《Applied Food Research》：Exploring the Interplay of Hop Variety, Harvest Time and Yeast: Sensory and Chemical Dynamics in Beer Brewing
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本研究针对如何通过优化酵母-酒花组合来提升干投啤酒感官品质并推动可持续酿造的核心问题，系统探讨了酒花品种（Cascade与Columbus）、采收成熟度（T1早期、T2最佳、T3晚期）与酵母菌株（商业啤酒酵母‘Rock’、葡萄酒酵母‘ISE77/77’）三者交互对啤酒化学组分与感官特性的影响。研究发现，‘Rock’酵母发酵效率更高，酒体更稳定；而‘77’酵母能通过生物转化显著增强Cascade酒花的芳香复杂度，尤其与早采酒花搭配效果更佳。该研究为通过精准酵母选型来优化香气、减少原料消耗，实现资源高效型酿造提供了新策略。
在精酿啤酒的世界里，酒花（Humulus lupulus L.）扮演着至关重要的角色，它赋予了啤酒独特的香气、风味和苦味。近年来，随着消费者对富含酒花风味的啤酒需求日益增长，以及对酒花潜在健康益处的关注，酒花研究的重要性愈发凸显。然而，啤酒的最终风味并非仅由酒花决定，酵母菌株的选择、酒花品种的特性，乃至酒花锥果的采收时间，都如同交响乐中的不同声部，共同谱写出啤酒复杂的感官乐章。尤其是酒花采收时间，会显著影响酒花锥果中挥发性与非挥发性化合物的组成，进而改变啤酒的香气轮廓。例如，晚采收的酒花往往能带来更浓郁的柑橘香气和更高的游离硫醇、萜烯醇浓度，更适合用于干投或增香；而早采收的酒花则因其稳定的葎草酮含量，可能更适于苦味添加。另一方面，不同的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）菌株通过其代谢活动，深刻影响着啤酒中酚类物质、有机酸、抗氧化剂以及酯类、萜烯等芳香物质的组成，从而塑造出从果香、花香到辛香、酒花风味的各异风格。尽管这些因素的重要性已被认识，但关于酒花品种、采收时间和酵母菌株三者之间复杂的交互作用如何共同影响啤酒的化学组成和感官特性，尤其是如何通过优化这些组合来提升感官品质，同时实现更可持续、资源效率更高的酿造实践，仍是酿酒科学与技术领域一个亟待深入探索的课题。
为解决上述问题，由Tina Lino、T'ai Gladys Whittingham Forte、Margherita Rodolfi、Antonella Costantini、Martina Galaverni、Gianina Forestello、Katya Carbone、Christos Tsolakis、Laura Pulcini、Federica Bonello、Maurizio Petrozziello、Deborah Beghè、Matteo Marieschi、Andriani Asproudi、Vasiliki Ragkousi、Maria Carla Cravero和Tommaso Ganino组成的研究团队在《Applied Food Research》上发表了一项深入研究。他们旨在系统评估酒花品种、采收时间和酵母菌株对啤酒感官特性的综合影响，以期发现能够提升感官品质并促进可持续酿造实践的优选酵母-酒花组合。
研究人员为开展此项研究，主要应用了几个关键技术方法：首先采用了实验室规模的啤酒酿造流程，使用统一的麦芽汁基础，通过控制发酵条件（22°C）生产了12种不同的艾尔啤酒，变量包括两种酵母菌株（‘Rock’和‘77’）、两种酒花品种（Cascade和Columbus）以及三个采收期（T1, T2, T3）。其次，利用BeerFoss? FT Go仪器对啤酒样品进行了一系列化学分析，包括酒精度（ABV）、真实发酵度（RDF）、真实浸出物（RE）、最终比重和pH值等关键参数的测定。最后，研究核心部分采用了感官评价技术，由12名经过培训的专家品评小组进行定量描述分析（QDA）和选择所有适用项（CATA）分析，评估了啤酒的视觉、嗅觉、味觉和味嗅觉（Gustatory-olfactory）共18项属性，并辅以相应的统计分析方法（如偏冗余分析p-RDA、线性混合效应模型LMMs）对数据进行分析，以揭示各因素及其交互作用对啤酒感官特性的影响。
3.1. 啤酒化学分析
