CN101827929A - 酿造啤酒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及酿造下面发酵啤酒的方法，所述方法包括使用谷物麸皮，优选小麦麸或黑麦麸，其优选占谷物的15％到50％。本发明的方法能以相对低的原料成本酿造具有卓越味道和在陈化中具有卓越味道稳定性的啤酒。

Description

酿造啤酒的方法
技术领域
本发明涉及一种用于酿造下面发酵啤酒的方法，该方法包括使用占谷物至少15％和达40％(w/w)的谷物麸皮(cereal bran)，优选小麦麸皮或黑麦麸皮。本发明的方法能够以相对低的原料成本酿造具有卓越味道，且在陈化过程中具有味道稳定性的啤酒。
背景技术
发芽谷物，特别是发芽大麦是酿造啤酒的主要成分。发芽谷物提供了多糖和将多糖转化成简单的单糖和寡糖的酶，这些单糖和寡糖能被酵母发酵成酒精和二氧化碳。在啤酒生产过程中，可用其它富含碳水化合物的成分替代麦芽，这些成分被统称为增补剂(adjunct)。用于啤酒酿造的增补剂包括未发芽的谷粒(例如玉米、水稻、黑麦、大麦和小麦)，未发芽谷粒的胚乳部分，淀粉、水解或部分水解的淀粉，麦芽糖，葡萄糖，糖蜜或蔗糖。用增补剂替代麦芽的理由是为了降低成本，改变味道，提高味道稳定性，改变啤酒色泽，或改变发泡或胶体性质。用于酿造澄清下面发酵啤酒的最常用的增补剂是未发芽的玉米和未发芽的水稻，主要用于降低啤酒的生产成本，因为它们的价格比大麦麦芽低。然而，使用这种增补剂引发的一个问题是，它们导致味道变淡，从而使得成品啤酒的真实提取价值降低。在本领域需要找到解决该技术问题的一种方案，如果可能的话，该方案不会显著改变标准的酿造方法。本发明基于一惊人的发现，即谷物麸皮含量在10％(w/w)以上，例如15％-50％(w/w)之间的谷物可用于酿造具有改善味道和味道稳定性的下面发酵啤酒。
谷物麸皮在过去已被用作增补剂，用于酿造上面发酵啤酒，特别是佐餐啤酒或淡啤酒。Washington(1757)，Coppinger(1815)和Byrn(1873)已描述了基于糖蜜和麦麸混合物制造佐餐啤酒或小啤酒的方法，该混合物被煮熟，然后经过短暂的上面发酵，不经成熟。然而，这些啤酒以及从其制备的酒精度更高的品种由现代的味道标准来看，一般都被认为并不令人愉快(见例如http://brewery.org/brewery/cm3/recs/13 07.html中的当代评估)。US81214公开了一种用含大麦麦芽、热处理玉米面、谷物麸皮和磷酸盐酿造下面发酵啤酒的方法。在公开的制备10桶啤酒(大约1190升)的配方中，谷物中的大麦麦芽、未发芽的玉米、小麦麸和燕麦麸的含量分别为17蒲式耳(578磅)，200磅，2蒲式耳(40磅)，和2蒲式耳(40磅)。对于不同产品，蒲式耳对磅的换算是根据以下提供的信息：http://archivel.mdarchives.state.md.us/megafile/msa/speccol/sc2900/sc29 08/000001/000572/html/am572--1268.html。在该啤酒中谷物内加入的小麦麸含量不超过4.7％，而加入的小麦麸和燕麦麸的合并含量是9.3％。US81214的酿造配方中加入麸皮是为了补偿玉米面中的低蛋白含量，以改善啤酒的营养组成。不与这些教导相违，一般避免在酿造谷物中存在显著量的谷物麸皮样物质，例如已磨碎的完整谷粒，因为它们被认为对啤酒的味道和味道稳定性有不良影响。麸皮和煮熟的麸皮中的麸皮味道是熟知的，制止了其在主要是由于味道愉悦而消费的食品和饮品，例如啤酒中的高浓度使用。
考虑到酿造啤酒，特别是酿造澄清下面发酵啤酒的现有技术，本领域技术人员会认为谷物麸皮，包括小麦麸和黑麦麸不适合作为酿造增补剂，因为其可发酵碳水化合物含量低(15-30％，而发芽谷物是50-70％)，蛋白质含量高(15-20％，而发芽谷物为10-15％)，棕色色素含量高，且β-葡聚糖含量高。可发酵碳水化合物含量低的增补剂通常被认为不适合啤酒酿造，因为会导致发酵产率低。蛋白质含量高的增补剂通常也被认为不适合澄清陈贮啤酒，因为可导致浊度增加，且最终啤酒的味道不稳定。色素含量高的增补剂通常也被认为不适合酿造澄清啤酒，因为会导致偏离理想的黄色。最后，β-葡聚糖含量高的增补剂也通常被认为较不适合，因为β-葡聚糖可导致麦芽汁和啤酒粘度不良增加，因此在过滤麦芽汁(lautering)和过滤步骤中引发问题。
发明内容
本发明基于一惊人发现，即高水平的小麦麸或黑麦麸能被用作酿造高质量下面发酵啤酒的节约成本的增补剂。谷物麸皮是碾谷的相对低廉的副产物，是在例如生产用于做面包的谷类面粉的过程中产生的。
因此，在本发明的第一个方面提供了一种使用谷物酿造下面发酵啤酒的方法，该谷物含有至少10％，优选至少15％和达50％，优选达40％(基于干物质的w/w)的麸皮，例如小麦麸或黑麦麸，还含有麦芽，优选大麦麦芽。可任选地，谷物还可含有一种或多种本领域已知的酿造增补剂。根据本发明的方法生产的啤酒具有卓越的味道，在陈化中味道稳定。所述啤酒还被发现与健康有关的植物营养成分增加，例如阿魏酸、硅和烷基间苯二酚，更具体的，C19-烷基间苯二酚。
附图简述
图1显示了酿造1(100％麦芽)和酿造2(90％麦芽，10％黑麦麸)得到的两种实验啤酒关键味觉成分的感官分析(n＝8)结果。柱代表平均分，误差条表示标准误差。带星号的柱显示，根据威氏符号秩检验，验证值(witness value)具有显著差异，p＜0.05。
