酒花在啤酒酿造中的应用

摘要：本文介绍了酒花的植物性状、化学成分及其作用，阐述了酒花在啤酒酿造中的作用，详细论述了酒花制品在啤酒工业中的应用。

关键词：酒花；酒花制品；应用 

1酒花的植物性状

啤酒花（简称酒花）是啤酒工业的重要原料之一，其学名为蛇麻（humuluslupulusl.），又称忽布（hop）、蛇麻花、野酒花、酵母花、香蛇麻、唐草花等，为桑科草属多年生宿根蔓性攀援草本植物，其根深入土壤1～3m，可生存20～30年之久，其地上茎每年更替一次，茎长可达10m，摘花后逐渐枯萎。酒花雌雄异株，雄花球果较小，为白色，无酿造价值，酿造工业所用的均为雌花。雌花球果为绿色或黄绿色，呈松果状，长约3～6cm，有30～50个花片被覆花轴上。在花片基部的正反面，披有很多金黄色的颗粒，叫蛇麻腺，俗称"花粉"（实际上并不是真正的花粉，而是花腺体）。蛇麻腺由多个细胞所组成，呈杯状，当酒花发育成熟时，蛇麻腺所分泌的粘稠性胶状物逐渐积累在蛇麻腺杯状体内侧，直至形成高高隆起的外形，如同餐具中盛得满满的米饭。该分泌物正是啤酒酿造所需要的重要成分（主要是酒花树脂及酒花油）。

2酒花的化学成分及其作用

在酒花的化学成分中，对啤酒酿造具有特殊意义的有三类物质，即酒花树脂、酒花油和多酚物质，这三类物质在干燥酒花中的含量分别为14%～18%、0.3%～2.0%和2%～7%。其它成分如糖类（1.5%～2.5%）、果胶（1.5%～2.5%）、氨基酸（约0.1%）、粗蛋白质（13%～16%）、脂肪和蜡质（2%～4%）、无机盐（7%～9%）以及纤维素和木质素（35%～40%）等对酿造意义不大。 

2.1酒花树脂

酒花树脂是酒花蛇麻腺的分泌物之一，成分非常复杂，至今还不能全部定性。其成分目前是按照欧洲啤酒酿造协会（europeanbreweryconvention，简称ebc）酒花委员会的意见，根据在不同有机溶剂中的溶解度来划分。α-酸和β-酸是酒花树脂中已定性的两类树脂成分，两者均为多种结构类似的同类异构物的混合物。α-酸的分子结构中虽不含羧基，但因具有烯醇基而呈弱酸性，β-酸同样呈弱酸性。

酒花中α-酸的含量因品种而异，干燥酒花中α-酸含量约为3%～12%。α-酸含量的高低是衡量酒花质量的重要标准，国际上常以每hm2地收获多少kgα-酸来反映产率。α-酸在冷水中的溶解度很小，也仅微溶于沸水，故在麦汁中的溶解度也不大，且随ph值的不同有较大差异。α-酸在加热、稀碱或光照条件下易发生异构化反应生成异-α-酸，异-α-酸具有强烈的苦味，溶解度也比α-酸大得多。啤酒中的苦味和防腐力主要来自异-α-酸，这也正是为何要将酒花添加于煮沸的麦汁中的原因。一般来说，干燥酒花中β-酸的含量比α-酸含量低，苦味、防腐力及在水中的溶解度也均不及α-酸大。

α-酸和β-酸可认为是醌的衍生物，故性质活泼，易被氧化或还原。酒花在干燥和贮藏过程中，会有部分α-酸和β-酸被氧化，从而失去原有的结晶结构，变为无定形体软树脂。α-酸的氧化物不具有苦味，但具有使泡沫稳定的性质；β-酸的氧化物（hulupone）具有细致而强烈的苦味，此部分苦味可以补偿α-酸氧化所损失的苦味。 

2.2酒花油

酒花油是酒花蛇麻腺的另一分泌物，酒花油的化学组成很复杂，已检出的有200余种，它们的共同特点是易挥发，在水中的溶解度极小（仅1/20000），易氧化而产生极难闻的脂肪臭味。酒花油一直被认为是啤酒酒花香味的主要来源（啤酒的酒花香味是由酒花油和苦味物质的挥发组分降解后共同形成的），由于它易挥发，故是啤酒开瓶闻香的主要成分。

