啤酒花(Hops)化學成分對啤酒苦味和風味的影響
壹、啤酒花成分及其製品
一、啤酒花化學成分
1. 啤酒花樹脂
啤酒花樹脂是賦予啤酒苦味的主要成分，分為硬樹脂和軟樹脂。其中，α-酸和β-酸是軟樹脂的主要組成部分，對啤酒的風味和穩定性至關重要。
a. α-酸： α-酸是啤酒花苦味的主要來源，在釀造過程中會異構化為異α-酸，賦予啤酒苦味。“α-酸和β-酸的苦味效力差異很大，溶解度和苦味品質是影響因素。異α-酸及其衍生物具有最高的苦味效力。”（資料來源：2009 年版《釀造工藝、技術與市場手冊》）
b. β-酸： β-酸也稱為lupulone，由於難溶於麥汁和啤酒，因此對苦味的貢獻不大。
2. 啤酒花精油
啤酒花精油賦予啤酒獨特的香氣和風味，主要分為萜烯類、含氧化合物和含硫化合物三類。
a. 萜烯類： 月桂烯、α-葎草烯和β-石竹烯是啤酒花精油中最主要的萜烯類化合物，對啤酒的香氣有顯著影響。
“啤酒花中存在的精油化合物通常分為三個不同的組別：碳氫化合物（主要為萜烯）、含氧化合物和含硫化合物。”（資料來源：2016 年版《釀造原料與工藝：追求卓越啤酒的實用方法》）
b. 含氧化合物： 香茅醇、葎草烯醇II 和α-松油醇是影響啤酒花香氣的重要含氧化合物。
c. 含硫化合物： 一些含硫化合物，例如二甲基三硫醚(DMTS)，會產生令人不快的洋蔥味，應盡量避免。
3. 其他成分
除了樹脂和精油，啤酒花還含有多酚類、果膠、蠟質、脂肪和單醣等物質。其中，多酚類化合物具有抗氧化和抗菌作用，有助於提高啤酒的穩定性。
貳、啤酒花(Hops)化學成分對啤酒苦味和風味的影響
啤酒花中的各種化學成分對啤酒的苦味和風味有顯著影響。以下將探討這些成分及其影響：
α-酸(Alpha Acids)
● α-酸是啤酒苦味的主要來源。
● 在傳統釀造過程中，α-酸在煮沸麥汁時會異構化成異α-酸，賦予啤酒苦味。
● 異構化反應的效率受到多種因素影響，包括煮沸時間、pH 值、二價金屬陽離子（如鎂和鈣）的含量，以及麥汁濃度。
β-酸(Beta Acids)
● β-酸的苦味不如α-酸，對啤酒苦味的直接貢獻較小。
● 然而，β-酸在啤酒存放過程中會降解成苦味物質，因此也會影響啤酒的苦味。
● β-酸也可以轉化為四氫異構α-酸（Tetra），它比異構α-酸苦，並具有優異的泡沫穩定特性。
啤酒花油(Hop Oils)
● 啤酒花油由多種揮發性化合物組成，這些化合物賦予啤酒花香氣。
● 啤酒花油的成分包括萜烯（如月桂烯、葎草烯和石竹烯）和含氧化合物（如醇、醛、酮和酯）。
● 啤酒花油的含量和成分因啤酒花品種、生長條件和加工方法而異。
● 在釀造過程中，大部分啤酒花油會流失，只有少量殘留在啤酒中，影響其香氣。
● 晚期投放啤酒花或乾投啤酒花可以更好地保留啤酒花油，賦予啤酒更濃郁的香氣。
多酚(Polyphenols)
● 啤酒花中的多酚化合物，特別是黃腐酚(Xanthohumol, XN)，具有抗氧化和抗癌的特性。
● 黃腐酚在麥汁煮沸過程中會轉化為異黃腐酚(Isoxanthohumol, IX)。
● 傳統啤酒中異黃腐酚的含量通常高於黃腐酚。
● 使用乙醇萃取的啤酒花產品會在啤酒中引入更多黃腐酚和異黃腐酚。
其他成分
● 啤酒花還含有其他影響啤酒風味和穩定性的成分，如單寧酸、果膠、蠟質和脂肪。
小結
