啤酒是一种世界范围流行的酒精饮料，2016年啤酒在欧洲国家的年人均消费量是71 L[1]，啤酒通常以大麦芽、啤酒花和水为原料，经酵母菌发酵得到。气味是啤酒重要的感官特征[2]。目前对啤酒气味的研究主要是从化学成分的角度对啤酒气味形成的原因进行解释。啤酒的气味是啤酒中所有化合物共同产生的结果，醇类、有机酸、酯类是影响最大的三类化合物[3]。啤酒老化对啤酒的气味影响较大[4]，与啤酒老化有关的化合物和相应的机理已经比较清楚[5]，但是如何有效减缓，甚至终止啤酒的老化仍然没有突破性进展。本文综述了啤酒中主要风味化合物的来源和其对啤酒气味的影响，为今后啤酒的开发和生产提供了一定的理论参考。
1 啤酒气味与挥发性成分的关系
啤酒的气味是由啤酒的挥发性成分直接决定的，这些挥发性成分按照化学结构可分为胺类、含硫化合物、醇类、酚类、醛类、有机酸、酮类、酯类等[6-14]。其中，含硫化合物主要呈现出类似洋葱、大蒜的刺激性气味；醇类呈现出花香、葡萄酒气味；酚类呈现出烟熏和辛辣的气味；醛类根据结构不同，可能呈现出硬纸板、生鱼、水果香气等截然不同的气味；酯类则会呈现丰富的黄油香、奶糖香、各种水果香等气味。各种挥发性物质中，乙醛、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、正丙醇、异丁醇、乙酸异戊酯、异戊醇、己酸乙酯、辛酸乙酯等是啤酒主要的风味化合物[15]。综合文献检测到的挥发性成分及其气味描述如表1所示。
啤酒中的风味成分鉴定通常借助气相色谱质谱联用法 （gas chromatography-mass spectrometry，GCMS）。提取风味成分可以使用顶空进样法（head space，HS）、顶空固相微萃取法（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）、顶空吸附萃取（headspace sorptive extraction，HSSE）、搅拌棒吸附萃取法（stir bar sorptive extraction，SBSE）、同时蒸馏萃取法（simultaneous distillation extraction，SDE）、溶剂辅助风味蒸发（solvent-assisted flavor evaporation，SAFE）等手段[16]。其中HS-SPME由于操作方便、效率高、重现性好的特点，使用得最多。例如陈华磊等[17]使用HS-SPME-GCMS检测了啤酒中的癸酸、癸酸乙酯、辛酸、辛酸乙酯、异戊醇、香叶烯、乙酸苯乙酯的质量浓度，结合偏最小二乘-判别分析建立了啤酒爽口性的预测模型，能够迅速有效地评价啤酒的爽口性，对27个未知样品检测的准确率为74.07%。Riu-Aumatell等[18]用HS-SPMEGC-MS检测出了啤酒中的59种挥发性成分，其中醇类20种，酯类13种，醛类8种。Pizarro等[19]用HSSPME结合气相色谱串联质谱测定了啤酒中挥发性成分的含量。Richter等[20]使用 HS-SPME、SAFE、SBSE、HSSE这4种方法分别对相同啤酒中的来源于啤酒花的14种挥发性化合物进行提取并检测，结果显示只有HSSE和SBSE能够吸收这14种化合物，并且HSSE对其中11种化合物的吸附能力很强，但是HSSE的重现性较SBSE差一些，而HS-SPME只能吸附其中12种化合物。
表1 啤酒挥发性成分
Table 1 Volatile components in beer
含硫化合物类别名称阈值/（μg/L）气味描述参考文献2-甲基吡咯 硫磺气味、苦 [8]4-甲基吡啶 烧烤气味、可可香 [8]二硫脲嘧啶 烤玉米气味、烤面包气味 [8]二甲基氨基甲酸乙酯 - [8]甲胺 蔬菜香、葡萄香、胡萝卜香 [8]肌氨酸 - [8]2-氨基苯乙酮 5.0 麝香气味、葡萄香 [7]烯丙基丙氨酸 - [8]2-甲基-3呋喃硫醇 0.19 坚果香、硫胺的气味 [7]2-磺酰基-3甲基-1-丁醇 0.29 熟洋葱气味 [12-13]3-甲基-2-丁烯-1-硫醇 0.007 烧烤的气味、臭鼬味 [13]3-磺酰基-1-己醇 0.055 令人不愉快的气味 [9，12]3-磺酰基-3甲基-1-丁醇 熟洋葱气味 [9]4-甲硫基-1-仲丁胺 卷心菜气味、大蒜气味、硫磺气味 [7，13]苯并噻唑 橡胶气味、硫磺气味、汽油气味 [9]苄硫醇 烧焦的气味 [7]二甲基三硫醚 0.016 硫磺气味、卷心菜气味 [7，9，13]甲硫基丙醛 250 豆酱的气味，熟马铃薯香、洋葱气味 [7]甲硫醇 1 397 豆酱气味、杂醇气味 [13]2-甲硫基丁酸甲酯 发霉的气味、洋葱气味、硫磺气味 [9]胺类甲基丙基二硫醚 大蒜气味、烧橡胶的气味 [7]醇类 （R）-沉香醇 花香 [12]正己醇 2 500 树脂香、花香、草本植物气味 [9，12]正戊醇 4 000 刺激性气味、甜香、香料气味 [12]正丙醇 8.0×105 酒精味、成熟水果的香气 [8，10]2-甲基-1-丁醇 6.5×104 - [12]异丙醇 7 000 葡萄酒香，甜香，发霉的气味 [8]2-苯基乙醇 1.25×105 - [11]2-苯乙醇 7 739 花香、杂醇气味 [11]3-甲基-1-丁醇 1.68×104 威士忌酒香、麦芽香、杂醇气味、烧焦气味 [6-7，11]香茅醇 7.5 柑橘香、花香、玫瑰香 [7]环戊醇 125 令人愉快的气味 [6，11]糠醇 3 000 - [6-7，11]香叶醇 7.0 花香、玫瑰香 [7]异戊醇 7.0×104 杂醇气味 [6，11]异丁醇 2.0×105 酒精气味、葡萄酒香、指甲油气味 [7]芳樟醇 80 花香、麝香 [7]苯乙醇 4.0×104 酒精气味、甜香、玫瑰花香 [7]β-苯乙醇 1.25×105 百合花香 [7]酚类 3-乙基苯酚 - [7]4-乙基愈创木酚 辛辣气味、木料气味、刺激性气味 [8]4-乙基苯酚 酚类的特殊气味、甜香、木料气味 [8]
