Bira, Huangjiu ve üzüm şarabı ile birlikte dünyanın üç büyük alkollü içeceği olarak bilinir ve yaşam döngüsü binlerce yıl boyunca uzanmıştır. Bira endüstrisinin gelişmesiyle birlikte, demleme süreci ve üretim türlerindeki farklılıklar nedeniyle, modern bira temel olarak Ale bira (üstten fermente bira) ve Lager bira (alttan fermente bira) olarak ikiye ayrılmıştır [2]. Ale bira ile karşılaştırıldığında, Lager bira daha düşük fermantasyon sıcaklığına ve daha uzun bir döngüye sahiptir; sadece narin ve zengin bir köpüğe ve ferahlatıcı ve saf bir tada sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda tek tip kaliteye sahiptir ve ölçekte endüstriyel üretim için uygundur [3]. Bu nedenle, Lager bira hafif ve ferahlatıcı lezzeti ve istikrarlı kalitesi nedeniyle tüketiciler tarafından derinden tercih edilmektedir ve modern endüstriyel biranın ana ürünü olarak yavaş yavaş Ale biranın yerini almıştır. Biradaki yaygın uçucu aroma bileşikleri arasında alkoller, esterler, aldehitler ve ketonlar vb. bulunmaktadır. Bu bileşiklerin kalitesi ve içeriği sadece biranın tadını ve lezzetini belirlemekle kalmaz, aynı zamanda biranın kalitesini de belirli bir ölçüde etkiler [5]. Son yıllarda, tüketicilerin bira kalitesi ve lezzetine yönelik gereksinimleri giderek arttığından, biranın lezzetinin nasıl korunacağı ve geliştirileceği birçok üretim işletmesinin ortak ilgi odağı haline gelmiştir [6].

Malt, bira yapımında kullanılan ana hammaddedir. Biranın “omurgası” olan maltın kalitesindeki kusurlar doğrudan sakkarifikasyon ve filtrasyonda anormalliklere yol açacak, üretim verimliliğini azaltacak ve ürün maliyetini artıracaktır [7]. Bu nedenle, maltın bileşimi ve kalitesi bira aroması ve kalitesiyle ilgilidir. Aynı zamanda, son yıllarda Çin’de bira üretiminin istikrarlı bir şekilde artmasıyla birlikte, yerli maltların kalitesi ve verimi giderek düşmüş, bu da Çin bira endüstrisinin yüksek kaliteli hammaddelere olan talebini artırmıştır [8]. Maltın bira kalitesi üzerindeki etkisine ilişkin araştırmalara gelince, şu anda esas olarak β-glukan ve protein gibi bileşenlerin analizine [9] veya fermantasyon sıcaklığı ve ezme işlemi gibi temel bira üretim parametrelerinin optimizasyonuna [10] odaklanırken, bira hammaddelerinin kaynağında seçimi ve kontrolü üzerine yapılan çalışmalar nispeten azdır.

Bira üretimini kaynağından kontrol etmek amacıyla, bir laboratuvar bira fermantasyon simülasyon sistemi aracılığıyla, bu çalışmada üç farklı malt türünün kalitesi ve bunların bira kalitesi ve bira aroması üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Ekstrakt oranı, α-amino asit azotu, sakarifikasyon gücü ve Kolbach indeksi gibi malt kalite indekslerinin yanı sıra alkol içeriği ve orijinal şıra konsantrasyonu gibi demlenen biranın fizikokimyasal indeksleri ölçülerek ve aroma bileşenlerindeki farklılıkları analiz etmek için gaz kromatografisi-kütle spektrometresi (GC-MS) ile birleştirilmiş tepe boşluğu katı faz mikro ekstraksiyonu (HS-SPME) kullanılarak, yüksek kaliteli Lager birası üretmek ve endüstriyel üretimi için teorik referans sağlamak amacıyla bira fermantasyonu için en uygun malt çeşidi seçilmiştir.

1 Materyaller ve Yöntemler

1.1 Malzemeler ve Reaktifler

1.1.1 Gerinim

Bira mayası(Saccharomyces cerevisiae) Lager 497: laboratuvar stoğu.

1.1.2 Kimyasal reaktifler

Maya özütü, pepton, agar tozu (tüm biyokimyasal reaktifler): Bioengineering (Shanghai) Co., Ltd; susuz glikoz, iyot, potasyum iyodür (hepsi analitik sınıf): Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd; 3-oktanol (kromatografik sınıf): Sigma-Aldrich, ABD; İngiliz maltı (Eng), Kanada maltı (Can), Alman maltı (Ger) ve SAAZ şerbetçiotu: ithal ticari alım.

1.1.3 Besin ortamı

Maya özütü pepton dekstroz (maya özütü pepton dekstroz, YPD) ortamı: maya özütü 10 g/L, pepton 20 g/L, susuz glikoz 20 g/L, 115 ℃’de 20 dakika sterilize edin.
Şıra ortamı: kendi yaptığınız şıra, 105 ℃’de 10 dakika sterilize edin.