啤酒花的化學成分對啤酒的風味和苦味起著至關重要的作用。α-酸和β-酸主要影響啤酒的苦味，而啤酒花油則賦予啤酒独特的香氣。多酚類化合物，如黃腐酚，則可能為啤酒帶來健康益處。了解這些成分及其在釀造過程中的變化，有助於釀酒師生產出風味獨特、品質優良的啤酒。
三、乾投啤酒花和傳統煮沸啤酒花對啤酒風味和苦度的影響及優缺點
一、風味影響
● 乾投啤酒花主要用於提升啤酒的香氣，因為在發酵或熟成階段添加酒花可以更好地保留酒花中的揮發性芳香物質，賦予啤酒更濃郁的酒花香氣。這些揮發性有機化合物(VOCs)包括：
○ 酯類： 賦予啤酒果香、鳳梨、梨子和白蘭地香氣，例如辛酸乙酯、壬酸乙酯、反-4-癸烯酸乙酯、癸酸乙酯和香葉酸甲酯。
○ 單萜烯和倍半萜烯： 賦予啤酒木質、辛辣和草本香氣，例如β-月桂烯、β-石竹烯、α-葎草烯、芳樟醇和α-萜品醇。
○ 硫化物： 即使在極低的濃度下也能顯著影響啤酒的香氣，例如4-巰基-4-甲基戊烷-2-酮(4MMP) 。
● 傳統煮沸啤酒花則主要用於賦予啤酒苦味，因為在麥汁煮沸階段添加酒花，α-酸(葎草酮)會異構化為異α-酸(異葎草酮)，這是傳統啤酒苦味的主要來源。
二、苦味影響
● 乾投啤酒花的苦味主要來自葎草靈酮(Humulinones)，葎草靈酮是α-酸的氧化產物，在乾投過程中會溶解到啤酒中，其苦味強度約為異α-酸的三分之二。由於乾投過程中沒有煮沸步驟，因此葎草靈酮的含量會更高，從而貢獻一部分苦味。
● 傳統煮沸啤酒花的苦味主要來自異α-酸，因為在煮沸過程中α-酸會異構化為異α-酸。
三、優缺點比較
四、其他影響因素
除了啤酒花添加方式外，啤酒花品種、啤酒花新鮮度(HSI)、酒花添加量、接觸時間、溫度 等因素也會影響啤酒的風味和苦度。
五、回收啤酒花的應用
使用回收啤酒花進行乾投是可行的，但會影響啤酒的風味和香氣。研究表明，使用回收啤酒花釀造的啤酒苦味和香氣強度都會降低，但啤酒的澄清度和口感會有所提升。
總之，乾投啤酒花和傳統煮沸啤酒花各有優缺點，應根據不同的啤酒風格和釀造需求選擇合適的啤酒花添加方式。
肆、影響乾投啤酒(Dry Hopping)風味穩定性的因素
乾投啤酒的風味穩定性受到多種因素影響，包括：
1. 啤酒花本身的特性:
●啤酒花品種: 不同品種的啤酒花，其風味化合物組成和濃度都有所不同，因此其風味穩定性也不同。舉例來說，某些酒花品種富含的特定萜烯類化合物可能更容易氧化，導致啤酒在儲存過程中產生異味。
●啤酒花的新鮮度: 隨著時間推移，啤酒花中的α-酸和β-酸會氧化，分別形成葎草靈酮(Humulinones) 和希魯酮(Hulupones)。7,8 這些氧化產物會帶來粗糙的苦味，並可能導致啤酒在儲存過程中產生異味。啤酒花儲存指標(HSI) 越高，表示新鮮度越低，啤酒花中葎草靈酮的含量越高。
●啤酒花的處理方式: 啤酒花的乾燥和儲存條件會影響其風味穩定性。高溫乾燥會導致香氣化合物揮發和氧化，而儲存環境中的氧氣和光線也會加速風味物質的降解。
2. 乾投過程中的參數:
●乾投時間和溫度: 乾投時間越長，溫度越高，萃取到啤酒中的風味化合物就越多。然而，長時間的高溫乾投也可能導致啤酒花中一些不穩定的化合物降解，影響風味穩定性。
●乾投方式: 動態乾投由於啤酒與啤酒花接觸更充分，可以縮短乾投時間，並可能減少長時間接觸帶來的風味變化。
●氧氣含量: 在乾投過程中，應盡量減少氧氣的進入，因為氧氣會導致啤酒氧化，產生異味，並加速風味物質的降解。
3. 發酵和儲存條件:
●酵母菌株: 不同的酵母菌株對啤酒花風味化合物的生物轉化能力不同，這可能會影響最終啤酒的風味穩定性。有些酵母菌株可以將啤酒花中的萜烯醇類化合物轉化為更穩定的化合物，而有些酵母菌株則可能產生導致異味的化合物。
●發酵溫度: 發酵溫度會影響酵母的代謝活動，進而影響啤酒花風味化合物的生物轉化和風味穩定性。
●儲存溫度: 高溫儲存會加速啤酒中風味物質的降解和氧化，導致風味衰退。
●光照: 光照，尤其是紫外線，會導致啤酒中啤酒花風味物質的降解，產生“日光臭”。
4. 其他因素:
●包裝: 啤酒的包裝材料和方式也會影響其風味穩定性。例如，棕色玻璃瓶比綠色玻璃瓶更能阻擋光線，有利於保持啤酒風味。
●啤酒的pH 值: 啤酒的pH 值會影響啤酒花風味化合物的溶解度和穩定性。
總之，乾投啤酒的風味穩定性是一個複雜的問題，受到多種因素的影響。啤酒廠需要綜合考慮這些因素，並採取適當的措施來控制和優化釀造過程中的各個環節，才能生產出風味穩定、品質優良的乾投啤酒。
伍、關於乾投啤酒的常見問題
1. 什麼是乾投啤酒？乾投啤酒和傳統啤酒有什麼區別？
**答：**乾投啤酒是一種在啤酒釀造過程中加入啤酒花的技術，具體是在麥汁冷卻後、發酵或熟成階段加入啤酒花，主要是為了賦予啤酒獨特的香氣和風味。與傳統啤酒花添加方式（在麥汁煮沸階段添加）不同，乾投啤酒花不會經歷煮沸過程，因此啤酒花中的揮發性芳香物質能夠更完整地保留在啤酒中，帶來更濃郁的啤酒花香氣。
2. 啤酒花儲存指數(HSI) 是什麼？它如何影響乾投啤酒的品質？
**答：**啤酒花儲存指數(HSI) 是用來衡量啤酒花新鮮程度的指標。啤酒花在收穫後會開始氧化，導致其品質下降，HSI 值越高，代表啤酒花越老化。使用高HSI 值的啤酒花進行乾投會導致啤酒花香氣減弱，苦味品質下降，甚至可能產生不希望出現的噴涌現象。
3. 乾投啤酒中主要的苦味來源是什麼？
**答：**與傳統啤酒以異α-酸為主要苦味來源不同，乾投啤酒的苦味主要來自葎草靈酮。葎草靈酮是α-酸的氧化產物，在乾投過程中會溶解到啤酒中，其苦味強度約為異α-酸的三分之二。
4. 為什麼有些乾投啤酒的苦味會隨著啤酒花老化而增強？
**答：**儘管α-酸在乾投過程中不會異構化，但它們會被氧化成葎草靈酮，而葎草靈酮會進一步氧化成其他苦味物質。這些物質溶解在啤酒中，導致啤酒的苦味強度隨著啤酒花老化而增加。
5. 哪些揮發性有機化合物(VOCs) 對乾投啤酒的香氣有貢獻？
**答：**乾投啤酒的香氣來源於多種揮發性有機化合物(VOCs)，其中最主要的包括：
**酯類：**賦予啤酒果香、鳳梨、梨子和白蘭地香氣，例如辛酸乙酯、壬酸乙酯、反-4-癸烯酸乙酯、癸酸乙酯和香葉酸甲酯。
**單萜烯和倍半萜烯：**賦予啤酒木質、辛辣和草本香氣，例如β-月桂烯、β-石竹烯、α-葎草烯、芳樟醇和α-萜品醇。
**硫化物：**即使在極低的濃度下也能顯著影響啤酒的香氣，例如4-巰基-4-甲基戊烷-2-酮(4MMP)。
6. 酵母在乾投啤酒的香氣形成過程中扮演什麼角色？
**答：**酵母在乾投過程中扮演著重要的角色。它們不僅能夠將啤酒花中的糖苷水解，釋放出更多的芳香物質，還能將一些原本沒有香氣的化合物轉化為具有香氣的化合物，例如將香葉醇轉化為芳樟醇。
7. 使用回收啤酒花進行乾投的可行性如何？
**答：**使用回收啤酒花進行乾投是可行的，但會影響啤酒的風味和香氣。研究表明，使用回收啤酒花釀造的啤酒苦味和香氣強度都會降低，但啤酒的澄清度和口感會有所提升。
8. 乾投啤酒的最佳啤酒花HSI 值是多少？