续表1 啤酒挥发性成分
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类别名称阈值/（μg/L）气味描述参考文献4-乙烯基愈创木酚 98.0 烟熏气味、甜香、酚类的特殊气味、丁香气味 [7]4-乙烯基苯酚 烟熏气味、甜香、酚类的特殊气味 [7]丁子香酚 44 丁香，甜香，酚类的特殊气味 [7-9，14]愈创木酚 65.0 烟熏气味，甜香、酚类的特殊气味 [7]麦芽酚 焦糖气味 [8]麝香草酚 225 八里香、辛辣气味、酚类的特殊气味、甜香 [8]醛类 （E）-2-丁烯醛 苹果香、杏仁气味 [7]（E）-2-癸烯醛 - [8]（E）-2-庚烯醛 脂肪气味、植物气味 [7]（E）-2-己烯醛 苹果香、植物气味 [7]（E）-2-壬烯醛 0.1 硬纸板气味、氧化的气味、陈腐的气味 [13]（E）-2-辛烯醛 1 植物的气味、坚果香、脂肪气味 [7]（E，E）-2，4-癸二烯醛 脂肪气味、醛类的特殊气味、纸张气味 [8]（E，E）-2，4-二烯醛 清新的气味、黄瓜香、油炸的气味 [8]（E，E）-2，4-壬二烯醛 黄瓜香、绿叶气味 [7]（E，Z）-2，6-壬二烯醛 黄瓜香，植物气味，西瓜香 [14]2-甲基-1-丙醛 2.3 香蕉香、香瓜香、水果香、麦芽香、葡萄酒香 [14]2-甲基正丁醛 1 250 可可香、土豆气味、杏仁气味、苹果香、青草香 [14]2-丙烯醛 - [14]3-甲基正丁醛 9.6 土豆气味、杏仁气味、麦芽香、生香蕉、苹果香、干酪气味 [7，14]4-羟基苯甲醛 1.1×104 香草香、甜香 [13-14]5-羟甲基糠醛 烤面包气味、焦糖气味、醛类的特殊气味、陈腐的气味 [7，14]5-甲基-2-糠醛 杏仁气味、辛辣的气味 [7]乙醛 2.5×104 甜香、辛辣的气味，绿叶香、苹果香 [14]苯甲醛 杏仁气味、焦糖气味 [7-8]苯乙醛 28 刺激性气味、植物气味、蜂蜜气味 [13-14]正丁醛 香瓜香、绿麦芽香 [7，9，13-14]癸醛 清新的气味、柑橘香、醛类特殊的气味 [14]十二醛 辛辣的气味、醛类特殊的气味 [7，9，13-14]糠醛 1.5×105 杏仁气味、甜香、焦糖气味、烤面包气味 [6，11]乙二醛 - [14]庚醛 3 醛类特殊气味、脂肪气味、柑橘香 [14]己醛 600 酒香、醛类特殊气味、脂肪气味、青草香 [9，13-14]丙酮醛 - [7-8，14]壬醛 0.7 脂肪气味、柑橘香、植物气味 [13]辛醛 陈皮香、醛类特殊的气味、香皂气味、柠檬香 [14]戊醛 青草香、苹果香、奶酪气味 [7，14]苯乙醛 39.7 风信子香、玫瑰香 [14]正丙醛 氧化的苹果的气味 [7，9，14]水杨醛 3.12 辛辣的气味，杏仁气味 [14]丁香醛 2.2×104 柔和的气味、甜香，香草香、木材气味 [13-14]反式4，5-环氧-（E）-2-癸烯醛 0.059 金属气味、生鱼气味 [7，9，13-14]香草醛 48.0 香草气味、甜香、柔和的气味、椰果气味 [14]有机酸 3-苯基乙酸 蘑菇气味、肉桂气味 [13-14]9-癸烯酸 腐臭 [14]苯乙酸 花香、玫瑰香 [14]丁酸 1 899 腐烂的气味、水果香，奶酪气味 [7，9，14]富马酸 醋味 [14]庚酸 11 甜香 [6，11]癸酸 1.0×104 醋味 [6，11]己酸 8 000 腐臭、青草香 [7]辛酸 1.5×104 甜香、醋味 [6-7]乙酸 2.0×105 醋味 [7]异戊酸 1 230 腐臭、奶酪 [7]
续表1 啤酒挥发性成分
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类别名称阈值/（μg/L）气味描述参考文献酮类 （E）-β-大马酮 2.5 草莓香、玫瑰香、蜂蜜气味 [7]（Z）-1，5-辛二烯-3-酮 4.0×10-4 金属气味、生鱼气味 [8]1-辛烯-3-酮 2.6×10-4 坚果香、蘑菇气味 [7，13]2，2-二甲基-1，3-环己二酮 甜香、焦糖味、枫木气味 [7，9，13]2，3-丁二酮 6.5 黄油香 [14]2，3-戊二酮 90 奶油香 [14]2-丁酮 - [13-14]2-癸酮 酮类的特殊气味、油漆气味 [14]2-庚酮 140 硫磺气味、辛辣的气味、啤酒花气味 [14]2-己酮 - [14]2-壬酮 酮类的特殊气味、油漆气味 [14]2-辛酮 油漆气味、胡桃气味 [14]2-戊酮 - [6，11]2-十一烷酮 酮类的特殊气味、花香 [6]乙酰丁香酮 1 999 香草香、烟熏气味、甜香 [7]酯类香草乙酮 8 629 香草香、辛辣的气味 [9，14]甲基环戊烯醇酮 焦糖味 [7]双乙酰 150 黄油香，奶糖香 [7]呋喃酮 112.0 焦糖香 [7]酱油酮 68.0 焦糖香 [7]枫糖呋喃酮 焦糖香 [7-8]覆盆子酮 21.2 树莓香 [7]β-紫罗酮 0.600 紫罗兰香，覆盆子香、柑橘香 [7]乙酸苯乙酯 2 760 水果香、花香、薄荷气味 [7]2-巯基己基乙酸酯 6.3 橡胶气味 [7-8]3-巯基己基乙酸酯 