近年氣相色譜法（GC）已成為國內(nèi)啤酒業(yè)的重要儀器分析手段。本文綜述了重要啤酒成分及其GC法分析手段，特別對嚴(yán)重影響啤酒質(zhì)量的重要成分作以介紹，并總結(jié)了國內(nèi)外對其分析測定的GC法。

　　國外關(guān)于GC用于啤酒研究的zui早報告發(fā)表于1956年，20世紀(jì)70~80年代，有關(guān)GC在啤酒釀造中的應(yīng)用報告越來越多，分析樣品涉及到大麥、酒花、麥芽、輔料、麥汁、發(fā)酵液、啤酒、酵母及污染菌等，分析組分包括醇類、酯類、酮類、醛類、含硫化合物、酸類、后酒花風(fēng)味、酒花油及非揮發(fā)性組分等。而國內(nèi)啤酒行業(yè)應(yīng)用GC法始于80年代，相關(guān)院校及研究所分析工作者做了一些工作，主要分析啤酒中雙乙酰和低沸點(diǎn)的乙醛、醇酯類等輕組分。90年代各大啤酒集團(tuán)購置GC儀器，對GC法在啤酒釀造過程中有關(guān)啤酒研究和質(zhì)量控制中的應(yīng)用研究已開展起來，但其深度和廣度遠(yuǎn)不及國外同行。本文總結(jié)了影響啤酒質(zhì)量的重要組分及其國內(nèi)外較完善的GC分析法，以求對國內(nèi)啤酒行業(yè)的GC色譜分析工作者有所裨益。

　　GC法作為啤酒研究和質(zhì)量控制的重要分析手段，首先要考慮樣品的制備。現(xiàn)有制備方法有四種，包括直接進(jìn)樣、溶劑萃取、蒸餾和頂空進(jìn)樣，優(yōu)缺點(diǎn)見下表。

　　方法優(yōu)缺點(diǎn)

　　1.直接進(jìn)樣簡單、快速易受非揮發(fā)性分的干擾；

　　2.溶劑萃取具選擇性，可濃縮樣品易造成人為污染，費(fèi)時；

　　3.蒸餾樣品分級不*回收，熱分解，費(fèi)時；

　　4.靜態(tài)頂空進(jìn)樣適于微量組分的檢測樣品取樣量大，受水干擾；

　　5.動態(tài)頂空進(jìn)樣可預(yù)濃縮微量揮發(fā)性組分要求吸咐劑熱穩(wěn)定性好；

　　靜態(tài)頂空進(jìn)樣可直接檢測啤酒中會計師相對高的微量組分，而動態(tài)頂空進(jìn)樣時，樣品由捕集器中吸附劑所吸附而富集，與毛細(xì)管柱配合使用，克服靜態(tài)頂空進(jìn)樣的局限性，擴(kuò)大了檢測組分，提高分離度。Verzele和Sandra建議對低分子量的揮發(fā)物采用靜態(tài)或動態(tài)頂空進(jìn)樣，中等分子量的揮發(fā)物用二硫化碳提取，高等分子量的揮發(fā)物用連續(xù)的液—液提取。頂空進(jìn)樣技術(shù)，PEG20M和FFAP分析柱，配置氫火焰離子化檢測器（FID）、電子捕獲檢測器（ECD）、火焰光度檢測器（FPD），程序升溫，可分析絕大多數(shù)影響啤酒質(zhì)量的重要組分。

　　1、醇類

　　醇類是啤酒中重要風(fēng)味物質(zhì)，主要有乙醇、醇及芳香醇。乙醇作為酵母的主要終產(chǎn)物，啤酒中含量37000~38000ppm，除氣啤酒可直接進(jìn)樣，Chromosorb103或GDX—102和103柱，160~190℃恒溫運(yùn)行，F(xiàn)ID檢測，幾分鐘即出乙醇峰，此法可用于常規(guī)質(zhì)控分析和快速在線乙醇監(jiān)測。