**答：**為了保證最佳的香氣和苦味品質，建議使用HSI 值不超過0.4 的新鮮啤酒花進行乾投。當無法獲得新鮮啤酒花時，HSI 值不超過0.5 的啤酒花也是可以接受的，但可能會影響啤酒的風味。HSI值超過0.5 的啤酒花則不建議用於乾投，因為它們會顯著降低啤酒的品質。
陸、酒花回收再利用對乾投啤酒風味化合物和苦度的影響
將乾投過程中使用過的酒花回收再利用，對最終啤酒的風味化合物和苦度會產生顯著影響。據研究報告中強調了幾個關鍵方面：
一、風味化合物:
●香氣揮發物含量降低: 據研究報告指出，使用回收酒花釀造的啤酒，其啤酒花香氣揮發物的濃度較低。這是因為在首次乾投過程中，許多揮發性香氣物質已經被萃取到啤酒中。據研究報告強調，隨著啤酒花儲存指標(HSI) 的增加（新鮮度降低），啤酒花香氣的強度和品質都會下降，這表明重複使用酒花（HSI值更高）可能會導致香氣化合物濃度降低。
●風味變化: 儘管據研究報告中沒有明確討論回收酒花對特定風味化合物影響的細節，但據研究報告提到，較高的HSI 值會導致啤酒香氣發生變化，變得不那麼宜人。這表明重複使用酒花可能會導致最終啤酒產品的風味特徵發生變化。據研究報告觀察到使用回收酒花釀造的啤酒在感官分析中獲得了更高的風味評分，這表明回收酒花可能賦予啤酒獨特的風味。
二、苦味:
●IBU 降低: 據研究報告發現，與使用新鮮酒花釀造的啤酒相比，使用回收酒花釀造的啤酒的IBU 值較低。這是因為在乾投過程中，α-酸（苦味的主要來源）會被大量萃取，導致回收酒花中的α-酸含量降低。
●苦味品質: 雖然來源沒有直接探討回收酒花對苦味品質的影響，但據研究報告提到，較高的HSI 值會導致啤酒的苦味品質下降。這可能意味著重複使用酒花可能會影響最終啤酒的苦味。
三、其他注意事項:
●據研究報告主要關注於啤酒花的新鮮度和HSI 值對乾投啤酒品質的影響，但沒有詳細說明回收酒花中特定風味化合物濃度的變化。未來需要更多研究來探討回收酒花對不同風味化合物（如萜烯、酯類和硫醇）的影響。
●回收酒花的風味和苦度可能會因許多因素而異，例如首次乾投的參數（時間、溫度、啤酒花用量）、酒花的儲存條件以及回收酒花的處理方法。
總之，啤酒花回收再利用具有減少浪費和潛在地降低啤酒生產成本的潛力，尤其是在降低苦味、保留抗氧化活性和提高經濟效益方面。但是，使用回收酒花乾投啤酒可能會降低香氣揮發物的濃度和啤酒的苦味。然而，它也可能賦予啤酒獨特的風味。需要更多研究來充分了解回收酒花對乾投啤酒風味的影響。應根據其目標風味特徵仔細評估回收酒花的品質和特性，並調整配方和釀造工藝以確保最終產品的品質。
柒、除了單純的精油含量之外，哪些額外的化學成分有助於啤酒花在釀造過程中的品質，特別是在乾投啤酒花中？
除了單純的精油含量之外，影響啤酒花釀造品質的化學成分，特別是在乾投啤酒花中，還包括以下幾點：
● α-酸（α-acids）: 雖然α-酸在乾投啤酒花中不會進行異構化而影響啤酒的苦味，但它們可以作為泡沫穩定劑。α-酸在啤酒中的溶解度有限，但即使濃度接近溶解度極限，也不會帶來明顯的苦味。
● 葎草靈酮（Humulinones）: 葎草靈酮是α-酸的氧化產物，在乾投啤酒花過程中會增加啤酒的苦味。它們的苦味強度與異α-酸相似，並且在啤酒熟成過程中會繼續氧化，進而影響啤酒風味穩定性。
