影响啤酒中多酚含量的因素分析

    啤酒标准中在“透明度”指标上规定“清亮，允许有肉眼可见的微细悬浮物和沉淀物（非外来异物）”，但是据调查，行业内占总投诉35%左右的市场投诉是对这种悬浮物和沉淀物的投诉，所以减少啤酒中微细悬浮物一直是行业急需解决的关键问题。啤酒中这种微细悬浮物形成的主要原因是敏感多酚-敏感蛋白质的聚合物，所以合理控制敏感多酚和蛋白质的含量是生产质量控制的关键。

   啤酒中的多酚物质含量过量，会危害啤酒的非生物稳定性、加深啤酒色泽；多酚物质过少，啤酒会变得寡淡、缺乏杀口力和收敛性，同时抗老化能力变弱。因此，控制了解啤酒中多酚含量与组分，合理减少啤酒中的有害多酚具有重要意义。

    PVPP是一种无毒、无刺激性、安全稳定的聚合物，具有很强的选择吸附能力，它通过羰基与花色苷、黄酮类多羟基衍生物等多酚类物质可形成氢键络合物沉淀下来，从而除去酒类的非生物浑浊，达到澄清、稳定的作用，同时又保持饮料原有的口感与风味。但是现在PVPP一直缺少相应的食品添加剂国家标准和评价方法，不同品牌的PVPP对啤酒中的敏感多酚的吸附效果差别较大，如何判断PVPP的吸附效果是啤酒行业内一直头痛的问题。

    本文通过分析啤酒中的多酚物质分类，选择敏感多酚中的儿茶素作为代表，并通过PVPP对儿茶素的吸附效果来评价PVPP的吸附敏感多酚的能力。

一、啤酒中多酚的主要组成和在啤酒中起到的作用

1.1  单酚及小分子多酚（分子量≤500）

主要有酚酸化合物、黄酮类多羟基化合物、黄烷醇类化合物等。它们具有一定的还原性，是啤酒抗老化的主要物质之一。

1.1.1 酚酸化合物包括阿魏酸、咖啡酸、香豆酸、丁香酸、香草酸、对羟基苯甲酸、没食子酸等，以糖苷和酯的形式存在啤酒中，主要是与氧自由基作用，具有还原能力，可以延长啤酒的风味保鲜期。如果它们的含量很高，也会聚合成大分子造成啤酒混浊或沉淀，所以酚酸类物质应该适当保留。

1.1.2 黄酮类多羟基衍生物包括黄腐酚、黄酮醇、槲皮酮、槲皮素、芦丁山茶酚等，其单体的形式有典型的槲皮酮结构，以糖苷形式存在于啤酒中，是具有消除人体自由基功效的生物活性剂，有助于心脑血管疾病的辅助治疗，具有抗氧化能力，氧化后会成为褐色物质；此类多酚含量过低，啤酒口味寡淡，啤酒抗老化能力和营养功效会大大降低。

1.1.3 黄烷醇类包括儿茶酸类、儿茶素、花色苷、花色素、花色素原等，其单体的形式有典型的儿茶酸结构，以游离或糖苷形式存在，可以水解，有一定的还原能力，是啤酒的主要色泽物质，属于可缩合的多酚单体，在低温下也可和蛋白质的氢键结合，形成可溶性的多酚-蛋白质复合物，这些复合物的多酚在以后的工序中经过氧化和聚合又形成冷浑浊或氧化浑浊。同时多酚单体在氧、金属离子和H+存在下，可以氧化聚合成二聚体、三聚体乃至大分子物质，具有类似单宁的性质，易于和蛋白质通过共价键起到交联作用而沉淀析出。黄烷醇类多酚物质以花色苷、儿茶素为代表，对啤酒的非生物稳定性和悬浮物含量影响较大。

1.2 单宁类物质（分子量为500～3000）

由分子量为500—3000的酚类组成，是粒度大小足以沉淀蛋白质的类黄烷的高聚物。能与蛋白质结合生成沉淀并析出，降低了麦汁和啤酒中高分子氮的含量，有利于啤酒的非生物稳定性，但沉淀能力随聚合度的提高而有所下降，此类多酚也有发生氧化、聚合的倾向。

1.3 聚酚（分子量≥3000）

由分子量在3000以上的聚酚组成，属非单宁类化合物，活性低，其本身可以聚合并沉淀。此类多酚是啤酒氧化反应的底物，能促进啤酒的老化，其多量存在会使啤酒口感变得粗糙、苦涩，还会加深啤酒色泽，发酵过程中能够大部分去除。

