在啤酒酿造过程中，检测啤酒中各项理化指标已成为评判啤酒质量合格与否的重要手段之一。目前啤酒工业大多使用锥形发酵罐进行啤酒发酵，其较高的液位及压力无疑增加了监控啤酒质量指标的难度，因此定期取样进行相应的检测，已成为研究人员不可或缺的工作之一。根据CDR BeerLab分析仪的适用范围，本研究选用啤酒质量中极其重要的色度、苦味值和酒精度3个理化指标进行了相应传统法和仪器法的检测。
色度[1-2]是啤酒中极其重要的理化指标之一，根据色度的深浅，可将啤酒分为三类：淡色啤酒、浓色啤酒和黑色啤酒[3]。色度与啤酒质量息息相关，影响色度深浅的原因主要包含：①麦芽与酒花中多酚物质及其衍生物的浸出量；②麦汁制备过程中类黑素的生成；③其他有机化合物的氧化。国标GB/T4928—2008《啤酒分析方法》的色度分析法包含欧洲酿造协定（European BrewingConvention，EBC）比色计法和分光光度计法，其次还包含碘液比色法和可见分光光度法等[4-5]。苦味值也是啤酒中极其重要的理化指标之一，在发酵过程中，苦味值分别受酒花种类和添加量、发酵设备、发酵参数、麦芽种类和氧气等影响，正常的苦味值可使酒体协调、风味稳定，故啤酒的苦味值需保持在一定水平。国标GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》中并没有规定苦味值的分析方法[6]，但异辛烷萃取法[7-9]已是各大啤酒厂和高校首选的传统方法。啤酒的酒精度与原料的质量和种类、原麦汁浓度、酵母和发酵过程紧密关联，酒精度数过低的啤酒含有大量的杂醇，会引起较强的头痛感，故其也是啤酒另一重要的理化指标。国标GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》的酒精度测定方法包含密度瓶法、气相色谱法和仪器法[10-13]。
CDR BeerLab分析仪是一款新型的恒温式啤酒分析仪，基于发光二极管（light emitting diodes，LED）分光光度计原理能够准确而又快速的分析啤酒和麦汁的某些参数指标。它的适用范围广泛，除了可以测定啤酒色度、酒精度、苦味值、双乙酰等指标之外，还可以检测酿造水中钙、镁、碳酸氢钠等参数指标。CDR BeerLab分析仪的优势具体如下：①检测项目广泛，一机多用。②不需要对样品进行较复杂的前期处理。③可监管整个发酵过程。④实验操作流程简单。⑤检测时间大为缩短。⑥结果准确。CDRBeerLab分析仪具有某些缺点，具体表现为：①可能引入错误的数据结果。②操作的灵活性有待提高。③受试剂影响较大。
本研究为了确定CDR BeerLab分析仪对啤酒理化指标分析的准确性，分别选用紫外分光光度计法、异辛烷萃取法及密度瓶法对8款啤酒理化指标中的色度、苦味值和酒精度进行了传统法分析，并将两者所测数据结果进行了比对。CDR BeerLab分析仪的优势不仅可以大大缩短研究人员的检测时间，而且适用范围广泛，对于资金不足的小型啤酒厂而言，无疑是检测啤酒理化指标和控制发酵过程的一把利器。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 原料
青岛奥古特啤酒：青岛啤酒有限公司；青岛原浆啤酒：青岛德曼啤酒技术装备有限公司；精酿玛卡啤酒：本实验室酿造；精酿黑啤酒：烟台吉斯波尔公司；鹅岛IPA（GOOSE IPA）：百威英博碑酒集团公司；林德曼樱桃水果蓝比克（Lindmans Kriek Fruit Lambic）：林德曼啤酒厂；维森深色小麦啤酒（Weihensteohaner Hefeweissbier Dunkel）：维森啤酒厂；督威比利时烈性金色爱尔啤酒（Duvel Belgian Strong Golder Ale）：督威酿酒厂。
1.1.2 化学试剂
正辛醇（分析纯）、浓硫酸（分析纯）：莱阳经济技术开发区精细化工厂；浓盐酸（分析纯）、重铬酸钾（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；异辛烷（分析纯）、无水乙醚（分析纯）、无水乙醇（分析纯）：天津富宇有限公司。CDR BeerLab色度、苦味值和酒精度提取试剂盒：意大利CDR公司。
1.2 仪器与设备
FA1004电子天平：天津天马衡基仪器有限公司；TDL-5-A大型高速离心机：郑州明天仪器设备有限公司；UV2350紫外可见分光光度计：上海尤尼柯仪器有限公司；XT5205-R20-D31电热恒温水浴锅：杭州雪中炭恒温技术有限公司；CDR BeerLab分析仪：意大利CDR公司；101电热鼓风干燥箱：北京市永光明医疗仪器有限公司；Eppendorf 5424R小型离心机；德国Eppendorf公司。