化学分析结果显示，酵母菌株是影响发酵效率的关键因素。商业啤酒酵母‘Rock’表现出更高的发酵效率，其酿造的啤酒酒精度（5.9–6.1% ABV）显著高于葡萄酒酵母‘77’（5.1–5.5% ABV）酿造的啤酒，真实发酵度（RDF）也更高（71.3–72.6% vs. 最高65.4%）。‘Rock’啤酒的pH值更低。研究还发现，Cascade酒花啤酒的酒精含量在T3采收期最高，并且‘77’酵母发酵的Cascade啤酒（‘77Cas’）比Columbus啤酒（‘77Col’）表现出更高的RDF，研究者将其归因于Cascade酒花可能具有更高的酶活性（“酒花反爬”现象），能将不可发酵的糊精转化为可发酵糖。
3.2. 感官分析
感官分析揭示了酒花品种、采收期和酵母菌株三者间存在显著的交互作用，共同塑造了啤酒的感官特征。
3.2.2. 嗅觉属性
在嗅觉方面，Cascade酒花啤酒的芳香复杂度和品质普遍优于Columbus啤酒。酵母菌株的选择显著调制了这种影响。‘77’酵母能显著提升Cascade啤酒的芳香品质，而‘Rock’酵母则使Columbus啤酒的芳香品质表现更佳。芳香强度的感知则呈现出复杂的三因素交互作用，例如，‘Rock’酵母发酵的早采Cascade啤酒（RoCasT1）和‘77’酵母发酵的早采Columbus啤酒（77ColT1）都表现出较高的芳香强度。
3.2.3. 味觉参数
在味觉上，尽管化学分析显示‘Rock’啤酒pH更低（更酸），但感官评价发现Cascade啤酒的酸味感知更强，这表明风味感知受多种因素影响，并非总是与理化参数直接对应。甜味的感知也受到三因素交互作用的影响，例如，‘77’酵母发酵的早采Cascade啤酒（77CasT1）甜味感知较高，而‘Rock’酵母发酵的晚采Cascade啤酒（RoCasT3）甜味感知也较高，尽管后者的实际残糖含量较低。苦味感知在所有啤酒样本间无显著差异。Cascade啤酒在咸味、酒精温暖感、碳口感（起泡感）和柔和度上的感知均高于Columbus啤酒，而Columbus啤酒则被感知为更干（dry）。酵母菌株也影响了某些味觉属性，例如‘77’酵母啤酒的柔和度更高。
3.2.4. 味嗅觉参数
味嗅觉（G-O）强度、持久性和品质的结果与嗅觉参数类似，也受到三因素交互作用的显著影响。Cascade啤酒的G-O品质普遍优于Columbus啤酒，且‘77’酵母进一步提升了Cascade啤酒的G-O品质，而对Columbus啤酒则效果相反。
3.2.5. 最终啤酒评价
最终的整体评价显示，Cascade啤酒的得分普遍高于Columbus啤酒。更重要的是，酵母菌株与酒花品种存在显著的交互作用：对于Cascade啤酒，使用‘77’酵母得分倾向更高；而对于Columbus啤酒，使用‘Rock’酵母得分更优。CATA分析进一步证实了这些发现，‘77’酵母发酵的Cascade啤酒（特别是77CasT2和77CasT3）与甜水果、成熟水果和花香属性紧密相关，而‘77’酵母发酵的Columbus啤酒（如77ColT2和77ColT3）则与植物味和硫味特征关联更密切。‘Rock’酵母则表现出更一致的感官特性，能将Columbus啤酒的风味导向更令人愉悦的果香区域。
4. 讨论
讨论部分深入分析了上述结果。‘Rock’酵母作为商业啤酒酵母，其高效的发酵性能与感官特性的一致性相吻合。而‘77’酵母虽发酵效率较低，但其在增强Cascade酒花啤酒芳香复杂度方面的潜力，可能与其所含的能够转化芳香前体物（如硫醇前体）的酶系有关。感官感知与理化参数的不完全对应（如酸味、甜味），凸显了啤酒风味的复杂性，它是啤酒中大量挥发性成分、二氧化碳、乙醇、苦味物质和甜味感等多种因素共同作用、相互影响的结果。
5. 结论
本研究结论强调，酵母菌株、酒花品种和采收期三者间的交互作用对啤酒感官特性具有至关重要的影响。商业酵母‘Rock’能确保啤酒（即使是使用非最佳采收期酒花酿造的啤酒）具有一致的感官特征，例如它能改善Columbus啤酒的风味，减少不受欢迎的植物味和硫味，增强果香。而葡萄酒酵母‘77’则展现出提升具有高芳香前体含量的酒花（如Cascade）其风味和香气轮廓的显著潜力，即使这些酒花提前采收。另一个重要发现是，感官评价中对于酒精温暖感、甜味和酸味的感知，在某种程度上可以与实际酒精含量解耦，这为酿造低酒精含量但仍保持丰富口感体验的啤酒提供了可能性。综上所述，这项研究证实，通过科学地选择酵母菌株，不仅可以优化啤酒风格，还能在一定程度上弥补原料的不足，甚至通过酵母驱动的生物转化作用增强香气，从而减少酒花用量。这为啤酒酿造业提供了一条通往更高感官品质和更佳资源利用效率（即更可持续酿造）的新路径。未来的研究可进一步深入探索这些相互作用背后的具体生化机制，为酿造实践提供更精确的指导。