1.2 Aletler ve ekipmanlar

DLEUW22050 malt değirmeni: Bühler-Miag, İsviçre; BGT-8A sakkarimetre: Hangzhou BoRi Technology Co, Ltd; Trace1310-ISQ LT gaz kromatografisi-kütle spektrometresi: TG-WAXMS A kapiler kolon (60 m × 0,25 mm × 0,25 μm), TriPlus RSH otomatik tepe boşluğu örnekleyici, tepe boşluğu katı faz mikro ekstraksiyon fiberi (50/30 μm DVB/Karboksen/PDMS): Thermo Scientific, ABD.

1.3 Test yöntemleri

1.3.1 Laboratuvar Lager bira fermantasyon simülasyon sisteminin kurulması

Uygun miktarda malt tartın, ezme için su ekleyin ve sakarifikasyon tamamlandıktan sonra filtre edin ve berrak şırayı toplayın. 60 dakika kaynatılır, bu sırada uygun miktarda şerbetçiotu eklenir. Tekrar süzün, şıra konsantrasyonunu ayarlayın, berrak şıra elde edin. 105 ℃’de 10 dakika sterilize edin, soğutun ve dağıtın.

Maya aktivasyon kültürü: 1 mL şıra ortamına bir ilmek dolusu tek koloni aşılayın, 12 saat boyunca 25 ℃, 220 r/dak’da kültürleyin; yukarıdaki kültürü 9 mL şıra ortamına aktarın, 12 saat boyunca 20 ℃, 220 r/dak’da kültürleyin; daha sonra yukarıdaki 10 mL kültürü 90 mL şıra ortamına aktarın, 12 saat boyunca 15 ℃, 220 r/dak’da kültürleyin. Bekletin, maya hücresi süspansiyonunu alın; 1 × 10⁶ CFU / mL’de şıra ortamına aşılayın, ardından kauçuk bir tıpa ile kapatın ve aseptik olarak kapatın [13].

Laboratuvar simülasyonlu fermantasyon: 8 gün boyunca 12 ℃’de statik olarak kültür yapın. Fermantasyon şekeri derecesi yaklaşık 4 °Bx olduğunda, birincil fermantasyon sona erer. Statik olarak 7 gün boyunca 4 ℃’ye yerleştirin; şarapta belirgin bir diasetil aroması olmadığında fermantasyon tamamlanır [14].

1.3.2 Malt kalite indeksi test yöntemi

Uygun miktarda malt alın ve hafif endüstri standardı QB/T 1686-2008 “Bira maltı” analitik yöntemine göre ekstrakt oranı, α-amino asit azotu, sakarifikasyon gücü ve Kolbach indeksi (KI değeri olarak da adlandırılır) gibi kalite indekslerini belirleyin.

1.3.3 Bira fizikokimyasal indeks test yöntemi

Fermantasyondan sonra, test için numuneler alın ve ulusal standart GB/T 4928-2008 “Bira analiz yöntemleri” ne göre alkol içeriği ve orijinal şıra konsantrasyonu gibi biranın fizikokimyasal indekslerini belirleyin.

1.3.4 Bira aroması maddeleri için GC-MS tespit yöntemi

(1) Kromatografik koşullar: TG-WAXMS A kapiler kolon (60 m × 0,25 mm × 0,25 μm), sıcaklık programı: 1 dakika boyunca 40 ℃’de tutun, sıcaklığı 3 ℃ / dk’da 180 ℃’ye yükseltin, ardından 20 ℃ / dk’da 230 ℃’ye yükseltin, 15 dakika boyunca tutun. Buharlaştırma odası sıcaklığı 250 ℃, taşıyıcı gaz yüksek saflıkta helyum (saflık >%99,99), taşıyıcı gaz akışı 1,0 mL/dak, bölünmüş enjeksiyon yok, çözücü gecikme süresi 1 dakika Kütle spektrometresi koşulları: EI iyonizasyon modu, iyon kaynağı sıcaklığı 230 ℃, kuadrupol sıcaklığı 150 ℃, elektron enerjisi 70 eV, emisyon akımı 34,6 μA, arayüz sıcaklığı 280 ℃, kütle tarama aralığı 29～500 amu.
(2) Numune hazırlama: 20 mL tepe boşluğu şişesine 7,5 mL bira numunesi alın, 0,5 mL 3-oktanol dahili standart çözeltisi (0,3 mg/L) ekleyin, sıkıca kapatın, alüminyum kapakla sıkıştırın. 60 ℃ su banyosunda tutun, 40 dakika boyunca tepe boşluğu ekstraktı; fiberi geri çekin, 5 dakika boyunca desorpsiyon için GC enjektörüne yerleştirin [15].
(3) Kalitatif ve kantitatif analiz
Bira örneğindeki aroma maddelerinin toplam iyon kromatogramını tespit etmek için GC-MS analizi yoluyla, fermantasyon sıvısındaki uçucu aroma bileşenlerini nitelemek için tutma indeksi (tutma indeksi, RI) ile birlikte Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi (Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi, NIST) 2014 standart kütle spektral kütüphane aramasını kullanın ve kantitatif analiz için pik alanı normalleştirme yöntemini kullanın [16].

2 Sonuçlar ve analiz

2.1 Farklı malt türlerinin ana kalite endeksleri

2.1.1 Farklı malt türlerinin Kolbach indeksi

Bira maltının Kolbach indeksi esas olarak maltlama işlemi sırasında malt proteininin çözünme derecesini yansıtır ve %40～%45 arasında tutulması uygundur [17-18]. Üç farklı malt türü arasında, Can ve Ger maltlarının Kolbach indeksleri sırasıyla orta, %45 ve %40 iken; Eng maltının Kolbach indeksi nispeten yüksektir (%50) ve üçü arasında önemli bir fark vardır (P<0.05).