图2显示了酿造3(100％麦芽)和酿造4(75％麦芽，25％小麦麸)得到的两种实验啤酒关键味觉成分的感官分析(n＝22)结果。柱代表平均分，误差条表示标准误差。带星号的柱显示，根据威氏符号秩检验，验证值(witness value)具有显著差异，p＜0.05。
图3显示了酿造3(100％麦芽)、酿造4(75％麦芽，25％小麦麸)、和酿造5(75％麦芽、25％黑麦麸)得到的实验啤酒在30℃被动陈化2个月后，关键味觉成分的感官分析(n＝6)结果。啤酒从1(最少陈化)到3(最大陈化)评级。柱代表平均评级，误差条表示标准误差。用不同字母标记的柱根据Friedman的单因素等级方差检验(Friedman’s 1-way ANOVA by ranks test)，彼此具有显著差异，p＜0.05。
图4显示了酿造3(100％麦芽)和酿造4(75％麦芽，25％小麦麸)得到的两种实验啤酒在30℃被动陈化2个月后，关键味觉成分的感官分析(n＝8)结果。啤酒根据陈化程度从0(无陈化)到8(非常强烈的陈化，无法饮用)评级。柱代表平均分，误差条表示标准误差。用不同字母标记的柱根据威氏符号秩检验，彼此具有显著差异，p＜0.01。
发明详述
本发明显示，含10-50％(w/w)的谷物麸皮，例如小麦麸或黑麦麸，还含有至少40％(w/w)的大麦麦芽的谷物能用于酿造下面发酵啤酒，其酒精含量与传统下面发酵啤酒相似。令人惊讶的是，用含谷物麸皮的谷物生产的啤酒由味觉小组判断，比用传统主要含大麦麦芽的谷物酿造的相当的啤酒具有更好的味道和在陈化中具有更好的味道稳定性。同时，基于麸皮的啤酒的总原料成本比传统啤酒显著低。
因此，在第一个目的中，本发明提供了一种用谷物酿造下面发酵啤酒的方法，该谷物含有高于10％(w/w，基于干物质)，优选至少15％(w/w)，更优选至少18％(w/w)，最优选至少20％(w/w)，例如至少25％(w/w)的来自谷类，如小麦或黑麦的麸皮。优选谷物含有至多50％(w/w)，更优选至多40％(w/w)，例如至多35％(w/w)的谷物麸皮。谷物的剩余部分含有麦芽，例如大麦、小麦或黑麦麦芽，或其组合，和可任选的一种或多种酿造增补剂，例如未发芽的谷粒，未发芽的除去胚芽的谷粒，玉米粒，玉米片，淀粉，水解或部分水解的淀粉，麦芽糖，葡萄糖，糖蜜或蔗糖。根据谷物中所含的麸皮和酿造增补剂的量，谷物优选含有至少40％(w/w)，更优选至少50％，例如高于60％(w/w)或高于70％(w/w)的麦芽。优选谷物含有至多90％(w/w)的麦芽，更优选至多85％(w/w)，例如少于80％(w/w)的麦芽。在一优选例中，谷物中所含的一半以上的麦芽是大麦麦芽。优选所述酿造增补剂的总比例少于谷物的45％(w/w)，例如少于35％、25％或20％(w/w)，例如少于15或10％(w/w)。
麸皮通常体积重量小，因此为了减少运输和储藏成本，有时例如用挤压机或制粒机压缩麸皮。低体积重量的麸皮和压缩的麸皮都适用于本发明的方法。
观察到，使用碾磨或粉碎过的粒径减小的谷物麸皮可尤其在高比重酿造中减少含麸皮麦芽浆的搅拌。碾磨或粉碎过的谷物麸皮的使用还减少了酒糟中麦芽汁的残留，和过滤后的酒糟体积。因此，在一个本发明酿造方法的优选例中，使用含有至少50％(w/w)粒径小于0.5mm的组分的的碾磨或粉碎过的谷物麸皮。优选在捣碎麸皮前研磨或粉碎麸皮。可用碾磨器材，例如冲击式磨机、锤式粉碎机、辊筒碾粉机、球磨机、销棒粉碎机(pin mill)、喷射碾机、或盘磨机处理麸皮，获得所述经粉碎或碾磨的麸皮。可在加到谷物中前对干或湿麸皮进行碾磨或粉碎，或在将麸皮加到谷物中后对干或湿谷物进行碾磨或粉碎，以降低谷物麸皮的平均粒径。
优选用于本发明的酿造法的麸皮是通过碾磨谷粒获得的，这些谷粒通过去壳或剥皮除去了至少一部分外种壳。外种壳去除除去了大部分聚集在谷粒表面和在外皮内的微生物污染物和真菌毒素。
为了在糖化过程中避免过量的β-葡聚糖和蛋白酶活性，优选含麸谷物在55-65℃，最优选60-65℃的最初温度(糖化温度)之间糖化。据此避免了过度的β-葡聚糖活性和蛋白酶活性。另外，在5.0-5.6，最优选5.0-5.4的pH下进行糖化步骤可能有利。通过加入酸，例如但不限于乳酸、柠檬酸、磷酸、苹果酸、酒石酸、或硫酸可将麦芽浆的pH向指定的值调节。
由于含麸谷物中的麦芽含量较低，内源性淀粉酶活性也相对较低。因此，优选在本发明的酿造法中，在糖化过程中加入经选择的外源性淀粉降解酶，例如α-淀粉酶和β淀粉酶。
在糖化后，可根据本领域已知的酿造过程进行本发明的酿造法。因此，本发明的酿造法的优点是，除了在糖化谷物中加入麸皮和调节糖化参数外，不需要对传统酿造法作出任何改变。另外，注意到使用本发明的酿造法，可减少过滤所需的时间。
由于黑麦或小麦麸的可发酵碳水化合物含量比麦芽低，本领域技术人员应理解本发明的酿造法需要的所述含麸谷物量比用传统谷物酿造含相同酒精含量的谷物量大，后者通常含95％(w/w)或更多大麦麦芽。本发明的下面发酵啤酒酿造中所用的含麸谷物干物质量优选比用传统谷物酿造具有相同酒精含量的啤酒所需的干物质量要多至少1/4和达3/4。例如，当使用含有24％(w/w)小麦麸或黑麦麸的本发明谷物时，与使用含有95％(w/w)或以上的大麦麦芽酿造具有相同酒精含量的相当啤酒相比，需要约6-18％(w/w)干重的更多谷物。虽然本发明的酿造法比酿造具有相同酒精含量的传统啤酒需要使用更多谷物，它仍然能以更低的原料成本制造啤酒。