　　醇主要包括正丙醇、異丁醇、2—甲基丁醇、異戊醇和苯乙醇。啤酒中醇的標(biāo)準(zhǔn)含量為100~150ppm，醇的測定可由聚乙二醇PEG20M和抗氧化型PEG（FFAP）分析柱，頂空進(jìn)樣，程序升溫，F(xiàn)ID檢測。可供選擇的分析柱有ParmaphPEGDB—WaxParmapaispvmsSE—54HP—20MCarbowax20MHP—FFAPHP—5Supelcowax—10AC20等。

　　對羥基苯乙醇和色醇（吲哚醇）賦予啤酒溶劑味、不愉快的苦味、酚味，為非揮發(fā)芳香醇，由乙酸乙酯萃取，添硅酮玻璃柱10%ul—w—98DiatoportS.程序升溫155~295℃，F(xiàn)ID檢測，進(jìn)行GC定量分析。

　　2、酯類

　　啤酒中適量的酯類賦予啤酒酯香味，使酒體豐滿協(xié)調(diào)。如過量超過閾值，形成不愉快的香味。啤酒中酯類總量為15~50ppm。酯類常具有這樣或那樣水果味，增強(qiáng)啤酒風(fēng)味，其風(fēng)味指數(shù)（濃度與風(fēng)味閾值比率）越高，啤酒風(fēng)味組成越有效。一般來講乙酸異戊酯是酯味重要組成部分，其次為乙酸乙酯、已酸乙酯和乙酸苯乙酯。

　　酯類由醇類和脂肪酸的乙酰輔酶A衍生物反應(yīng)在酵母細(xì)胞內(nèi)形成，各種條件下均可，形成的酯類部分透過細(xì)胞壁，分泌到發(fā)酵液中，部分吸附在酵母細(xì)胞內(nèi)壁，留于細(xì)胞內(nèi)，癸酸旨以上的酯類幾乎全在酵母細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)酵母自溶時，高碳鏈脂肪酸的酯類會釋放出來，作為檢測酵母自溶的重要指標(biāo)。

　　酯類測定常使用DB—Carbowax20MHP—FFAPSE—54DB—5等分析柱，與上述醇測定使用柱子相似，實際分析中低沸點(diǎn)的乙醛、醇和酯類往往一同測定，二氯甲烷、乙酸乙酯和二硫化碳萃取樣品，直接或頂空進(jìn)樣，程序升溫，F(xiàn)ID檢測，進(jìn)行GC分析。

　　3、酮類

　　雙乙酰與2.3—戊二酮合稱為連二酮，由于2，3—戊二酮在啤酒中含量較低，一般是0.08ppm，對啤酒風(fēng)味影響較小。而雙乙酰風(fēng)味閾值為0.1ppm，啤酒中其含量超過閾值，具有不愉快的奶酪味、餿飯味。一般啤酒雙乙酰控制在<0.1ppm，啤酒<0.05ppm。乳酸桿菌、足球菌等細(xì)菌污染亦造成雙乙酰升高，而2，3—戊二酮含量很低，如果二者含量都較高，說明是釀造缺陷造成的。酵母發(fā)酵過程中，α—乙酰乳酸經(jīng)厭氧加熱或α—乙酰乳酸脫羧酶作用，形成乙偶姻。啤酒中含量低至1—5ppm，15—20ppm均為正常值，風(fēng)味閾值較高50ppm，對啤酒風(fēng)味影響較小。

　　測定聯(lián)二酮的方法是：以丙酮、2，3—已二酮或1，2—二氯丙烷作為內(nèi)標(biāo)，填充柱10%PEG20M/ChromosorbW（AW—DWS）60—80目或PEG1500/CarbopackC和毛細(xì)管柱CarbowaxPorapakQ均可選擇，頂空進(jìn)樣，ECD檢測，可作為啤酒釀造過程中質(zhì)量控制分析。

