苦味、酸味、水果味、焦糖味、花香……啤酒因風味多樣得到廣大消費者的喜愛。

精釀啤酒是以麥芽、啤酒花、酵母、某些天然添加物及水為原料，在釀造過程中，不添加與調整風味無關的物質，按傳統工藝在小型啤酒生產線內經低溫發酵生產的具有各種風味與濃郁口感的一類啤酒。

風味是衡量啤酒品質的重要因素，其對啤酒的風格、口感起決定性作用。精釀啤酒經過低溫發酵后會產生醇類、酯類、羰基類、有機酸類、硫化物等上千種風味物質。

采用HS-GC-IMS對不同來源及類型的精釀啤酒中揮發性組分進行分析, 通過指紋圖譜比較揮發性組分差異, 結合主成分分析可實現不同類型精釀啤酒區分。

圖1  8 個精釀啤酒樣品的 GC-IMS 偽色圖

為了更好地了解各精釀啤酒的風味差異，需對譜圖中的特征物質進行定性分析。譜圖中共計鑒定出 63個峰，去除單體、二聚體重復，共有 54 種揮發性香氣成分，包含酯類24種、醇類9種、醛類9種、酮類6種、萜類3種、酸類2種、醚類1種等。

其中，酯類香氣成分最為豐富，為啤酒提供香甜水果及花香的呈味輪廓。而酒體中含有的多種高級醇賦予了啤酒獨特的果香和辛辣味，如 4-松油醇、3-甲基-1-丁醇等。酯類和醇類是構成啤酒香氣風格的重要組分，它們之間的濃度平衡會影響啤酒總體香氣分布。

為了更直觀地對比8個啤酒樣品中揮發性組分的差異，選取譜圖中的特征化合物，由儀器配套的VOCal軟件中的Gallery Plot插件制作8個樣品的指紋圖譜，見圖 2。

圖2  精釀啤酒樣品中揮發性組分的指紋圖譜

指紋圖譜清晰地展示了各個啤酒樣品中揮發性香氣成分的差異。整體來看，4種德國啤酒中的揮發性組分差異不大，且含量偏低，而自制的4種啤酒中的風味物質差異顯著，具有各自的特征風味物質成分。3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、乙醇、乙酸乙酯等物質在所有樣品中的含量都很高，只有 IPA 啤酒稍低一些。

德國黃啤酒中乙酸、乙酸異丁酯等物質的含量較高；德國黑啤酒中乙酸庚酯等物質的含量較高；

自制白啤酒中的 4-松油醇、香茅醛、2-庚酮、2,3-戊二酮、戊醛、癸酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯等物質的含量較高(A 區域)，這些物質可為精釀啤酒提供多重復合水果及奶油、焦糖、花香、酒香、香草等風味；

自制黃啤酒中的丙酸、己醛、順式-3-己烯醇等物質的含量較高(B 區域)，可為該產品提供多青草、濃草及蘋果香等風味；

自制 IPA 啤酒中的丙酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、丙醛、1-己醇、2-甲基丙醛、3-甲基丁醛、壬醛、檸檬烯、α-水芹烯、丁酸戊酯、異丁酸乙酯、庚酸乙酯、異丁酸異丁酯、異丁酸-2-甲基丁酯、反式-2-己烯酸乙酯、戊酸乙酯等物質的含量較高(C 區域), 為該產品提供柑橘香、奶油、玫瑰、黑胡椒、藹荷等風味；

自制玫瑰啤酒中的 1-丙醇、1 -戊醇、1 -丁醇、3 -羥基-2-丁酮、1 -羥基-2-丙酮、3-甲基丁醛、異松油烯、辛酸乙酯、乙酸己酯、己酸乙酯、乙酸異戊酯、丁酸乙酯、丁酸異丁酯、甲酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、壬酸乙酯等物質的含量較高(D 區域)，可為該產品提供蘋果、梨、香蕉等水果香氣及酒香、玫瑰等風味。

但需注意的是，同一物質在不同濃度下散發出的香氣會有所不同，各個風味物質協調作用才能共同構成了該啤酒樣品的香氣類型。

PCA 可以簡化實驗數據，并通過確定幾個主成分因子來代表原始樣本中許多復雜且難以找到的變量，然后根據不同樣本中主成分因子的貢獻率來評估樣本之間的規律性和差異。

利用所檢測的所有揮發性組分的峰強度進行 PCA, 以考察不同類型啤酒樣品的聚類效果。分析結果見圖 3。

圖3  不同類型精釀啤酒啤酒樣品的 PCA 圖

由圖 3 可以看出，PC_1 和PC_2的方差貢獻率分別為50%和 20%，累積方差貢獻率為 70%，表明 PCA 結果能解釋總變異的 70%，具有很好的代表性。

德國白啤酒 Y、德國白啤酒、德國黃啤酒3個樣品分布較近, 說明3者組分差異較小；在 PC_1 方向上, 德國黑啤酒、自產黃啤酒、自產白啤酒、自產玫瑰啤酒之間可以很好地區分；在 PC_2方向上可將自產 IPA 啤酒區和自產玫瑰啤酒分開來。