啤酒中双乙酰的形成和控制
摘要：阐述了双乙酰在啤酒发酵过程中的形成机理及对啤酒质量产生的影响。针对生产过
程中的关键环节和控制点提出了一系列行之有效地解决方案，以确保啤酒中双乙酰的含量被控制在标准范围之内，对改善啤酒风味、提高啤酒质量有着重要的意义。
关键词：双乙酰；α-乙酰乳酸；形成；措施
双乙酰的学名为2，3α-丁二酮，是啤酒发酵过程中酵母自身代谢产生的一种副产物，当双乙酰在啤酒中的含量超过0．15 mg／L时，就会使啤酒出现,种令人不愉快的馊饭味，严重影响啤酒的风味和口感质量，因此对于双乙酰的成因和控制问题，多年来酿造工作者一直在不断地探索和研究，希望通过工艺手段把双乙酰的味阈值控制在合理的范围之内 一引。
1 啤酒双乙酰的形成及还原机理
在啤酒生产中，正常的发酵过程时双乙酰主要通过两条途径生成 ]：第一条是直接由活性乙醛在乙酰辅酶的作用下缩合而成，通过这条途径生成双乙酰的数量是比较少的；第二条则是由酵母自身代谢所产生的。
α一乙酰乳酸是由丙酮酸和活性乙醛在α-乙酰羟基丁酸合成酶的作用形成的，然后在还原异构酶、二羟基酸脱水酶的作用以及氨基酸转氨酶的作用下形成缬氨酸。这是酵母为得到自身生长所需的缬氨酸而进行的一种生化反应，但在反应发生的同时，由于一部分仅α-乙酰乳酸泄出酵母细胞外，进行氧化脱羧反应形成双乙酰。形成的双乙酰又可被酵母细胞吸收，在细胞内通过双乙酰还原酶和乙偶姻还原酶的作用还原为乙偶姻。在发酵结束时酒液中仍将有一部分仅α-乙酰乳酸的存在，这部分仅α-乙酰乳酸将会在氧的作用下缓慢地氧化成双乙酰，引起成品酒双乙酰的反弹。通过对双乙酰形成机理的研究，可以采取多种措施来控制双乙酰在啤酒中的含量。
2 影响双乙酰生成及还原的因素
2．1 麦汁组分的影响
糖化麦汁营养成分是否合理，直接关系到酵母能否进行正常的生理代谢，尤其α-氨基酸的含量很重要，在麦汁中应保持在180 mg／L左右，最好不低于160 mg／L，因为只有达到这个含量，麦汁中的缬氨酸才能满足酵母的生长需要，而自身代谢产生的缬氨酸反应，才能被抑制在较低的水平，双乙酰的生成量才可能较低。
2．2 酵母菌种的影响
不同的酵母菌种产生的双乙酰峰值以及对双乙酰的还原能力有很大差别，就是同一菌种其接种量的大小，也影响着新生细胞的多少和双乙酰峰值的高低，因此在啤酒生产中要选育和使用一些双乙酰峰值低、还原能力相对较强的酵母菌种。
2．3 氧的影响
在啤酒酿造过程中，冷麦汁充氧是唯一的有益充氧，如果冷麦汁充氧不足，会直接影响酵母的繁殖，从而导致发酵降糖速度慢，双乙酰还原困难等不良现象，但如果充氧过度，使酵母繁殖速度太快，大量的酵母在主发酵期很快消耗了麦汁中的营养物质，产生较多的 α-
乙酰乳酸，导致双乙酰还原困难，从会影响啤酒的风味。另外，发酵酒液中仍含有少量的双乙酰前驱物质，啤酒过滤前后，应尽量避免与氧接触，否则残留的前驱物质会继续分解生成双乙酰，导致成品酒双乙酰回升。
2．4 发酵温度的影响
双乙酰还原速度与发酵温度有一定的递增关系，还原温度越高，双乙酰还原的速度越快，因此在保证正常发酵及啤酒1：3味的前提下，尽量选用较高的双乙酰还原温度，同时保持一定的罐压，以促进双乙酰尽快还原。
2．5 卫生条件的影响
在啤酒生产过程中要注意搞好工艺卫生工作，杜绝杂菌污染，如果发酵液污染了足球菌、乳酸菌等杂菌，就会引起双乙酰含量的明显增加，而且很难再降下来，这也是夏季高温季节双乙酰不易还原的原因之一。