0.005 水果香、令人不愉快的气味 [8]丁二酸二乙酯 1 200 奶酪气味、泥土气味、辛辣的气味 [13]2-甲基丁酸乙酯 1.1 水果香、菠萝香 [12]2-甲基丙酸乙酯 6.3 柑橘香、苹果香 [7，12-13]3-甲基丁酸乙酯 2 柑橘香、菠萝香 [7-8，12]3-苯基丙酸乙酯 5.0 蘑菇气味、肉桂气味 [12-13]4-甲基戊酸乙酯 1 水果香、苹果香 [7]乙酸乙酯 2.1×104 菠萝香、甜香、水果香 [7，10]丁酸乙酯 367 水果香、苹果香 [7]肉桂酸乙酯 2.40 蘑菇气味、肉桂气味 [7]癸酸乙酯 1 500 糖果香、水果香、果干香 [12]己酸乙酯 163 甜香、香蕉香、青苹果香 [7]乳酸乙酯 2.5×105 黄油香、奶糖香、水果香 [7]辛酸乙酯 290 酯类特殊的香气、苹果香、梨香、糖果香 [7]丙酸乙酯 苹果香 [7]乙酸异戊酯 724 香蕉香、甜香 [7]3-甲基-2-丁烯异丁酯 植物气味、辛辣的气味、薄荷气味 [7，9，12-13]乙酸异丁酯 1 600 花香 [7，9，12]辛酸异丁酯 奶酪气味、酒香、甜香 [7]己酸异戊酯 水果香 [10，12]苯甲酸甲酯 水果香、草药气味、花香 [7，9-10，12]癸酸甲酯 甜香、椰果香、水果香 [12]肉豆蔻酸甲酯 香水香、草药气味、花香 [9-10，12]香草酸甲酯 7 674 香草香、辛辣的气味、丁香香气 [7]乙酸苯壬酯 水果香、茶香 [7，9-10，12]葫芦芭内酯 0.54 焦糖气味 [8]γ-己内酯 椰果气味 [12]γ-壬内酯 11.2 甜香、牛奶香 [8]γ-辛内酯 椰果香、甜香 [8]
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注：-表示无。
类别名称阈值/（μg/L）气味描述参考文献其他 2，3，5-三甲基吡嗪 泥土气味、坚果香 [8]2，4-二甲苯基-甲酰胺 烧烤的气味、坚果香 [8]2-乙酰基-1-吡咯啉 3 谷物香 [8]2-甲基-3，5（6）-二甲基吡嗪 泥土气味、坚果香 [6，11]2-正戊基呋喃 6 绿色大豆香、黄油气味 [8]3-甲基吲哚 樟脑丸气味、粪便气味 [7]丙酰呋喃 烧烤气味、坚果香 [7]呋喃 烧烤气味、坚果香 [7]吲哚 樟脑丸气味、粪便气味 [7]
2 酵母菌对啤酒气味的影响
在发酵过程中酵母菌将麦芽汁中的糖类转化为醇类、有机酸、酯类等风味物质[21]。根据所用酵母菌不同，啤酒可分为拉格和艾尔两种。通常情况下，艾尔啤酒以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）在较高温度发酵（14℃ ～19℃），拉格啤酒以巴氏酵母（Saccharomyces pastorianus）在较低温度发酵（4℃ ～19℃）[22]。酿制精酿啤酒通常选择Saccharomyces cerevisiae，这是因为Saccharomyces cerevisiae的乙醇产量高、发酵效率高、能够发酵的糖类种类广[23]。不同的酵母菌以及其接种比例对啤酒气味有很大影响，只采用酿酒酵母发酵会导致啤酒风味单调，因此一些精酿啤酒在酿造过程中加入一些非酿酒酵母作为产香酵母。Toh等对麦芽汁混合接种Saccharomyces cerevisiae和戴尔有孢圆酵母（Torulaspora delbrueckii），得到的啤酒中癸酸乙酯、月癸酸乙酯、乙酸香茅酯等挥发性化合物的含量显著高于用单种酵母菌酿造的啤酒（P<0.05），说明酵母菌合理的混合接种能够提高啤酒的挥发性成分的含量[24]。王伟等分离到了一株高产酯类和高级醇的酵母菌LX15，LX15能够与酿酒酵母协同产生更多酯类和高级醇，LX15经鉴定为毕赤酵母属的Pichia myanmarensis[25]。同种酵母菌不同菌株也可能在啤酒中产生不同的挥发性成分，如Dack等的研究显示，使用相同的麦芽酿制啤酒，酿酒酵母A01的高级醇和酯类产量要低于S288c和L04两种酿酒酵母，相比L04，S288c产生大约2倍的高级醇和20倍的酯类[26]。
高级醇和酯类是啤酒中最重要的风味活性化合物[27]，均主要来自于酵母菌的代谢。高级醇是含3个以上碳原子醇类的总称，俗称杂醇油。在酵母菌的次生代谢产物中，除乙醇外，高级醇的含量是最高的。在酵母菌细胞内，氨基酸在转氨酶（由基因BAT1、BAT2编码）的作用下转化为α-酮酸[28]，然后在脱羧酶（由基因ARO10、PDC1、PDC5、PDC6 编码） 的作用下脱羧产生相应的醛类[29]，最后在甲醛脱氢酶（由基因ADH1-5、SFa1编码）的作用下生成相应的醇[30]（见图1）。
除醇类以外，酵母菌在发酵过程中可以在细胞质中生产酯类。酯类大多都能赋予啤酒水果的香味，相比醇类，啤酒中酯类的含量较低，但是由于酯类之间的协同作用，即使含量低于其风味阈值，仍然能够对啤酒的气味产生重要的影响[31]。啤酒中挥发性酯类可分为两种：乙酸酯和脂肪酸乙酯。在酵母菌合成酯类的过程中，脂肪酸首先与辅酶A（CoA）结合产生酰基辅酶A，然后在酵母产生的其它酶的作用下与醇发生缩合反应，产生相应的酯类（见图2、图3）。
图1 高级醇的形成机理
Fig.1 Formation mechanism of higher alcohols
图2 乙酸乙酯、乙酸异戊酯和乙酸苯乙酯的形成过程
Fig.2 Formation of ethyl acetate,isoamyl acetate and phenethyl acetate
图3 己酸乙酯和辛酸乙酯的形成过程
