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8 g/L）、蜂蜜添加量（2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%）對蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分的影響。

1.3.3 釀造工藝條件優(yōu)化響應(yīng)面優(yōu)化

在單因素試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken設(shè)計試驗[19]，以感官評分（Y）為響應(yīng)值，對原麥汁濃度（A）、發(fā)酵溫度（B）、葡萄糖添加量（C）、蜂蜜添加量（D）進行4因素3水平響應(yīng)面試驗。

1.3.4 品質(zhì)分析

（1）感官品評

10位感官品評專家對蜂蜜艾爾精釀啤酒產(chǎn)品的泡沫、色澤、香氣、口味、組織狀態(tài)五方面進行感官評價，滿分100分，取感官評分平均值。感官評分標準見表1。

表1 蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評價標準Table1 Sensory evaluation standards of honey ale craft beer

（2）產(chǎn)品理化指標的測定

色度、苦味值、總酸、雙乙酰、酒精度的測定：按照國標GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》中相關(guān)規(guī)定進行檢測[20]；大腸桿菌的測定采用國標GB 4789.3—2016《食品微生物學檢驗大腸菌群計數(shù)》中的計數(shù)法[21]。

（3）產(chǎn)品質(zhì)量分析

按照GB/T4927—2008《啤酒》中特種啤酒的要求執(zhí)行。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理方法

Origin作圖軟件及Design-Expert數(shù)據(jù)分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 釀造工藝條件優(yōu)化單因素試驗

2.1.1 原麥汁濃度對蜂蜜艾爾精釀啤感官評分的影響

圖1 原麥汁濃度對蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分的影響Fig.1 Effect of the original wort concentration on the sensory score of honey ale craft beer

由圖1可知，隨著原麥汁濃度的增加，蜂蜜艾爾精釀啤酒的感官評分呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢；當原麥汁濃度為14°P，蜂蜜艾爾精釀啤酒的感官評分達到最大值，酒體顏色呈琥珀色，麥香、酒花及蜂蜜香氣協(xié)調(diào)，口感醇厚，苦度偏低。當原麥汁濃度繼續(xù)升高時，啤酒的感官評分呈現(xiàn)下降趨勢，這是因為較高的麥汁濃度，使得艾爾酵母的整體活力和發(fā)酵性能發(fā)生相應(yīng)變化，酵母代謝產(chǎn)生的香味物質(zhì)也發(fā)生了變化，影響了酒體的整體感官評分。因此，選擇最佳原麥汁濃度為14°P。

2.1.2 發(fā)酵溫度對蜂蜜艾爾精釀啤感官評分的影響

圖2 發(fā)酵溫度對蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on the sensory score of honey ale craft beer

由圖2可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，蜂蜜艾爾精釀啤酒的感官評分呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢。發(fā)酵溫度為16～20℃時，啤酒的感官評分在76分以上，當發(fā)酵溫度較低時，艾爾酵母發(fā)酵速度較慢，酒體產(chǎn)生的香氣較淡；當發(fā)酵溫度為18℃時，啤酒感官評分達到最高值，酒體中香氣更加豐富，口感層次感強、更佳飽滿。當發(fā)酵溫度為20℃時，可能因為溫度過高，發(fā)酵速度過快，產(chǎn)生的高級醇含量較高，影響了酒體的整體口感。因此，選擇最佳發(fā)酵溫度為18℃。

2.1.3 葡萄糖添加量對蜂蜜艾爾精釀啤感官評分的影響

圖3 葡萄糖添加量對蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分的影響Fig.3 Effect of glucose addition on the sensory score of honey ale craft beer

由圖3可知，隨著葡萄糖添加量的增加，蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分呈先增加后減小的趨勢；當葡萄糖添加量為6 g/L時，啤酒感官評分達到最高值，酒體的殺口感適中；當葡萄糖添加量＞6 g/L時，酒體殺口感過度影響了酒體的整體感官效果，這可能是由于葡萄糖增加對啤酒的醇厚度產(chǎn)生了一定的影響，隨著葡萄糖添加量的增加，醇厚度等重要指標會增加過度。因此，選擇最佳葡萄糖添加量為6 g/L。

2.1.4 蜂蜜添加量對蜂蜜艾爾精釀啤感官評分的影響

圖4 蜂蜜添加量對蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分的影響Fig.4 Effect of honey addition on the sensory score of honey ale craft beer

由圖4可知，隨著蜂蜜添加量的增加，蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分呈先增加后減小的趨勢；當蜂蜜的添加量為3.5%時，啤酒感官評分達到最高值，啤酒獨特的蜂蜜醇香味突出，回味悠長，口感飽滿。當蜂蜜的添加量＜3.5%時，蜂蜜香氣和口感在酒體中較淡；當蜂蜜的添加量＞3.5%時，酒體口感偏甜膩。因此，選擇最佳蜂蜜添加量為3.5%。

