《Beverages》：Evolution of Different Physicochemical Parameters During Aging of Six Unfiltered Lager and Ale Beers Made with White, Red, and Blue Corn Malts
José R. Verde-Calvo,
Héctor Bernardo Escalona-Buendía,
Araceli Arellano-Covarrubias,
Frida Pura Malpica-Sánchez and
Miguel ángel Hernández-Carapia
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本研究深入探讨了使用白、红、蓝三种不同颜色的玉米（Chalque?o 品种）麦芽酿造的非过滤艾尔和拉格啤酒，在长达18个月的25°C贮藏陈化过程中多种理化性质（如总酚、抗氧化能力(DPPH/ABTS)、游离花青素、苦味值(BU)、标准参考方法(SRM)色度、颜色强度与色调等）的动态变化。研究发现，陈化后大部分指标呈下降趋势，但艾尔啤酒的SRM色度值增加，揭示了发酵类型与原料对啤酒陈化特性的显著影响。此研究填补了全玉米啤酒陈化研究的空白，为精酿啤酒行业提供了新思路。
本研究探讨了使用白、红、蓝三种不同颜色玉米（Chalque?o 品种）麦芽酿造的非过滤艾尔和拉格啤酒，在长达18个月的25°C陈化贮藏过程中，一系列关键理化参数的演变规律。该研究旨在填补当前针对全玉米（100% corn malt）啤酒，特别是其陈化行为相关研究的不足，为理解玉米啤酒的品质变化提供了重要数据。
1. 啤酒制备与陈化设计
研究者使用白、红、蓝三种颜色的玉米，按照特定工艺制麦、粉碎，随后进行糖化、煮沸、添加酒花（Magnum, Centennial, Cascade三种颗粒酒花，各0.675 g/L）等工序。发酵过程分为两类：艾尔啤酒使用Safale S-04酵母在18°C下发酵9天；拉格啤酒则使用SafLager W-34/70酵母，先在10°C发酵12天，随后在18°C下再发酵2天。发酵后的“绿啤酒”（green beer）经过7天2°C的“冷沉降”（cold crashing），之后通过添加蔗糖在瓶中二次发酵完成碳酸化。最终，每种啤酒（共6种：3种玉米颜色 × 2种发酵类型）随机选取样本，在25°C下进行为期0、1、2、3、5、18个月的陈化贮藏，并定期取样分析。
2. 新鲜啤酒的基础理化特性
分析显示，新鲜玉米啤酒的酒精含量（ABV）在4.9%至5.8%之间，其中红玉米啤酒（无论艾尔或拉格）酒精含量最高。在总酚含量方面，所有新鲜玉米啤酒的酚类物质浓度均高于文献报道的大部分商业大麦啤酒，这可能与玉米本身酚类化合物含量较高有关。白玉米啤酒的初始总酚含量最高，而红玉米啤酒最低。在苦味值（Bitterness Units, BU）方面，新鲜蓝玉米和白玉米艾尔啤酒的苦味值显著高于对应的拉格啤酒，但红玉米的两种啤酒初始苦味值相同。颜色（SRM）方面，艾尔啤酒的颜色普遍比同种玉米的拉格啤酒浅，而使用含花青素的蓝玉米麦芽酿造的啤酒颜色最深。
3. 陈化过程的演变
研究发现，在经过18个月的陈化后，几乎所有被测指标均呈现下降趋势，但不同指标和不同啤酒类型的变化模式存在差异。
3.1 总酚与抗氧化能力的下降
总酚含量在陈化末期下降了16%至20%。这种下降可能源于酚类物质被酵母细胞壁吸附，或与蛋白质、多糖等大分子相互作用而沉淀。有趣的是，研究中啤酒与酵母始终接触（非过滤状态），这可能减缓了酚类的下降速度，因为酵母在发酵过程中吸附的酚类物质可能在陈化期间重新释放。