(şekil notu) Farklı harfler farklı maltlar arasındaki önemli farklılıkları göstermektedir (P<0.05). Aşağıda da aynı.
Şekil 1 Farklı malt türlerinin Kolbach indeksleri

2.1.2 Farklı malt türlerinin sakarifikasyon gücü

Sakarifikasyon gücü, nişasta sakarifikasyon enzim aktivitesi olarak da adlandırılır; nişasta sakarifikasyon enzim aktivitesi ne kadar yüksekse, sakarifikasyon gücü değeri o kadar yüksek ve malt kalitesi o kadar iyi olur [19]. Malt sakarifikasyon gücü Windisch-Kolbach (WK) birimleriyle ifade edilir: 20 ℃ ve pH 4.3 koşulları altında, 100 g susuz malt, 1 g maltoz üretmek için 30 dakika boyunca çözünür nişastayı ayrıştırır, bu da 1 WK’dır. QB/T 1686-2008 “Bira maltı” analiz yöntemine göre, üç malt örneğinin sakarifikasyon güçleri sırasıyla 357 WK, 414 WK ve 392 WK olup, hepsi premium standarttan (>260 WK) önemli ölçüde yüksektir ve üçü arasında önemli bir fark yoktur (P>0.05).

Şekil 2 Farklı malt türlerinin sakarifikasyon gücü

2.1.3 Farklı malt türlerinin ekstrakt oranı ve α-amino asit azotu

Malt ekstrakt oranı bir dereceye kadar arpanın çimlenme sürecindeki madde kaybını yansıtır. QB/T 1686-2008 “Bira maltı” analiz yöntemine göre, farklı malt türlerinin ekstrakt oranının ölçülen sonuçları Şekil 1’de gösterilmiştir. 3. Şekil 3’ten Ger maltının ekstrakt oranının (kuru bazda) ≥%79 olduğu ve birinci sınıf soluk malta ait olduğu; Can maltının ekstrakt oranının (kuru bazda) ≥%77 olduğu ve birinci sınıfa ait olduğu; Eng maltının ekstrakt oranının (kuru bazda) ≥%75 olduğu ve ikinci sınıfa ait olduğu görülebilir.

Şekil 3 Farklı malt türlerinin ekstrakt oranı ve α-amino asit azotu içerikleri

α-amino asit azotu, malt proteininin bozulma derecesini ve proteolitik enzimlerin aktivitesini yansıtır ve maltlama işlemi sırasında şıradaki serbest amino azot miktarını belirler. Genel olarak endüstriyel üretim, fermantasyon sırasında şıradaki α-amino asit azot içeriğinin ≥160 mg/L olmasını gerektirir ve yaklaşık 180～220 mg/L’de kontrol edilmesi uygundur. Şekil 3’ten, farklı malt örnekleri arasında, Ger maltının α-amino asit azot içeriğinin nispeten orta düzeyde (186 mg/L) olması dışında, Eng ve Can maltlarının α-amino asit azot içeriklerinin nispeten düşük, sırasıyla 125 mg/L ve 118 mg/L olduğu görülebilir.

2.2 Malt türlerinin bira fermantasyon sıvısının fizikokimyasal indeksleri üzerindeki etkisi

2.2.1 Malt türlerinin bira fermantasyon sıvısının alkol içeriği ve orijinal şıra konsantrasyonu üzerindeki etkisi

Üç farklı malt türüyle demlenen biranın alkol içeriği ve orijinal şıra konsantrasyonu karşılaştırılmış ve sonuçlar Şekil 1’de gösterilmiştir. 4.

Şekil 4 Farklı malt türlerinin Lager biranın alkol içeriği ve orijinal şıra konsantrasyonu üzerindeki etkisi

Bira mayalama sırasında maya, şıradaki çeşitli fermente edilebilir şekerleri emer ve metabolize eder ve son olarak etanol ve CO₂ üretir [20]. Şekil 4’ten, üç malt fermantasyon ürünü arasında, Can malt ile demlenen biranın %2,97vol ile en yüksek alkol içeriğine sahip olduğu görülebilir; Eng malt ile demlenen bira %2,91vol alkol içeriği ile ikinci sıradadır; Ger malt ile demlenen biranın alkol içeriği Eng ve Can biralarınkinden (%2,19vol) önemli ölçüde daha düşüktür (P<0,05).

Orijinal şıra konsantrasyonu, şıradaki ekstrakt içeriğinin yüzdesini ifade eder. Biranın alkol içeriği ne kadar yüksekse, orijinal şıra konsantrasyonu da o kadar yüksektir [21]. Şekil 4’ten Ger biranın orijinal şıra konsantrasyonunun düşük olduğu (7,56 °P), stabil kaliteye ve iyi depolanabilirliğe sahip olduğu; Eng ve Can biraların orijinal şıra konsantrasyonlarının orta düzeyde olduğu (sırasıyla 8,55 °P ve 8,63 °P), tam gövdeli ve daha iyi kaliteye sahip olduğu görülebilir.

