La bière, avec le Huangjiu et le vin de raisin, est connue comme les trois principales boissons alcoolisées du monde, et son cycle de vie s’étend sur des milliers d’années. Avec le développement de l’industrie de la bière, en raison des différences dans le processus de brassage et les souches de production, la bière moderne est principalement divisée en bière Ale (bière de fermentation haute) et bière Lager (bière de fermentation basse) [2]. Par rapport à la bière Ale, la bière Lager a une température de fermentation plus basse et un cycle plus long ; elle a non seulement une mousse délicate et riche et un goût rafraîchissant et pur, mais aussi une qualité uniforme et convient à la production industrielle à grande échelle [3]. Par conséquent, la bière Lager est très appréciée des consommateurs pour son goût léger et rafraîchissant et sa qualité stable, et elle a progressivement remplacé la bière Ale en tant que produit principal de la bière industrielle moderne. Les composés aromatiques volatils les plus courants dans la bière sont les alcools, les esters, les aldéhydes et les cétones, etc. La qualité et la teneur de ces composés déterminent non seulement le goût et la saveur de la bière, mais affectent également la qualité de la bière dans une certaine mesure [5]. Ces dernières années, les exigences des consommateurs en matière de qualité et d’arôme de la bière étant de plus en plus élevées, la question de savoir comment maintenir et améliorer l’arôme de la bière est devenue la préoccupation majeure de nombreuses entreprises de production [6]
Le malt est la principale matière première pour le brassage de la bière. En tant que « colonne vertébrale » de la bière, les défauts de qualité du malt entraîneront directement des anomalies dans la saccharification et la filtration, réduiront l’efficacité de la production et augmenteront le coût du produit [7]. Par conséquent, la composition et la qualité du malt sont liées à la saveur et à la qualité de la bière. Parallèlement, ces dernières années, avec l’augmentation constante de la production de bière en Chine, la qualité et le rendement des malts nationaux ont progressivement diminué, ce qui a aggravé la demande de l’industrie chinoise de la bière pour des matières premières de haute qualité [8]. Quant à la recherche sur l’impact du malt sur la qualité de la bière, elle est actuellement principalement axée sur l’analyse des composants tels que le β-glucane et les protéines [9], ou sur l’optimisation des principaux paramètres de brassage tels que la température de fermentation et le processus de brassage [10], tandis que les études sur la sélection et le contrôle des matières premières de brassage à la source sont relativement peu nombreuses.
Afin de contrôler la production de bière à la source, cette étude a exploré, à l’aide d’un système de simulation de la fermentation de la bière en laboratoire, la qualité de trois types de malts différents et leurs effets sur la qualité de la bière et la saveur du brassage. En mesurant les indices de qualité du malt, tels que le taux d’extraction, l’azote α-aminé, le pouvoir saccharifiant et l’indice de Kolbach, ainsi que les indices physicochimiques de la bière brassée, tels que la teneur en alcool et la concentration du moût d’origine, et en utilisant la microextraction en phase solide dans l’espace de tête (HS-SPME) combinée à la chromatographie en phase gazeuse et à la spectrométrie de masse (GC-MS) pour analyser les différences dans les composants aromatiques, la variété de malt la plus appropriée pour la fermentation de la bière a finalement été sélectionnée, afin de brasser une bière Lager de haute qualité et de fournir une référence théorique pour sa production industrialisée.
1 Matériel et méthodes
1.1 Matériaux et réactifs
1.1.1 Contrainte
Levure de bière(Saccharomyces cerevisiae) Lager 497 : stock de laboratoire.
1.1.2 Réactifs chimiques
Extrait de levure, peptone, poudre d’agar (tous les réactifs biochimiques) : Bioengineering (Shanghai) Co, Ltd ; glucose anhydre, iode, iodure de potassium (tous de qualité analytique) : Sinopharm Group Chemical Reagent Co. Ltd ; 3-octanol (qualité chromatographique) : Sigma-Aldrich, États-Unis ; malt britannique (Eng), malt canadien (Can), malt allemand (Ger) et houblon SAAZ : achat commercial importé.
1.1.3 Milieu nutritif
Milieu extrait de levure peptone dextrose (YPD) : extrait de levure 10 g/L, peptone 20 g/L, glucose anhydre 20 g/L, stériliser à 115 ℃ pendant 20 min.
Milieu moût : moût fabriqué soi-même, stériliser à 105 ℃ pendant 10 min.
1.2 Instruments et équipements
Moulin à malt DLEUW22050 : Bühler-Miag, Suisse ; saccharimètre BGT-8A : Hangzhou BoRi Technology Co. Ltd ; chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse Trace1310-ISQ LT : TG-WAXMS A colonne capillaire (60 m × 0,25 mm × 0,25 μm), échantillonneur automatique d’espace de tête TriPlus RSH, fibre de microextraction en phase solide de l’espace de tête (50/30 μm DVB/Carboxen/PDMS) : Thermo Scientific, USA.
1.3 Méthodes d’essai
1.3.1 Mise en place du système de simulation de la fermentation de la bière blonde en laboratoire
Pesez une quantité appropriée de malt, ajoutez de l’eau pour l’empâtage et, une fois la saccharification terminée, filtrez et recueillez le moût clair. Faire bouillir pendant 60 minutes, au cours desquelles on ajoute une quantité appropriée de houblon. Filtrez à nouveau, ajustez la concentration du moût, obtenez un moût clair. Stérilisez à 105 ℃ pendant 10 minutes, refroidissez et distribuez.
Culture d’activation de la levure : inoculer une anse de colonie unique dans 1 ml de milieu de moût, cultiver à 25 ℃, 220 r/min pendant 12 h ; transférer la culture ci-dessus dans 9 ml de milieu de moût, cultiver à 20 ℃, 220 r/min pendant 12 h ; puis transférer la culture ci-dessus de 10 ml dans 90 ml de milieu de moût, cultiver à 15 ℃, 220 r/min pendant 12 h. Laissez reposer, prenez la suspension cellulaire de levure ; inoculez dans le milieu de moût à 1×10⁶ CFU/mL, puis bouchez avec un bouchon en caoutchouc et scellez de manière aseptique [13].