另外，观察到本发明的酿造法使啤酒含有相当高的实际提取物(realextract)，该实际提取物一般有益于身体和啤酒的口感。事实上，使用味觉小组的感官分析表明，用本发明的方法酿造的啤酒的味道优于含有相同酒精含量的用现有技术的酿造法制造的啤酒。另外，发现在本发明酿造的啤酒陈化过程中，味道稳定性也比其传统对应产品要好。
本发明的方法可用于酿造通过下面发酵低比重麦芽汁，通过下面发酵稀释的麦芽汁，或通过稀释下面发酵的麦芽汁生产的啤酒。这组啤酒包括许多所谓的低酒精啤酒或无酒精啤酒，以及低热量或“轻”啤。低酒精啤酒通常含有低于3.5％(v/v)，优选低于1.5％(v/v)，更优选低于0.5％(v/v)的酒精。低热量或“轻”啤通常含有3.5％(v/v)酒精但每100ml含有少于3g实际提取物，优选每100ml少于2.5g实际提取物。本发明的方法也可用于酿造下面发酵的陈贮啤酒，例如比尔森(Pilsner)式啤酒。这些啤酒中许多含有3.5％-8％(v/v)的酒精，例如3.5％-6％(v/v)，和每100ml中含有3.0-5.0g实际提取物。然而，也可用本发明的方法生产含有高于8％(v/v)酒精，达12％(v/v)，和/或每100ml含有5.0g以上实际提取物的下面发酵啤酒。
根据本发明生产的啤酒具有更高水平的与健康有关的植物营养物质和矿物质。对这些啤酒的分析表明，它们含有超过0.5mg/克干物质的总阿魏酸水平，特别是结合的阿魏酸；超过0.7mg/g干物质的硅水平；和/或超过50ng/g干物质的C19烷基间苯二酚。据申请人了解，这是对含有如此高水平的总阿魏酸、硅或C19烷基间苯二酚的啤酒的首次报道。另外，如表9所示，对酒精含量在5-8.6％(v/v)之间的市售啤酒分析没有在这些商品啤酒中发现任何上述化合物的相当水平。因此，本发明的第二个目的提供了具有提高水平的总阿魏酸、硅和C19烷基间苯二酚之一或全部的下面发酵啤酒。本发明的下面发酵的啤酒优选具有主要以正硅酸盐存在的高于0.7mg/g干物质，例如高于0.8mg/g干物质，例如高于0.85mg/g干物质的硅含量。优选所述啤酒中的硅含量为至多5mg/g干物质，更优选至多4mg/g干物质，例如少于3或2mg/g干物质，例如少于1mg/g干物质。
本发明的下面发酵的啤酒优选含有高于0.5mg/g干物质，例如高于0.6mg/g干物质，例如高于0.65mg/g干物质的总阿魏酸，其中70％以上的阿魏酸是通过酯或醚键连接的。优选所述啤酒中的总阿魏酸含量为至多10mg/g干物质，更优选至多5mg/g干物质，例如少于2.5mg/g干物质，例如少于1mg/g干物质。
本发明的下面发酵啤酒优选含有高于50ng/g干物质，例如高于60ng/g干物质，优选高于70ng/g干物质，例如高于80ng/g干物质，或高于90ng/g干物质的C19:0烷基间苯二酚。优选所述啤酒中C19:0烷基间苯二酚的含量为至多1000ng/g干物质，更优选至多500ng/g干物质，例如少于250ng/g干物质，例如少于150ng/g干物质。优选所述下面发酵啤酒中C19:0烷基间苯二酚与C17:0、C19:0、C21:0、C23:0、和C25:0烷基间苯二酚之和的比值高于16％(w/w)，例如高于18％，优选高于20％，例如高于22％或高于24％。优选在该下面发酵啤酒中C19:0烷基间苯二酚与C17:0、C19:0、C21:0、C23:0、和C25:0烷基间苯二酚之和的比值为至多50％(w/w)，更优选至多40％(w/w)，例如少于30％(w/w)。
在更优选的实施例中，本发明提供了下面发酵啤酒，其含有高于0.5，更优选高于0.6，最优选高于0.65mg/g干物质的总阿魏酸，高于0.7，更优选高于0.8，最优选高于0.85的硅。优选所述啤酒中的硅含量为至多5mg/g干物质，更优选至多4mg/g干物质，例如低于3或2mg/g干物质，例如低于1mg/g干物质。优选所述啤酒中的总阿魏酸含量为至多10mg/g干物质，更优选至多5mg/g干物质，例如少于2.5mg/g干物质，例如少于1mg/g干物质。
在本发明的另一个优选例中，提供了下面发酵啤酒，其含有高于0.5，更优选高于0.6，最优选高于0.65mg/g干物质的总阿魏酸，和其中C19:0烷基间苯二酚与C17:0、C19:0、C21:0、C23:0、和C25:0烷基间苯二酚之和的比值高于16％(w/w)，优选高于18％，更优选高于20％，最优选高于22％，例如高于24％。优选所述啤酒中的总阿魏酸含量为至多10mg/g干物质，更优选至多5mg/g干物质，例如少于2.5mg/g干物质，例如少于1mg/g干物质。优选所述下面发酵啤酒中的C19:0烷基间苯二酚与C17:0、C19:0、C21:0、C23:0、和C25:0烷基间苯二酚之和的比值为至多50％(w/w)，更优选至多40％(w/w)，例如少于30％(w/w)。
在本发明的另一个优选例中提供了下面发酵啤酒，其含有高于0.7，更优选高于0.8，最优选高于0.85的硅，和其中C19:0烷基间苯二酚与C17:0、C19:0、C21:0、C23:0、和C25:0烷基间苯二酚之和的比值高于16％(w/w)，优选高于18％，更优选高于20％，最优选高于22％，例如高于24％。优选所述啤酒中的硅含量是至多5mg/g干物质，更优选至多4mg/g干物质，例如低于3或2mg/g干物质，例如低于1mg/g干物质。优选所述下面发酵啤酒中的C19:0烷基间苯二酚与C17:0、C19:0、C21:0、C23:0、和C25:0烷基间苯二酚之和的比值为至多50％(w/w)，更优选至多40％(w/w)，例如少于30％(w/w)。