　　4、醛類

　　啤酒中醛類來自麥汁煮沸中美拉德反應(yīng)和啤酒發(fā)酵過程中醇類還原。大多數(shù)不飽和醛類作為啤酒氧化和老化風(fēng)味，使啤酒產(chǎn)生多種劣味。對啤酒風(fēng)味和質(zhì)量有重要影響的醛類主要有乙醛、糠醛和反—2—壬烯醛。

　　啤酒中含量zui高的主要醛類是乙醛，丙酮酸脫羧而成，風(fēng)味閾值10ppm，發(fā)酵啤酒中含量3.5~15.5ppm，成熟啤酒中含量應(yīng)<10ppm，啤酒中含量<6ppm。乙醛影響啤酒口味的成熟，啤酒中含量>10ppm，產(chǎn)生不愉快的粗糙苦味，含量過高，具有辛辣的腐爛青草味。與雙乙酰和硫化氫共同構(gòu)成嫩啤酒的固有生青味。酵母和麥汁污染雜菌（發(fā)酵單胞菌）亦可增加啤酒中乙醛含量。由于乙醛低沸點(diǎn)高揮發(fā)性，GC直接進(jìn)樣就可測出。頂空進(jìn)樣時，使用PEG或FFAP分析柱，F(xiàn)ID檢測，與啤酒中醇和酯類一同測定。

　　國外研究表明，糠醛的增加與羰基化合物（主要是醛類）的增加是平行的，因此糠醛水平的變化可指示影響風(fēng)味的羰基化合物的變化，如糠醛含量>100ppb，可作為原始風(fēng)味敗壞的指示信號。Davis和Palamand報告其GC定量測定，由于其高沸點(diǎn)低揮發(fā)性，利用HPLC方法測定。

　　反—2—壬烯醛的形成是啤酒老化的主要原因之一，產(chǎn)生的主要機(jī)制是脂類和游離脂肪酸的酶促和非酶促氧化，糖化時發(fā)生的不飽和脂肪酸的氧化是zui重要的反應(yīng)，zui終導(dǎo)致反—2—壬烯醛的形成，風(fēng)味閾值0.1ppb。測定麥汁過濾后樣品中反—2—壬烯醛方法，麥汁在pH2的條件下回流，用二硫化碳萃取，PEG20M或FFAP柱上分離。B.W.Drose等將樣品經(jīng)Sep—pakC18濃縮，氮?dú)獯蹈桑焱橄疵摚?5℃下florox衍生1小時，CP—Sil19CB分析柱，程序升溫180—300℃，ECD檢測，或啤酒的正戊烷提取液，DBWAX分析反—2—壬烯醛及其前體物，為研究啤酒穩(wěn)定性提供分析手段。

　　5、酸類

　　啤酒中的酸類雖不構(gòu)成啤酒的香味，但是主要呈味物質(zhì)，啤酒中的酸類及其鹽類控制啤酒的pH值和總酸含量，適宜的pH值和總酸能賦予啤酒柔和清爽的口感，同時作為重要緩沖物質(zhì)，控制啤酒的pH值，利于各種酶的作用。缺乏酸類，啤酒口感呆滯、粘稠、不爽口；過量的酸類使啤酒口感粗糙、不柔和、不協(xié)調(diào)，對啤酒香味、起泡特性及酯類形成影響較大。此外酵母和污染菌的脂肪酸分析可作為菌種鑒定指標(biāo)，啤酒中有機(jī)酸種類和含量是判斷啤酒發(fā)酵是否正常進(jìn)行和是否污染產(chǎn)酸菌的標(biāo)志。