2.2 蜂蜜艾爾精釀啤酒工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗結(jié)果

在單因素的基礎(chǔ)上，利用Design Expert軟件分析，以原麥汁濃度（A）、發(fā)酵溫度（B）、葡萄糖添加量（C）、蜂蜜添加量（D）為響應(yīng)因素，以感官評分為響應(yīng)指標，采用響應(yīng)面試驗對蜂蜜艾爾精釀啤酒釀造工藝進行優(yōu)化。Box-Behnken試驗設(shè)計及結(jié)果見表2，響應(yīng)面試驗結(jié)果方差分析見表3。

表2 蜂蜜艾爾精釀啤酒釀造工藝優(yōu)化Box-Behnken試驗設(shè)計與結(jié)果Table2 Design and results of Box-Behnken experiments for brewing process optimization of honey ale craft beer

將所得試驗數(shù)據(jù)（見表2）利用Design Expert軟件對各因素進行多元回歸擬合，得到二次多項回歸方程：

表3 回歸模型方差分析Table3 Variance analysis of regression model

由表3可知，一次項A、C、D，交互項CD，二次項A2、C2對感官評分的結(jié)果影響極顯著（P＜0.01）；其他因素對結(jié)果影響不顯著（P＞0.05）；該回歸模型的P值＜0.000 1，說明該模型的影響達到極顯著水平；失擬項P=0.059 7＞0.05，表明模型失擬項不顯著。模型的總決定系數(shù)R2=0.971 6，表明該模型能解析97.16%的響應(yīng)變化，僅存在2.84%的總變異，說明該模型擬合程度很好，試驗誤差比較小。校正決定系數(shù)0.9431，說明該模型響應(yīng)值變化有94.31%來源于所選變量。響應(yīng)值Y的變異系數(shù)（coefficientofvariation，CV）與試驗精確度和重復(fù)性成反比，其變異系數(shù)CV=0.60%＜5%，說明試驗的精確度和重復(fù)性較高。

根據(jù)回歸方程，通過Design-Expert軟件繪制葡萄糖添加量和蜂蜜添加量交互作用圖，結(jié)果如圖5所示，葡萄糖添加量和蜂蜜添加量交互作用顯著，與表3中的交互項P值分析結(jié)果相符；響應(yīng)面的坡度較為陡峭，說明感官評分的響應(yīng)值對葡萄糖添加量和蜂蜜添加量變化較為敏感。

通過Design Expert分析得到蜂蜜艾爾精釀啤酒的釀造工藝條件為原麥汁濃度12.56°P，發(fā)酵溫度18℃，葡萄糖添加量7 g/L，蜂蜜添加量3.05%時，有最大預(yù)測感官評分95.98分。在此最優(yōu)條件發(fā)酵驗證，得蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分為96.64分，與預(yù)測值相對誤差為0.69%，表明響應(yīng)面優(yōu)化得到的蜂蜜艾爾精釀啤酒釀造工藝是準確可靠的。

圖5 葡萄糖添加量和蜂蜜添加量交互作用對感官評分影響的響應(yīng)面和等高線Fig.5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between glucose addition and honey addition on the sensory score

2.3 蜂蜜艾爾啤酒檢測分析結(jié)果

對最優(yōu)工藝條件下生產(chǎn)的蜂蜜艾爾精釀啤酒進行品質(zhì)檢測分析，結(jié)果見表4。由表4可知，蜂蜜艾爾精釀啤酒產(chǎn)品的理化和衛(wèi)生指標符合國家相關(guān)標準，滿足GB/T 4927—2008《啤酒》中特種啤酒的要求。蜂蜜艾爾精釀啤酒整體呈琥珀色；泡沫豐富細膩，掛杯持久；麥香、酒花、蜂蜜香氣協(xié)調(diào)；口感細膩，酒體飽滿，殺口感強。

表4 蜂蜜艾爾精釀啤酒理化、衛(wèi)生指標檢測結(jié)果Table4 Detection results of physicochemical and hygienic indexes of honey ale beer

3 結(jié)論

本研究以澳洲大麥芽、水晶麥芽、酒花和蜂蜜為原料，考察原麥汁濃度、蜂蜜添加量、發(fā)酵溫度、葡萄糖添加量對蜂蜜艾爾精釀啤酒感官評分的影響。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化啤酒釀造工藝條件，得到最優(yōu)工藝參數(shù)為原麥汁濃度為12.56°P，發(fā)酵溫度18℃，葡萄糖添加量為7g/L，蜂蜜添加量為3.05%。在此優(yōu)化條件下，產(chǎn)品感官評價分值為96.64分。蜂蜜艾爾精釀啤酒產(chǎn)品的理化和衛(wèi)生指標符合國家相關(guān)標準，滿足GB/T 4927—2008《啤酒》中特種啤酒的要求。啤酒成品呈琥珀色，香氣豐富、協(xié)調(diào)，酒體醇厚、口感細膩，殺口力強，是一款有特色突出的艾爾啤酒。