在最优选实施例中，本发明提供了具有以下特征的下面发酵啤酒：
i.高于0.5，更优选高于0.6，最优选高于0.65mg/g干物质的总阿魏酸含量；
ii.高于0.7，更优选高于0.8，最优选高于0.85mg/g干物质的硅含量；和
iii.所述啤酒中C19:0烷基间苯二酚与C17:0、C19:0、C21:0、C23:0、和C25:0烷基间苯二酚之和的比值高于16％(w/w)，优选高于18％，更优选高于20％，最优选高于22％，例如高于24％t。
优选所述啤酒中的总阿魏酸含量为至多10mg/g干物质，更优选至多5mg/g干物质，例如少于2.5mg/g干物质，例如少于1mg/g干物质。优选所述啤酒中的硅含量是至多5mg/g干物质，更优选至多4mg/g干物质，例如低于3或2mg/g干物质，例如低于1mg/g干物质。优选所述下面发酵啤酒中的C19:0烷基间苯二酚与C17:0、C19:0、C21:0、C23:0、和C25:0烷基间苯二酚之和的比值为至多50％(w/w)，更优选至多40％(w/w)，例如少于30％(w/w)。
根据本发明第二个目的的啤酒可以是低酒精和低热量啤酒。低酒精啤酒通常含有少于3.5％(v/v)，优选少于1.5％(v/v)，更优选少于0.5％(v/v)的酒精。低热量或“轻”啤通常含有高于3.5％(v/v)的酒精，但每100ml含有少于3g实际提取物，优选每100ml少于2.5g。本发明第二个目的的啤酒也可以是传统的下面发酵啤酒，例如比尔森式陈贮啤酒。这些啤酒中许多含有3.5-8％(v/v)的酒精，例如3.5-6％(v/v)，和3.0-5.0g实际提取物/100ml。然而，本发明第二个目的的下面发酵啤酒可含有高于8％(v/v)，达12％％(v/v)的酒精和高于5.0g实际提取物/100ml。
为了完整性，下面提供了典型酿造过程中涉及的步骤总揽。本领域技术人员理解根据啤酒的品种，可改变一些步骤。
“麦粒发芽”涉及将谷粒浸渍或浸泡在水中使其萌发，而发芽。在发芽过程中，产生几类酶，包括那些催化淀粉转化成简单的可发酵糖的酶。然后干燥和烘焙出芽的谷粒(该过程称为“烘干”)以杀死萌芽，得到具有烤熟的风味和颜色的谷粒。经此处理的谷粒被称为发芽谷粒或简单的“麦芽”。碾磨麦芽以粉碎谷粒并除去芽，使得经发芽的谷粒的内含物能在糖化和煮沸过程中更好地接触水。
“糖化”涉及混合包括经碾磨的发芽谷粒的谷物和水，以获得所谓“麦芽浆”。加热麦芽浆，达到对于麦芽酶或外源加入的酶的活性更佳的温度。糖化通常是在约45-75℃范围的温度下进行的。在糖化中，酶降解复杂碳水化合物，主要是淀粉，产生寡糖、二糖和单糖。这些简单的糖构成了发酵过程中微生物的碳和能量来源。
“过滤”涉及将麦芽浆分离成称为“麦芽汁”的液体提取物和称为“酒糟”的不溶性物质。过滤通常在约75-100℃温度下进行。
“麦芽汁煮沸”涉及在水沸点温度下加热麦芽汁。煮沸的关键目的是(i)杀死微生物，以消除对发酵微生物的竞争，(ii)凝结以沉淀可导致啤酒混浊的蛋白质或其它固体，和(iii)提取和化学改变来自在麦芽汁煮沸前或过程中加入的香料植物(如啤酒花)或香料植物提取物的苦、芳香和调味化合物。
“冷却和接种”涉及冷却煮沸的麦芽汁到适合发酵微生物的温度。这些发酵微生物，例如酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是主动加入到麦芽汁中(称为“投料”)，或是自发接种加入的。
“发酵”涉及培养用发酵微生物接种的麦芽汁。在发酵过程中，这些微生物将简单的糖转化成二氧化碳、乙醇和许多其它副产物。
“发酵后处理”是在主要发酵后直到制造和包装成品啤酒的步骤。根据啤酒种类和所用的方法，这些发酵后处理可涉及以下一种或多种：熟化啤酒，使其进一步产生理想的风味和香味，和/或减少不良风味和香味的水平；可过滤啤酒除去剩余的酵母和其它导致混浊的物质；可用吸附剂处理啤酒，以除去特定的化合物，例如亲水蛋白质或多酚；可对啤酒进行额外的发酵步骤(加入或不加入额外的碳源)；可加入香料植物或香料植物提取物；可加入水果或水果提取物；可碳酸化啤酒以增加啤酒的气泡性；可对啤酒加热杀菌或微孔过滤以增强微生物稳定性；和可用装瓶，装罐或装桶包装啤酒。
在本发明中，术语“啤酒”指任何用谷粒，优选大麦、小麦、黑小麦、燕麦、黑麦、玉米、甜高粱、粟或水稻，以及经碾磨的谷物或这些谷粒制造的麦芽，加入或不加入来自芳香植物(例如啤酒花、胡荽、杜松子、月桂、迷迭香、姜、薄荷、甘草、西洋蓍草、大茴香或柠檬)的成分或提取物制造的发酵的饮料。本文所用的术语啤酒包括但不限于：黄啤、强黄啤、英国黄啤、苦黄啤、淡啤酒、酸黄啤、烈性黑啤酒、英国黑啤、陈贮啤酒、麦芽酒、大麦酒、发泡酒(happoushu)、巴克啤酒、杜特巴克啤酒(doppelbock)、科什啤酒(
Figure GPA00001113713100091
beer)、慕尼黑黑啤、多特蒙德黄啤、杜塞道夫熟啤酒(Düsseldorfer alt beer)、皮尔逊式啤酒、玛仁啤酒
Figure GPA00001113713100092
beer)、德国小麦啤酒、柏林啤酒、赛森啤酒(Saisons beer)、修道院啤酒、特拉比斯特啤酒(Trappist beer)、混酿啤酒(gueuze)、比利时黑啤、果啤、比利时白啤、高酒精啤酒、低酒精啤酒、无酒精啤酒、低热量啤酒、低酒度啤酒等。
在本发明中，术语“下面发酵啤酒”指经过含有酿酒酵母属的至少一种菌的微生物发酵，然后在10℃以下，例如在0-4℃之间熟化(也称为“陈贮”)至少1天的啤酒。