2.2.2 Malt türlerinin bira fermantasyon sıvısının gerçek konsantrasyonu ve fermantasyon derecesi üzerindeki etkisi

Bira konsantrasyonu, gerçek konsantrasyon ve görünür konsantrasyon dahil olmak üzere bira veya fermantasyon sıvısındaki ekstraktın (şekerler, amino asitler ve diğer çözünür organik ve inorganik maddeler) kütle yüzdesini ifade eder [22]. Görünür konsantrasyon, fermantasyon sıvısındaki konsantrasyonun doğrudan ölçülmesiyle elde edilen konsantrasyon anlamına gelir; gerçek konsantrasyon ise fermantasyon sıvısından alkolün damıtılması ve ardından konsantrasyonun ölçülmesiyle elde edilen konsantrasyon anlamına gelir.

Fermantasyon derecesi, maya tarafından tüketilen şıra özütünün yüzdesini ifade eder ve fermantasyonun normal olup olmadığına karar vermek için önemli bir indeks olarak, görünür fermantasyon derecesi ve gerçek fermantasyon derecesi olarak ikiye ayrılabilir. Özellikle, görünür fermantasyon derecesi görünür konsantrasyon ile hesaplanırken, gerçek fermantasyon derecesi gerçek konsantrasyon ile hesaplanır (gerçek fermantasyon derecesi olarak da adlandırılır) [23]. Genel olarak, görünür fermantasyon derecesi gerçek fermantasyon derecesinden daha yüksektir. Üç farklı malt türüyle demlenen biraların konsantrasyonları ve fermantasyon dereceleri karşılaştırılmış ve sonuçlar Şekil 1’de gösterilmiştir. 5.

Şekil 5 Farklı malt türlerinin Lager biranın konsantrasyonu (A) ve fermantasyon derecesi (B) üzerindeki etkisi

Şekil 5A’dan görülebileceği üzere, üç çeşit maltla üretilen biralar arasında Ger birasının gerçek konsantrasyonu (%3,22) en yüksektir ve Eng ve Can biralarından önemli ölçüde farklıdır (P<0,05), Eng ve Can biraları arasında ise önemli bir fark yoktur (P>0,05). Üç çeşit malt ile üretilen biralar arasında, Ger birasının görünür konsantrasyonu (%1,64) en yüksektir ve Eng birası ile arasında anlamlı bir fark yoktur (P>0,05), Can birası ise en düşük görünür konsantrasyona sahiptir ve diğer iki biradan anlamlı bir fark vardır (P<0,05). Eng ve Ger biraları ile karşılaştırıldığında, Can birası düşük ekstrakt içeriğine ve tatlılık içermeyen ferahlatıcı bir tada sahiptir.

Şekil 5B’den görülebileceği üzere, üç çeşit maltla üretilen biralar arasında, Eng ve Can biralarının gerçek fermantasyon dereceleri sırasıyla %67,21 ve %67,97 ile nispeten yüksektir ve aralarında önemli bir fark yoktur (P>0,05); Ger birasının gerçek fermantasyon derecesi en düşüktür (%57,44) ve bu da yüksek gerçek konsantrasyonuyla tutarlıdır (P<0,05). Üç çeşit maltla üretilen biralar arasında, Can biranın görünür fermantasyon derecesi en yüksektir (%86,41), bunu Eng bira (%81,21) ve Ger bira en düşüktür (%78,30) ve aralarında önemli bir fark vardır (P<0,05). Sonuçlar, Eng ve Ger maltları ile karşılaştırıldığında, mayanın Can maltı ile hazırlanan şırada daha yüksek bir ekstrakt kullanım oranına sahip olduğunu, bunun da maya büyümesi ve etanol üretimi için elverişli olduğunu ve alkol içeriği analizinin sonuçlarıyla tutarlı olduğunu göstermektedir.

2.3 Malt türlerinin bira aroma maddeleri üzerindeki etkisi

Aroma bileşenleri bira kalitesinin değerlendirilmesinde anahtar faktörlerdir. Bu deneyde, üç farklı malt türüyle fermente edilen bira örnekleri üzerinde GC-MS analizi gerçekleştirilmiş ve aroma maddelerinin sonuçları Tablo 1’de gösterilmiştir.

Tablo 1 Farklı malt türleri ile fermente edilen biraların aroma bileşenleri içeriği