Fig.3 Formation of ethyl hexanoate and ethyl caprylate
其中AATasesI和AATasesII分别由基因ATF1和ATF2编码 [32]，AEATases由基因 Eeb1 和 Eht1编码[33]。这些酶由酵母菌产生。在啤酒储存时期，醇和酸也能自发地生成少量的酯类[34]。黑麦芽在烤制加工时的温度比淡色麦芽更高，生成了更多的美拉德反应产物，例如类黑精。这些产物能够促进酵母菌中醇类合成酶的活性并抑制酵母菌中酯类合成酶的活性，因此通常深色啤酒中的高级醇含量较淡色啤酒更高，而酯类含量比淡色啤酒更低[35-36]。
3 啤酒花对啤酒气味的贡献
啤酒花为啤酒提供了独特的风味，根据啤酒花品种的不同，其呈现的风味包括柑橘香、薄荷香、青草香、松香等。啤酒花中的挥发性成分通常称为啤酒花精油，是几百种化合物的混合物，如萜类、一元羧酸、甲酯、含硫化合物等。啤酒花精油中含量最高的是萜烯类化合物，其中月桂烯、α-蛇麻烯、β-石竹烯这3种化合物占到了啤酒花挥发性成分的80%[37]。啤酒花中蛇麻烯的环氧化合物能产生类似干草、雪松的气味；蛇麻二烯酮产生花香、清新的气味；β-石竹烯的氧化物包含氧化石竹烯、14-羟基-β-石竹烯等，能够带来刺激性、鲜花、松木的气味[38]。
啤酒花中的含硫化合物包括甲基硫代酸酯、噻吩、多官能团硫醇等[39]。尽管硫化物含量较低，但是人对硫化物的感官阈值也很低，因此硫化物也是啤酒花中重要的风味物质，为啤酒带来干酪、橡胶、烧焦的气味。例如Cascade、Citra等啤酒花就因含有多官能团硫醇而产生特殊的香气。
萜烯类化合物极易在熬煮过程挥发，或在发酵过程中随二氧化碳一同溢出，因此即使其在啤酒花中含量高，也几乎不存在于成品啤酒中。萜烯在麦汁熬煮和啤酒贮藏过程中会由于氧化反应而产生相应的环氧化合物，在成品啤酒中能够检测到萜烯的单环氧和双环氧化合物[40]。但是采用干投啤酒花工艺进行酿造，则啤酒中能保留一部分萜烯[41]。干投是指在啤酒发酵时再次添加啤酒花的酿造技术，能够增强啤酒中的啤酒花香气[42]。因此，除非使用干投工艺，啤酒花给啤酒带来气味的化合物不是萜烯，而是其氧化物。
啤酒花的种类、生长和贮藏条件等因素都会对啤酒中的萜类化合物产生影响[43]。例如Lafontaine等研究了在成熟期内不同时间点采摘的Cascade啤酒花的成分，发现能够为啤酒带来苦味的葎草酮的含量没有明显变化，而啤酒花精油的含量有显著不同。随着采摘时间延后，啤酒花中硫醇前体含量降低，游离硫醇含量升高。采用干投啤酒花方式酿制啤酒时，投入采摘时间较迟的啤酒花所酿制的啤酒在啤酒花香气和水果香气上更强烈[44]。无论在麦芽熬煮结束时，还是在啤酒后发酵结束时添加啤酒花（或啤酒花精油），得到的啤酒在酒花香气上都比只在熬煮过程中添加啤酒花所生产的啤酒更加明显。另外，啤酒花香气成分能够增强啤酒风味的稳定性，并且有效抑制啤酒老化所产生的不良气味，这可能是因为啤酒花中的类倍半萜烯能够增强啤酒的抗氧化能力，沉香醇等化合物能够掩盖与老化有关的醛类的气味[45]。
4 美拉德反应与啤酒的麦香风味
在啤酒的生产和贮藏过程中，由糖类和蛋白质、氨基酸等发生的美拉德反应持续进行，反应产生大量杂环化合物，如呋喃酮、吡嗪类化合物，给啤酒带来烤面包味、香甜的风味，称为麦香风味。2，5-二甲基-4-羟基-3（2H）-呋喃酮是最重要的麦香风味物质[46]。这种风味掩盖了啤酒的苦味，也部分解释了啤酒在贮藏过程中苦度持续降低的现象，是啤酒发生老化的一个原因[47]。与白酒、葡萄酒相反，老化使啤酒风味变差。一些美拉德反应中间体能够和啤酒中其它成分反应，产生啤酒老化化合物。例如，在制麦的烤制过程中，以麦芽糖、低聚葡聚糖为起始物，反应产生了糠基乙醇，糠基乙醇和乙醇在酸的催化下，发生缩合反应产生糠基乙醚[48]。此外，与啤酒老化有关的美拉德反应产物还有2-呋喃甲醛、5-羧甲基糠醛、5-甲基糠醛等。但总的来说，美拉德反应产物的阈值较高，对啤酒的风味不良影响很小[49]。
图4 T2N的形成机理
Fig.4 Formation mechanism of T2N
5 啤酒不良气味
在啤酒发酵过程中，丙酮酸经丙酮酸脱羧酶催化脱羧产生乙醛，乙醛在乙醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase，ADH）和乙醛脱氢酶（acetaldehyde dehydrogenase，ALDH）的作用下分别产生乙醇和乙酸[50]。乙醛是啤酒中主要的醛类化合物，含量过高时给啤酒带来腐烂苹果气味。乙醛具有高度反应活性，能与其它羰基化合物发生缩合反应，也能与亲核化合物反应，使啤酒风味劣变[51]。
啤酒在贮藏过程中发生香气减弱、风味逐渐恶化的现象，这称为啤酒的老化[52]。老化过程最明显的风味变化是硬纸板气味的产生，这是由反-2-壬烯醛（trans-2-nonenal，T2N）导致的。T2N的气味阈值很低（0.1 μg/L），通常将其当作啤酒老化的评价指标。T2N在麦芽糖化和啤酒的老化过程中都能产生，但是产生的途径不同。在麦芽糖化的过程中，亚麻油酸经酶的催化产生T2N[53]，在啤酒贮藏过程中，乙醛和庚醛发生缩合反应产生T2N[54]（见图4）。T2N的产生过程很复杂，全面和具体的机理有待进一步研究。
除了T2N之外，对啤酒风味影响较大醛类化合物是Strecker醛。Strecker醛是老化气味的关键化合物，包括2-甲基丙醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、甲硫基丙醛和苯乙醛。它们由氨基酸和二羰基化合物经过Strecker降解反应生成[55]（见图5）。