在本发明中，术语“澄清”指啤酒的一个特征是具有小于40的EBC(欧洲酿造协会)浊度值。
术语“实际提取物”在本发明中定义为蒸发啤酒的液体和气相组分(水、酒精、溶解气体)后获得的每100ml中干物质的克数。
术语“口感”用于描述啤酒的碳酸化、饱满度和回味，其中这些描述被用于描述负责在口腔表面产生特征性触感的质地特征。
术语“味道”被定义为口腔与啤酒接触后对芳香和风味感受到的印象。
术语“味道稳定性”用于描述新鲜生产的成品啤酒与同样的啤酒在通常环境温度下储藏了较长时间后味道之间的差异。术语“味道稳定性”也指感觉好的味道成分(例如苦啤酒花衍生的异α酸)随陈化下降，和感觉不良的味道成分随陈化增加的水平。
术语“谷物”在本发明中指含有经碾磨的发芽谷粒、谷物麸皮(优选小麦麸或黑麦麸)、和增补剂的产品组，它们在啤酒酿造过程的糖化中与水混合。
术语“增补剂”在本发明中意味着富含碳水化合物的成分(除了经碾磨的发芽谷粒)，它在啤酒酿造过程的糖化步骤中与水混合。
术语“麸皮”在本文中指衍生自谷粒的经碾磨的部分，与相应的完整谷粒相比，其富含选自糊粉、粒壳、种皮、萼片、和花瓣的任意或全部组织。这些经碾磨的组分包括但不限于麸皮、细麸次粉、脱皮组分、去壳部分(pearling fraction)、粗小麦粉、粗糠、副产品粉(mill run)、和筛下料。
本发明中的术语“烷基间苯二酚”指在1，3-二羟苯环的5位具有奇数个烷基链的酚类脂。在谷物中，烷基间苯二酚主要以烷基链C15:0、C17:0、C19:0、C21:0、C23:0和C25:0存在。C19:0烷基间苯二酚是一种在1，3-二羟苯环的5位烷基链具有19个碳原子，仅由碳碳单键组成的烷基间苯二酚。
本文中所用的术语“实际提取物”定义为蒸发啤酒的液体和气相组分(水、酒精、溶解气体)后获得的每100ml中干物质的克数。
如需要生产方法的质量控制，本发明可包括测定和/或分析酿造过程的一个或多个步骤中，酿造液体和啤酒中总阿魏酸、硅和C15:0、C17:0、C19:0、C21:0、C23:0和C25:0的烷基间苯二酚浓度。所述方法包括本发明实施例2中所述的分析技术。
下述非限制性说明性实施例进一步阐明了本发明。
实施例1：用麸皮作增补剂的澄清下面发酵啤酒
材料
比尔森(Pilsner)麦芽购自MA公司(Mouterij Albert)(博斯(Puurs)，比利时)。小麦麸和黑麦麸分别获自DMB公司(Dossche Mills & Bakery)(丹泽(Deinze)，比利时)和MG公司(Molens Goethals)(杰特(Gent)，比利时)。表1所示的麸皮成分的碳水化合物组成是由Courtin等，2000的方法测定的，其中首先通过酸水解将碳水化合物水解成单糖，得到的单糖通过气相层析作为乙酸醛醇检测。Termamyl 120L(一种热稳定α-淀粉酶制剂)、Attenuzyme(一种淀粉葡萄糖苷酶制剂)和Promozyme(一种支链淀粉酶制剂)购自诺维信公司(Novozymes)(巴格斯瓦德(Bagsvaerd)，丹麦)。
分析技术
啤酒样品中的酒精含量用近红外分光显微镜(艾尔考利普拉斯(AlcolyzerPlus)，来自安东帕(Anton Paar))测定，实际提取物用振荡U型管密度计(艾尔考利普拉斯，来自安东帕)测定，全部根据Analytica EBC(1998)中列出的标准方法。
啤酒酿造
50升规模的啤酒根据下列方法制造。麦芽浆的组成和糖化温度方案如下详述。酿造用水是由通过反渗透纯化的水组成的，其中加入Ca2+达终浓度40mg/l。麦芽浆的pH用乳酸控制在5.6。在78℃下在过滤桶中过滤60分钟。在60分钟过程中煮沸滤出的麦芽汁。煮沸结束前5分钟，加入异构化的啤酒花酸提取物(20％异构酸(iso-acids)w/v，来自博坦尼司有限公司(Botanix Ltd.)，帕多克伍德(PaddockWood)，英国)至25mg/l异构酸的最终浓度，以向麦芽汁添加酒花。在煮沸结束前5分钟以终浓度0.2mg/l添加Zn2+。用回旋槽澄清煮沸的麦芽汁。在冷却的澄清麦芽汁中以107细胞/毫升接种酵母(Saflager 3470，来自乐斯福(Lesaffre))，然后12℃发酵8天，在0℃陈贮7天。加入最终浓度为25mg/l异α酸的异构啤酒花酸提取物(20％异α酸w/v，博坦尼司有限公司，帕多克伍德，英国)调节啤酒的苦味。啤酒滤过硅藻土/纤维素片(1μm)，最终用具有双重预抽真空的等压充填机(美国单模块传感器公司(America monobloc)，来自赛曼科(Cimec)，意大利)装在棕色标准25cl瓶中并密封(O2含量＜80ppb)。
啤酒陈化
新鲜酿造的啤酒0℃储藏1个月，然后转移到暗室中30℃储藏2个月。
感官分析
啤酒的感官分析在静室内由受过训练的小组进行。所有样品以随机产生的两位数字编号，样品被提供给小组成员的顺序是随机的。对感官性质甜、酸、苦、涩和口感(丰富度)从0(感觉不到)到8(非常强烈)打分。在比较两种啤酒时，用非参数性威氏符号秩检验，或在比较多于两种啤酒时，用非参数性Friedman的单因素等级方差检验统计学分析分数。小组成员还被要求指出对两种啤酒中一种的偏好。比较两种啤酒的偏好评分数据使用McNemar检验统计学分析。用Analyse-it软件，1.73版进行所有统计学分析。为了测试啤酒的味道稳定性，要求小组成员给出陈化评分(从Araki等(1999)的方法改良而来，0：新鲜；2：稍有陈化；4：中度陈化；6：强烈陈化；8：非常强烈的陈化，无法饮用)，根据其陈化程度对陈化啤酒样品进行评级。在比较两种啤酒时，用非参数性威氏符号秩检验，或在比较多于两种啤酒时，用非参数性Friedman的单因素等级方差检验统计学分析陈化分数。在比较多于两种啤酒时，用Friedman的单因素等级方差检验，或在比较两种啤酒时，用McNemar检验分析陈化评级数据。用Analyse-it软件，1.73版进行所有统计学分析。