Örnek	Eng bira bağıl içeriği/%	Eng bira standart sapması	Kutu bira bağıl içerik/%	Kutu bira standart sapması	Ger birasıgöreceli içerik/%	Ger birası standart sapma
Fenetil alkol	35.16	8.98	46.37	5.92	41.07	15.64
İzoamil alkol	21.90	6.08	39.01	0.92	27.01	9.18
Etanol	0.20	0.25	8.41	4.22	3.62	0.79
İzobütanol	1.44	0.49	2.11	0.15	2.03	0.81
Oktanol	0.70	0.13	1.24	0.04	0.52	0.12
1-Dekanol	0.57	0.22	1.09	0.29	0.17	0.07
Linalool	0.51	0.09	0.88	0.04	0.52	0.21
trans-Nerolidol	0.49	0.14	0.93	0.07	0.79	0.33
Geraniol	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
n-Amil alkol	0.17	0.16	0.39	0.06	0.25	0.06
1-Heksadekanol	0.10	0.01	0.27	0.04	0.27	0.10
3-(Metiltiyo)-1-propanol	0.16	0.07	0.31	0.05	0.13	0.06
9-Hexadecen-1-ol	0.10	0.06	0.33	0.03	0.05	0.02
1-Bütanol	0.16	0.02	0.27	0.02	0.11	0.04
Furfuril alkol	0.08	0.01	0.16	0.04	0.22	0.13
2,3-Bütandiol	–	–	0.14	0.03	–	–
Linalool	0.07	0.02	0.08	0.01	0.13	0.04
1-Dodekanol	0.04	0.01	0.08	0.02	0.07	0.03
n-Bütanol	0.02	0.01	0.02	0.00	0.05	0.01
2-Heksadekanol	0.02	0.01	–	–	0.02	0.01
Nerol	0.01	0.00	0.02	0.00	0.03	0.01
Benzil alkol	–	–	0.02	0.00	0.01	0.01
Toplam alkoller	62.59	16.93	102.91	11.98	77.88	27.99
Etil oktanoat	20.64	1.49	34.52	8.22	13.01	6.98
Etil hekzanoat	7.03	1.91	13.78	2.01	4.29	0.99
Etil asetat	3.65	0.93	7.16	0.46	4.34	1.35
İzoamil asetat	2.59	0.55	7.96	1.32	2.13	0.61
Etil benzoat	2.69	0.28	6.09	1.70	3.35	1.50
Etil fenilasetat	1.80	0.08	4.41	1.25	5.71	3.63
Etil kaprat (Etil dekanoat)	1.14	0.26	3.62	1.20	1.53	0.66
Etil 9-hekzadekenoat	1.57	0.76	2.15	0.85	1.12	0.86
Etil bütirat	0.42	0.11	0.77	0.06	0.29	0.06
Etil laktat	–	–	0.66	0.08	0.42	0.22
Etil bütirat (yağ benzeri ester)	0.16	0.06	0.58	0.02	0.44	0.23
Etil oktadekanoat	0.10	0.03	0.26	0.00	0.18	0.06
2,2,4-Trimetil-1,3-pentandiol diizobütirat	0.14	0.06	0.28	0.03	0.08	0.01
Etil tetradekanoat	0.06	0.01	0.20	0.02	0.09	0.05
Sikloheksil sülfamik asit esteri	0.06	0.04	0.26	0.08	0.10	0.02
Etil nonanoat	0.04	0.01	0.17	0.05	0.09	0.04
Etil 2-hekzenoat	0.06	0.01	0.12	0.01	0.10	0.05
İzobütil asetat	0.06	0.02	0.13	0.02	0.07	0.02
Etil 3-fenilpropiyonat	0.04	0.00	0.10	0.01	0.05	0.02
Dimetil ftalat	0.06	0.02	0.10	0.01	0.04	0.01
Dietil ftalat	0.05	0.01	0.07	0.02	0.08	0.03
Diizobütil ftalat	0.05	0.01	0.07	0.00	0.04	0.01
Etil 9-hekzadekenoat	0.02	0.01	0.10	0.03	0.06	0.02
Propil asetat	0.04	0.01	0.07	0.00	0.05	0.01
Etil bütirat	0.02	0.00	0.08	0.01	0.05	0.02
Etil izovalerat	–	–	0.06	0.01	–	–
Etil asetat	–	–	0.06	0.01	–	–
Etil fenilasetat	–	–	0.06	0.00	–	–
Metil benzoat	0.01	0.00	0.02	0.00	0.05	0.01
İzobütil kaprat	–	–	0.03	0.01	0.07	0.03
3-Metilbütil 2-metilpropanoat	0.02	0.00	0.09	0.01	–	–
Etil 2-metilbütirat	0.02	0.01	0.05	0.00	0.03	0.01
Etil linoleat (dallı zincirli düz zincirli)	0.01	0.00	0.05	0.01	–	–
Etil fenilasetat	0.01	0.00	–	–	0.02	0.01
Metil asetat	0.01	0.00	0.02	0.00	–	–
Amil asetat	–	–	0.02	0.00	0.01	0.00
Toplam esterler	42.57	6.68	84.11	17.5	37.89	17.52
Benzaldehit	0.19	0.05	0.43	0.07	0.29	0.14
Asetaldehit	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
Valeraldehit	0.07	0.01	0.12	0.03	0.06	0.01
İzovaleraldehit	–	–	0.05	0.01	0.03	0.01
4-Hidroksi-3-metoksibenzaldehit	0.03	0.01	0.05	0.00	–	–
Heksanal	–	–	0.03	0.00	0.02	0.00
Toplam aldehitler	0.44	0.17	1.13	0.18	1.06	0.49
2-Oktanon	0.02	0.00	–	–	0.22	0.28
4,6-Dimetil-2-heptanon	0.05	0.01	0.06	0.01	0.07	0.02
4-Metil-2-heptanon	0.04	0.01	0.04	0.01	–	–
Aseton	0.02	0.00	0.04	0.00	0.03	0.00
Metil oktenon	0.01	0.00	0.02	0.00	0.02	0.00
2-Nonanon	0.01	0.00	0.02	0.01	0.01	0.00
2-Heksanon	0.01	0.00	0.01	0.00	0.01	0.00
Toplam ketonlar	0.16	0.02	0.19	0.03	0.36	0.30
Kaproik asit	32.16	5.44	66.03	9.41	46.23	15.99
Oktanoik asit	5.75	1.32	10.51	2.61	23.20	9.54
Hekzanoik asit	2.55	0.48	5.04	0.73	3.20	0.93
9-Dekenoik asit	3.32	1.40	0.78	0.84	4.33	1.78
Asetik asit	0.50	0.13	0.96	0.12	0.69	0.27
2-Metilbütirik asit	–	–	0.16	0.07	0.25	0.09
Butirik asit	0.11	0.06	–	–	0.06	0.03
İzobütirik asit	0.02	0.00	–	–	0.12	0.04
Valerik asit	–	–	–	–	0.04	0.01
Toplam asitler	44.41	8.83	83.48	13.78	78.12	28.68

