蜂蜜艾尔精酿啤酒酿造工艺研究

黄 琳，许忠平，闫 菲，单孟颖，徐泽华，欧阳微，宋 佳*

（1.天津科技大学 生物工程学院 工业发酵微生物教育部重点实验室，天津 300457；2.天津科技大学 生物工程学院 天津市微生物代谢与发酵过程控制技术工程中心，天津 300457）

啤酒是当今世界各种酒类生产中最多的一种酿造酒，以麦芽、啤酒花和水为主要原料，经过酵母发酵酿制而成[1-2]。采用上面发酵酿造工艺的艾尔精酿啤酒逐渐受到全球关注，越来越受到世界各地的消费者喜爱[3]。艾尔啤酒一般特点是：酒体呈琥铂色，外观透亮，泡沫丰富细腻，挂杯持久，酒体醇厚、饱满，杀口力强；此外，由于其较高的发酵温度，可以在发酵过程中可形成带有果仁、水果等特有香气的酯类物质，使得酒体香气丰富[4]。

随着人们生活水平提高，人们越来越关注啤酒的保健功能[5]。蜂蜜是由蜜蜂采集植物蜜腺分泌的汁液经充分酿造而成，主要成分为糖类，其中60%～80%是人体容易吸收的葡萄糖和果糖。蜂蜜的作用不言而喻，有美容养颜、抗癌抑菌、多种氨基酸、消除疲劳等多种功效[6-7]。鉴于其较高的药用及营养价值，可应用在营养型滋补品、蜜饯食品、药用品等领域，此外，还被广泛应用到酿制蜜酒、啤酒加工过程中。

蜂蜜艾尔啤酒在国外受到酿酒爱好者的追捧，2011年美国前总统奥巴马推出了白宫第一款自酿啤酒，即白宫蜂蜜艾尔，该款产品不仅促进了美国的外交，更向世界展示美国精酿文化，推动了美国的精酿和工业啤酒产业黄金时期的发展，但关于蜂蜜艾尔啤酒较为系统的酿制工艺研究尚鲜有报道[8-9]。我国精酿啤酒研究起步较晚[10]，刘连成[11]在传统黑啤酒酿造工艺上添加了洋槐蜜，酿造的保健黑啤中氨基酸、维生素及总酚物质含量比常规含量略高。潘彦睿等[12]利用蜂蜜、松针、马铃薯、酒花等为主料，研制了松针蜂蜜保健型啤酒，营养成分丰富，口感稳定。本研究针对我国蜂蜜艾尔精酿啤酒较为缺乏的现状，采用椴树蜂蜜作为艾尔啤酒工艺开发的辅料，将单因素试验与响应面优化试验方法结合，优化蜂蜜艾尔精酿啤酒的酿造工艺条件，为开发蜂蜜艾尔精酿啤酒产品提供相关的技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与方法

澳洲淡色艾尔大麦芽（色度3.5～4.0 EBC）、澳洲水晶焦香麦芽（色度150 EBC）、卡斯卡特酒花颗粒（α-酸5.6%～8.8%）、先锋酒花颗粒（α-酸4.7%～6.3%）：福源家酿精工啤酒公司；椴树蜂蜜：上海冠生园蜂制品有限公司；WB06酵母：法国弗曼迪斯；葡萄糖：山西长清生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

VS-13000L-U超净工作台：苏州安泰空气技术股份有限公司；EBC粉碎机：德国Buhler公司；家酿一体机：新西兰Grainfather公司；LRH-250-A生化培养箱：韶关市泰宏医疗器械有限公司；BCD-328WDFT冰箱：青岛海尔股份有限公司；LB-90T手持糖度计：速为仪器仪表有限公司；UV-5100紫外可见分光光度计：上海元析仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蜂蜜艾尔精酿啤酒工艺流程及操作要点

原料配比：将澳洲淡色艾尔大麦芽、澳洲水晶焦香麦芽两种麦芽按8∶1比例进行混合。

麦芽粉碎[13-14]：澳洲淡色艾尔大麦芽、澳洲水晶焦香麦芽加水湿粉碎，粉碎效果保证麦芽皮破而不碎，基本完整。

糖化：糖化过程采用浸出法[15]，原料与水按1∶3（kg∶L）料液比进行混合，糖化罐中加入85%水，升温至40℃，加入内层桶（含下层筛板）；边加入麦芽，边搅拌，避免结块。上层筛板将麦层压紧，安装导流管，打开循环泵，保温10 min；加热升温至45℃，保温60 min；升温到68℃，保温80 min；升温至78℃，保温5 min，关闭循环泵，卸掉导流管，结束糖化过程。

过滤：将内层桶提起，过滤麦芽汁，待液面低于滤层，加入78℃温水（加总水量35%）进行洗糟。

蜂蜜的溶解：取部分滤汁冷却至室温，按比例添加溶解蜂蜜。

煮沸[16]及酒花、蜂蜜的添加：过滤、洗糟过程同时开启加热装置，加热至100℃开始计时60 min。煮沸第5分钟添加先锋啤酒花颗粒；煮沸第30分钟添加卡斯卡特啤酒花颗粒；煮沸第55分钟，添加蜂蜜液。煮沸结束，关闭加热开关，用搅拌器向同一方向搅拌，回旋沉淀，静置10 min，分离凝固物。用糖度计测定麦芽汁浓度。