图5 Strecker醛的形成机理
Fig.5 Formation mechanism of Strecker aldehydes
Strecker醛与啤酒的老化密切相关，给人“腐败、变质”的感觉，对啤酒的气味有严重的不良影响[56]，对Strecker醛含量进行分析可以帮助预测啤酒的品质变化和货架期[57]。目前的技术手段无法完全阻止啤酒老化的发生，只能延缓其速度，最实用的方法是对啤酒进行低温保藏[58]。
某些啤酒中存在一种类似洋葱的风味，这通常是含硫化合物所导致。Noba等发现在啤酒中的2-巯基-3-甲基-1-丁醇（2-mercapto-3-methyl-1-butanol，2M3MB）和3-巯基-3-甲基-1-丁醇（3-mercapto-3-methyl-1-butanol，3M3MB）可能是导致这种异味的原因。经测定，2M3MB、3M3MB的阈值分别为0.13、17.5 μg/L，3M3MB的阈值远高于其在啤酒中的含量，所以2M3MB才是啤酒中类似洋葱异味的来源[59]。进一步的研究显示，2M3MB的前体物质是2，3-环氧-3-甲基-丁烷，这种物质来源于啤酒花，在麦芽汁的熬煮过程中发生氧化而产生的，并且在温度较高时更容易产生。因此通过减少麦芽汁加热过程中与空气的接触可以降低啤酒中2M3MB的含量，从而改善啤酒的风味[60]。
双乙酰是啤酒发酵过程中产生的一种常见副产物，带有独特的类似奶油、黄油的风味，这在啤酒中是一种异味。在酵母菌细胞合成缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的过程中[61]，丙酮酸经乙酰乳酸合成酶的催化生成α-乙酰乳酸。其中一部分α-乙酰乳酸通过扩散作用通过细胞膜，进入到啤酒发酵液中，并自发地转化为双乙酰，酵母菌细胞能够吸收双乙酰并将其转化为乙偶姻等风味活性较低的物质[62-63]，这一过程如图6所示。
图6 双乙酰的形成和转化过程
Fig.6 Formation and transformation of diacetyl
抑制双乙酰的产生可以从改变发酵条件和改造酵母基因两方面着手。Krogerus等[64]向麦芽汁中添加缬氨酸，通过反馈抑制机制使啤酒中的双乙酰含量降低37%。高文举等[65]研究在啤酒发酵过程中，添加适量的锌盐，使发酵液中Zn2+含量达到150 μg/L可以增强酵母还原双乙酰的活力，从而加快双乙酰的还原。Duong等[66]通过基因工程改造了啤酒酵母Saccharomyces cerevisiae，使啤酒中双乙酰的前体物质α-乙酰乳酸含量有显著降低，而啤酒风味没有明显改变。石婷婷等[67]通过同源重组敲除4倍体啤酒酵母S2的α-乙酰乳酸合成酶的ILV2基因，构建缺失两个ILV2等位基因的突变菌株。使用该菌株酿造的啤酒中双乙酰含量降低了45.65%。
6 结语
啤酒的气味是风味的重要组成因素，也是消费者关注的一个重要感官指标。其变化与啤酒的挥发性化学成分有关，而这些挥发性成分主要来自酵母发酵和啤酒花。啤酒的气味中最重要的化合物是高级醇、有机酸和酯类。美拉德反应既能够赋予啤酒麦香风味，也会导致啤酒老化。啤酒老化主要是由啤酒中有机酸、氨基酸等化合物降解导致，与啤酒的氧气含量、温度和储藏时间有关。目前没有很好的方法抑制T2N和Strecker醛引起的风味劣变，而抑制2M3MB、双乙酰的产生可以通过选育啤酒酵母菌株、改进发酵工艺等方法实现。
啤酒化学成分复杂，各种化合物对气味影响的协同效应十分普遍。目前的研究集中在同类风味物质之间的相互影响，而对于不同类化合物之间相互作用的研究还很少。研究啤酒气味的变化规律及稳定性有助于提高啤酒在储藏过程中“新鲜感”的保持时间，延长产品保质期。
[1]BERTUZZI T,MULAZZI A,RASTELLI S,et al.Targeted healthy compounds in small and large-scale brewed beers[J].Food Chemistry,2020,310:125935.
[2]MEYERDING S G,BAUCHROWITZ A,LEHBERGER M.Consumer preferences for beer attributes in Germany:A conjoint and latent class approach[J].Journal of Retailing and Consumer Services,2019,47:229-240.
[3]NIU C,HAN Y,WANG J,et al.Comparative analysis of the effect of protein Z4 from barley malt and recombinant Pichia pastoris on beer foam stability:Role of N-glycosylation and glycation[J].International journal of biological macromolecules,2018,106:241-247.
[4]LEGIN A,KIRSANOV D,DEL VALLE M.Avoiding nonsense in electronic taste sensing[J].TrAC Trends in Analytical Chemistry,2019,121:115675.