Not: “-” algılanmadığını gösterir.

Tablo 1’den de görülebileceği gibi, üç bira örneğindeki uçucu aroma maddelerinin türleri genel olarak benzerdir. 35 alkol, 24 ester, 9 asit, 7 aldehit ve 7 keton olmak üzere toplam 82 aroma maddesi tespit edilmiştir. Bunlar arasında, Eng bira, Kutu bira ve Ger birada sırasıyla 71, 75 ve 73 aroma maddesi tespit edilmiş ve uçucu aroma bileşenlerinin toplam göreceli içerikleri sırasıyla %150,17, %271,82 ve %195,31 olmuştur.

Üç birada toplam 24 alkol maddesi tespit edilmiştir. Eng bira, Can bira ve Ger biranın her birinde 20’si ortak olmak üzere 22 alkol maddesi tespit edilmiştir; alkollerin toplam göreceli içerikleri sırasıyla %62,59, %102,91 ve %77,88 olup, ilgili bira örneklerinin toplam aroma maddelerinin %41,68, %37,86 ve %39,88’ini oluşturmaktadır. Bunlar arasında ana alkol maddeleri fenetil alkol, izoamil alkol, etanol, izobütanol vb. içerir. Alkoller esas olarak fermantasyon sırasında maya metabolizmasından, ikinci olarak da şıradaki şekerlerin ve ester maddelerinin ayrışmasından vb. kaynaklanmaktadır. [24]. Farklı malt türlerinin fermantasyon sonuçları, fenetil alkol ve izoamil alkolün üç bira örneğinde en yüksek içeriğe sahip olduğunu ve ikisinin içeriğinin toplam alkol içeriğinin %82,97-%91,16’sını oluşturduğunu göstermiştir.

Biradaki yüksek alkollerin önemli bir bileşeni olan fenetil alkol ve izoamil alkol, alkollü içeceklere tam bir aroma ve tat kazandırır ve şarabın uyumunu artırarak bira gövdesinin ana aromasını oluşturur. Fenetil alkol esas olarak aminotransferaz, dekarboksilaz ve dehidrojenaz etkisi altında Ehrlich yolu ile fenilalaninden sentezlenir [25] ve endosperm ve tüm arpadan ziyade maltın kabuğundan kaynaklanır [26]. Üç bira örneği arasında fenetil alkolün nispi içeriği en yüksek Can örneğinde (%46,37), ardından Ger örneğinde (%41,07) ve en düşük Eng örneğinde (%35,16) bulunmuştur. Daha yüksek bir alkol olan bütanol, bira gövdesine güçlü bir keskin tat verir [27]. Diğer bira örnekleriyle karşılaştırıldığında, Eng örneğindeki izobütanolün nispi içeriği en düşüktür ve bira aroması üzerinde nispeten küçük bir etkiye sahiptir. Daha yüksek alkoller belirli ester bileşiklerinin öncü maddeleridir, bira fermantasyonu sırasında oluşan ester türlerini arttırır, bu da bira aromasında önemli bir rol oynar ve biranın duyusal kalitesini arttırabilir [28]. Kutu bira, toplam ester maddelerinin zengin bir göreceli içeriğine sahiptir ve Kanada maltı, daha yüksek alkol içeriğine sahip bira yapımı için daha uygundur.

2.3.2 Ester maddelerinin karşılaştırmalı analizi

Uygun uçucu ester bileşikleri sadece biranın lezzet ve aroma koordinasyonunu zenginleştirmekle kalmaz, aynı zamanda bira yaşlandırma maddeleri üzerinde belirli bir maskeleme etkisine sahiptir [29]. Üç bira örneğinde, başta etil oktanoat, etil hekzanoat, etil asetat vb. olmak üzere toplam 35 ester maddesi tespit edilmiştir. Eng bira, Kutu bira ve Ger birada sırasıyla 30, 34 ve 30 ester maddesi tespit edilmiştir; bunlardan 26 ester yaygındır; toplam esterlerin göreceli içerikleri sırasıyla %42.57, %84.11 ve %37.89’dur ve ilgili bira örneklerinin toplam aroma maddelerinin %28.35, %30.94 ve %19.40’ını oluşturmaktadır.