干酵母活化：称取艾尔WB06型活性干酵母，加入温度为25～28℃的纯净水，按酵母和水比例为1∶10的比例搅拌溶解，恒温活化20～25 min，间隔10 min搅拌一次。活化结束，冷却至室温备用。

主发酵及二次发酵[17]：盘管冷却麦芽汁，先内循环使得料液降温至60℃，后导入主发酵桶。添加酵母WB06型活性酵母液，接种量为0.38～0.57 g/L。将麦汁移至发酵罐后密封发酵，控制发酵温度为16～20℃，以保证酵母的生长繁殖。发酵期间，当发酵液残糖不减、比重恒定时，结束主发酵。二次发酵转入密封罐，加入适量葡萄糖，室温放置5～7 d。移至低温4℃贮藏[18]。

1.3.2 酿造工艺条件优化单因素试验

用单因素变量控制法进行单因素试验，研究原麦汁浓度（10°P、12°P、14°P、16°P、18°P）、发酵温度（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%）对蜂蜜艾尔精酿啤酒感官评分的影响。

1.3.3 酿造工艺条件优化响应面优化

在单因素试验结果的基础上，根据Box-Behnken设计试验[19]，以感官评分（Y）为响应值，对原麦汁浓度（A）、发酵温度（B）、葡萄糖添加量（C）、蜂蜜添加量（D）进行4因素3水平响应面试验。

1.3.4 品质分析

（1）感官品评

10位感官品评专家对蜂蜜艾尔精酿啤酒产品的泡沫、色泽、香气、口味、组织状态五方面进行感官评价，满分100分，取感官评分平均值。感官评分标准见表1。

表1 蜂蜜艾尔精酿啤酒感官评价标准Table1 Sensory evaluation standards of honey ale craft beer

（2）产品理化指标的测定

色度、苦味值、总酸、双乙酰、酒精度的测定：按照国标GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》中相关规定进行检测[20]；大肠杆菌的测定采用国标GB 4789.3—2016《食品微生物学检验大肠菌群计数》中的计数法[21]。

（3）产品质量分析

按照GB/T4927—2008《啤酒》中特种啤酒的要求执行。

1.3.5 数据处理方法

Origin作图软件及Design-Expert数据分析软件。

2 结果与分析

2.1 酿造工艺条件优化单因素试验

2.1.1 原麦汁浓度对蜂蜜艾尔精酿啤感官评分的影响

图1 原麦汁浓度对蜂蜜艾尔精酿啤酒感官评分的影响Fig.1 Effect of the original wort concentration on the sensory score of honey ale craft beer

由图1可知，随着原麦汁浓度的增加，蜂蜜艾尔精酿啤酒的感官评分呈现先增加后减小的趋势；当原麦汁浓度为14°P，蜂蜜艾尔精酿啤酒的感官评分达到最大值，酒体颜色呈琥珀色，麦香、酒花及蜂蜜香气协调，口感醇厚，苦度偏低。当原麦汁浓度继续升高时，啤酒的感官评分呈现下降趋势，这是因为较高的麦汁浓度，使得艾尔酵母的整体活力和发酵性能发生相应变化，酵母代谢产生的香味物质也发生了变化，影响了酒体的整体感官评分。因此，选择最佳原麦汁浓度为14°P。

2.1.2 发酵温度对蜂蜜艾尔精酿啤感官评分的影响

图2 发酵温度对蜂蜜艾尔精酿啤酒感官评分的影响Fig.2 Effect of fermentation temperature on the sensory score of honey ale craft beer

由图2可知，随着发酵温度的升高，蜂蜜艾尔精酿啤酒的感官评分呈现先增高后降低的趋势。发酵温度为16～20℃时，啤酒的感官评分在76分以上，当发酵温度较低时，艾尔酵母发酵速度较慢，酒体产生的香气较淡；当发酵温度为18℃时，啤酒感官评分达到最高值，酒体中香气更加丰富，口感层次感强、更佳饱满。当发酵温度为20℃时，可能因为温度过高，发酵速度过快，产生的高级醇含量较高，影响了酒体的整体口感。因此，选择最佳发酵温度为18℃。

2.1.3 葡萄糖添加量对蜂蜜艾尔精酿啤感官评分的影响

图3 葡萄糖添加量对蜂蜜艾尔精酿啤酒感官评分的影响Fig.3 Effect of glucose addition on the sensory score of honey ale craft beer

由图3可知，随着葡萄糖添加量的增加，蜂蜜艾尔精酿啤酒感官评分呈先增加后减小的趋势；当葡萄糖添加量为6 g/L时，啤酒感官评分达到最高值，酒体的杀口感适中；当葡萄糖添加量＞6 g/L时，酒体杀口感过度影响了酒体的整体感官效果，这可能是由于葡萄糖增加对啤酒的醇厚度产生了一定的影响，随着葡萄糖添加量的增加，醇厚度等重要指标会增加过度。因此，选择最佳葡萄糖添加量为6 g/L。