　　啤酒中的酸類約100種，分為不揮發(fā)酸、低揮發(fā)酸和揮發(fā)酸。不揮發(fā)酸主要有乳酸、琥珀酸、焦谷氨酸、檸檬酸、延胡索酸、丙酮酸、草酸、酒石酸、乙醇酸、異檸檬酸、α-酮式戊二酸等；低揮發(fā)酸主要有丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、已酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸等脂肪酸；揮發(fā)酸主要有甲酸和乙酸。啤酒中主要脂肪為C6-C10。長鏈不飽和脂肪酸主要來自麥汁C16-C18和酵母糖代謝，麥汁中主要脂肪酸是C16-C18，其中C16：1、C18：2、C18：3為重要不飽和脂肪酸，來源于相應(yīng)的飽和脂肪酸，糖化時在氧的作用下不飽和脂肪酸自氧化和酶促氧化，產(chǎn)生啤酒老化風(fēng)味物質(zhì)——不飽和醛類。酵母自溶導(dǎo)致中鏈脂肪酸如丁酸、異戊酸、已酸、辛酸和癸酸含量增加，對啤酒風(fēng)味影響極大。GC法分析酵母自溶物中脂肪也是十分有意義的。

　　David等人將非揮發(fā)性酸類甲基化后經(jīng)氯仿提取，揮發(fā)性酸類經(jīng)乙醚提取，采用玻璃填充柱10%SP10或1%磷酸，100/200目ChromosorbW–AW，115℃恒溫，頂空進(jìn)樣，F(xiàn)ID檢測，定量分析丙酮酸、乳酸、草酸和琥珀酸非揮發(fā)性酸類及C2-C7低揮發(fā)性酸類。Powell和Vinth等采用二硫化碳萃取直接進(jìn)樣，F(xiàn)FAP或PEG分析柱，經(jīng)質(zhì)譜儀鑒定，分離和測定C2-C12脂肪酸。Susan等將樣品經(jīng)乙酸乙酯萃取，DB-WAX分析柱，L.E.Stenroos等將樣品經(jīng)二氯甲烷萃取，Carbowax20M分析柱，程序升溫，頂空進(jìn)樣，F(xiàn)ID檢測，與部分醇、酯、酮類一起測定C2-C10脂肪酸。Karen，Macpherson，Chen和Taylor等用氯仿-甲醇溶液萃取，三氟化硼-甲醇進(jìn)行甲酯化反應(yīng)，聚乙二醇或DB-225，10%SPChromasorb柱分離，程序升溫，頂空進(jìn)樣，F(xiàn)ID檢測，測定啤酒、麥汁和酵母中C8-C18游離脂肪酸。

　　6、含硫化合物

　　啤酒中的含硫化合物分為揮發(fā)性和非揮發(fā)性，前者占啤酒中含硫化合物的1%，后者則包括無機(jī)硫化硫和含硫氨基酸，作為揮發(fā)性含硫化合物的前體物質(zhì)，它們主要來自麥芽、輔料、酒花、釀造水及酵母的硫代謝。啤酒中很多揮發(fā)性含硫化合物是強(qiáng)風(fēng)味低閾值物質(zhì)，雖然濃度較低，但對啤酒風(fēng)味的影響很大，特別是一些低分子量的含硫化合物對風(fēng)味的影響更大，而且這些作用常常對啤酒質(zhì)量是有害的。對啤酒質(zhì)量有重要影響的含硫風(fēng)味物質(zhì)主要是二甲基硫（DMS）、SO2、H2S和3-甲基-2丁烯-1-硫醇。

　　DMS為陳貯啤酒風(fēng)味的特色組分，標(biāo)準(zhǔn)含量為20~70ppb，過量則有令人不快的腐爛蔬菜/卷心菜味道。麥汁污染細(xì)菌直接產(chǎn)生DMS，DMSzui高可達(dá)200ppb以上。殺菌和啤酒儲存中，啤酒中DMS含量有微量增加。SO2可與羰基結(jié)合形成中性風(fēng)味組分，延遲啤酒風(fēng)味的老化和走味，為了改善啤酒的口味穩(wěn)定性，生產(chǎn)中常常在麥汁制造和濾酒時添加亞硫酸氫鈉、亞硫酸、液態(tài)SO2等，添加量不超過20mg/l，在8~10mg/l。SO2含量小于10mg/l，不會引起不愉快的氣味，過量則會產(chǎn)生硫的口味。啤酒中絕大部分H2S由酵母代謝產(chǎn)生，H2S在啤酒中氣味閾值為5~10ug/l。當(dāng)啤酒中H2S>10ug/l時，啤酒有生酒味；當(dāng)>50ug/l時，有臭雞蛋味，而啤酒中只有1—5ug/l。啤酒中DMS、SO2、H2S可由CarbopakBHT100柱分離，DMS還可由15%PEG1500ChromasorbW80–100目或FaruphPEG柱分離，頂空進(jìn)樣，F(xiàn)PD檢測，定量GC分析。