● 多酚（Polyphenols）: 啤酒花中的多酚會在乾投啤酒花過程中被萃取出來，並影響啤酒的苦味、風味穩定性和非生物混濁。
● β-酸（β-acids）: β-酸在麥汁煮沸過程中會轉化為具有苦味的化合物，例如Cohulupone。雖然這些轉化產物對啤酒苦味的貢獻可能不高，但它們可能與其他苦味物質產生協同效應。
● 其他影響啤酒風味的化合物: 啤酒花中還存在許多其他影響啤酒風味的化合物，例如酯類、萜烯類、酮類和醇類等。這些化合物的含量和組成會因啤酒花品種、種植條件和加工方式而異，進而影響啤酒的香氣和風味。
需要注意的是，啤酒花中的化學成分非常複雜，並非所有成分都被充分研究和理解。乾投啤酒花對啤酒品質的影響是一個持續研究的領域，未來還需要更多研究來深入了解這些化學成分的作用機制和交互作用。
捌、啤酒花於啤酒製程中添加的時機(Timming)，啤酒花其成分(α-酸、異α-酸、葎草靈酮、希魯酮)對啤酒苦味及風味的影響：
這個問題探討了α-酸（α-acids）、異α-酸(iso α-acids )、α-酸的氧化產物葎草靈酮（Humulinones）及β-酸（β-acids）的氧化物希魯酮(hulupone)在不同啤酒製程階段的效應與影響。以下將根據研究資料，詳細分析這些化合物在不同酒花添加時機下的作用。
一、α-酸（α-acids）
● α-酸本身不溶於水且苦味低，需要透過加熱異構化成異α-酸(iso-α-acids) 才能賦予啤酒苦味。
● 異構化反應受多種因素影響，包括麥汁pH值、濃度、成分、酒花新鮮度、添加量、接觸時間和溫度等。
● 煮沸時間越長，α-酸異構化程度越高，苦味也越強。
● 高溫會導致異α-酸降解，降低啤酒苦味。
● 在乾投啤酒花中，由於溫度不高，α-酸不會發生顯著的異構化反應。
● α-酸可以作為泡沫穩定劑。
二、異α-酸（iso-α-acids）
● 異α-酸是啤酒苦味的主要來源，溶解度比α-酸高。
● 煮沸時間越長，異α-酸的產量越高。
● 然而，長時間的煮沸也會導致異α-酸降解，影響啤酒風味穩定性。
● 乾投啤酒花會導致啤酒中的異α-酸含量下降，原因可能是異α-酸被酒花吸收。
三、葎草靈酮（Humulinones）
● 葎草靈酮是α-酸的氧化產物，具有苦味，其苦味強度約為異α-酸的66%。
● 新鮮酒花中葎草酮含量很低，但會隨著儲存時間增加而上升。
● 在麥汁煮沸過程中，葎草靈酮的影響較小，因為其在高溫下不溶於水。
● 乾投啤酒花過程中，葎草靈酮會溶解到啤酒中，成為影響啤酒苦味的重要因素。
● 啤酒花添加量越高，葎草靈酮的萃取率反而下降。
● 葎草靈酮在啤酒熟成過程中會繼續氧化，影響啤酒風味穩定性。
四、希魯酮（Hulupones）
● 希魯酮是β-酸的氧化產物，其苦味強度約為異α-酸的84%。
● 希魯酮在酒花中的含量通常比葎草酮低。
● 傳統觀點認為希魯酮是拉格啤酒苦味的來源之一，因為其含量與酒花煮沸時間成正比。
● 然而，目前研究顯示，希魯酮在啤酒中的含量不高，與苦味程度無顯著相關性。
五、不同酒花添加時機(Timming)的影響
● 煮沸期間投酒花(During Boiling Hopping/Kettle Hopping): 適合用於提取苦味，α-酸異構化為異α-酸，賦予啤酒苦味。煮沸時間越長，苦味越強，但風味物質損失也越多。