结果
用表5中特别列出的麦芽浆组成酿造了三种实验啤酒，酿造3、4和5。酿造3是证据啤酒，其中谷物由100％比尔森麦芽组成。酿造4的谷物含75％比尔森麦芽和25％小麦麸，每体积麦芽浆中谷物的总量与证据啤酒相比增加了12％。酿造5的谷物与酿造4相同，除了用黑麦麸替代小麦麸。酿造3、4和5的啤酒具有约相同的酒精含量，但是酿造4和5的含麸皮的啤酒中实际提取物值要比证据啤酒分别高23％和30％(表6)。啤酒的感官评价表明，与证据啤酒相比，显著偏爱酿造4和5的两种啤酒(表7、表8)。啤酒3和4的主要味道成分的感觉特征分析显示，啤酒4明显比证据啤酒3的涩味少(图2)。因此，减少的涩味可能是为何含麸皮的啤酒比全麦芽证据啤酒要受偏爱的原因之一。
啤酒3、4和5经30℃陈化2个月。在第一个感官评估中，对啤酒3、4和5进行陈化度评级。该评级表明，含麸皮的啤酒4和5都比证据啤酒3的陈化评级要低得多(图3)。在涉及啤酒3和4的第二个和独立的感官评估中，所有8个小组成员都一致评价啤酒4要比啤酒3陈化少。另外，陈化度评分确认了啤酒4与啤酒3相比，与陈化相关的味道变淡显著要少(图4)。因此，用谷物麸皮替代部分麦芽酿造的啤酒不仅在其新鲜状态下受到偏爱，也显示了显著改善的味道稳定性。
实施例2：用麸皮作为增补剂制造的下面发酵啤酒的分析
材料
啤酒3和4如实施例1所述的酿造3和4制备。市售啤酒是从当地商店中购得的。
总阿魏酸和游离阿魏酸分析
在超声浴中超声啤酒样品(90ml)，然后冻干。对悬浮在氢氧化钠(5ml，2M，无氧)中的10-50mg样品测定总阿魏酸(结合和游离阿魏酸总量)含量。对溶液上方的顶部空间用氮气吹扫，室温水解结合的阿魏酸18小时。加入o-香豆酸(100μl，50mg/100ml)作为内标，用氢氯酸(4ml；4M)酸化溶液。然后，用乙酸乙酯(各3ml)提取溶液三次，合并有机相并用氮气干燥。剩余物溶于甲醇(5ml)，过滤(0.45μm孔径滤膜)，然后进行HPLC分析。对悬浮于氢氯酸(2ml，0.1M)中的200mg样品测定游离阿魏酸含量。加入o-香豆酸(50μl，50mg/100ml)作为内标。然后，用乙酸乙酯(各3ml)提取溶液三次，合并有机相并用氮气干燥。剩余物溶于甲醇(2.5ml)，过滤(0.45μm孔径滤膜)，然后进行HPLC分析。使用Kontron Kroma系统2000HPLC系统(伯腾公司(Biotek))，其配有522泵模块，535UV检测器和Superspher 60RP8柱(125×4.0mm；默克公司(Merck))以及ODS2前柱(25×4.0mm；沃特世公司(Waters))。注入体积为100μl，流速为0.8ml/分钟，310nm检测吸光度进行测定。加入同组成(isocratically)溶剂(水∶乙腈∶乙酸；75∶25∶0.04v/v/v)。量子化基于310nm处的峰面积，通过注入具有不同摩尔比的阿魏酸和内标(1∶5，1∶1，5∶1)的标准溶液获得标准曲线。
硅分析
通过感耦等离子光学发射谱(ICP-OES；Jobin-Yvon Horiba JY2000-2；Longjumeau，法国)在251.611nm处对液体啤酒样品进行总硅分析。仪器配有同心喷雾器和气旋式喷雾室，以1ml/分钟加入样品。如Burden等(1995，1998)所述使用峰特征，使用0.1nm的窗口(峰两侧各0.05nm)，每个特征增量21次，每个增量的积分时间(intergration time)为0.5秒。用基于单个样品的标准和基于合并样品的标准跑样。基于单个样品的标准是通过将来自9680ppm Si标准(阿尔德里奇化学公司(Aldrich Chemical Co)，英国)的20ppmSi刺入单个样品的等分中制备的。基于合并样品的标准的制备如下：首先合并3ml各样品，然后将来自9680ppm标准的Si(0，10，20和40ppm)刺入合并的样品等分。虽然报道了使用基于单个样品的标准的值，使用基于合并样品的标准获得的值也良好一致。一式三份分析所有的样品。为了基于干物质表达数据，将硅含量(mg/100ml)除以实际提取物(g/100ml，如实施例1所述测定)。
烷基间苯二酚的分析
烷基间苯二酚(AR)的样品分析如下：
1)将啤酒样品(20ml)置于50ml玻璃试管中，通过超声除气，并在冻干机内冻干。
2)将100mg冻干的啤酒样品置于具有紧密螺旋盖的20ml玻璃试管中。
3)加入0.90μg合成的C20:0AR(浓度10.3μg/mL)作为内标(研究化学生命科学(Reseachem Life Science)，布格道夫(Burgdorf)，瑞士)。
4)加入12ml乙酸乙酯，在滚动搅拌器上，一边振荡，一边提取样品24小时。
5)真空离心蒸发样品提取物至干。
6)将样品重新溶解于1ml乙酸乙酯中，提取物通过0.45μm GHP
Figure GPA00001113713100151
滤膜(VWR，达姆施达特(Darmstadt)，德国)(其与1mL-F针筒(布劳恩(Braun)，德国)连接)过滤入新的试管中。