因此，啤酒中应保留一定量的小分子多酚，特别是酚酸化合物和黄酮类多羟基衍生物，以保持啤酒的抗氧化能力、醇厚性和丰满感。同时降低麦汁中单宁类物质和黄烷醇类物质（花色苷和儿茶素），以减少啤酒中悬浮物的产生，提高啤酒的非生物稳定性。

二、PVPP的性质和吸附多酚原理

PVPP 是一种经提纯的乙烯吡咯烷酮均聚物在催化条件下，通过聚合和交联作用所得的一种聚合物，不溶于水，有很强的的稳定性。催化条件和聚合方法有很大的不同，包括辐射交联、光交联、化学交联等。由不同的制备方法生成的PVPP交联聚合物，其溶胀性能、外观形态以及多酚吸附性能等各不相同。

在PVPP分子结构中存在着与聚合度相同数量的酰胺键，其结构类似于聚脯氨酸，均含有含氮饱和五元环，脯氨酸残基正是敏感蛋白质的多酚结合位点。而PVPP吸附机理就是通过和啤酒中的多酚物质以氢键结合以达到吸附的目的，啤酒中的类单宁物质的分子量在500-3000，主要是低聚多酚、花色苷类物质，含有较多的酚羟基，酚类物质结构中的碳原子和氧原子的P电子对可以形成共轭的大π键，使酚羟基上的氢原子带上正电荷，极易与PVPP的酰胺键作用，因此PVPP可以特异性吸附啤酒中的单宁类多酚物质，能减少啤酒中的敏感多酚，PVPP颗粒大小，酰胺键的多少对敏感多酚的吸附效果影响较大。

三、PVPP吸附多酚能力的评价方法

3.1 原理

儿茶素是敏感多酚的代表，其在280nm处的吸光度与浓度呈线性关系，可以根据吸光度的变化来判定儿茶素的变化，通过检验PVPP对儿茶素的吸附率来评价PVPP对多酚的吸附效果。

3.2 儿茶素吸附试验方法

3.2.1 试剂和仪器

—         紫外分光光度计

—         0.22μm的过滤膜

—         微孔过滤器和注射器

—         天平（0.001g）

—         秒表

—         容量瓶（1000ml）

—         移液管（50ml、100ml）

—         乙醇：分析纯

—  儿茶素：为SIGMA进口试剂，-20℃避光保存。

—  标准溶液：80mg儿茶素溶于50ml乙醇中，移于1000ml容量瓶中，蒸馏水稀释到刻度，有效期3个月。

—   参比溶液：50ml乙醇加到1000ml容量瓶中，蒸馏水稀释到刻度，有效期3个月。

3.2.2 试验步骤

3.2.2.1 标准溶液的测定

取标准溶液充分混匀后，用参比溶液做空白，测定280nm时的吸光度为A0。

3.2.2.2 标准溶液吸附后的测定

准确称取50mg样品，放入150ml烧杯中，用移液管吸取100ml标准溶液到烧杯中，开始计时，准确反应5min（定期摇动使测试样品处于悬浮状态）后，用注射器迅速吸取一定量的液体，并用0.22μm的过滤膜过滤溶液，收集过滤液，并放置到阴凉处40min，用参比溶液做空白，测定280nm时的吸光度为A1。

3.2.2.3 参比溶液吸附后的测定

准确称取50mg样品，放入150ml烧杯中，用移液管吸取100ml参比溶液到烧杯中，开始计时，准确反应5min（定期摇动使测试样品处于悬浮状态）后，用注射器迅速吸取一定量的液体，并用0.22μm的过滤膜过滤溶液，收集过滤液，并放置到阴凉处40min，用参比溶液做空白，测定280nm时的吸光度为A2。

3.2.2.4 吸附率计算

吸附率=［A0-(A1-A2)］/A0×100%

其中：

A0：标准溶液的吸光度；

A1：标准溶液被测试样品吸附后的滤液吸光度；

A2：参比溶液被测试样品吸附后的滤液吸光度。

四、不同品牌PVPP多酚吸附效果评价结果对比

对进口和国产的几种不同品牌的PVPP按照上述试验方法进行分析，结果见表1，同时使用不同品牌和不同添加量的PVPP对8°P成品啤酒的多酚影响结果见表2。

表1   PVPP对儿茶素的吸附率

表2   不同品牌和添加量对啤酒多酚含量的影响

从PVPP对儿茶素的吸附检验结果和生产过程中PVPP对啤酒多酚含量的影响结果还是一一对应的，品牌B和品牌C的吸附率最高，同时在生产过程中生产的8度啤酒中的多分含量最低，品牌D吸附率最低，最终产品的多酚含量也最高，所以儿茶素吸附实验方法可以简单而准确的评价PVPP对多酚的吸附质量。