1.3 方法
1.3.1 色度的分析方法
传统法：采用紫外可见分光光度计[14]检测啤酒的色度，其原理是：在430nm的波长条件下测量啤酒的吸光度值，并通过相应的换算公式计算出最终的实验结果，即啤酒的色度。
仪器法：使用CDR BeerLab分析仪测定啤酒色度，其具体操作流程如下：①啤酒样品的预处理。使用定性滤纸对冷的新鲜啤酒样品进行除气和酵母过滤，然后使用色度试剂盒中0.45 μm滤膜对初步除气后的啤酒样品进行过滤。②仪器的调零过程。将纯水加入到空比色皿中，再放入仪器测量模块的蓝光处进行调零。③样品色度的测量。先将纯水倒掉，再加入处理好的样品，放入测量模块的蓝光处读数即可。
1.3.2 苦味值的分析方法
传统法：采用异辛烷萃取法测定啤酒的苦味值[15-16]，其原理是：经盐酸酸化的啤酒在异辛烷和正丁醇的相互作用下萃取苦味物质，并在275 nm的波长条件下测定吸光度值，再通过相应的换算公式进行换算即可。
仪器法：CDR BeerLab分析仪测定啤酒苦味值所用试剂均来自提取试剂盒，具体操作流程如下：①试剂与样品的添加。先往2 mL离心管中加入1 mL未除气/除气的啤酒样品，然后像离心管中加入100 μL的R1a试剂，最后再加入1mL的苦味提取液；②萃取过程。摇晃离心管1min，然后在5000r/min条件下离心3min；③仪器调零。将500μL的R1加入到空白比色皿中，在仪器恒温培养模块中温浴5 min，然后摇晃比色皿2～3次，再放入仪器测量模块的蓝光处读空白；④苦味值的测量。取离心后的上清液500μL到比色皿中，摇晃比色皿2～3次后，放入仪器测量模块蓝光处读数。
1.3.3 酒精度的分析方法
传统法：采用蒸馏法测定啤酒的酒精度[17-20]，其实验原理是：利用20℃的酒精水溶液与同体积纯水质量之比，求得相对密度，然后查表得出样品中酒精含量。
仪器法：CDR BeerLab分析仪测定啤酒酒精度所用试剂均来自提取试剂盒，具体操作步骤如下：①试剂R1的温浴。将含有R1试剂的比色皿放于仪器恒温培养模块中温浴10min；②样品的稀释。将样品与酒精度试剂盒中的稀释液（10mL）以1∶100的比例进行稀释。③仪器调零。向预热好的比色皿中皆添加100 μL的R1a试剂和稀释样品，摇晃比色皿2～3次，放入仪器恒温培养模块中温浴1min，然后放入测量模块的蓝光处读空白；④酒精度的测量。将50 μL的R2试剂加入到上述比色皿中，摇晃2～3次，然后放入仪器恒温恒温培养模块中温浴10 min，最后将温浴完成后的比色皿放入测量模块蓝光处读数即可。
1.3.4 计算公式
（1）传统法测定色度的计算公式
E=A430nm×25×n
式中：E为样品的色度，EBC；A430nm为样品在波长430 nm条件下测得的吸光度值；25为换算成标准比色皿的厚度，mm；n为稀释倍数。
（2）传统法测定苦味值的计算公式
W=A275nm×50
式中：W为样品的苦味值，BU；A275nm为样品在波长275 nm条件下测得的吸光度值；50为换算系数。
（3）传统法测定酒精度的计算公式
式中：
为样品馏出液（20℃）的相对密度；m2为密度瓶和馏出液的质量，g；m为密度瓶的质量，g；m1为密度瓶和水的质量，g。
根据相对密度
的结果，查找相应的附录，得到样品馏出液酒精含量，即样品的酒精度。
2 结果与分析
采用传统法和CDR BeerLab分析仪重复验证了8款啤酒的色度、苦味值和酒精度。8款啤酒样品的酒精度范围在3%vol～9%vol之间，色度范围在5～120 EBC之间，苦味值范围在9～55 BU之间，每个样品需进行3次平行试验，最终取其平均值。
2.1 气泡对实验结果的影响
使用传统法和仪器法测定啤酒色度时，需去除啤酒中的二氧化碳。为避免啤酒氧化，色度的测量过程需迅速而又准确，比色皿中流动的气泡会影响紫外分光光度计读数的稳定性，对样品的吸光度值造成极大的误差。使用传统法和仪器法测定啤酒苦味值时，无需对啤酒样品进行脱气操作，这与后期的萃取过程和离心过程息息相关，高速离心过程能去除啤酒中剩余的二氧化碳，可大大降低实验误差。使用传统法测定酒精度时，二氧化碳的去除是极其重要的。啤酒初沸时，由于受到大气压和锥形瓶容积的限制，未脱气的啤酒样品会被吸入到蛇形冷凝管中，从而影响实验结果；使用仪器法测量酒精度时，由于仪器法对样品的需求量极少（100 μL即可），故样品中二氧化碳的残留对实验结果的影响不大，从而降低了二氧化碳对结果的影响。