Fermentation simulée en laboratoire : culture statique à 12 ℃ pendant 8 jours. Lorsque le degré de sucre de fermentation est d’environ 4 °Bx, la fermentation primaire se termine. Placez-les statiquement à 4 ℃ pendant 7 jours ; lorsqu’il n’y a pas d’arôme de diacétyle évident dans le vin, la fermentation est terminée [14].
1.3.2 Méthode d’analyse de l’indice de qualité du malt
Prélevez une quantité appropriée de malt et déterminez les indices de qualité tels que le taux d’extraction, l’azote α-aminé, le pouvoir saccharifiant et l’indice de Kolbach (également appelé valeur KI) conformément à la méthode analytique de la norme de l’industrie légère QB/T 1686-2008 « Beer malt » (malt de bière).
1.3.3 Méthode d’analyse de l’indice physico-chimique de la bière
Après la fermentation, prélevez des échantillons pour les tester et déterminez les indices physicochimiques de la bière, tels que la teneur en alcool et la concentration du moût d’origine, conformément à la norme nationale GB/T 4928-2008 « Beer analysis methods » (méthodes d’analyse de la bière).
1.3.4 Méthode de détection par GC-MS des substances aromatiques de la bière
(1) Conditions chromatographiques : colonne capillaire TG-WAXMS A (60 m × 0,25 mm × 0,25 μm), programme de température : maintien à 40 ℃ pendant 1 min, augmentation de la température à 3 ℃/min jusqu’à 180 ℃, puis augmentation à 20 ℃/min jusqu’à 230 ℃, maintien pendant 15 min. La température de la chambre de vaporisation est de 250 ℃, le gaz vecteur est de l’hélium de haute pureté (pureté >99,99%), le débit du gaz vecteur est de 1,0 mL/min, pas d’injection fractionnée, le temps de retard du solvant est de 1 min.Conditions de spectrométrie de masse : Mode d’ionisation EI, température de la source d’ions 230 ℃, température du quadripôle 150 ℃, énergie des électrons 70 eV, courant d’émission 34,6 μA, température de l’interface 280 ℃, plage de balayage de masse 29～500 amu.
(2) Préparation de l’échantillon : prélever 7,5 mL d’échantillon de bière dans un flacon à espace de tête de 20 mL, ajouter 0,5 mL de solution d’étalon interne de 3-octanol (0,3 mg/L), fermer hermétiquement, sertir avec un bouchon en aluminium. Maintenir dans un bain-marie à 60 ℃, extraire l’espace de tête pendant 40 min ; rétracter la fibre, insérer dans l’injecteur GC pour la désorption pendant 5 min [15].
(3) Analyse qualitative et quantitative
L’analyse GC-MS permet de détecter le chromatogramme des ions totaux des substances aromatiques dans l’échantillon de bière, d’utiliser le National Center for Biotechnology Information (National Center of Biotech-nology Information, NIST) 2014 standard mass spectral library search, combiné à l’indice de rétention (retention index, RI) pour qualifier les composants aromatiques volatils dans le liquide de fermentation, et d’utiliser la méthode de normalisation de la surface des pics pour l’analyse quantitative [16].
2 Résultats et analyse
2.1 Principaux indices de qualité des différents types de malts
2.1.1 Indice de Kolbach des différents types de malts
L’indice de Kolbach du malt de bière reflète principalement le degré de dissolution des protéines de malt au cours du processus de maltage, et il convient de le maintenir à 40 %～45 % [17-18]. Parmi les trois types de malts, les indices de Kolbach des malts Can et Ger étaient modérés, 45 % et 40 % respectivement, tandis que l’indice de Kolbach du malt Eng était relativement élevé (50 %), avec une différence significative entre les trois (P<0.05).
(note de la figure) Les lettres différentes indiquent des différences significatives entre les différents malts (P<0.05). Idem ci-dessous.
Fig. 1 Indices de Kolbach de différents types de malts
2.1.2 Pouvoir saccharifiant des différents types de malts
Le pouvoir saccharifiant est également appelé activité enzymatique de saccharification de l’amidon ; plus l’activité enzymatique de saccharification de l’amidon est élevée, plus la valeur du pouvoir saccharifiant est élevée et meilleure est la qualité du malt [19]. Le pouvoir saccharifiant du malt est exprimé en unités Windisch-Kolbach (WK) : dans des conditions de 20 ℃ et de pH 4,3, 100 g de malt anhydre décomposent l’amidon soluble pendant 30 minutes pour produire 1 g de maltose, ce qui correspond à 1 WK. Selon la méthode d’analyse de la norme QB/T 1686-2008 « Malt de bière », les pouvoirs saccharifiants des trois échantillons de malt étaient respectivement de 357 WK, 414 WK et 392 WK, tous significativement plus élevés que la norme de qualité supérieure (>260 WK), et il n’y avait pas de différence significative entre les trois (P>0,05).
Fig. 2 Pouvoir saccharifiant de différents types de malts
2.1.3 Taux d’extraction et azote des acides α-aminés de différents types de malts
Le taux d’extraction du malt reflète dans une certaine mesure la perte de substances au cours du processus de germination de l’orge. Conformément à la méthode d’analyse QB/T 1686-2008 « Beer malt », les résultats mesurés du taux d’extraction de différents types de malts sont présentés dans la Fig. 3. La figure 3 montre que le taux d’extraction du malt Ger (en base sèche) est ≥79%, ce qui correspond au malt pâle de qualité supérieure ; le taux d’extraction du malt Can (en base sèche) est ≥77%, ce qui correspond à la première catégorie ; le taux d’extraction du malt Eng (en base sèche) est ≥75%, ce qui correspond à la deuxième catégorie.
Fig. 3 Taux d’extraction et teneur en azote α-aminé de différents types de malts
L’azote de l’acide α-aminé reflète le degré de dégradation de la protéine de malt et l’activité des enzymes protéolytiques, et détermine la quantité d’azote aminé libre dans le moût au cours du processus de maltage. En général, la production industrielle exige que la teneur en azote de l’acide α-aminé dans le moût pendant la fermentation soit ≥160 mg/L, et il est approprié de la contrôler à environ 180～220 mg/L. La figure 3 montre que parmi les différents échantillons de malt, à l’exception de la teneur en azote de l’acide α-aminé du malt Ger qui est relativement modérée (186 mg/L), les teneurs en azote de l’acide α-aminé des malts Eng et Can sont relativement faibles, 125 mg/L et 118 mg/L respectivement.
