啤酒生产中甲醛残留量的检测与控制

啤酒生产中甲醛残留量的检测与控制孙黎琼福建燕京惠泉啤酒股份有限公司362100【摘要】甲醛对人体具有较强的毒性，2005年3月我国《发酵酒卫生标准》规定，甲醛残留量指标不能超过2毫克／升。20世纪60年代开始，甲醛作为一种助滤剂添加于啤酒生产过程中。啤酒生产过程中添加甲醛，到底在啤酒中会残留多少，对人体有没有影响，一段时间曾争得沸沸扬扬。本文从啤酒生产过程中添加甲醛与不加、不同加量、以及用其它添加剂代替甲醛等不同工艺分析啤酒中甲醛的含量，以达到控制啤酒甲醛残留量的目的。【关键词】甲醛多酚蛋白质沉淀澄清剂1、啤酒中甲醛的来源甲醛（化学分子式HCHO，分子量：30.03）是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。易溶于水、醇和醚。甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。甲醛可经呼吸道吸收，其40%的水溶液称为福尔马林，此溶液沸点为19℃，故在室温时极易挥发，随着温度的上升挥发速度加快。工业上可作为清洁剂、防腐剂等，长期接触低剂量的甲醛会引起慢性呼吸道疾病甚至鼻咽癌。甲醛的危害还表现在它能凝固蛋白质，可使人致癌。国家已明令禁止在食品中使用该产品，现代科学研究表明，甲醛对人体健康有负面影响。啤酒中甲醛的来源主要有如下几方面：1.1来源于原料(主要是麦芽)及所使用的水啤酒生产中主要原料是麦芽,甲醛是大麦浸麦过程中常用的一种添加剂，可杀灭麦皮表面的微生物，具有良好的防腐作用，同时可抵制麦芽根芽的生长，降低制麦损失。因此，在制麦过程中若使用甲醛，甲醛会残留一部分在麦芽，带到啤酒中。啤酒生产所使用的水，若在处理过程中管道杀菌使用甲醛，也会残留一部分在水里，从而带到啤酒中。世界卫生组织对饮用水规定甲醛含量不能超过0.9毫克／升。1.2来源于啤酒生产过程中麦汁的制备时添加甲醛的残留啤酒生产过程中在糖化时添加甲醛可以去除麦芽谷皮、胚芽中所含的多酚物质,减少多酚物质与蛋白质聚合产生混浊、沉淀，可增加啤酒的非生物稳定性，延长啤酒的保质期，并能降低啤酒的色度，改善啤酒的口感。若添加量不当会残留到啤酒中。1.3来源于啤酒发酵过程中酵母的代谢产物甲醛是生物的代谢产物。啤酒生产的发酵过程中酵母产生一系列的生化代谢产物，其中也有微量的甲醛而存在于啤酒中。1.4来源于啤酒发酵过程中污染微生物的代谢产物若在发酵过程中，卫生管理不好，发酵过程受微生物污染，污染微生物会产生一系列包括甲醛的副产物，从而使啤酒中的甲醛含量增加。1.5来源于罐体、管道杀菌中使用的甲醛甲醛能凝固微生物体内的蛋白质，因此可作为杀菌剂，用于罐体、管道的消毒、杀菌。消毒、杀菌后若没有彻底清洗干净，甲醛会带到啤酒中。2、啤酒中甲醛含量及多酚的检测方法2.1总多酚的测定2.1.1仪器分光光度计、离心机、比色管2.1.2试剂和溶液2.1.2.1羧甲基纤维素钠/乙二胺四乙酸二钠溶液(CMC/EDTA)：在500ml水中慢慢加入纯羧甲基纤维素钠10.0g和乙二胺四乙酸二钠2.0g，边加边搅拌，待全部溶解后，停止搅拌，静置1-3小时，全部移入1L容量瓶中并定容。必要时，可用离心机离心，使溶液澄清。该溶液每月需重新配制。2.1.2.2铁试剂：称取3.5g绿色柠檬酸铁铵，加水溶解并定容到100ml。该溶液应完全澄清，每周配制1次。2.1.2.3氨试剂：氨水+水=1+2。2.1.3分析步骤2.1.3.1空白管：吸取试样10ml于25ml容量瓶中，加CMC/EDTA溶液8ml，充分混匀，加入氨试剂0.5ml，混匀，用水定容，摇匀。放置10分钟后，用10mm比色皿，在波长600nm下，测定其吸光度。试样管：吸取试样10ml于25ml容量瓶中，加CMC/EDTA溶液8ml，充分混匀，加入铁试剂0.5ml，混匀，然后加入氨试剂0.5ml，混匀，用水定容，摇匀。放置10分钟后，以空白管作参比液，用10mm比色皿，在波长600nm下，测定其吸光度。2.1.3.3试样的稀释：若总多酚超过400mg/L，试样就要稀释。试样和空白都用50ml容量瓶。