Uçucu esterler biradaki önemli aroma maddeleridir ve aynı zamanda bira aromasının ana taşıyıcısıdır [30]. Uygun miktarlardaki esterler biraya çiçeksi ve meyvemsi aromalar vererek aromayı ahenkli hale getirir [31]. Bunlar arasında etil oktanoat, etil hekzanoat, etil asetat ve izoamil asetat biradaki tipik ester maddeleridir [32]. Eng bira, Kutu bira ve Ger birada, etil oktanoatın nispi konsantrasyonu en yüksektir ve toplam esterlerin sırasıyla %48,48, %41,04 ve %34,34’ünü oluşturarak bira gövdesine tatlı ve yumuşak bir aroma verir. Aynı zamanda, ananas ve elma aromalı etil hekzanoat, tatlı aromalı etil asetat ve muz aromalı izoamil asetat nispeten yüksek içeriklere sahiptir ve biraya zengin bir meyve aroması kazandırır [33].

Bunlar arasında, Can bira en yüksek toplam nispi ester içeriğine ve en zengin ester türlerine sahiptir; aynı zamanda elma ve şeftali meyveli aromalara ve hoş kokuya sahip olan ve biradaki fenetil alkolün getirdiği sinirliliği uygun şekilde hafifletebilen nispeten yüksek konsantrasyonda etil asetat içerir.

Esterler ve alkoller bira aroma maddelerinin en önemli bileşenleridir. Göreceli ester içeriği yüksek veya esterlerin alkollere oranı uygun olduğunda bira daha zengin bir aromaya sahip olacaktır; yüksek alkol içeriği baş ağrısını etkili bir şekilde hafifletebilir ve esterlerin alkollere oranı biranın aroma noktalarını değerlendirmek için önemli bir temeldir [34]. Genel olarak, ester/alkol oranının 3~4 olması daha idealdir, ancak şu anda çoğu bira daha düşük olma eğilimindedir [35].

Üç bira örneğindeki ester-alkol oranı sonuçları Tablo 2’de gösterilmektedir. Tablo 2’den görülebileceği gibi, Ger birasının ester-alkol oranı 2~3 arasında en yüksek iken, diğer iki bira örneğinin ester-alkol oranlarının her ikisi de 1~2 arasındadır. Dolayısıyla, farklı malt türlerinin demlenmiş biranın ester-alkol oranında hala büyük farklılıklar yarattığı görülebilir.

Tablo 2 Farklı malt türlerinin alkollerin esterlere oranı üzerindeki etkisi

Örnek	Toplam alkoller	Toplam esterler	Alkollerin esterlere oranı
İngiliz birası	62.59	42.57	1.47
Kutu bira	102.91	84.11	1.22
Ger birası	77.88	37.89	2.06

2.3.3 Aldehit maddelerin karşılaştırmalı analizi

Aldehitler, biradaki yaşlandırma bileşiklerinin ana sınıfıdır. Taze biradaki aldehit bileşikleri esas olarak şıra kaynatma veya filtreleme sırasında oluşur; depolama süresinin uzamasıyla birlikte, yaşlanan aldehit bileşiklerinin içeriği giderek artar ve sonuçta biranın lezzetinde istikrarsızlığa ve bozulmaya neden olur [36]. Üç bira örneğinde, benzaldehit (acı badem, kiraz ve vişne aromaları), asetaldehit (yeşil ot aroması) vb. dahil olmak üzere toplam 7 aldehit maddesi tespit edilmiştir. Eng bira, Kutu bira ve Ger birada sırasıyla 5, 7 ve 6 aldehit maddesi tespit edilmiştir; bunlardan 4 aldehit yaygındır; toplam aldehitlerin göreceli içerikleri sırasıyla %0,44, %1,13 ve %1,06 olup toplam aroma bileşenlerinin %0,29, %0,42 ve %0,54’ünü oluşturmaktadır.

Benzaldehit, birada en yüksek içeriğe sahip düşük uçuculuğa sahip aldehittir ve acı-badem cevizi aromasına sahiptir [37]. Can örneğindeki benzaldehitin bağıl içeriği (%0,43) diğer bira örneklerinden önemli ölçüde daha yüksektir. Fermantasyon sırasında oluşan benzaldehit, bira örneğine yeşil-çimenimsi bir tat verecek ve raf ömrünü kısaltacaktır. Birada öne çıkan bir aroma bileşeni özelliği olarak, Ger örneğinin etanol içeriği diğer bira örneklerinden önemli ölçüde daha yüksektir ve belirgin bir ham-şıra tadı oluşturur.

Üç bira örneği arasında, Eng birasındaki aldehit aroma maddelerinin göreceli içeriği nispeten düşüktür; Can birasındaki aldehit aroma maddelerinin göreceli içeriği en yüksektir ve biranın tipikliğini korurken toplam aldehitler en yüksektir; Ger örneği Can örneğine kıyasla nispeten düşük bir aldehit aroma maddesi içeriğine sahiptir, ancak bu örneğin toplam aroma bileşenleri içindeki yüzdesi en yüksektir.

2.3.4 Keton maddelerinin karşılaştırmalı analizi

Üç bira örneği arasında toplam 7 keton maddesi tespit edilmiştir. Eng bira, Kutu bira ve Ger birada sırasıyla 6, 7 ve 6 keton maddesi tespit edilmiştir; bunlardan 5 keton yaygındır; ketonların toplam göreceli içerikleri sırasıyla %0,16, %0,19 ve %0,36 olup toplam aroma bileşenlerinin %0,11, %0,07 ve %0,18’ini oluşturmaktadır.