3 降低双乙酰的主要措施
3．1 选育优良的酵母菌种
酵母菌种是影响啤酒双乙酰含量的重要因素，应通过小试或中试，选育出双乙酰峰值低，且还原能力较强的酵母菌种。
3．2 有效控制α-乙酰乳酸的生成及转化
α-乙酰乳酸是双乙酰的前驱体，酵母在代谢过程中先生成α-乙酰乳酸，然后再氧化生成双乙酰，最后双乙酰被酵母自身还原成为2，3-丁二醇，而且α-乙酰乳酸氧化为双乙酰的速度要比双乙酰被还原的速度慢得多，因此发酵过程中α-乙酰乳酸的生成量及转化速度决定了酒液中双乙酰的生成量及转化速度。更重要的是，如果在发酵前期，仅α-乙酰乳酸不能被迅速氧化分解，在发酵后期及贮酒期由于发酵液氧含量的减少，氧化还原速度减缓，α-乙酰乳酸将会氧化困难，不能转化成为双乙酰而被残留在酒液中，这时酒中双乙酰的含量并不高，但随着过滤和灌装时空气的混人，以及高温巴氏杀菌及存放时问的延长，这部分α-乙酰乳酸将会转化成双乙酰，而此时的双乙酰已无法被还原，这就造成了成品酒双乙酰的大幅反弹，因此在发酵过程中如果能有效地控制住仅α-乙酰乳酸的生成及含量，就能成功地控制住双乙酰的含量。
3．3 合理控制冷麦汁中的溶氧量
在发酵过程中麦汁的溶氧水平直接影响着酵母细胞的增殖速度，也影响着α-乙酰乳酸的氧化，如果麦汁的溶氧量低于正常值，这将会严重影响细胞的增殖速度，因此在麦汁管道上安装溶氧测定仪，严密监测麦汁溶氧值，即可有效地促进α-乙酰乳酸的转化，同时不会造成细胞过度生长。
3．4 提高麦汁中仅α-氨基酸的含量
麦汁中α-氨基酸含量的高低决定着双乙酰还原速度的快慢，适当提高麦汁中 α-氨基酸的含量，也就相应提高麦汁中缬氨酸的含量，通过它对仅α-乙酰羟基丁酸合成酶的抑制反馈作用，可减少α-乙酰乳酸的合成和积累，相对地也降低了仅α-乙酰乳酸分解为双乙酰的数量。麦汁中α-氨基酸含量一般控制在180 mg/L左右为宜 。
3．5 提高啤酒酵母的添加量
提高啤酒酵母接种量可有效控制酵母增殖倍数，使发酵速度加快，有效地降低α-乙酰乳酸的产生，在实际生产中，可采用12～16×108个／ml的满罐酵母数，使增殖倍数控制在4～5倍，为了保持酵母强壮，酵母使用代数不得超过6代。
3．6 发酵温度的控制
麦汁进罐后，前期采取低温发酵，酵母繁殖速度不快，产生较少的α-乙酰乳酸、醇类和酯类物质，有利于啤酒风味的提高。当外观发酵度达到65％左右时，酵母代谢风味物质基本形成，此时可适当提高发酵液的发酵温度，有利于双乙酰前驱体仅α-乙酰乳酸向双乙酰进行转化，加快双乙酰的还原速度。
3．7 添加 α-乙酰乳酸脱羧酶
仅α-乙酰乳酸脱羧酶作为啤酒专用的酶制剂已被啤酒行业广泛应用，它可以把酒液中的仅α-乙酰乳酸直接转化为乙偶姻，从而大大减少了酒液中旺α-乙酰乳酸的含量，不仅降低了双乙酰的峰值，加快了双乙酰的还原速度，而且抑制成品酒双乙酰的反弹也很有成效 。
3．8 添加抗氧化剂
α-乙酰乳酸遇到氧就会被氧化，会引起双乙酰回升，在过滤、罐装时要谨防氧的吸入，同时适当添加抗氧化剂，能够防止双乙酰的回升。生产中常用的抗氧化剂有抗坏血酸、亚硫酸氢钠、偏重亚硫酸钾等。
综上所述，在啤酒风味成分中，双乙酰对啤酒风味影响最大，双乙酰的形成对啤酒的成熟和产品风味有很大影响，双乙酰含量的高低是衡量啤酒是否成熟的质量指标。因此，采取有效措施控制啤酒发酵过程中的双乙酰形成，对改善啤酒风味，提高啤酒质量具有重要的意义。