編按：接續前篇【雨雨專欄】清酒的科學 熟成的味道（一）

其實原來非常猶豫要不要寫這個部分，因為看了真的會睡著拉！

但是要了解同樣的酒在不同情況下為什麼風味會完全不同，似乎還是需要稍微了解一下化學背景，那另外讓我感到興趣的是，風味和顏色似乎並不是同時產生的，因此稍微研究了一下梅納反應的過程，建議可以看最後的結論就好^^”

清酒的熟成風味與梅納反應

通常說到熟成會考慮兩種狀況：

（1）食物中的酶隨著時間的推移分解蛋白質等反應。
（2）食品中的物質在沒有微生物或酶的作用下，隨時間發生變化的反應。

 

註：酶又稱酵素，可降解蛋白質

 

兩者可同時發生，然而在清酒的熟成過程中，基本上只發生反應 （2），因為一般清酒會經歷火入的加熱過程，該過程會停止酶的作用。（因為生酒沒有經過巴氏殺菌，所以活性酶仍然存在。所以如果是生酒，澱粉會被酶分解，這可能會使清酒更甜，或是因為保存不好的狀況下味道容易改變。）

而梅納反應是一種非酶促反應，當還原糖的羰基與氨基酸、多肽或蛋白質的氨基反應時，會自然產生美拉德反應產物（編按：梅納反應，又稱「美拉德反應」），他的發現其實很單純就是法國科學家梅納在1912年因為不小心的實驗失誤發現，梅納無意加熱了葡萄糖和胺基酸的水溶液，結果液體散發出一種好吃的味道，後來梅納研究了葡萄糖和甘氨酸之間的相互作用，並記錄了由此產生的深色色素黑色素。

 

氨基酸與糖分是影響風味、色澤關鍵！

促進梅納反應的因素有3個：氨基酸和糖類的量、溫度、時間。

氨基酸和還原糖的種類以及反應環境，在梅納反應的風味形成中起著重要作用，其中糖對風味特性的影響有限，而氨基酸的影響很大。 糖不會改變風味特徵，而是會對反應速率產生重大影響。

 

關於氨基酸和糖分的含量，以純米大吟釀等日本清酒為例，由於精米步合很低，所以氨基酸含量相對較低，即使經過很長時間也不會變色。

梅納反應中具有風味特徵的特定物質受特定氨基酸、肽和蛋白質的影響。不同肽酶水解產物含有不同的肽譜和游離氨基酸，其生成物也具有不同的感官特性。

 

清酒熟成的色澤與香氣變化不一定同時發生！

梅納反應中香氣成分的產生非常複雜。梅納反應一般分為初級、中期和末期三個階段，所有這些階段都是相互關聯的，並且可以同時發生。

 

第一階段：羰基物和胺縮合（Carbonyl‐amine condensation）

這個反應從糖和胺基酸開始，起始於胺基與羰基化合物之間的共價鍵。特徵是初始糖基化反應。這是還原糖的羰基與氨基酸（或蛋白質）的可用胺基之間的縮合反應，該胺基也被去質子化，形成具有釋放一個水分子。生成Amadori產物。

如果簡單的說呢，就是糖跟胺基酸撞在一起，生成叫做Amadori的孩子。在此階段沒有觀察到顏色變化反應。

 

第二階段：包括糖分子團的裂解及脫水，Strecker 降解

當Amadori化合物經過脫水、水解、脫氨會反應生成二羰基等多種羰基化合物，這些化合物成為最後階段產生的芳香化合物的重要前體。這一過程中產生的酮醛等化合物是食品的風味前體和風味物質。例如，氨基酮可以通過異構化轉化為烯醇胺。 這些化合物具有很強的芳香潛力，根據氨基酸的類型產生不同的香氣特徵，並作為前體。

不同的 α-氨基酸和還原糖的梅納反應可以產生各種特殊的醛。因此，Strecker 降解與褐變和香氣產生有關。例如，纈氨酸與葡萄糖發生反應，產生巧克力香氣 。 Lys 和 Pro 與葡萄糖的反應產生烤麵包的香氣。

所以在這一個部分，顏色和風味才會產生。而且主要的香氣成分都來自這個步驟。

 

最後階段

主要包括脫氫、環化、逆羥醛反應、異構化、重排和縮合。最終形成含氮的深色化合物，即類黑色素。此外，梅納反應中的碳水化合物在加熱後也會裂解。在進一步形成最終產物之前，酮、酮醇、酮醛和其他裂解物會與氨基化合物發生反應。

 

梅納反應也受溫度影響

梅納反應在食品加工和貯藏過程中會形成的特徵風味。風味特徵可以是令人愉悅的花香、堅果味、焦糖味、誘人的肉味，甚至辛辣味，具體取決於氨基和羰基的類型、組成或反應途徑。

與早期階段相比，晚期和最終階段梅納反應的發生具有高度的複雜性。在這些階段形成的化合物的化學性質不是所有都被研究過，但其機制尚不清楚，儘管在加熱方面的結果很容易識別引起顏色和味道變化的反應。

已知溫度也會直接或間接影響反應程度和產物組成。隨著溫度的升高，梅納反應速率顯著增加。溫度每升高 10°C，反應速率增加 3-5 倍。在溫度<110℃時，多肽與木醣體系優先發生交聯反應。而高溫下產生的生成物通常不穩定且極易揮發。

 

此外，具有活性特性的風味物質通常會通過過氧化、聚合和縮合轉化為其他物質，從而改變整體風味特徵。在梅納反應風味的應用和儲存過程中，很難保持穩定的濃度和增味效果，尤其是在熱加工過程中。分析風味物質產生和損失的機理，提高風味物質逸出的可控性，已成為食品科學家的重要研究方向。

所以這也是我對於清酒熟成的疑惑，一般的研究中，實驗的調控中通常會在100-140度下反應2-3小時，但是就算是儲存不當的清酒也不會到如此高溫，由前面的說明我們可以了解，清酒的熟成風味應該產生在梅納反應的第二階段。

也因此為什麼市面上至少需要三年熟成的酒才會被稱為長期熟成，尤其在低溫熟成下，其實幾乎看不到酒體顏色的改變，但是考慮到溫度對反應速率的改變很劇烈，因此長期存方在室溫下的酒一定較有機會產生比較強烈不舒服的氣味與顏色改變。

下一個部分就會介紹比較有趣的目前已知道熟成酒的風味成分以及科學上「熟成」與「老香」是否真的有關鍵的差異。

 

延伸閱讀：【雨雨專欄】清酒的科學 懸浮物不能喝？分析火落菌與蛋白混濁

 

參考資料：

  1. Liu, S.; Sun, H.; Ma, G.; Zhang, T.; Wang, L.; Pei, H.; Li, X.; Gao, L., Insights into flavor and key influencing factors of Maillard reaction products: A recent update. Frontiers in Nutrition 2022, 9.
  2. 村田容常, 焼いたスイーツとメイラード反応. 化学と教育 2019, 67 (2), 90-91.
  3. 大畑素子; 横山壱成; 有原圭三, メイラード反応生成香気成分が有する新たな可能性への挑戦 食品メイラード反応の最新の香り研究. 化学と生物 2019, 57 (12), 722-727.

 

原文出自 日本酒初心者的不專業筆記 #清酒的科學

核稿編輯：郭宜蓁