　　啤酒曝露于350–500nm光下會產(chǎn)生光解物質(zhì)3-甲基-2-丁烯-1硫醇（MBT），此物質(zhì)有硫臭味，風(fēng)味閾值低于0.1ppb，是由酒花苦味成分異α-酸經(jīng)光敏感型的核黃素的光解作用產(chǎn)生的。曝露于日光和人工燈光下的啤酒中已檢測出MBT。光照后啤酒樣品頂空吸附于Chromasorb101柱，解吸附后直接進(jìn)入填充12%DC-200ChromasorbW氟代乙丙烯聚合物FEP，定量GC分析。

　　7、酒花油及后酒花風(fēng)味

　　酒花油是啤酒重要的香味來源，來源于酒花及其制品的添加，主要成分為單萜烯和半萜烯、石竹烯、香味烯、律草烯、法呢烯，為碳—氫結(jié)構(gòu)化合物，香氣極不愉快，是生酒花香的來源；碳—氫—氧原子的醇、酮和酯類，如香葉醇和沉香醇具有玫瑰花香、杏木香氣，是啤酒中幽雅香氣的主要成分。酒花品種間酒花油含量和種類是有差異的，以此可作為酒花品種的鑒定。真空蒸餾酒花及其制品的酒花油，要用DB—WAX柱，柱頭進(jìn)樣，或Parmaphiscms/1701柱，頂空進(jìn)樣，程序升溫，F(xiàn)ID檢測。陳家華等通過循環(huán)吸咐法采集酒花香氣成分，乙醚洗脫，OV101毛細(xì)管柱，程序升溫，GC/MS定性，共鑒定113種啤酒花香氣成分。

　　麥汁煮沸中，單萜烯和半萜烯的碳水化合物一部分隨蒸汽揮發(fā)掉，一部分未變化的萜可產(chǎn)生強(qiáng)烈氣味，口味閾值約5ppb、即可感官測出。麥汁中測出的氧化產(chǎn)物如香葉醇、里哪醇、十一醇、α-萜醇及環(huán)氧化合物環(huán)氧律草烯，將作為微量成分進(jìn)入啤酒中，zui終啤酒中含有未改變和已轉(zhuǎn)化好的復(fù)雜混合香味組分，稱為后酒花風(fēng)味。正常啤酒中只要含3ppm酒花油，就可感覺到酒花香氣。Shuso等采用Sep-pakC18柱吸附樣品，二氯甲烷洗脫后濃縮，HP-20M分析柱，F(xiàn)ID檢測，定量分析啤酒中里哪醇和環(huán)氧律草烯。

　　8．非揮發(fā)組分

　　（1）糖類

　　麥汁糖化時，淀粉經(jīng)酶促反應(yīng)主要產(chǎn)生可發(fā)酵性糖類，包括單糖（果糖和葡萄糖）、雙糖（蔗糖和麥芽糖）和三糖（麥芽三糖）。經(jīng)酵母發(fā)酵代謝，麥汁中絕大部分可發(fā)酵性糖類轉(zhuǎn)化為各級代謝終產(chǎn)物，形成啤酒中各種風(fēng)味物質(zhì)。麥汁中可發(fā)酵性糖類的合理組成，對研究酵母的降糖性能和形成啤酒特定風(fēng)味有重要影響。發(fā)酵后啤酒中殘留的糖類主要有麥芽糖、麥芽三糖、非發(fā)酵性糖以及甘油，它們組成啤酒中的甜味物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)。