● 壺煮晚期投酒花(Late Hopping): 在煮沸後期加入酒花，可降低風味物質的損失，同時獲得適度的苦味和香氣。
● 煮沸後投酒花(Hops Post Kettle/Whirlpool Hopping): 在煮沸結束後、麥汁冷卻前加入酒花，能保留更多風味物質，苦味貢獻較低。
● 乾投酒花(Dry Hopping): 在發酵過程中或發酵結束後加入酒花，能最大程度保留酒花的香氣，同時也會萃取出葎草靈酮，影響啤酒苦味。乾投時間越早，萃取出的葎草靈酮越多。
● 前期發酵投酒花(Pre-fermentation Hopping): 與酵母同時加入酒花，賦予啤酒獨特的香氣，並促進酵母對酒花香氣物質的生物轉化。
● 中期/後期發酵投酒花(Mid/Late-fermentation Hopping): 在發酵過程中後期加入酒花，能為啤酒帶來更清新、明顯的酒花香氣。
● 發酵後投酒花(After Fermentation Hopping): 在發酵結束後加入酒花，能最大程度保留酒花的香氣，但對啤酒風味的影響相對較小。
● 陳釀儲存期投酒花(Aging Storage Hopping): 在啤酒陳釀過程中加入酒花，能為啤酒帶來更複雜、醇厚的酒花香氣，同時也能夠起到一定的抗氧化作用。
請注意: 以上分析僅基於有限的研究的資料，並未涵蓋所有酒花添加時機。希望以上資訊能幫助更好地理解不同酒花添加時機對啤酒風味的影響。
玖、葎草靈酮和異α-酸對啤酒苦味的貢獻：比較和對比
本段分析將比較和對比葎草靈酮(Humulinones) 和異α-酸(Iso-α-acids) 對啤酒苦味的貢獻，並探討它們的形成、溶解度和感官特性。
一、形成
● 異α-酸: α-酸(α-acids) 本身不溶於水且苦味低，需要透過加熱異構化才能轉化為可溶性、具有苦味的異α-酸。這個反應主要發生在麥汁煮沸過程中。煮沸時間越長，α-酸異構化程度越高，苦味也越強。
● 葎草靈酮: 葎草靈酮是α-酸的氧化產物。新鮮酒花中葎草靈酮含量很低，但會隨著儲存時間增加而上升。在麥汁煮沸過程中，由於溫度高，葎草靈酮不溶於水。
二、溶解度
● 異α-酸: 異α-酸比α-酸更容易溶於水， 因此是啤酒苦味的主要來源。
● 葎草靈酮: 葎草靈酮在高溫下不溶於水， 但在乾投啤酒花(Dry Hopping) 過程中，由於溫度較低，葎草靈酮會溶解到啤酒中。
三、感官特性
● 異α-酸: 異α-酸賦予啤酒典型的苦味。不同異構化程度的α-酸會產生不同的苦味。
● 葎草靈酮: 葎草靈酮也具有苦味，其苦味強度約為異α-酸的66%。一些研究指出，葎草靈酮的苦味可能更持久，並帶有令人不快的味道。
四、對啤酒苦味的貢獻
● 傳統啤酒花添加方式: 在傳統的啤酒花添加方式中(例如煮沸期間投放)，異α-酸是啤酒苦味的主要來源。葎草靈酮由於溶解度低，對苦味的貢獻較小。
● 乾投啤酒花: 在乾投啤酒花過程中，葎草靈酮成為影響啤酒苦味的重要因素。這是因為乾投時溫度較低，葎草靈酮更容易溶解到啤酒中。同時，乾頭啤酒花也會導致啤酒中的異α-酸含量下降，可能是因為被酒花吸收了。
五、小結
異α-酸和葎草靈酮都是影響啤酒苦味的重要化合物。異α-酸是傳統啤酒花添加方式中苦味的主要來源，而葎草靈酮則在乾式啤酒花中扮演著重要的苦味角色。它們的形成、溶解度和感官特性都影響著最終啤酒的苦味。
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