酒花油的化学成分可分为两大类，一类是碳氢化合物，约占含油量的50%～80%；另一类是含氧化合物（具有碳、氢和氧原子的醇、酮或酯类），约占含油量的20%～50%。一般来说，酒花油中的碳氢化合物香气极不愉快，对酒花香味是起负作用的，如酒花油的主要成分香叶烯（myrcene）；含氧化合物的香气往往清淡而纯正，如香叶醇具有玫瑰花香气，沉香醇具有醇香木香气，它们是啤酒中幽雅香气的主要成分。香型好的酒花，由于其中香味不正的成分含量较低，故其酒花油含量往往也较低。因此，酒花香味的好坏主要决定于酒花油的化学成分而不在于其含量的高低。

2.3多酚物质

酒花中的多酚物质是非结晶混合物，按相对分子质量的大小可以区分为丹宁化合物（相对分子质量500～3000）和非丹宁化合物两大类。在啤酒酿造中，多酚物质的作用主要是澄清麦汁，即在麦汁煮沸时和蛋白质形成热凝固物以及在麦汁冷却时形成冷凝固物。多酚物质对啤酒质量也有不利的一面，如在后酵和贮酒直至装瓶以后，会缓慢地和蛋白质结合形成汽雾蚀及永久混浊物，会减低啤酒的泡持性，会增加啤酒的色泽和苦涩味等等。 

3酒花在啤酒酿造中的作用

酒花在啤酒酿造中的传统使用方法是在麦汁煮沸时以全酒花（酒花球果的干燥压缩品）添加，每个国家甚至每个厂又往往有不尽相同的具体添加方法。由于目前对酒花在麦汁煮沸过程中的变化远未彻底掌握，各厂多根据酒花的香味和苦味，凭经验添加。将酒花添加于煮沸的麦汁中可促使酒花中的α-酸发生异构化生成异-α-酸，啤酒的苦味主要来自异-α-酸。因此酒花的利用效果是指对酒花中α-酸的利用效果，常用酒花利用率来表示，它是指所形成的异-α-酸的量与所使用的酒花中α-酸的量的比值。

酒花的添加量根据所制啤酒的类型、酒花本身的质量（主要指α-酸含量的高低）和消费者的爱好而不同，且有较大的变动范围，通常用每100l麦汁或啤酒所需添加的酒花g数来表示，一般在120～500g/100l的范围内。国内也常以每t啤酒所加酒花的kg数或以酒花与啤酒的重量百分数来表示。目前国际上多以α-酸为计算基础来表示酒花添加量，其目的是保证使用不同的酒花时仍可达到基本相似的酒花苦味度。添加酒花不仅能赋予啤酒爽口的苦味，还能赋予啤酒清新的酒花香气，并具有一定的防腐和澄清麦汁的作用。 

3.1赋予啤酒爽口的苦味

啤酒的爽口苦味来自酒花软树脂，主要成分是α-酸经异构化后形成的异α-酸，β-的氧化物（hulupone）也是苦味甚爽的成分。酒花树脂在麦汁煮沸过程中的变化很复杂，只有掌握了独特的工艺，才能使啤酒具有理想的苦味。 

3.2赋予啤酒特有的香味

啤酒酿造时，将酒花添加进煮沸的热麦汁中，此时酒花所含酒花油中的一些香气不良的挥发性成分绝大部分随水蒸气而逸出，存留的酒花油成分以及酒花树脂在经过复杂变化后的产物，均能赋予啤酒独特的香味。 

3.3增加啤酒的防腐能力

酒花软树脂对某些菌类（如格兰氏阳性菌和格兰姆阴性菌）具有杀灭和抑制作用，故可增加啤酒的防腐能力。 

3.4提高啤酒的非生物稳定性

在麦汁煮沸过程中，麦汁中的某些蛋白质能够和酒花中溶出的多酚物质缩合形成一些复杂的复合物而沉淀出来。这种缩合作用贯穿在整个酿造过程中，在热麦汁中会有热凝固物析出，在冷麦汁中会有冷凝固物析出，在发酵和贮酒过程中，冷混浊物和永久性混浊物还会继续形成和析出。在每一步工序中，设法使这些缩合物析出并清除，便可达到提高啤酒非生物稳定性的目的。