[5]CERRATO-ALVAREZ M,BERNALTE E,BERNALTE-GARCÍA M J,et al.Fast and direct amperometric analysis of polyphenols in beers using tyrosinase-modified screen-printed gold nanoparticles biosensors[J].Talanta,2019,193:93-99.
[6]STERCKX F L,MISSIAEN J,SAISON D,et al.Contribution of monophenols to beer flavour based on flavour thresholds,interactions and recombination experiments[J].Food chemistry,2011,126(4):1679-1685.
[7]KISHIMOTO T,NOBA S,YAKO N,et al.Simulation of Pilsner-type beer aroma using 76 odor-active compounds[J].Journal of bioscience and bioengineering,2018,126(3):330-338.
[8]BETTENHAUSEN H M,BARR L,BROECKLING C D,et al.Influence of malt source on beer chemistry,flavor,and flavor stability[J].Food research international,2018,113:487-504.
[9]Di GHIONNO L,SILEONI V,MARCONI O,et al.Comparative study on quality attributes of gluten-free beer from malted and unmaltedteff[Eragrostistef(zucc.)trotter][J].LWT,2017,84:746-752.
[10]BIAZON C L,BRAMBILLA R,RIGACCI A,et al.Combining silica-based adsorbents and SPME fibers in the extraction of the volatiles of beer:an exploratory study[J].Analytical and bioanalytical chemistry,2009,394(2):549-556.
[11]STERCKX F L,SAISON D,DELVAUX F R.Determination of volatile monophenols in beer using acetylation and headspace solidphase microextraction in combination with gas chromatography and mass spectrometry[J].Analytica Chimica Acta,2010,676(1/2):53-59.
[12]LIU M,ZENG Z,XIONG B.Preparation of novel solid-phase microextraction fibers by sol-gel technology for headspace solid-phase microextraction-gas chromatographic analysis of aroma compounds in beer[J].Journal of Chromatography A,2005,1065(2):287-299.
[13]DONG L,HOU Y,LI F,et al.Characterization of volatile aroma compounds in different brewing barley cultivars[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2015,95(5):915-921.
[14]MOREIRA N,MEIRELES S,BRANDÃO T,et al.Optimization of the HS-SPME-GC-IT/MS method using a central composite design for volatile carbonyl compounds determination in beers[J].Talanta,2013,117:523-531.
[15]冯红艳,贾然,王海楠.啤酒中风味物质的测定[J].中外酒业·啤酒科技,2018(1):62-65.
[16]DA SILVA G C,DA SILVA A A,DA SILVA L S,et al.Method development by GC-ECD and HS-SPME-GC-MS for beer volatile analysis[J].Food chemistry,2015,167:71-77.
[17]陈华磊,杨朝霞,王成红,等.基于气相色谱-质谱联用与偏最小二乘-判别分析的啤酒爽口性评价 [J].食品科学,2019,40(6):228-232.