Üç bira örneği arasında, Eng örneği en zengin keton aroma maddesi türlerine, Ger örneği ise en yüksek keton aroma maddesi içeriğine sahiptir. Keton içeriğinde önemli bir fark olmamasına rağmen, Ger örneğindeki göreceli içerik en yüksektir (%0,22) ve bira örneğine güçlü bir “fermente aroma, pişmiş pirinç aroması” verir ve süt, peynir ve mantar aromaları eşlik ederken, Can birada keton tespit edilmemiştir.

2.3.5 Asit maddelerin karşılaştırmalı analizi

Üç bira örneği arasında kaproik asit, oktanoik asit ve hekzanoik asit gibi 9 asit maddesi tespit edilmiştir. Eng bira, Kutu bira ve Ger birada sırasıyla 7, 6 ve 9 asit maddesi tespit edilmiş olup, bunlardan 5 asit ortaktır; asitlerin toplam göreceli içerikleri %44,41, %83,48 ve %13,78 olup, toplam aroma bileşenlerinin %29,56, %30,70 ve %39,99’una karşılık gelmektedir.

Eng bira, kutu bira ve Ger birada, kaproik asitin göreceli içeriği en yüksek olup toplam asitlerin sırasıyla %72,42, %79,10 ve %59,18’ini oluşturmaktadır; oktanoik asit ise ikinci sırada olup toplam asitlerin sırasıyla %12,95, %12,59 ve %29,70’ini oluşturmaktadır. Her ikisi de biradaki “asidik kötü aromanın” temsili maddeleridir. Bira gövdesinde kolayca ekşimiş koku oluşturarak bira kalitesinde düşüşe yol açarlar; bunlar arasında Can örneğindeki kaproik asidin nispi içeriği (%66,03) ve Ger örneğindeki oktanoik asidin nispi içeriği (%23,20) diğer bira örneklerinden önemli ölçüde daha yüksektir. Aynı zamanda, her üç bira örneğinde de hekzanoik asit tespit edilmiştir ve Can örneği en yüksek bağıl içeriğe (%5,04) sahiptir, bu da bira gövdesinin ekşiliğini artırarak bira gövdesinde acı, buruk bir aroma oluşturması kolaydır. Can ve Ger numunelerinin toplam asit içerikleri Eng numunesinin iki katından fazladır, bu da demleme işlemi sırasında hammaddelerdeki farklılıkların doğrudan bitmiş biradaki serbest yağ asitleri içeriğinde önemli farklılıklara neden olacağını kanıtlamaktadır.

Aroma bileşenlerinin kapsamlı analiz sonuçlarına göre, fenetil alkol (gül aroması), izoamil alkol (tatlı aroma), etil oktanoat (yumuşak aroma) ve etil hekzanoat (ananas aroması, elma aroması) bira gövdesi aromasının ana bileşenleridir. Diğer bira örnekleriyle karşılaştırıldığında, Can örneği en zengin aroma maddesi türlerine (75 çeşit), en yüksek bağıl içeriğe (%271,82), en zengin aroma türlerine ve yumuşak ve yuvarlak bir bira gövdesine sahiptir. Özellikle, toplam alkol ve toplam ester içeriği yüksektir, bira gövdesi aroması karmaşık, yumuşak ve uyumludur, bu da Kanada maltının Lager bira yapımı için diğer maltlardan daha uygun olduğunu kanıtlamaktadır.

3 Sonuçlar

Bu çalışmada, üç farklı malt türünün şıra ekstraktı, α-amino asit azotu, sakarifikasyon gücü, Kolbach indeksi ve diğer kalite indekslerinin yanı sıra alkol içeriği, orijinal şıra konsantrasyonu, gerçek ekstrakt, görünür ekstrakt ve demlenmiş biraların diğer fizikokimyasal indeksleri ölçülmüştür, ve bira aroması bileşenlerindeki farklılıkları analiz etmek için GC-MS kullanılarak elde edilen sonuçlar, İngiliz maltı ve Alman maltı ile karşılaştırıldığında Kanada maltının orta düzeyde Kolbach indeksine (%45) ve ekstrakt oranına (≥%77), daha yüksek sakarifikasyon gücüne (414 WK) ve nispeten düşük α-amino asit nitrojenine (118 mg/L) sahip olduğunu göstermiştir; Bu arada, Kanada maltı ile üretilen biranın fizikokimyasal endeksleri orta düzeydedir (alkol içeriği %2.97vol, orijinal şıra konsantrasyonu 8.63 °P), daha düşük ekstrakt (gerçek ekstrakt %2.76, görünür ekstrakt %1.17) ve daha yüksek fermantasyon derecesi (gerçek fermantasyon derecesi %67.97, görünür fermantasyon derecesi %86.41). Sonuç olarak, Kanada maltının laboratuvar simülasyon sisteminde Lager bira yapımı/üretimi için diğer maltlardan daha uygun olduğu belirlenmiştir.

Referanslar

SUN Kecheng, ZHAO Xinrui, GU Qianhui, XIE Tingting, LI Jianghua, DU Guocheng. Farklı malt türlerinin Lager biranın demleme aroması üzerindeki etkisi[J]. China Brewing, 2021, 40(4): 148-154.