啤酒酿造过程中生物胺的产生与控制研究

　1 生物胺在生物体内的生理作用

    　生物胺是一类含氮的脂肪族或杂环类低分子化合物，通常分为单胺和多胺两大类。生物胺广泛存在于各种动植物的组织中，在人和动物的生物活性细胞中发挥着重要的生理作用。

    　单胺化合物对血管和肌肉有明显的舒张或收缩作用，能抑制癫痛的发作，对精神活动和大脑皮层有重要的调节作用，对心脏有不同程度的正性肌力和正性频率作用；多胺化合物在生物体的生长过程中，能促进DNA、RNA和蛋白质的合成，加速生物的生长发育。但当人体吸收过量的生物胺时，会引起头痛、呼吸紊乱、心悸、血压变化等过敏性反应。在正常机体环境下，这些有害的影响会通过特殊氧化酶的作用减小到最低。

    　生物胺除了存在于各种动植物的组织中，还普遍存在于许多食品和发酵酒中，如奶酪、肉制品、啤酒、葡萄酒、黄酒等。人们从食品中摄入的许多高质量的外源性生物胺，能够对其他有不同毒副作用的物质产生一定的抑制作用。

    　2 啤酒中生物胺的产生过程

    　啤酒中的生物胺与啤酒原料的质量、酿造工艺，以及酿造和贮藏过程中受微生物污染的程度密切相关。

　　根据啤酒中生物胺的原始组分，可将它们分为三类：第一类是来自原料中的，例如鲱精胺、腐胺、精胺和亚精胺等，它们通常存在于麦芽中，还有酪胺、2-苯乙胺和多元胺存在于酒花中；第二类是产生于糖化过程中的，例如酪胺、鲱精胺和尸胺等，它们的存在有助于麦芽中自然酶的产生和相应氨基酸的分解；第三类是在发酵过程中产生的，例如酪胺和色胺等。

    　2.1 几种常见生物胺的含量

    　通过高效液相色谱仪可以对样品啤酒中的生物胺进行定量测试。结果表明：大部分欧洲啤酒中的生物胺含量都不超过20.0mg/L，波兰啤酒的平均生物胺含量为16.35mg/L（最高可达20.93mg/L，最低仅为10.06mg/L）。就具体生物胺来看，在各种啤酒中普遍存在的是酪胺，罕见的是2-苯乙胺。捷克啤酒中腐胺的含量要比德国和意大利的高出许多。虽然这些胺被认为是啤酒的自然组成成分，但由于各自生产工艺的不同，导致了啤酒中成分的差异，这也从客观上形成了各种啤酒的特点。

    　在啤酒酿造过程中，产生适量的色胺、尸胺、组胺能够改善啤酒的风味，使其口味更清爽，但是高含量的色胺、尸胺、组胺提示酿造过程中受到过微生物的污染；啤酒中丙胺、吡咯胺的含量较高时，其产生的不良气味将导致最终产品的味觉特性变差。

    　2.2 影响生物胺形成的因素

    　啤酒中生物胺的主要来源是氨基酸的脱羧反应，参与这一系列反应的是各种微生物，其中乳酸菌的作用最为突出。乳酸菌通过对氨基酸的代谢作用，产生相应的生物胺需要具备两个基本条件：一是麦汁或啤酒中有足够的氨基酸；二是乳酸菌要具有氨基酸脱羧酶活力。

    　2.2.1 底物氨基酸

    　在啤酒酿造过程中，为了保证酵母正常的生理功能需要，麦汁中必须有足够的氨基酸，其中α-氨基酸应保持在200mg/L左右。尽管麦汁中有丰富的氨基酸，但是啤酒酵母对各种氨基酸和亚氨基酸的同化效果是不同的，根据啤酒酵母对氨基酸的同化速率，可将麦汁中的氨基酸分为四组：

    　A组同化速率较快，同组氨基酸有丝氨酸、苏氨酸、赖氨酸、精氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸、颉氨酸；
　　B组同化速率中等，同组有蛋氨酸、亮氨酸、组氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸；

　　C组同化速率较慢，同组有酪氨酸、色氨酸、丙氨酸；

　　D组同化速率则极微，如脯氨酸。

    　在啤酒发酵过程中，酵母对氨基酸的吸收，主要决定于麦汁中可同化氮的总量，其次是个别氨基酸的浓度。当麦汁中的氨基酸浓度较高时，发酵后，啤酒中将残留较多的C组和D组氨基酸，经乳酸菌的代谢后将被转化为酪胺和色胺等相应的生物胺。当主发酵结束后，残存的酵母部分发生自溶并释放出多肽和游离氨基酸，在以乳酸菌为主的细菌的作用下，发生水解和脱羧反应，产生相当数量的生物胺，其生成量随着啤酒贮藏时间的延长而增加。

    　2.2.2 生物胺产生菌

    　从生物胺的产生途径可知，除了来自原料中以外，其余都是在啤酒酿造过程中产生的，主要是在乳酸菌的代谢作用下产生。因为很多乳酸菌属细菌都具有氨基酸脱羧酶活力，在5'－磷酸毗哆醛为辅酶的条件下，脱去氨基酸中的羧基后得到相应的胺。对于每一种生物胺来说，必然是某一种氨基酸脱羧酶代谢的结果，而对于每一种氨基酸脱氨酶来说，可能分别对几种氨基酸都能产生代谢作用。比如，具有组氨酸脱羧酶活性的乳酸菌不仅能够产生组胺，同时还能产生酪胺、腐胺等生物胺类，产酪胺能力强的菌株同时也能产生苯乙胺。

    　2.2.3 pH值

    　pH值对生物胺的产生具有显著的调节作用，pH值不仅对啤酒中的乳酸菌类具有选择作用，同时也关系到其它细菌的代谢活力和代谢方向。正常情况下冷麦芽汁的pH值在5.4左右，对于发酵初期的酵母菌来说尚未达到优势地位，此时很容易受到杂菌的感染，尤其是比较适应较高pH值环境的细菌繁殖迅速，麦芽汁中较为丰富的氨基酸就会被代谢为相应的生物胺。随着发酵过程的延续，发酵液的pH值逐渐下降，到啤酒发酵后期，pH值降到4.2左右，能够耐受较低pH值环境的细菌成为产生生物胺的主导菌，在整个发酵过程中，乳酸菌群的代谢非常庞杂。

    　3 生物胺的控制措施

    　生物胺作为啤酒产品中的成分之一是客观存在和无法避免的。作为生产者，为了给消费者提供高质量的产品，应主动在酿造过程中采取适当措施加以限制。

    　3.1 限定麦芽汁中氨基酸的含量

    　为了满足酵母在发酵过程中的生理需要和对双乙酞的反馈抑制，糖化时特别强调麦汁中α－氨基酸的含量，这个量以够用为度，通常应保持在200mg/L左右，根据品种、工艺、酵母菌种的不同，可适当调整。

    　3.2 加强卫生管理防止染菌