[18]RIU-AUMATELL M,MIRÓ P,SERRA-CAYUELA A,et al.Assessmentofthearomaprofilesoflow-alcoholbeersusingHS-SPMEGC-MS[J].Food Research International,2014,57:196-202.
[19]PIZARRO C,PÉREZ-DEL-NOTARIO N,GONZÁLEZ-SÁIZ J M.Optimisation of a simple and reliable method based on headspace solid-phase microextraction for the determination of volatile phenols in beer[J].Journal of Chromatography A,2010,1217(39):6013-6021.
[20]RICHTER T M,EYRES G T,SILCOCK P,et al.Comparison of four extraction methods for analysis of volatile hop-derived aroma compounds in beer[J].Journal of separation science,2017,40(22):4366-4376.
[21]王玉海,张智皓,房慧婧.几株艾尔酵母发酵性能及风味特征的对比[J].中外酒业·啤酒科技,2018(9):39-44.
[22]BLANCO C A,De la FUENTE R,CABALLERO I,et al.Beer discrimination using a portable electronic tongue based on screenprintedelectrodes[J].JournalofFoodEngineering,2015,157:57-62.
[23]ESTELA ESCALANTE W D,ROSALES MENDOZA S,MOSCOSA SANTILLÁN M,et al.Evaluation of the fermentative potential of Candida zemplinina yeasts for craft beer fermentation[J].Journal of the Institute of Brewing,2016,122(3):530-535.
[24]TOH D W K,CHUA J Y,LIU S Q.Impact of simultaneous fermentation with Saccharomyces cerevisiae and Torulaspora delbrueckii on volatile and non-volatile constituents in beer[J].LWT,2018,91:26-33.
[25]王伟,俞志敏,侯英敏,等.产香酵母Pichia myanmarensis LX15的分离纯化及对精酿啤酒风味物质形成的影响[J].微生物学杂志,2018,38(4):34-40.
[26]DACK R E,BLACK G W,KOUTSIDIS G.The effect of Maillard reaction products and yeast strain on the synthesis of key higher alcohols and esters in beer fermentations[J].Food chemistry,2017,232:595-601.
[27]HE Y,DONG J,YIN H,et al.Monitoring of the production of flavour compounds by analysis of the gene transcription involved in higher alcohol and ester formation by the brewer's yeast Saccharomyces pastorianus using a multiplex RT-qPCR assay[J].Journal of the Institute of Brewing,2014,120(2):119-126.
[28]BOER V M,TAI S L,VURALHAN Z,et al.Transcriptional responses of Saccharomyces cerevisiae to preferred and nonpreferred nitrogen sources in glucose-limited chemostat cultures[J].FEMS yeast research,2007,7(4):604-620.
[29]BOLAT I,ROMAGNOLI G,ZHU F,et al.Functional analysis and transcriptional regulation of two orthologs of ARO10,encoding broad-substrate-specificity 2-oxo-acid decarboxylases,in the brewing yeast Saccharomyces pastorianus CBS1483[J].FEMS yeast research,2013,13(6):505-517.
[30]DICKINSON J R,SALGADO L E J,HEWLINS M J.The catabolism of amino acids to long chain and complex alcohols in Saccharomyces cerevisiae[J].Journal of Biological Chemistry,2003,278(10):8028-8034.
[31]VERSTREPEN K J,DERDELINCKX G,DUFOUR J,et al.Flavoractive esters:adding fruitiness to beer[J].Journal of bioscience and bioengineering,2003,96(2):110-118.
[32]VERSTREPEN K J,DERDELINCKX G,DUFOUR J,et al.The Saccharomyces cerevisiae alcohol acetyl transferase gene ATF1 is a target of the cAMP/PKA and FGM nutrient-signalling pathways[J].FEMS yeast research,2003,4(3):285-296.
[33]SAERENS S,DELVAUX F,VERSTREPEN K J,et al.Parameters affecting ethyl ester production by Saccharomyces cerevisiae during fermentation[J].Appl Environ Microbiol,2008,74(2):454-461.
[34]PIRES E J,TEIXEIRA J A,BRÁNYIK T,et al.Yeast:the soul of beer’s aroma—a review of flavour-active esters and higher alcohols produced by the brewing yeast[J].Applied microbiology and biotechno-logy,2014,98(5):1937-1949.
[35]COGHE S,VANDERHAEGEN B,PELGRIMS B,et al.Characterization of dark specialty malts:new insights in color evaluation and pro-and antioxidative activity[J].Journal of the American Society of Brewing Chemists,2003,61(3):125-132.
[36]POHL P.Determination and fractionation of metals in beer:A review[J].Food Additives and Contaminants,2008,25(6):693-703.
[37]RETTBERG N,BIENDL M,GARBE L.Hop aroma and hoppy beer flavor:chemical backgrounds and analytical tools—a review[J].Journal of the American Society of Brewing Chemists,2018,76(1):1-20.
[38]TAKOI K,KOIE K,ITOGA Y,et al.Biotransformation of hop-derived monoterpene alcohols by lager yeast and their contribution to the flavor of hopped beer[J].Journal of agricultural and food chemistry,2010,58(8):5050-5058.
[39]GROS J,PEETERS F,COLLIN S.Occurrence of odorant polyfunctional thiols in beers hopped with different cultivars.First evidence of an S-cysteine conjugate in hop(Humulus lupulus L.)[J].Journal of agricultural and food chemistry,2012,60(32):7805-7816.
[40]TRESSL R,ENGEL K H,KOSSA M,et al.Characterization of tricyclic sesquiterpenes in hop (Humulus lupulus var.Hersbrucker Spaet)[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,1983,31(4):892-897.