在取样、添加CMC/EDTA溶液和铁试剂后，加水25ml，充分混匀，再加氨试剂，用水定容，摇匀。2.1.4总多酚含量的计算：X（mg/L）=A600×820×稀释倍数X——试样总多酚含量A600——在在波长600nm下，测得试样的吸光度8200——吸光度与总酚含量的换算系数。2.2甲醛含量的测定方法(乙酰丙酮比色法)2.2.1仪器分光光度计、精度为±1℃的恒温水浴锅2.2.2试剂36-38%甲醛、乙酰丙酮AR级、0.1000mol/L硫代硫酸钠标准溶液、0.1mol/L碘溶液、50g/L淀粉批示剂、1mol/L硫酸溶液、1mol/L氢氧化钠溶液，200g/L磷酸溶液。乙酰丙酮溶液：称取醋酸铵25g，用少量蒸馏水溶解并转移至100ml容量瓶中，加入冰醋酸3ml及乙酰丙酮0.40ml，加水定容到刻度，振荡促常人促溶，在棕色瓶中贮存。甲醛标准溶液的配制和标定：吸取36-38%甲醛溶液7.0ml，加入0.5ml1mol/L硫酸溶液，用水稀释到250ml。吸取溶液10.0ml于100ml容量瓶中，加水稀释定容。再吸取10.0ml于250ml碘量瓶中，依次加90ml水、20ml0.1mol/L碘溶液和15ml1mol/L氢氧化钠溶液，摇匀，放置15分钟。再加入20ml1mol/L硫酸溶液酸化，用0.1000mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定到浅黄色，然后加约1ml50g/L淀粉批示剂，继续滴定至兰色退支即为终点。同时做试剂空白实验。X1=（V1-V2）C×15/10X1——甲醛标准溶液的含量，mg/ml；V1____空白试样所消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，ml；V2____滴定甲醛溶液所消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，mlC——硫代硫酸钠标准溶液的浓度15——每毫摩尔碘相当的甲醛质量为15mg。用上述已标定甲醛含量的溶液加蒸馏水配制成5mg/L的甲醛溶液2.2.3分析步骤2.2.3.1标准曲线的制作将预冷到10℃左右的试样倒入10ml比色管中到5ml刻度处，分别加入0ml、0.10ml、0.20ml、0.30ml、0.40ml、0.50ml、0.80ml、1.00ml、1.20ml、1.50ml、2.00ml甲醛标准溶液，用蒸馏水定容到10ml，各加1ml乙酰丙酮溶液混匀后于60℃水浴保温30分钟，冷却至室温后，用1cm比色皿以蒸馏水调零于波长415nm测定吸光度，以甲醛加入量为横坐标，加甲醛标准溶液试样减去未加甲醛标准溶液试样（零管）的吸光度差值为纵坐标绘制标准曲线，并求出线性回归方程。甲醛加入量ml00.100.200.300.400.500.801.001.201.502.00甲醛含量ppm00.050.10.150.20.250.40.50.60.751.002.2.3.2样品的测定按2.2.3.1的步骤将预冷的样品缓慢倒入两支10ml比色管中至5ml雇刻度处，用蒸馏水定容至10ml，各加1ml乙酰丙酮溶液混匀，一支按上述条件保温后测得吸光度值为A1，另一支则不经保温直接测得吸光度值为A2，样品的吸光度A。2.2.3.4计算A=A1-A22.2.3.5标准曲线的绘制：以甲醛浓度为横坐标，以吸光值为纵坐标，绘制标准曲线。2.2.3.6样品甲醛含量的计算根据样品的吸光值从标准曲线中查出甲醛含量，再乘以稀释倍数。3.从啤酒生产过程中添加甲醛与不加、不同加量、以及用其它添加剂代替甲醛等不同工艺的试验结果。3.1相同原辅料、相同糖化工艺，糖化过程添加甲醛（加量200ppm）与不加甲醛，定型麦汁澄清度及麦汁中甲醛、总多酚含量的检测结果见表1。