啤酒苦味質和總糖的紫外-可見分析

關鍵詞

Evolution ONE；啤酒；苦味質；總糖；質控；紫外-可見光譜法

簡介

啤酒可謂是人類最古老也最為流行的飲料，考古證據表明，啤酒距今已有7000多年的歷史。經過數個世紀的發展，啤酒制造業已成為以大型跨國公司為主導的數十億美元的產業。無論是手工啤酒抑或是大批量產啤酒，要正確制備、開發新品并確保批次間的品質。為控制啤酒的口味和質量，釀酒師會進行一系列測試，證明并維持其一致性。釀酒師協會和政府機構已合作制定了一系列指導方針，用于重要特定參數的測定。雖然酒精含量是最為常見的標準，但他們還對許多其它參數進行了測量和記錄，如總糖含量、蛋白質含量、顏色、多酚、雙乙酰及苦味質等。測試所需設備包括HPLC 、色譜、光譜技術等，而色譜儀器價格昂貴且需要訓練有素的技術人員。而紫外-可見光譜法測試簡單、儀器物美價廉，更受測試人員的青睞。

背景

紫外-可見光譜法是測試多種材料的最基本技術，通常用于多種化合物的定性和定量測定，如共軛有機化合物、過渡金屬配合物和生物大分子，因其靈活性、易用性以及實驗室儀器普遍性，成為啤酒釀造中重要質控 (QC) 參數的測定方法。美國釀造化學家協會(ASBC)、歐洲啤酒釀造協會 (EBC)、公職分析化學者協會 (AOAC) 及其他團體已開發并參照了多種設定方針，專門針對啤酒中特定參數的紫外-可見測試，以期實現對啤酒品質進行測定和控制。

紫外-可見光譜法測定下列特性：

? 啤酒花中 α-酸和 β-酸

? 花青素

? 苦味質

? 色度

? 雙乙酰

? 乙醇（乙基乙醇）

? 游離氨基氮 (FAN)

? 碘

? 蛋白質

? 亞硫酸鹽

? 總糖

? 總多酚

因為啤酒制造中質控的一致性對于確保高品質產品非常重要，所以在每次生產中進行高品質數據的采集和準確報告非常關鍵。Thermo Scientific Evolution ONE 系列紫外-可見分光光度計操作簡便、性能卓越，在始終提供高品質數據方面具有獨特優勢，同時無需操作員培訓，是該應用的理想之選。紫外-可見光譜法非常適合多項參數的分析，本應用指南描述了啤酒苦味質和總糖的分析方法和結果。分析所用樣品取自購自 Northern Brewer? (Roseville, MN) 的啤酒套組，并按照供應商說明制備。樣品包括：Black IPA, Lakefront IBA, Lakefront Fixed Gear及 Nut Brown Ale。下文詳述了兩種方法的樣品制備、分析和結果等內容。

實驗

苦味質

啤酒苦味質由啤酒花賦予，是啤酒的重要風味品質之一。在釀造過程中，從啤酒花果中萃取的異葎草酮賦予啤酒苦味，異葎草酮通常用國際苦味單位 (IBU) 衡量。產品最終 IBU 取決于釀造過程中啤酒花的用量、類型及添加時間。此外，啤酒中麥芽的類型和用量會影響其風味并改變感官苦味。為保持啤酒的一致品質，需嚴格監測和控制啤酒苦味。不同類型的啤酒IBU值不同，該值通常介于0-100之間。一般分析方法是先用異辛烷萃取啤酒樣品，再測量275nm處的峰高。在本次實驗中，按照ASBC方法分析IBU。將10mL啤酒置于50mL離心管中，制備四種不同啤酒的樣品。添加1mL3NHCl、20mL異辛烷和50μL辛醇，搖勻樣品，持續15分鐘，形成乳狀液，用離心法分解，從有機層中分離水層。從離心管中倒掉部分上層有機層，以異辛烷/辛醇作空白溶液，在275nm處測量。采用下列方程計算啤酒苦味 (IBU)：苦味 (IBU) = Abs275*50圖2為四種測試啤酒樣品的全光譜。請注意，不同樣品顯示可檢測到的異葎草酮含量不同，樣品差異較大。表1顯示275nm處測量值和計算出的IBU含量。

總糖

總糖包括單糖、復合糖以及大淀粉分子。啤酒中的主要糖類是糊精，糊精是淀粉的不完全水解物。大麥和其他谷物的麥芽制造過程會激活酶，酶會將淀粉分解成麥芽糖和其他單糖。通常，這些單糖會在發酵過程中被消耗掉，使最終啤酒中不含或含有極少剩余單糖。剩余未發酵的糖類和淀粉是啤酒類型和風味的關鍵組成部分。糖含量一般在0.5-6g/100mL的范圍。對糖進行紫外-可見分析時，先用硫酸分解，再用苯酚與其反應。采用ASBC BEER-41 (A)方法分析總糖。按1:1000的比例稀釋啤酒樣品，將2mL稀釋樣品置于50mL離心管中。采用同樣方法稀釋2%的標準葡萄糖溶液。將1mL 5%苯酚溶液分別添加至樣品和標準液中，混勻。然后將5mL濃硫酸添加至離心管中，密封并混勻。將離心管振蕩混合10分鐘，使其顯色。按照類似方法，使用2mL水制備空白溶液。在490nm處測定樣品、標準溶液和空白溶液。使用下列方程計算總糖含量（圖3）：

*注：在數據采集過程中，從所有標準溶液和樣品中減去空白溶液的吸光度。

圖4顯示樣品光譜，明確指示490nm處測量峰。表2為計算的樣品總糖。

結論

啤酒分析的許多質控方法均可用紫外-可見分光光度計執行。如上文所述， Evolution ONE紫外可見分光光度計搭配INSIGHT為上述方法的實施提供了最佳解決方案，操作簡便，性能卓越。