[41]FORSTER A,GAHR A,Van OPSTAELE F.On the transfer rate of geraniol with dry hopping[J].Brewing Science,2014,67(3/4):60-62.
[42]BRENDEL S,HOFMANN T,GRANVOGL M.Characterization of Key Aroma Compounds in Pellets of Different Hop Varieties(Humulus lupulus L.)by Means of the Sensomics Approach[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2019,67(43):12044-12053.
[43]DONADINI G,PORRETTA S.Uncovering patterns of consumers'interest for beer:A case study with craft beers[J].Food Research International,2017,91:183-198.
[44]LAFONTAINE S,VARNUM S,ROLAND A,et al.Impact of harvest maturity on the aroma characteristics and chemistry of Cascade hops used for dry-hopping[J].Food chemistry,2019,278:228-239.
[45]Van OPSTAELE F,De ROUCK G,De CLIPPELEER J,et al.Analytical and sensory assessment of hoppy aroma and bitterness of conventionally hopped and advanced hopped pilsner beers[J].Journal of the Institute of Brewing,2010,116(4):445-458
[46]李梅,杨朝霞,陈华磊,等.超高效液相色谱-串联质谱法检测麦汁和啤酒中的麦香风味物质[J].色谱,2016,34(3):258-262.
[47]HOFMANN T,SCHIEBERLE P.Identification of potent aroma compounds in thermally treated mixtures of glucose/cysteine and rhamnose/cysteine using aroma extract dilution techniques[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,1997,45(3):898-906.
[48]VANDERHAEGEN B,NEVEN H,VERACHTERT H,et al.The chemistry of beer aging-a critical review[J].Food Chemistry,2006,95(3):357-381.
[49]LEHNHARDT F,GASTL M,BECKER T.Forced into aging:Analytical prediction of the flavor-stability of lager beer.A review[J].Critical reviews in food science and nutrition,2019,59(16):2642-2653.
[50]刘春凤.啤酒酿造酵母M14低产乙醛的研究[D].无锡：江南大学,2019.
[51]DELCOUR J A,DONDEYNE P,TROUSDALE E K,et al.The reactions between polyphenols and aldehydes and the influence of acetaldehyde on haze formation in beer[J].Journal of the Institute of Brewing,1982,88(4):234-243.
[52]黄淑霞.反-2-壬烯醛对啤酒新鲜度的影响与调控机制研究[D].无锡：江南大学,2017.
[53]KURODA H,FURUSHO S,MAEBA H,et al.Characterization of factors involved in the production of 2(E)-nonenal during mashing[J].Bioscience,biotechnology,and biochemistry,2003,67(4):691-697.
[54]HASHIMOTO N,KUROIWA Y.Proposed pathways for the formation of volatile aldehydes during storage of bottled beer:Proceedings.Annual meeting-American Society of Brewing Chemists[C].Takasaki：Taylor&Francis,1975.
[55]WIETSTOCK P C,KUNZ T,METHNER F.Relevance of oxygen for the formation of Strecker aldehydes during beer production and storage[J].Journal of agricultural and food chemistry,2016,64(42):8035-8044.
[56]de PINHO P G,FERREIRA A S.Role of Strecker aldehydes on beer flavour stability[M].Porto:Developments in Food Science,2006:529-532.
[57]朱明光,王敏.100%大麦啤酒酿造过程中老化Strecker醛的研究[J].中国酿造,2017,36(6):28-32
[58]HEUBERGER A L,BROECKLING C D,SEDIN D,et al.Evaluation of non-volatile metabolites in beer stored at high temperature and utility as an accelerated method to predict flavour stability[J].Food chemistry,2016,200:301-307.
[59]NOBA S,YAKO N,KOBAYASHI M,et al.Search for compounds contributing to onion-like off-flavor in beer and investigation of the cause of the flavor[J].Journal of bioscience and bioengineering,2017,124(4):419-424.
[60]NOBA S,YAKO N,SAKAI H,et al.Identification of a precursor of 2-mercapto-3-methyl-1-butanol in beer[J].Food chemistry,2018,255:282-289.
[61]KUSUNOKI K,OGATA T.Construction of self-cloning bottom-fermenting yeast with low vicinal diketone production by the homo-integration of ILV5[J].Yeast,2012,29(10):435-442.
[62]GIBSON B,VIDGREN V,PEDDINTI G,et al.Diacetyl control during brewery fermentation via adaptive laboratory engineering of the lager yeast Saccharomyces pastorianus[J].Journal of industrial microbiology&biotechnology,2018,45(12):1103-1112.
[63]SHI T,LI P,CHEN S,et al.Reduced production of diacetyl by overexpressing BDH2 gene and ILV5 gene in yeast of the lager brewers with one ILV2 allelic gene deleted[J].Journal of industrial microbiology&biotechnology,2017,44(3):397-405.
[64]KROGERUS K,GIBSON B R.Influence of valine and other amino acids on total diacetyl and 2,3-pentanedione levels during fermentation of brewer′s wort[J].Applied microbiology and biotechnology,2013,97(15):6919-6930.
[65]高文举，卢先锋，郭继强.锌离子对啤酒发酵的影响[J].啤酒科技，2015（6）：15-18.
[66]DUONG C T,STRACK L,FUTSCHIK M,et al.Identification of Sctype ILV6 as a target to reduce diacetyl formation in lager brewers'yeast[J].Metabolic engineering,2011,13(6):638-647.
[67]石婷婷，李凭，肖冬光.ILV2基因缺失对啤酒酵母生长与双乙酰代谢的影响[J].微生物学通报，2016，43（8）：1732-1738.