2.2 Effet des types de malt sur les indices physicochimiques du liquide de fermentation de la bière
2.2.1 Effet des types de malt sur la teneur en alcool et la concentration du moût initial dans le liquide de fermentation de la bière
Comparez la teneur en alcool et la concentration du moût d’origine de la bière brassée à l’aide de trois types de malts différents, et les résultats sont présentés dans la figure. 4.
Fig. 4 Effet des différents types de malts sur la teneur en alcool et la concentration du moût d’origine de la bière Lager
Pendant le brassage de la bière, la levure absorbe et métabolise divers sucres fermentescibles présents dans le moût et produit finalement de l’éthanol et du CO₂ [20]. La figure 4 montre que parmi les trois produits de fermentation du malt, la bière brassée avec du malt Can a la teneur en alcool la plus élevée, soit 2,97 % vol ; la bière brassée avec du malt Eng est la deuxième, avec une teneur en alcool de 2,91 % vol ; la teneur en alcool de la bière brassée avec du malt Ger est significativement inférieure à celle des bières Eng et Can (2,19 % vol) (P<0,05).
La concentration du moût original fait référence au pourcentage d’extrait dans le moût. Plus la teneur en alcool de la bière est élevée, plus la concentration initiale du moût est élevée [21]. La figure 4 montre que la concentration initiale du moût de la bière Ger est faible (7,56 °P), avec une qualité stable et une bonne aptitude au stockage ; les concentrations initiales du moût des bières Eng et Can sont modérées (8,55 °P et 8,63 °P respectivement), avec un corps plein et une meilleure qualité.
2.2.2 Effet des types de malt sur la concentration réelle et le degré de fermentation du liquide de fermentation de la bière
La concentration de la bière fait référence au pourcentage de masse de l’extrait (sucres, acides aminés et autres substances organiques et inorganiques solubles) dans la bière ou le liquide de fermentation, y compris la concentration réelle et la concentration apparente [22]. La concentration apparente correspond à la concentration obtenue en mesurant directement la concentration dans le liquide de fermentation ; la concentration réelle correspond à la concentration obtenue en distillant l’alcool du liquide de fermentation et en mesurant ensuite la concentration.
Le degré de fermentation fait référence au pourcentage d’extrait de moût consommé par la levure et, en tant qu’indice important pour juger si la fermentation est normale, il peut être divisé en degré de fermentation apparent et degré de fermentation réel. Plus précisément, le degré de fermentation apparent est calculé en fonction de la concentration apparente, tandis que le degré de fermentation réel est calculé en fonction de la concentration réelle (également appelé degré de fermentation réel) [23]. En général, le degré de fermentation apparent est plus élevé que le degré de fermentation réel. Comparez les concentrations et les degrés de fermentation de la bière brassée avec trois types de malts différents, et les résultats sont présentés dans la Fig. 5.
Fig. 5 Effet de différents types de malts sur la concentration (A) et le degré de fermentation (B) de la bière Lager
La figure 5A montre que parmi les bières brassées avec trois types de malt, la concentration réelle de la bière Ger (3,22 %) est la plus élevée, ce qui est significativement différent de l’Eng et de la Can (P<0,05), et il n’y a pas de différence significative entre l’Eng et la Can (P>0,05). Parmi les bières brassées avec trois types de malt, la concentration apparente de la bière Ger (1,64 %) est la plus élevée, sans différence significative avec la bière Eng (P>0,05), tandis que la bière Can a la concentration apparente la plus faible, avec une différence significative par rapport aux deux autres bières (P<0,05). Par rapport aux bières Eng et Ger, la bière Can a une faible teneur en extrait et un goût rafraîchissant sans douceur.
La figure 5B montre que parmi les bières brassées avec trois types de malts, les degrés de fermentation réels des bières Eng et Can sont relativement élevés, 67,21 % et 67,97 % respectivement, et qu’il n’y a pas de différence significative entre eux (P>0,05) ; le degré de fermentation réel de la bière Ger est le plus bas (57,44 %), ce qui correspond à sa concentration réelle élevée (P<0,05). Parmi les bières brassées avec trois types de malts, le degré de fermentation apparent de la bière Can est le plus élevé (86,41%), suivi de la bière Eng (81,21%) et de la bière Ger est le plus bas (78,30%), et il existe une différence significative entre eux (P<0,05). Les résultats montrent que, par rapport aux malts Eng et Ger, la levure a un taux d’utilisation plus élevé de l’extrait dans le moût préparé par le malt Can, ce qui favorise la croissance de la levure et la production d’éthanol, et correspond aux résultats de l’analyse de la teneur en alcool.
2.3 Effet des types de malt sur les substances aromatiques de la bière
Les composants aromatiques sont des facteurs clés pour juger de la qualité de la bière. Dans cette expérience, une analyse GC-MS a été réalisée sur les échantillons de bière fermentés par trois types de malts différents, et les résultats des substances aromatiques sont présentés dans le tableau 1.