7)用真空离心蒸发至干，用200μl QSM(吡啶∶六甲基二硅氮烷∶三甲基氯硅烷9∶3∶1)室温下甲硅烷化30分钟。
8)将甲硅烷化的样品转移到气相层析管(GC-管)中，将1.0μL注入气相色谱电子离子化质谱仪(GC-EIMS)中。
定量化标准制备如下：
1)通过将合成性AR(研究化学生命科学，布格道夫，瑞士)以以下浓度溶于氯仿制备AR标准混合物：对于C17:0，0.484μg/mL；对于C19:0AR，0.376μg/mL；对于C21:0AR，0.484μg/mL；对于C23:0AR，0.391μg/mL；对于C25:0AR，0.404μg/mL。
2)将0、1、5、10、30、50、100、500μlAR标准混合物置于10ml试管中，加入0.90μg AR C20:0(浓度10.3μg/mL)。
3)在真空离心中蒸发至干，，用200μl QSM(吡啶∶六甲基二硅氮烷∶三甲基氯硅烷9∶3∶1)室温下甲硅烷化30分钟。
4)将甲硅烷化的样品转移到气相层析管中，将1.0μL注入GC-EIMS中。
在与电子离子化质谱探头偶联的气相色谱上分析样品和标准，该色谱设定为以下条件：
·注入温度：300℃
·转移线温度：310℃
·离子源温度：250℃
·温度程序：200℃(0分钟)，280℃(11.4分钟)，300℃(13.4分钟)，300℃(18.4分钟)
·载气：氦，稳定流速1.0mL/分钟(约30cm/s线性流速)
·离子化能量：70eV
·柱：HP-5柱(15m×0.25mm×0.25μm；赛默飞世尔公司(Thermo Fischer)，美国)或相当
·以全扫描模式跑样品和标准(检测m/z 50-650)。
·通过提取基础离子(m/z268，所有AR同类物相同)和各特定分子离子(对于C17:0AR，m/z 492；对于C19:0AR，m/z 520；对于C21:0AR，m/z 548；对于C23:0AR，m/z 576；和对于C25:0AR，m/z 604)确认峰身份。
一式四份分析样品。总烷基间苯二酚测定为C17:0AR，C19:0AR，C21:0AR，C23:0AR和C25:0AR的总和。
结果
啤酒酿造过程中使用麸皮能够增加有益植物营养成分的含量，这些成分已知以高浓度存在于麸皮组织中。第一个例子是阿魏酸，它是一种羟基肉桂酸，具有强抗氧化性能(Kikuzaki等，2002)和抗肿瘤活性(Kampa等，2004；Lee，2005)。第二个例子是烷基间苯二酚，它是麸皮特有的化合物，当存在于生物膜中时提供抗氧化保护作用(Kozubek和Nienartowich 1995)并在体外抑制LDL氧化(Parikka等，2006)。第三个例子是正硅酸盐，一种在麸皮组织中浓度比在胚乳组织中高7倍的矿物质。啤酒是饮食正硅酸盐的主要来源之一(Powell等，2005)。硅酸盐在骨骼健康中(Schwarz和Milne 1972；Jugdaohsingh等.2006)和预防阿尔茨海默氏病(Gonzalez-Munoz等2008a，2008b)中起到重要作用。对铝诱导的阿尔茨海默氏病小鼠模型进行的实验显示了啤酒中存在的正硅酸盐的保护性效果(Gonzalez-Munoz等2008a，2008b)。
对实施例1的酿造3的啤酒(不用麸皮制备)，实施例1酿造4的啤酒(在谷物中加入小麦麸制备)分析了其总阿魏酸、游离阿魏酸、硅(作为正硅酸盐被测定)、和C17:0、C19:0、C21:0、C23:0和C25:0烷基间苯二酚的含量。对于酿造4的基于小麦麸的啤酒，其总阿魏酸、硅和C19:0烷基间苯二酚的含量显著比酿造3的全麦芽证据啤酒和任何系列的市售啤酒(包括两种用未发芽的小麦(比利时白啤，
Figure GPA00001113713100171
)或小麦芽(德国黑啤，Erdinger
Figure GPA00001113713100172
)制备的啤酒)高得多(表9)。C19:0烷基间苯二酚对C17:0、C19:0、C21:0、C23:0和C25:0之和的比对于酿造4的啤酒是25.1％，而对于其它所有分析的啤酒它都低于14％(表9)。
实施例3：pH对用麸皮作为增补剂生产的下面发酵啤酒的作用
如实施例1中酿造4所述，在谷物中加入小麦麸制备了两种啤酒。一种啤酒是在糖化步骤中在pH5.6下制备的，另一种是在pH5.2下制备的，使用乳酸作为酸化剂。分析显示，与在pH5.6下制备的啤酒相比，pH5.2下制备的啤酒中与脂氧化酶相关的改变味道的化合物减少。
表1：实施例1中所述的酿造实验中所用的小麦麸和黑麦麸的碳水化合物组成(表示成酸水解后获得的单糖％w/w，以干物质计)。葡萄糖主要反映了淀粉含量，不计入纤维素含量，后者不能被所用的酸水解法水解。
  单糖(酸水解后的％dm)   小麦麸   黑麦麸
  L-阿拉伯糖   8.5％   8.2％
  D-木糖   14.2％   13.9％
  D-甘露糖   0.4％   0.7％
  D-半乳糖   1.4％   1.3％
  D-葡萄糖   32.8％   37.9％
表2：酿造1和2的麦芽浆的组成。糖化温度方案是63℃(45分钟)，72℃(45分钟)，78℃(1分钟)。
  酿造编号   酿造和鼓泡水(升)   比尔森麦芽浆(kg)   黑麦麸(kg)   Termamyl(ml)
  酿造1   50   10   0   7.5
  酿造2   50   9   1   7.5
表3酿造1和酿造2得到的啤酒的特征分析
 酿造编号   酒精(％v/v)   实际提取物(g/100ml)
 啤酒酿造1   5.1   3.99