2.2 啤酒色度测定结果和分析
使用CDR BeerLab分析仪和传统法测试了啤酒中的色度情况，结果见表1。由表1可知，仪器法测定精酿黑啤酒、玛卡啤酒、奥古特、青岛原浆、鹅岛IPA、林德曼樱桃、维森深色小麦和督威比利时烈性金色爱尔啤酒的平均值分别为120EBC、56EBC、5EBC、13EBC、10EBC、47EBC、40EBC和7 EBC，平行实验重复性高，数据准确。传统法测定上述8款啤酒的平均值分别为120.00EBC、56.50EBC、5.57EBC、13.79 EBC、10.19 EBC、47.43 EBC、40.54 EBC和7.30 EBC。根据仪器法和传统法的相关数据进行相关性分析（见图1）。由图1可知，两种方法测的色度相关系数R2为0.999 99，从相关系数R2和8款啤酒的测定值皆可看出，两种方法的一致性较高，故仪器法可替代传统法测定啤酒色度。
表1 CDR BeerLab分析仪和传统法检测啤酒色度的实验结果
Table 1 Detecting results of beer chroma by CDR BeerLab analyzer and traditional method
啤酒种类玛卡啤酒奥古特青岛原浆精酿黑啤酒鹅岛IPA林德曼樱桃维森深色小麦督威比利时烈性金色爱尔CDR BeerLab分析仪的色度/EBC试验1 试验2 试验3 56 5 13 120 10 65 55 7 56 5 13 120 10 65 55 7 56 5 13 120 10 65 55 7平均值56 5 13 120 10 65 55 7传统法的色度/EBC试验1 试验2 试验3 平均值56.60 5.58 13.81 119.38 10.24 65.67 55.54 7.09 56.60 5.58 13.81 120.00 10.15 65.36 55.52 7.54 56.40 5.55 13.75 120.62 10.18 65.27 55.57 7.29 56.50 5.57 13.79 120.00 10.19 65.43 55.54 7.30
图1 传统法和CDR BeerLab仪器法检测啤酒色度的相关性分析
Fig.1 Correlation analysis of beer chroma by CDR BeerLab analyzer and traditional method
2.3 啤酒苦味值测定结果和分析
使用CDR BeerLab分析仪和传统法测试了啤酒的苦味值情况，结果见表2。由表2可知，使用仪器法测定玛卡啤酒、奥古特、青岛原浆、精酿黑啤酒、鹅岛IPA、林德曼樱桃、维森深色小麦和督威比利时烈性金色爱尔啤酒的平均苦味值分别是14.00BU、19.50BU、9.73BU、15.20BU、55.03BU、18.40BU、14.23 BU和33.50 BU，而传统法测定上述啤酒的平均苦味值分别是15.20 BU、18.01 BU、9.40 BU、14.50 BU、54.02 BU、16.69 BU、14.89 BU和34.48 BU。两种方法的重复性较高，但存在一定误差，引起误差的最主要原因是萃取过程中摇晃力度的不同。使用CDR BeerLab分析仪进行啤酒苦味值分析的过程中，同样需要1 min的手动萃取过程，手动萃取过程是分析啤酒苦味值的关键步骤，由于每个人萃取时的摇晃力度不同，从而导致实验结果具有一定误差，故前期对研究人员进行必要的培训是至关重要的。根据仪器法和传统法的相关数据进行相关性分析（见图2）。由图2可知，两种方法测的苦味值相关系数R2为0.994 34，仪器法苦味值测定结果与传统法接近，故仪器法可较好的替代传统法来测定啤酒苦味值。
表2 CDR BeerLab分析仪和传统法检测啤酒苦味值的实验结果
Table 2 Detecting results of beer bitterness by CDR BeerLab analyzer and traditional method