Tableau 1 Teneur en composants aromatiques de la bière fermentée par différents types de malts
| Échantillon | Contenu relatif de la bière Eng/% | Écart-type de la bière Eng | Contenu relatif de la bière en canettes/% | Écart-type de la bière en canette | Ger beerrelative content/% | Écart-type de la bière Ger |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Alcool phénylique | 35.16 | 8.98 | 46.37 | 5.92 | 41.07 | 15.64 |
| Alcool isoamylique | 21.90 | 6.08 | 39.01 | 0.92 | 27.01 | 9.18 |
| Éthanol | 0.20 | 0.25 | 8.41 | 4.22 | 3.62 | 0.79 |
| Isobutanol | 1.44 | 0.49 | 2.11 | 0.15 | 2.03 | 0.81 |
| Octanol | 0.70 | 0.13 | 1.24 | 0.04 | 0.52 | 0.12 |
| 1-Décanol | 0.57 | 0.22 | 1.09 | 0.29 | 0.17 | 0.07 |
| Linalol | 0.51 | 0.09 | 0.88 | 0.04 | 0.52 | 0.21 |
| trans-Nérolidol | 0.49 | 0.14 | 0.93 | 0.07 | 0.79 | 0.33 |
| Géraniol | 0.24 | 0.04 | – | – | – | – |
| n-Propanol | 0.28 | 0.08 | 0.47 | 0.02 | 0.41 | 0.16 |
| (R)-3,7-Dimethyl-6-octen-1-ol | 0.17 | 0.05 | 0.31 | 0.01 | 0.40 | 0.16 |
| Alcool n-amylique | 0.17 | 0.16 | 0.39 | 0.06 | 0.25 | 0.06 |
| 1-Hexadécanol | 0.10 | 0.01 | 0.27 | 0.04 | 0.27 | 0.10 |
| 3-(Méthylthio)-1-propanol | 0.16 | 0.07 | 0.31 | 0.05 | 0.13 | 0.06 |
| 9-Hexadécène-1-ol | 0.10 | 0.06 | 0.33 | 0.03 | 0.05 | 0.02 |
| 1-Butanol | 0.16 | 0.02 | 0.27 | 0.02 | 0.11 | 0.04 |
| Alcool furfurylique | 0.08 | 0.01 | 0.16 | 0.04 | 0.22 | 0.13 |
| 2,3-Butanediol | – | – | 0.14 | 0.03 | – | – |
| Linalol | 0.07 | 0.02 | 0.08 | 0.01 | 0.13 | 0.04 |
| 1-Dodécanol | 0.04 | 0.01 | 0.08 | 0.02 | 0.07 | 0.03 |
| n-Butanol | 0.02 | 0.01 | 0.02 | 0.00 | 0.05 | 0.01 |
| 2-Hexadécanol | 0.02 | 0.01 | – | – | 0.02 | 0.01 |
| Nérol | 0.01 | 0.00 | 0.02 | 0.00 | 0.03 | 0.01 |
| Alcool benzylique | – | – | 0.02 | 0.00 | 0.01 | 0.01 |
| Alcools totaux | 62.59 | 16.93 | 102.91 | 11.98 | 77.88 | 27.99 |
| Octanoate d’éthyle | 20.64 | 1.49 | 34.52 | 8.22 | 13.01 | 6.98 |
| Hexanoate d’éthyle | 7.03 | 1.91 | 13.78 | 2.01 | 4.29 | 0.99 |
| Acétate d’éthyle | 3.65 | 0.93 | 7.16 | 0.46 | 4.34 | 1.35 |
| Acétate d’isoamyle | 2.59 | 0.55 | 7.96 | 1.32 | 2.13 | 0.61 |
| Benzoate d’éthyle | 2.69 | 0.28 | 6.09 | 1.70 | 3.35 | 1.50 |
| Phénylacétate d’éthyle | 1.80 | 0.08 | 4.41 | 1.25 | 5.71 | 3.63 |
| Caprate d’éthyle (Décanoate d’éthyle) | 1.14 | 0.26 | 3.62 | 1.20 | 1.53 | 0.66 |
| 9-hexadécénoate d’éthyle | 1.57 | 0.76 | 2.15 | 0.85 | 1.12 | 0.86 |
| Butyrate d’éthyle | 0.42 | 0.11 | 0.77 | 0.06 | 0.29 | 0.06 |
| Lactate d’éthyle | – | – | 0.66 | 0.08 | 0.42 | 0.22 |
| Butyrate d’éthyle (ester huileux) | 0.16 | 0.06 | 0.58 | 0.02 | 0.44 | 0.23 |
| Octadécanoate d’éthyle | 0.10 | 0.03 | 0.26 | 0.00 | 0.18 | 0.06 |
| 2,2,4-Triméthyl-1,3-pentanediol diisobutyrate | 0.14 | 0.06 | 0.28 | 0.03 | 0.08 | 0.01 |
| Tétradécanoate d’éthyle | 0.06 | 0.01 | 0.20 | 0.02 | 0.09 | 0.05 |
| Ester de l’acide cyclohexyl sulfamique | 0.06 | 0.04 | 0.26 | 0.08 | 0.10 | 0.02 |
| Nonanoate d’éthyle | 0.04 | 0.01 | 0.17 | 0.05 | 0.09 | 0.04 |
| 2-hexénoate d’éthyle | 0.06 | 0.01 | 0.12 | 0.01 | 0.10 | 0.05 |
| Acétate d’isobutyle | 0.06 | 0.02 | 0.13 | 0.02 | 0.07 | 0.02 |
| 3-phénylpropionate d’éthyle | 0.04 | 0.00 | 0.10 | 0.01 | 0.05 | 0.02 |
| Phtalate de diméthyle | 0.06 | 0.02 | 0.10 | 0.01 | 0.04 | 0.01 |
| Phtalate de diéthyle | 0.05 | 0.01 | 0.07 | 0.02 | 0.08 | 0.03 |
| Phtalate de diisobutyle | 0.05 | 0.01 | 0.07 | 0.00 | 0.04 | 0.01 |
| 9-hexadécénoate d’éthyle | 0.02 | 0.01 | 0.10 | 0.03 | 0.06 | 0.02 |
| Acétate de propyle | 0.04 | 0.01 | 0.07 | 0.00 | 0.05 | 0.01 |
| Butyrate d’éthyle | 0.02 | 0.00 | 0.08 | 0.01 | 0.05 | 0.02 |
| Isovalérate d’éthyle | – | – | 0.06 | 0.01 | – | – |
| Acétate d’éthyle | – | – | 0.06 | 0.01 | – | – |
| Phénylacétate d’éthyle | – | – | 0.06 | 0.00 | – | – |
| Benzoate de méthyle | 0.01 | 0.00 | 0.02 | 0.00 | 0.05 | 0.01 |
| Caprate d’isobutyle | – | – | 0.03 | 0.01 | 0.07 | 0.03 |
| 2-méthylpropanoate de 3-méthylbutyle | 0.02 | 0.00 | 0.09 | 0.01 | – | – |
| 2-méthylbutyrate d’éthyle | 0.02 | 0.01 | 0.05 | 0.00 | 0.03 | 0.01 |
| Linoléate d’éthyle (chaîne ramifiée chaîne droite) | 0.01 | 0.00 | 0.05 | 0.01 | – | – |
| Phénylacétate d’éthyle | 0.01 | 0.00 | – | – | 0.02 | 0.01 |
| Acétate de méthyle | 0.01 | 0.00 | 0.02 | 0.00 | – | – |
| Acétate d’amyle | – | – | 0.02 | 0.00 | 0.01 | 0.00 |
| Esters totaux | 42.57 | 6.68 | 84.11 | 17.5 | 37.89 | 17.52 |
| Benzaldéhyde | 0.19 | 0.05 | 0.43 | 0.07 | 0.29 | 0.14 |
| Acétaldéhyde | 0.10 | 0.09 | 0.23 | 0.04 | 0.46 | 0.25 |