 啤酒酿造2   5.1   4.23
表4：酿造1和2得到的啤酒偏好的感官评估
 酿造编号   n   指出偏好小组成员数   p值
 啤酒酿造1   10   7
 啤酒酿造2   10   3
  0.21
表5：酿造3、4和5的麦芽浆的组成。糖化温度方案是63℃(60分钟)，72℃(30分钟)，78℃(1分钟)。
  酿造编号   酿造和鼓泡水(升)   比尔森麦芽浆(kg)   小麦麸(kg)   黑麦麸(kg)   Attenuzyme(ml)  Promozyme(ml)
  酿造3   50   10   0   0   25   25
  酿造4   50   8.4   2.8   0   25   25
  酿造5   50   8.4   0   2.8   25   25
表6：酿造3、4和5得到的啤酒的性质分析
 酿造编号   酒精(％v/v)   实际提取物(g/100ml)
 啤酒酿造3   5.3   3.2
 啤酒酿造4   5.5   3.9
 啤酒酿造5   5.3   4.2
表7：酿造3和4得到的啤酒的偏好的感官评估
 酿造编号   n   指出偏好小组成员数  p值
 啤酒酿造3   22   5
 啤酒酿造4   22   17
  0.02
表8：酿造3和5得到的啤酒的偏好的感官评估
  酿造编号   N   指出偏好小组成员数   p值
  啤酒酿造3   6   0
  啤酒酿造5   6   6
  0.03
Figure GPA00001113713100201
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Claims (19)

1.一种酿造下面发酵啤酒的方法，其特征在于，包括：使谷物糖化，其中所述谷物含有15-50％w/w基于干物质的谷类衍生的麸皮，和40-85％w/w基于干物质的麦芽。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谷物含有20-40％w/w基于干物质的谷类衍生的麸皮。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谷物含有20-30％w/w基于干物质的谷类衍生的麸皮。
4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述谷类衍生的麸皮是小麦麸或黑麦麸。
5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述麦芽是大麦、小麦或黑麦麦芽。
6.如权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述谷类衍生的麸皮是通过碾磨谷粒获得的，从而通过去壳或剥皮除去外种壳层。
7.如权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，在加到麦芽浆前碾磨或粉碎麸皮。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述经碾磨或粉碎的麸皮含有至少50％(w/w)的粒径小于0.5mm的部分。
9.如权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述糖化温度是60-65℃。
10.如权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于，麦芽浆的pH调节成5.0-5.6。
11.如权利要求1-10任一所述的方法，其特征在于，在麦芽浆中加入淀粉降解酶。
12.一种下面发酵啤酒，其特征在于，(i)所述啤酒含有高于0.5，达5mg的总阿魏酸/克干物质；或(ii)所述啤酒含有高于0.6，达5mg的总阿魏酸/克干物质；或(iii)其中所述啤酒中所含的C:19烷基间苯二酚与C17:0、C19:0、C21:0、C23:0和C25:0烷基间苯二酚之和的比值为至少16％和达50％(w/w)。
13.如权利要求12所述的一种下面发酵啤酒，其特征在于，含有高于0.6和达5mg总阿魏酸/克干物质。
14.如权利要求12或13所述的下面发酵啤酒，其特征在于，含有高于0.7，达5mg硅/克干物质。
15.如权利要求12-14任一所述的下面发酵啤酒，其特征在于，含有高于0.8，达5mg硅/克干物质。
16.如权利要求12-15任一所述的下面发酵啤酒，其特征在于，其中所述啤酒中所含的C:19烷基间苯二酚与C17:0、C19:0、C21:0、C23:0和C25:0烷基间苯二酚之和的比值为至少16％和达50％(w/w)。
17.如权利要求12-16任一所述的下面发酵啤酒，其特征在于，其中所述啤酒中所含的C:19烷基间苯二酚与C17:0、C19:0、C21:0、C23:0和C25:0烷基间苯二酚之和的比值为至少18％和达50％(w/w)。
18.如权利要求12-17任一所述的下面发酵啤酒，其特征在于，其中所述啤酒中所含的C:19烷基间苯二酚与C17:0、C19:0、C21:0、C23:0和C25:0烷基间苯二酚之和的比值为至少20％和达50％(w/w)。
19.如权利要求12-18任一所述的下面发酵啤酒，其特征在于，所述啤酒是用权利要求1-11任一所述的方法获得的。
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