啤酒种类玛卡啤酒奥古特青岛原浆精酿黑啤酒鹅岛IPA林德曼樱桃维森深色小麦督威比利时烈性金色爱尔CDR BeerLab分析仪的苦味值/BU样品1 样品2 样品3 13.50 18.80 9.90 13.60 53.80 19.20 14.00 32.10 15.00 16.40 10.60 17.10 55.20 17.70 14.10 33.90 13.60 23.30 8.70 14.80 56.10 18.30 14.60 34.50平均值14.00 19.50 9.73 15.20 55.03 18.40 14.23 33.50传统法的苦味值/BU样品1 样品2 样品3 平均值14.20 16.25 9.40 14.30 53.27 17.65 13.23 35.43 15.10 17.35 9.35 14.50 54.34 15.46 14.68 33.56 16.30 20.45 9.45 14.70 54.46 16.98 16.76 34.45 15.20 18.01 9.40 14.50 54.02 16.69 14.89 34.48
图2 传统法和CDR BeerLab仪器法检测啤酒苦味值的相关性分析
Fig.2 Correlation analysis of beer bitterness value by CDR BeerLab analyzer and traditional method
2.4 啤酒酒精度测定结果和分析
使用CDR BeerLab分析仪和传统法测试了啤酒的酒精度，结果见表3。由表3可知，使用仪器法测定玛卡啤酒、奥古特、青岛原浆、精酿黑啤酒、鹅岛IPA、林德曼樱桃、维森深色小麦和督威比利时烈性金色爱尔啤酒的平均酒精度分别是8.37%vol、5.00%vol、5.40%vol、4.40%vol、5.90%vol、3.50%vol、5.30%vol和8.50%vol，平行实验重复性高，实验结果准确。使用传统法测定上述啤酒的平均酒精度分别是8.20%vol、4.70%vol、5.45%vol、4.46%vol、5.59%vol、3.68%vol、5.38%vol和8.82%vol。根据仪器法和传统法的相关数据进行相关性分析（见图3）。由图3可知，两种方法测的酒精度相关系数R2为0.996 48，从相关系数R2和8款啤酒的测定值皆可看出，两种方法的数据无显著差异，且一致性较高，故仪器法可以替代传统法测量啤酒的酒精度。
表3 CDR BeerLab分析仪和传统法检测啤酒酒精度的实验结果
Table 3 Detecting results of beer alcohol content by CDR BeerLab analyzer and traditional method
啤酒种类玛卡啤酒奥古特青岛原浆精酿黑啤酒鹅岛IPA林德曼樱桃维森深色小麦督威比利时烈性金色爱尔CDR BeerLab分析仪的酒精度/%vol样品1 样品2 样品3 8.40 5.00 5.40 4.20 5.90 3.50 5.30 8.50 8.30 5.00 5.40 4.60 5.90 3.50 5.30 8.50 8.40 5.00 5.40 4.40 5.90 3.50 5.30 8.50平均值8.37 5.00 5.40 4.40 5.90 3.50 5.30 8.50传统法的酒精度/%vol样品1 样品2 样品3 平均值8.49 4.85 5.74 4.73 5.68 3.67 5.68 8.78 8.02 4.68 5.31 4.32 5.23 3.52 5.27 8.86 8.10 4.98 5.29 4.34 5.88 3.86 5.19 8.83 8.20 4.83 5.45 4.46 5.59 3.68 5.38 8.82
图3 传统法和CDR BeerLab仪器法检测啤酒酒精度的相关性分析
Fig.3 Correlation analysis of beer alcohol contents by CDR BeerLab analyzer and traditional method
3 结论
在这个快速发展的时代，研究人员使用仪器法检测啤酒中各项指标的情况已较为普遍。本研究采用CDRBeerLab分析仪对8款啤酒的色度、苦味值和酒精度进行了快速检测，同时使用紫外分光光度计法、异辛烷萃取法和密度瓶法分别对色度、苦味值和酒精度进行了传统法测定。根据仪器法和传统法的相关数据，分别得出色度、苦味值和酒精度的回归方程，相关系数R2分别为0.999 97、0.990 65和0.994 34。由此可见，在色度和酒精度的测定过程中，传统法数据与仪器法数据高度一致，而在苦味值的测定中，传统法与仪器法分析结果存在一定误差，但可以通过恰当操作避免。根据上述结果所知，CDR BeerLab分析仪的数据结果准确，准确率较高，可快速、精确地检测每一个样品，从而弥补传统法所带来的种种不便，是研究人员的得力助手之一。
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