| Furfural | 0.05 | 0.01 | 0.22 | 0.03 | 0.20 | 0.08 |
| Valéraldéhyde | 0.07 | 0.01 | 0.12 | 0.03 | 0.06 | 0.01 |
| Isovaléraldéhyde | – | – | 0.05 | 0.01 | 0.03 | 0.01 |
| 4-Hydroxy-3-méthoxybenzaldéhyde | 0.03 | 0.01 | 0.05 | 0.00 | – | – |
| Hexanal | – | – | 0.03 | 0.00 | 0.02 | 0.00 |
| Total des aldéhydes | 0.44 | 0.17 | 1.13 | 0.18 | 1.06 | 0.49 |
| 2-Octanone | 0.02 | 0.00 | – | – | 0.22 | 0.28 |
| 4,6-Diméthyl-2-heptanone | 0.05 | 0.01 | 0.06 | 0.01 | 0.07 | 0.02 |
| 4-Méthyl-2-heptanone | 0.04 | 0.01 | 0.04 | 0.01 | – | – |
| Acétone | 0.02 | 0.00 | 0.04 | 0.00 | 0.03 | 0.00 |
| Octénone de méthyle | 0.01 | 0.00 | 0.02 | 0.00 | 0.02 | 0.00 |
| 2-Nonanone | 0.01 | 0.00 | 0.02 | 0.01 | 0.01 | 0.00 |
| 2-Hexanone | 0.01 | 0.00 | 0.01 | 0.00 | 0.01 | 0.00 |
| Cétones totales | 0.16 | 0.02 | 0.19 | 0.03 | 0.36 | 0.30 |
| Acide caproïque | 32.16 | 5.44 | 66.03 | 9.41 | 46.23 | 15.99 |
| Acide octanoïque | 5.75 | 1.32 | 10.51 | 2.61 | 23.20 | 9.54 |
| Acide hexanoïque | 2.55 | 0.48 | 5.04 | 0.73 | 3.20 | 0.93 |
| Acide 9-décénoïque | 3.32 | 1.40 | 0.78 | 0.84 | 4.33 | 1.78 |
| Acide acétique | 0.50 | 0.13 | 0.96 | 0.12 | 0.69 | 0.27 |
| Acide 2-méthylbutyrique | – | – | 0.16 | 0.07 | 0.25 | 0.09 |
| Acide butyrique | 0.11 | 0.06 | – | – | 0.06 | 0.03 |
| Acide isobutyrique | 0.02 | 0.00 | – | – | 0.12 | 0.04 |
| Acide valérique | – | – | – | – | 0.04 | 0.01 |
| Acides totaux | 44.41 | 8.83 | 83.48 | 13.78 | 78.12 | 28.68 |
Note : « – » indique qu’il n’y a pas eu de détection.
Comme le montre le tableau 1, les types de substances aromatiques volatiles dans les trois échantillons de bière sont généralement similaires. Au total, 82 substances aromatiques ont été détectées, dont 35 alcools, 24 esters, 9 acides, 7 aldéhydes et 7 cétones. Parmi elles, 71, 75 et 73 substances aromatiques ont été détectées dans la bière Eng, la bière Can et la bière Ger, respectivement, et les teneurs relatives totales des composants aromatiques volatils étaient respectivement de 150,17 %, 271,82 % et 195,31 %.
Au total, 24 substances alcoolisées ont été détectées dans les trois bières. La bière Eng, la bière Can et la bière Ger ont chacune détecté 22 substances alcooliques, dont 20 alcools communs ; les teneurs relatives totales en alcools étaient respectivement de 62,59 %, 102,91 % et 77,88 %, représentant 41,68 %, 37,86 % et 39,88 % des substances aromatiques totales des échantillons de bière correspondants. Les principales substances alcooliques sont l’alcool phénylique, l’alcool isoamylique, l’éthanol, l’isobutanol, etc. Les alcools proviennent principalement du métabolisme des levures au cours de la fermentation et, en second lieu, de la décomposition des sucres et des esters dans le moût, etc. [24]. Les résultats de la fermentation de différents types de malts ont montré que l’alcool phénylique et l’alcool isoamylique avaient les teneurs les plus élevées dans les trois échantillons de bière, et que les teneurs des deux représentaient 82,97%-91,16% de la teneur totale en alcool.
Composants importants des alcools supérieurs dans la bière, l’alcool phénylique et l’alcool isoamylique confèrent aux boissons alcoolisées un arôme et un goût complets et renforcent l’harmonie du vin, constituant l’arôme principal du corps de la bière. L’alcool phénéthylique est principalement synthétisé à partir de la phénylalanine par la voie d’Ehrlich sous l’action de l’aminotransférase, de la décarboxylase et de la déshydrogénase [25], et il provient de l’enveloppe du malt, plutôt que de l’endosperme et de l’orge entière [26]. Parmi les trois échantillons de bière, la teneur relative en alcool phénylique était la plus élevée dans l’échantillon Can (46,37 %), suivi de l’échantillon Ger (41,07 %), et la plus faible dans l’échantillon Eng (35,16 %). Le butanol, un alcool supérieur, confère un goût piquant à la bière [27]. Par rapport aux autres échantillons de bière, la teneur relative en isobutanol de l’échantillon Eng était la plus faible, ce qui a un effet sur la saveur de la bière. Les alcools supérieurs sont des substances précurseurs de certains composés esters, augmentant les types d’esters formés pendant la fermentation de la bière, ce qui joue un rôle important dans la saveur de la bière et peut améliorer la qualité sensorielle de la bière [28]. La bière de canette a une teneur relative élevée en esters totaux, et le malt canadien convient mieux au brassage de la bière à teneur élevée en alcool.