抗氧化能力通过DPPH和ABTS两种方法测定。结果显示，在陈化3个月时，大部分啤酒的抗氧化能力已开始下降。到第18个月时，DPPH法测得的抗氧化能力下降了17-23%，而ABTS法测得的降幅更大，为23-41%。酚类物质的减少是导致抗氧化能力下降的重要原因之一，因为它们具有自由基清除和金属螯合能力。但研究中观察到的某些抗氧化能力波动（如第5个月拉格啤酒DPPH值的回升）暗示，可能还有其他抗氧化物质（如美拉德反应产生的类黑精melanoidins）参与其中。
3.2 游离花青素的波动
花青素是红、蓝玉米呈现颜色的关键色素。新鲜蓝玉米啤酒的花青素含量高于红玉米啤酒，这可能是因为蓝玉米的花青素主要集中在糊粉层，而在红玉米中则分布于糊粉层和种皮，导致其在制麦浸泡过程中损失更多。在长达18个月的陈化中，花青素含量没有呈现单一的变化趋势，而是在不同时间点波动，这可能是由于花青素的降解、氧化、聚合，以及被酵母细胞壁吸附后又重新释放等多种动态过程共同作用的结果。
3.3 苦味值的显著降低
所有啤酒的苦味值在陈化期间均持续下降，降幅在31.7%至41.7%之间。最大的降幅多发生在第5个月到第18个月之间。苦味值的下降主要归因于酒花中苦味酸（iso-α-acids，特别是trans异构体）的氧化降解。这些化合物的降解不仅降低苦味，还可能产生与葡萄酒陈年风味相关的酯类等挥发性化合物。
4. 颜色相关指标的差异化变化
颜色是陈化过程中变化最复杂的指标之一，艾尔啤酒和拉格啤酒表现出了不同的演化模式。
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SRM色度：拉格啤酒的SRM色度在第1个月即出现下降，随后在蓝、白玉米啤酒中有所回升，但在陈化末期（第5、18个月）再次下降。而艾尔啤酒的SRM色度在陈化2个月后显著增加，并在后续时间点保持稳定或继续增加。色度的增加可能与美拉德反应产物的生成以及酚类物质的氧化有关，而色度的降低则可能与类黑精的降解或某些黄色调酚类物质（如黄酮醇、黄烷醇等）的损失有关。
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颜色强度与色调：为深入研究含花青素啤酒的颜色，研究者还测定了420 nm、520 nm、620 nm的吸光度，并计算了颜色强度（三者吸光度之和）和色调（A420/A520）。结果发现，在陈化末期，两种拉格啤酒的420 nm吸光度和颜色强度均下降，而艾尔啤酒则上升。色调（Tonality）在除红玉米艾尔啤酒外的所有啤酒中均随陈化时间增加，表明啤酒颜色从初始的偏红/蓝色调逐渐向更砖红、橙或黄调转变，这与桶陈红葡萄酒的颜色演变趋势相似。
5. 主成分分析揭示的关联性
对红、蓝玉米啤酒数据的主成分分析（PCA）表明，总酚含量、苦味值、抗氧化能力（ABTS和DPPH法）高度正相关，且与花青素含量存在较弱正相关。这些变量与陈化初期（1、2个月）的啤酒样本关联更强。相反，颜色（SRM）、色调和颜色强度与上述变量呈负相关，与陈化后期（5、18个月）的啤酒样本关联更紧密。艾尔啤酒的变化与颜色和颜色强度的关联更强，而拉格啤酒的变化则与色调的关联更强。这清晰地揭示了啤酒在陈化过程中，一方面保护性成分（酚类、抗氧化物质）减少、苦味降低，另一方面颜色属性发生显著转变的整体规律。
6. 结论与意义
本研究系统揭示了非过滤玉米啤酒在长期贮藏过程中理化性质的演变规律。主要结论是：尽管新鲜拉格和艾尔玉米啤酒的理化特性相似，但在陈化过程中，其抗氧化能力和SRM色度的变化趋势表现出明显差异。总体而言，经过18个月陈化，大部分被测理化指标均下降，但艾尔啤酒的SRM色度值却增加。此外，对于含有花青素的啤酒，同时分析颜色强度和色调比单纯测定SRM值更能全面反映其颜色演变。本研究为理解全玉米啤酒，特别是使用特色有色玉米品种酿造的精酿啤酒的陈化行为提供了宝贵数据，有助于生产者更好地预测和管理产品在货架期内的品质变化，并为探索新的啤酒风味和原料选择提供了科学依据。