4酒花制品在啤酒工业中的应用

传统的酒花制品为全酒花。为了提高啤酒的品质、开发新品啤酒、提高酒花苦味和香味物质的利用效果、解决酒花的运输和贮藏等问题，各种各样的酒花制品愈来愈受到啤酒酿造企业的青睐。 

4.1全酒花

在麦汁煮沸过程中，若以全酒花的形式添加酒花，其中的α-酸大约仅有50%发生异构化并溶于麦汁中。在麦汁冷却、发酵和贮藏过程中，由于温度和ph值的变化，以及与其它物质的作用，α-酸还会有很大一部分损失，故α-酸的最终利用率一般只有30%左右，是比较低的。全酒花还存在运输、贮藏和使用不方便等问题。目前仅有少数啤酒企业仍部分使用全酒花。 

4.2酒花粉

啤酒厂在使用酒花前将全酒花用锤式粉碎机粉碎成颗粒在1mm以下的酒花粉，添加方法与全酒花相同。酒花粉由于在麦汁煮沸时较易均匀分散，故酒花利用率可提高约10%，而且由于在旋涡沉淀槽中酒花粉糟和热凝固蛋白质能形成紧密的沉淀被分离掉，故可省去酒花分离槽设备。不过，采用酒花粉也存在不容忽视的缺点，如：在酒花粉碎过程中，锤式粉碎机锤片打击点处的局部温度高达500℃，极易引起酒花树脂的氧化和酒花油的损失；酒花粉在使用前，在常温下往往保存数小时至数天，由于其表面积较大，因而加剧了酒花有效成分的氧化、酒花粉易损失等。目前同样也仅有少数啤酒企业部分使用酒花粉。 

4.3颗粒酒花

为了克服酒花粉的不足，将粉碎至一定规格的粉状酒花压制成直径为2～8mm，长约15mm的短棒，以增加其密度，同时也降低了其比表面积，并在充惰性气体的条件下包装贮藏，这种酒花制品称为颗粒酒花。颗粒酒花能有效防止酒花有效成分的氧化和损失，可以在常温（<20℃）下运输和贮藏。颗粒酒花较全酒花均匀一致，添加于煮沸的麦汁中极易分散，酒花利用率可提高10%～25%；与使用酒花粉一样不需酒花分离槽设备，用旋涡沉淀槽即可分离酒花残渣，麦汁损失也少；其贮藏和运输体积较全酒花减少达80%以上；使用方便，用水调浆或气力输送可以实现自动添加。目前颗粒酒花是世界上使用最广泛的酒花制品，也是国内啤酒企业应用最多的酒花制品。 

4.4酒花浸膏

酒花浸膏是将酒花中的有效成分萃取出来而制成的浓缩了5～10倍有效成分的树脂浸膏。世界酒花产量的25%～30%被加工成酒花浸膏，最大的生产和使用国家是德国和美国。酒花浸膏由于常缺乏酒花中的某些成分（如丹宁物质等），故一般不单独使用。使用时常部分取代全酒花，或与其它酒花制品（如颗粒酒花、丹宁抽提物等）配合使用，仍在麦汁煮沸时添加。酒花浸膏具有如下优点：体积小，只是全酒花的7%左右，运输和保管费用较低；性能较稳定，密封在容器中可在20℃环境下长期保存不变质；能进一步提高酒花利用率，且能较准确地控制酒花使用量，达到啤酒要求的苦味值；没有酒花残渣，故麦汁损失少；使用方便，且对改善啤酒的泡沫稳定性、挂杯性、苦味的柔和性及抗冷性能均能起到一定的作用。制备酒花浸膏的方法起初为有机溶剂萃取法，随着超临界（液态）co2萃取法的出现和应用，目前有机溶剂萃取法已近乎淘汰。目前国内使用co2酒花浸膏的啤酒企业已为数不少，所用酒花浸膏均从国外进口，价格昂贵。笔者通过啤酒发酵试验，研究并确认了以自制co2酒花浸膏替代进口co2酒花浸膏的可行性［3,4］。 