2.3.2 Analyse comparative des substances ester
Les composés esters volatils appropriés enrichissent non seulement la coordination des saveurs et des arômes de la bière, mais ont également un certain effet masquant sur les substances de vieillissement de la bière [29]. Au total, 35 substances ester ont été détectées dans les trois échantillons de bière, principalement de l’octanoate d’éthyle, de l’hexanoate d’éthyle, de l’acétate d’éthyle, etc. La bière Eng, la bière Can et la bière Ger ont détecté respectivement 30, 34 et 30 substances ester, dont 26 esters communs ; les teneurs relatives des esters totaux étaient respectivement de 42,57 %, 84,11 % et 37,89 %, représentant 28,35 %, 30,94 % et 19,40 % des substances aromatiques totales des échantillons de bière correspondants.
Les esters volatils sont des substances aromatiques importantes dans la bière et constituent également le principal vecteur de l’arôme de la bière [30]. Des quantités appropriées d’esters donnent à la bière des arômes floraux et fruités, ce qui rend la saveur harmonieuse [31]. Parmi eux, l’octanoate d’éthyle, l’hexanoate d’éthyle, l’acétate d’éthyle et l’acétate d’isoamyle sont des substances ester typiques de la bière [32]. Dans la bière Eng, la bière Can et la bière Ger, la concentration relative d’octanoate d’éthyle était la plus élevée, représentant respectivement 48,48 %, 41,04 % et 34,34 % des esters totaux, conférant au corps de la bière un arôme doux et moelleux. Parallèlement, l’hexanoate d’éthyle à l’arôme d’ananas et de pomme, l’acétate d’éthyle à l’arôme sucré et l’acétate d’isoamyle à l’arôme de banane ont tous des teneurs relativement élevées, conférant à la bière un riche arôme fruité [33].
Parmi eux, la bière Can a la teneur relative totale la plus élevée en esters et les types d’esters les plus riches ; elle contient également de l’acétate d’éthyle à une concentration relativement élevée, qui a des arômes fruités de pomme et de pêche et un parfum agréable, et peut atténuer de manière appropriée l’irritabilité provoquée par l’alcool phénylique dans la bière.
Les esters et les alcools sont les composants les plus importants des substances aromatiques de la bière. Si la teneur relative en esters est élevée ou si le rapport esters/alcools est adéquat, la bière aura un arôme plus riche, tandis qu’une teneur élevée en alcool peut soulager efficacement les maux de tête, et le rapport esters/alcools est une base importante pour l’évaluation de la saveur de la bière [34]. En général, un rapport ester/alcool de 3～4 est plus idéal, mais à l’heure actuelle, la plupart des bières ont tendance à être plus faibles [35].
Les résultats du rapport ester/alcool dans les trois échantillons de bière sont présentés dans le tableau 2. Comme le montre le tableau 2, le rapport ester/alcool de la bière Ger est le plus élevé, entre 2～3, tandis que les rapports ester/alcool des deux autres échantillons de bière sont tous deux compris entre 1～2. Par conséquent, on peut constater que les différents types de malts ont encore des différences importantes dans le rapport ester/alcool de la bière brassée.
Tableau 2 Effet de différents types de malts sur le rapport alcools/esters
| Échantillon | Alcools totaux | Esters totaux | Rapport alcools/esters |
|---|---|---|---|
| Bière anglaise | 62.59 | 42.57 | 1.47 |
| Bière en canette | 102.91 | 84.11 | 1.22 |
| Bière Ger | 77.88 | 37.89 | 2.06 |
2.3.3 Analyse comparative des substances aldéhydes
Les aldéhydes sont la principale catégorie de composés de vieillissement dans la bière. Les composés aldéhydiques de la bière fraîche se forment principalement lors de l’ébullition ou de la filtration du moût ; avec l’allongement de la période de stockage, la teneur en composés aldéhydiques de vieillissement augmente progressivement, ce qui finit par provoquer l’instabilité et la détérioration de la saveur de la bière [36]. Dans les trois échantillons de bière, un total de 7 substances aldéhydes a été détecté, y compris le benzaldéhyde (arômes d’amande amère, de cerise et坚果), l’acétaldéhyde (arôme d’herbe verte), etc. La bière Eng, la bière Can et la bière Ger ont détecté respectivement 5, 7 et 6 substances aldéhydes, dont 4 aldéhydes communs ; les teneurs relatives des aldéhydes totaux étaient respectivement de 0,44 %, 1,13 % et 1,06 %, représentant 0,29 %, 0,42 % et 0,54 % des composants aromatiques totaux.
Le benzaldéhyde est l’aldéhyde à faible volatilité le plus présent dans la bière, avec un arôme d’amande amère et de noix [37]. La teneur relative en benzaldéhyde de l’échantillon de canette (0,43 %) était significativement plus élevée que celle des autres échantillons de bière. Le benzaldéhyde formé lors de la fermentation donne à l’échantillon de bière un goût d’herbe verte et raccourcit sa durée de conservation. La teneur en éthanol de l’échantillon Ger, qui est l’un des principaux composants aromatiques de la bière, est nettement plus élevée que celle des autres échantillons de bière, ce qui donne un goût prononcé de moût brut.
Parmi les trois échantillons de bière, la teneur relative en substances aromatiques aldéhydes de la bière Eng est relativement faible ; la teneur relative en substances aromatiques aldéhydes de la bière Can est la plus élevée, et les aldéhydes totaux sont les plus élevés, tout en conservant la typicité de la bière ; l’échantillon Ger a une teneur en substances aromatiques aldéhydes relativement faible par rapport à l’échantillon Can, mais le pourcentage de cet échantillon dans les composants aromatiques totaux est le plus élevé.
2.3.4 Analyse comparative des substances cétoniques
Parmi les trois échantillons de bière, un total de 7 substances cétoniques a été détecté. La bière Eng, la bière Can et la bière Ger ont détecté respectivement 6, 7 et 6 substances cétoniques, dont 5 cétones communes ; les teneurs relatives totales en cétones étaient respectivement de 0,16 %, 0,19 % et 0,36 %, représentant 0,11 %, 0,07 % et 0,18 % des composants aromatiques totaux.