　　ASBC建議采用Brobst和LOtt的方法，樣品加到吡啶中，在催化劑三氟乙酸的催化下與六甲基二硅胺反應(yīng)，產(chǎn)生的糖類異構(gòu)體，給定性和定量工作增加困難。Jamieson吸取了Brobst的可取之處，采用OV一17SE一30SE一52分析柱，程序升溫，F(xiàn)ID檢測，定量分析可發(fā)酵糖，但啤酒樣品必須干燥。

　　（2）氨基酸

　　麥汁糖化時，蛋自質(zhì)經(jīng)酶促反應(yīng)主要產(chǎn)生18種游離氨基酸，經(jīng)酵母發(fā)酵代謝，麥汁中絕大部分游離氨基酸轉(zhuǎn)化為各級代謝終產(chǎn)物，形成啤酒中各種風(fēng)味物質(zhì)。麥汁中氨基酸的合理組成，對形成雙乙酰、含硫化合物、醇和酯類等風(fēng)味物質(zhì)有重要影響，發(fā)酵后啤酒中殘留的氨基酸可作為啤酒中的營養(yǎng)物質(zhì)。

　　測定游離氨基酸將樣品經(jīng)離子交換柱去除不相關(guān)分子，衍生為具揮發(fā)性的三氟代乙基丁酯，串連OV一17/210或ChromasorbW柱，定量分析組氨酸、色氨酸、精氨酸和半胱氨酸，其它氨基酸制成七氟丁酰異戊酯衍生物在SE一30柱上分離。

　　（3）酚類

　　啤酒中酚類分單體酚和多聚酚，主要來自麥芽和酒花，啤酒中含量25～60ppm和70～100ppm。多酚是啤酒口味助劑，賦予啤酒醇厚性，增強(qiáng)苦味。低分子多酚比高分子多酚沉淀蛋白質(zhì)的能力要強(qiáng)，高分子多酚的活性較差并保留在麥汁中，使啤酒色澤加深和口味粗糙，低分子多酚具有還原性。使啤酒口感新鮮，對啤酒口味穩(wěn)定性有促進(jìn)作用。多酚被氧化，加深啤酒色度，破壞啤酒膠體穩(wěn)定性，使啤酒苦味變粗糙并產(chǎn)生不愉快的后苦，是啤酒澀味、陳舊味的主要原因之一。酚類與蛋白質(zhì)形成的復(fù)食物，會造成啤酒混濁。包裝后的啤酒在室溫和突然低溫下儲存一定時間，啤酒中的單體酚和多聚酚會與蛋白質(zhì)結(jié)合，產(chǎn)生混濁，混濁產(chǎn)生速率可作為包裝啤酒的貨架壽命指標(biāo)。

　　揮發(fā)性酚類可采用蒸汽蒸餾，氧化鋁柱或溶劑萃取濃縮后進(jìn)樣，氣一液色譜分離測定。非揮發(fā)性酚類多采用離子交換樹脂尼龍一66和PVPP等固體吸附劑，甲醇、乙酸乙酯等溶劑革取，在吡啶中與六甲基二硅氯烷（HMDS）及*基氯硅烷或HMDS一二甲基甲酰胺，制成*基硅醚（TMS）衍生物，可選擇sE一30OV一1Dexsil300GCSE一52分析柱，GC一MS聯(lián)用鑒定啤酒中70多種酚類。

　　釀造水、大麥等原料中的余氯會與麥芽中的多酚形成氯酚臭味，細(xì)菌和化學(xué)物質(zhì)污染亦會造成氯，酚臭味，樣品富集后，乙酰化反應(yīng)使弱電負(fù)性的酚類化合物轉(zhuǎn)化為具有強(qiáng)電負(fù)性的酚乙酰化衍生物，選用OV101SE-300V-10V-17ChromosorbWAWDMCS分析柱，ECD檢測。