表1麦汁批次添加甲醛（加量200ppm）不加甲醛甲醛含量（ppm）多酚含量（ppm）麦汁澄清度甲醛含量（ppm）多酚含量（ppm）麦汁澄清度10.06663清亮0.058169混浊20.06354清亮0.065154混浊30.05959清亮0.049162混浊40.06451清亮0.050152混浊50.06561清亮0.047178混浊平均0.063457.60.055163.2从表1试验结果可以看出:糖化过程添加适量的甲醛最终定型麦汁甲醛含量平均为0.0634ppm、多酚含量为57.6ppm、麦汁较清亮；不加甲醛，最终定型麦汁甲醛含量平均为0.055ppm、多酚含量为163.2ppm、麦汁较混浊。糖化过程添加适量的甲醛与不添加最终定型麦汁甲醛含量差异不大，不添加甲醛最终定型麦汁多酚含量明显高，麦汁混浊不清亮。3.2相同原辅料、相同糖化工艺，糖化过程添加甲醛量不同,分别为麦芽量的200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm，定型麦汁澄清度及麦汁中甲醛、总多酚的检测结果见表2。表2添加量100ppm200ppm300ppm400ppm500ppm600ppm800ppm甲醛含量（ppm）0.0650.0660.0680.0690.0710.1200.149多酚含量（ppm）100615951435048麦汁澄清度稍有混浊清亮清亮清亮清亮清亮清亮注：上述检测数据为5次相同条件试验检测结果的平均值。从表2试验结果可以看出:糖化过程甲醛加量在200-500ppm，最终定型麦汁甲醛含量较低在0.066-0.071ppm间、多酚含量也较低在43-61ppm间、麦汁清亮；随着甲醛添加量的加大，虽最终定型麦汁多酚含量较低、麦汁清亮，但麦汁甲醛含量明显增多；添加量在200ppm以下最终定型麦汁甲醛含量较低，但麦汁多酚含量明显高，麦汁稍有混浊，不够清亮。3.3糖化过程不加甲醛，相同辅料、相同糖化工艺、不同麦芽，定型麦汁澄清度及麦汁中甲醛、总多酚含量的检测结果见表3。表3项目麦芽1麦芽2麦芽3麦芽4麦芽5甲醛含量（ppm）0.0350.0480.0830.1050.116多酚含量（ppm）1581441739083麦汁澄清度混浊混浊混浊稍有混浊稍有混浊注：上述检测数据为5次相同条件试验检测结果的平均值。从表3试验结果可以看出:糖化过程不加甲醛，相同辅料、相同糖化工艺、不同麦芽，定型麦汁中甲醛、总多酚含量差异也较大，麦汁澄清度也不同。3.4用营养成分相似、甲醛含量接近(约50ppm)的定型麦汁,发酵过程使用不同酵母品种，相同发酵工艺，最终成品啤酒甲醛含量的检测结果见表4。表4试验批次酵母品种1酵母品种2酵母品种3酵母品种4酵母品种510.156ppm0.189ppm0.256ppm0.264ppm0.345ppm20.168ppm0.191ppm0.229ppm0.241ppm0.369ppm30.144ppm0.172ppm0.245ppm0.275ppm0.374ppm40.151ppm0.180ppm0.248ppm0.233ppm0.359ppm50.159ppm0.192ppm0.265ppm0.268ppm0.360ppm平均0.1556ppm0.1848ppm0.249ppm0.2562ppm0.3614ppm从表4试验结果可以看出:麦汁营养成分相似、甲醛含量接近(约50ppm)，采用相同的发酵工艺，发酵过程使用不同酵母品种，最终成品啤酒甲醛含量都有明显增加，但使用不同酵母品种，成品啤酒甲醛增加的量不同。3.5用营养成分相似、甲醛含量接近(约50ppm)的定型麦汁,发酵过程使用相同的酵母品种，用不同的发酵工艺，最终成品啤酒甲醛含量的检测结果见表5。表5试验批次工艺1工艺2工艺3工艺4工艺510.156ppm0.189ppm0.256ppm0.264ppm0.345ppm20.168ppm0.191ppm0.229ppm0.241ppm0.369ppm30.144ppm0.172ppm0.245ppm0.275ppm0.374ppm40.151ppm0.180ppm0.248ppm0.233ppm0.359ppm50.159ppm0.192ppm0.265ppm0.268ppm0.360ppm平均0.1556ppm0.1848ppm0.249ppm0.2562ppm0.3614ppm从表5试验结果可以看出:麦汁营养成分相似、甲醛含量接近(约50