Parmi les trois échantillons de bière, l’échantillon Eng présente les types de substances aromatiques cétoniques les plus riches, l’échantillon Ger a la teneur relative la plus élevée en substances aromatiques cétoniques. Bien qu’il n’y ait pas de différence significative dans la teneur en cétones, la teneur relative de l’échantillon Ger est la plus élevée (0,22 %), ce qui confère à l’échantillon de bière un fort « arôme fermenté, arôme de riz cuit », accompagné d’arômes de lait, de fromage et de champignons, alors qu’aucune cétone n’a été détectée dans la bière Can.
2.3.5 Analyse comparative des substances acides
Parmi les trois échantillons de bière, 9 substances acides telles que l’acide caproïque, l’acide octanoïque et l’acide hexanoïque ont été détectées. La bière Eng, la bière Can et la bière Ger ont détecté respectivement 7, 6 et 9 substances acides, dont 5 acides communs ; les teneurs relatives totales en acides étaient de 44,41 %, 83,48 % et 13,78 %, représentant 29,56 %, 30,70 % et 39,99 % des composants aromatiques totaux.
Dans la bière Eng, la bière Can et la bière Ger, la teneur relative en acide caproïque était la plus élevée, représentant respectivement 72,42 %, 79,10 % et 59,18 % des acides totaux ; l’acide octanoïque était le deuxième, représentant respectivement 12,95 %, 12,59 % et 29,70 % des acides totaux. Ces deux substances sont représentatives du « mauvais goût acide » de la bière. Ils forment facilement une odeur rance dans le corps de la bière, ce qui entraîne une baisse de la qualité de la bière. La teneur relative de l’acide caproïque dans l’échantillon Can (66,03 %) et la teneur relative de l’acide octanoïque dans l’échantillon Ger (23,20 %) sont significativement plus élevées que celles des autres échantillons de bière. En même temps, l’acide hexanoïque a été détecté dans les trois échantillons de bière, et l’échantillon Can a la teneur relative la plus élevée (5,04%), qui est facile à former une saveur amère et astringente du corps de la bière, augmentant l’aigreur du corps de la bière. Les teneurs totales en acides des échantillons Can et Ger sont plus de deux fois supérieures à celles de l’échantillon Eng, ce qui prouve que les différences entre les matières premières au cours du processus de brassage entraîneront directement des différences significatives dans la teneur en acides gras libres de la bière finie.
D’après les résultats de l’analyse complète des composants aromatiques, l’alcool phénylique (arôme de rose), l’alcool isoamylique (arôme sucré), l’octanoate d’éthyle (arôme moelleux) et l’hexanoate d’éthyle (arôme d’ananas, arôme de pomme) sont les principaux composants de l’arôme du corps de la bière. Comparé à d’autres échantillons de bière, l’échantillon Can présente les types de substances aromatiques les plus riches (75 types), la teneur relative la plus élevée (271,82 %), les types d’arômes les plus riches et un corps de bière doux et rond. Plus précisément, les teneurs totales en alcool et en esters sont élevées, l’arôme du corps de la bière est complexe, moelleux et harmonieux, ce qui prouve que le malt canadien convient mieux au brassage de la bière Lager que les autres malts.
3 Conclusions
Dans cette étude, nous avons mesuré l’extrait de moût, l’azote α-aminé, le pouvoir saccharifiant, l’indice de Kolbach et d’autres indices de qualité de trois types de malts différents, ainsi que la teneur en alcool, la concentration originale du moût, l’extrait réel, l’extrait apparent et d’autres indices physicochimiques des bières brassées, et en utilisant la GC-MS pour analyser les différences dans les composants de la saveur de la bière, les résultats ont montré que, comparé au malt britannique et au malt allemand, le malt canadien avait un indice de Kolbach (45 %) et un taux d’extraction (≥77 %) modérés, un pouvoir saccharifiant plus élevé (414 WK), et un azote d’acide α-aminé relativement faible (118 mg/L) ; les indices physicochimiques de la bière brassée avec du malt canadien étaient modérés (teneur en alcool de 2.97%vol, concentration originale du moût 8,63 °P), avec un extrait plus faible (extrait réel 2,76%, extrait apparent 1,17%) et un degré de fermentation plus élevé (degré de fermentation réel 67,97%, degré de fermentation apparent 86,41%). Il a finalement été déterminé que le malt canadien est plus approprié que les autres malts pour le brassage et la production de la bière Lager dans le système simulé en laboratoire.
Les références
SUN Kecheng, ZHAO Xinrui, GU Qianhui, XIE Tingting, LI Jianghua, DU Guocheng. Effect of different types of malts on the brewing flavor of Lager beer [J]. China Brewing, 2021, 40(4) : 148-154.
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[1] ZHANG Min. Recherche sur la stratégie de marketing de Budweiser (China) Co, Ltd. [D]. Nanning : Guangxi University, 2019.
[2] KOPECKA J, NEMEC M, MATOULKOVA D. Comparison of DNA-based techniques for differentiation of production strains of ale and lager brewing yeast [J]. J Appl Microbiol, 2016, 120(6) : 1561-1573.
[3] SEO S H, KIM E J, PARK S E, et al. GC/MS-based metabolomics study to investigate between ale and lager beers differential metabolites [J]. Food Biosci, 2020, 36 : 100671.
[4] HUANG Lin, GE Xiangqi, ZHANG Tian, et al. Research progress of malts specially used for craft beer [J]. China Brewing, 2020, 39(2) : 7-12.
[5] DE F G, BRAVI E, SANARICA E, et al. Effect of addition of different phenolic-rich extracts on beer flavour stability [J]. Foods, 2020, 9(11) : 1638.
[6] JEROEN J, JESSIKA D C, PAUL S, al. On the origin of free and bound staling aldehydes in beer [J]. J Agr Food Chem, 2012, 60(46) : 11449-11472.
[7] ZHOU Yonghe. Influence de la qualité du malt et de son contrôle sur le brassage de la bière [J]. Beer Sci Technol, 2013(10) : 49-50.