2.1.4 蜂蜜添加量对蜂蜜艾尔精酿啤感官评分的影响

图4 蜂蜜添加量对蜂蜜艾尔精酿啤酒感官评分的影响Fig.4 Effect of honey addition on the sensory score of honey ale craft beer

由图4可知，随着蜂蜜添加量的增加，蜂蜜艾尔精酿啤酒感官评分呈先增加后减小的趋势；当蜂蜜的添加量为3.5%时，啤酒感官评分达到最高值，啤酒独特的蜂蜜醇香味突出，回味悠长，口感饱满。当蜂蜜的添加量＜3.5%时，蜂蜜香气和口感在酒体中较淡；当蜂蜜的添加量＞3.5%时，酒体口感偏甜腻。因此，选择最佳蜂蜜添加量为3.5%。

2.2 蜂蜜艾尔精酿啤酒工艺优化响应面试验结果

在单因素的基础上，利用Design Expert软件分析，以原麦汁浓度（A）、发酵温度（B）、葡萄糖添加量（C）、蜂蜜添加量（D）为响应因素，以感官评分为响应指标，采用响应面试验对蜂蜜艾尔精酿啤酒酿造工艺进行优化。Box-Behnken试验设计及结果见表2，响应面试验结果方差分析见表3。

表2 蜂蜜艾尔精酿啤酒酿造工艺优化Box-Behnken试验设计与结果Table2 Design and results of Box-Behnken experiments for brewing process optimization of honey ale craft beer

将所得试验数据（见表2）利用Design Expert软件对各因素进行多元回归拟合，得到二次多项回归方程：

表3 回归模型方差分析Table3 Variance analysis of regression model

由表3可知，一次项A、C、D，交互项CD，二次项A2、C2对感官评分的结果影响极显著（P＜0.01）；其他因素对结果影响不显著（P＞0.05）；该回归模型的P值＜0.000 1，说明该模型的影响达到极显著水平；失拟项P=0.059 7＞0.05，表明模型失拟项不显著。模型的总决定系数R2=0.971 6，表明该模型能解析97.16%的响应变化，仅存在2.84%的总变异，说明该模型拟合程度很好，试验误差比较小。校正决定系数0.9431，说明该模型响应值变化有94.31%来源于所选变量。响应值Y的变异系数（coefficientofvariation，CV）与试验精确度和重复性成反比，其变异系数CV=0.60%＜5%，说明试验的精确度和重复性较高。

根据回归方程，通过Design-Expert软件绘制葡萄糖添加量和蜂蜜添加量交互作用图，结果如图5所示，葡萄糖添加量和蜂蜜添加量交互作用显著，与表3中的交互项P值分析结果相符；响应面的坡度较为陡峭，说明感官评分的响应值对葡萄糖添加量和蜂蜜添加量变化较为敏感。

通过Design Expert分析得到蜂蜜艾尔精酿啤酒的酿造工艺条件为原麦汁浓度12.56°P，发酵温度18℃，葡萄糖添加量7 g/L，蜂蜜添加量3.05%时，有最大预测感官评分95.98分。在此最优条件发酵验证，得蜂蜜艾尔精酿啤酒感官评分为96.64分，与预测值相对误差为0.69%，表明响应面优化得到的蜂蜜艾尔精酿啤酒酿造工艺是准确可靠的。

图5 葡萄糖添加量和蜂蜜添加量交互作用对感官评分影响的响应面和等高线Fig.5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between glucose addition and honey addition on the sensory score

2.3 蜂蜜艾尔啤酒检测分析结果

对最优工艺条件下生产的蜂蜜艾尔精酿啤酒进行品质检测分析，结果见表4。由表4可知，蜂蜜艾尔精酿啤酒产品的理化和卫生指标符合国家相关标准，满足GB/T 4927—2008《啤酒》中特种啤酒的要求。蜂蜜艾尔精酿啤酒整体呈琥珀色；泡沫丰富细腻，挂杯持久；麦香、酒花、蜂蜜香气协调；口感细腻，酒体饱满，杀口感强。

表4 蜂蜜艾尔精酿啤酒理化、卫生指标检测结果Table4 Detection results of physicochemical and hygienic indexes of honey ale beer

3 结论

本研究以澳洲大麦芽、水晶麦芽、酒花和蜂蜜为原料，考察原麦汁浓度、蜂蜜添加量、发酵温度、葡萄糖添加量对蜂蜜艾尔精酿啤酒感官评分的影响。在单因素试验的基础上，利用响应面分析法优化啤酒酿造工艺条件，得到最优工艺参数为原麦汁浓度为12.56°P，发酵温度18℃，葡萄糖添加量为7g/L，蜂蜜添加量为3.05%。在此优化条件下，产品感官评价分值为96.64分。蜂蜜艾尔精酿啤酒产品的理化和卫生指标符合国家相关标准，满足GB/T 4927—2008《啤酒》中特种啤酒的要求。啤酒成品呈琥珀色，香气丰富、协调，酒体醇厚、口感细腻，杀口力强，是一款有特色突出的艾尔啤酒。