4.5异构酒花浸膏

异-α-酸具有强烈的苦味，它在水中的溶解度较α-酸高，是啤酒苦味的主要来源。若α-酸先经异构化处理，再应用于啤酒酿造，可以避免α-酸在麦汁煮沸和发酵过程中造成的损失，从而大大提高酒花利用率（可达90%以上）。目前全世界约有6%的酒花被加工成异构酒花浸膏，其主要成分是异-α-酸的钠盐、钾盐或镁盐。异构酒花浸膏一般仍和全酒花或其它酒花制品配合使用，即在麦汁煮沸时添加部分其它酒花制品，在发酵或滤酒前添加异构酒花浸膏用以调节啤酒的苦味。如全部取代其它酒花制品，易出现酵母变性、发酵异常和啤酒风味改变等现象。 

4.6酒花油制品

酒花中的酒花油组分，在麦汁煮沸时大部分会随水蒸气而逸出，在发酵时还有一部分会随co2而逸出，因此啤酒往往酒花香味不足，于是出现了分批添加酒花法和干加酒花法（dryhopping，即在贮酒阶段添加一部分香型酒花），但使用效果和酒花利用率均较低。为使啤酒尽可能多地具有酒花香味，可以将酒花中的酒花油预先提取出来，再与水混合后配成一定浓度的乳浊液，在麦汁煮沸结束前或在贮酒和滤酒时添加于啤酒中，且对啤酒的苦味、泡沫稳定性及非生物稳定性均无不良影响。酒花油的常规制备方法有常压水蒸气蒸馏法和减压（高真空）水蒸气蒸馏法，前者因在蒸馏过程中酒花油组分易发生氧化分解而变味故已逐渐被淘汰。随着超临界（液态）co2萃取技术的发展和应用，又出现了一种新型的酒花油制品，称为β-酸酒花油。β-酸酒花油通常约含有70%的β-酸和20%的酒花油（以及一些未定性软树脂），仅含少量或不含α-酸，一般是采用液态co2从酒花中萃取制得，或在生产异构酒花浸膏时α-酸被抽提后的副产物。β-酸在麦汁煮沸过程中的转化产物，其苦味为α-酸的35%～50%，而且苦味比α-酸、异-α-酸更细腻、柔和（这与近代对啤酒苦味的要求相吻合）。β-酸酒花油通常在麦汁煮沸结束前5～10min添加，用以取代分批添加酒花法中最后一次添加的香型酒花，能够有效改善啤酒风味，提高啤酒的风味稳定性，为啤酒提供新鲜纯正的酒花香气。 

4.7其它酒花制品

在制备异构酒花浸膏时，必须首先进行α-酸抽提，所得到的副产物中含有较多的β-酸，β-酸在酿造过程中的作用目前已得到充分肯定。故将β-酸通过氧化作用而制得hulupones，便可得到和异-α-酸具有同等酿造价值的苦味物质。使用时，可在发酵后或滤酒前添加，必须与其它酒花制品（如异构酒花浸膏）配合使用，方可达到与使用全酒花相似的苦味类型。

酒花浸膏发生异构化后，异-α-酸分子侧链上的两个-c=c-不稳定双键被四个氢原子还原生成四氢异-α-酸，从而制得四氢异构酒花浸膏，四氢异构酒花浸膏可在啤酒成熟后滤酒前加入。由于四氢异-α-酸较稳定，不会被日光催化断裂生成所谓的"日光臭"物质，因此与酒花油配合使用可生产出抗日光臭的新型啤酒，并可将这种啤酒灌装于无色玻璃瓶中。采用该法还可增加啤酒泡沫、提高啤酒稳定性、赋予啤酒没有后苦的清爽苦味。 

5结束语

我国具有丰富的酒花资源，然而除全酒花、酒花粉和颗粒酒花外，其它酒花制品国内目前仍未形成规模化生产。笔者以为，充分利用我国丰富的酒花资源开发生产优质的各类酒花制品，替代昂贵的进口产品，使酒花这一农产品资源得以大幅增值，不仅能填补我国在酒花深加工方面的空白、促进我国酒花业的发展、推进我国中西部的经济建设和社会进步，同时还能有效地促进我国啤酒工业的发展，具有较大的经济效益和社会效益。