[8] LI Jingbiao, LIU Hong, SUN Ruitong. The impact of trade frictions on China’s barley import and response-based on a partial equilibrium model [J]. Agricultural Modernization Research, 2018, 39(3) : 414-423.
[9] LIU Xiaoning, ZHANG Hua, BAO Youjun, et al. Effect of malt quality defects on the quality of brewing wort [J]. Gansu Agric Sci Technol, 2017(10) : 8-12.
[10] LI Yuyang. Étude sur l’effet de la dégradation des protéines de malt sur la protéine de mousse de malt d’orge [D]. Wuxi : Jiangnan University, 2018.
[11] LIU Chunyu. Étude sur l’effet du processus de brassage sur la qualité du malt [D]. Yangling : Northwest A&F University, 2013.
[12] QI Xin, ZHOU Guanghu. Étude sur le processus de saccharification de la bière de malt [J]. China Brewing, 2017, 36(11) : 180-184.
[13] HU Xuelian. Utilisation et gestion de la levure de bière [D]. Dalian : Dalian University of Technology, 2017.
[14] LIU C, LI Q, NIU C, et al. The use of atmospheric and room temperature plasma mutagenesis to create a brewing yeast with reduced acetaldehyde production [J]. J I Brewing, 2018, 124(3) : 236-243.
[15] VIEIRA A C, PEREIRA A C, MARQUES J C, et al. Multi-target optimization of solid phase microextraction to analyse key flavour compounds in wort and beer [J]. Food Chem, 2020, 317 : 126466.
[16] DENNENLOEHR J, THOERNER S, RETTBERG N. Analysis of hop-derived thiols in beer using on-fiber derivatization in combination with HS-SPME and GC-MS/MS [J]. J Agr Food Chem, 2020, 68(50) : 15036-15047.
[17] WANG Ping, ZHANG Xinyue, LIN Feng, et al. Main malt quality indices and quality evaluation of 73 barley malts in Ningxia [J]. Ningxia Agric Sci Technol, 2012, 24(1) : 1-6.
[18] BAO Baoning, PAN Yongdong, LIU Shasha, et al. Comprehensive analysis of Ningxia barley and malt yield and quality [J]. China Brewing, 2016, 35(8) : 73-77.
[19] MAYER H, MARCONI O, REGNICOLI G F, et al. Production of a saccharifying rice malt for brewing using different rice varieties and malting parameters [J]. J Agr Food Chem, 2014, 62(23) : 5369-5377.
[20] LIU Haibo, WU Zuer, WANG Yuzhen, et al. Analysis of volatile flavor substances produced during beer brewing [J]. Food Sci, 2013, 34(20) : 221-227.
[21] YANG C, LI J L. Breeding of Saccharomyces cerevisiae [J]. Agr Biotechnol, 2019, 8(4) : 145-148.
[22] WU Xin, CAI Guolin, SUN Yan, et al. Simultaneous control of beer fermentation degree and volatile compound concentration by selecting low-ester yeasts [J]. Beer Sci Technol, 2010(3) : 65-69.
[23] GAO Tai, LI Hong, JIA Shimei. Étude méthodologique sur l’amélioration du degré de fermentation de la bière [J]. China Brewing, 2014, 33(11) : 118-121.
[24] IVANOVA V, STEFOVA M, VOJNOSKI B, et al. Volatile composition of Macedonian and Hungarian wines assessed by GC/MS [J]. Food Bioprocess Technol, 2013, 6(6) : 1609-1617.
[25] SHE Jun, WANG Sanhua, YANG Zheng, et al. Biosynthetic pathway of 3-phenylpropanol and its regulation [J]. Food and Fermentation Industries, 2014, 40(1) : 168-173.
[26] DONG Yingliang. Étude du mécanisme de production des substances aromatiques du malt et de l’influence des micro-organismes sur l’arôme du malt [D]. Wuxi : Jiangnan University, 2013.
[27] HAUSER D G, SHELLHAMMER T H. Aperçu des défis en matière de durabilité dans la production de bière, et l’empreinte carbone de la production de houblon [J]. Techn Quart, 2019, 56(4) : 95-100.
[28] YU Hongwei, NI Wei. Étude sur la méthode d’analyse de cinq types d’alcools supérieurs dans le vin par chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse [J]. Food Research and Development, 2018, 39(18) : 151-154, 207.
[29] FAIRBAIRN S, SMIT A, JACOBSON D, et al. Environmental stress and aroma production during wine fermentation [J]. South Afr J Enol Viticult, 2016, 35(2) : 23-28.
[30] WU Wenlin. Facteurs affectant la teneur en ester dans la bière et mesures de contrôle [J]. Beer Sci Technol, 2015(4) : 33-34.
[31] TAO Xianbin, ZHOU Peng, HAO Junhong, et al. Analysis of aroma components in wine by gas chromatography-mass spectrometry [J]. Analytical Laboratory, 2012, 31(6) : 24-29.
[32] ALVES V, GONCALVES J, FIGUEIRA J A, et al. Beer volatile fingerprinting at different brewing steps [J]. Food Chem, 2020, 326 : 126856.
[33] LABRADO D, FERRERO S, CABALLERO I, et al. Identification by NMR of key compounds present in beer distillates and residual phases after dealcoholization by vacuum distillation [J]. J Sci Food Agr, 2020, 100(10) : 3971-3978.
[34] HE Jiaming. Étude préliminaire sur le vieillissement de la bière à Yangjin [D]. Tai’an : Université agricole de Shandong, 2013.
[35] SHI Jinhong. Étude préliminaire sur les facteurs affectant les substances ester pendant le brassage de la bière [D]. Wuxi : Jiangnan University, 2008.
[36] STULIKOVA K, BULIR T, NESPOR J, et al. Application of high-pressure processing to assure the storage stability of unfiltered lager beer [J]. Molecules (Bâle, Suisse), 2020, 25(10) : 2414.
[37] RAO Yuanyuan, NI Fang, SUN Yun, et al. Efficient recovery of the volatile aroma components from blackberry juice using a ZIF-8/PDMS hybrid membrane [J]. Separat Purif Technol, 2020, 230 : 115844.
[38] GAGULA G, MASTANJEVIC K, et al. The influence of packaging material on volatile compounds of pale lager beer [J]. Food Packag Shelf Life, 2020, 24 : 100496.