功能植物啤酒研究進(jìn)展

襲祥雨，崔云前，陳彩嬌，劉昌衡，賈愛(ài)榮

（1.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）生物工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353；2.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）生物研究所，山東 濟(jì)南 250103；3.山東省海珍品精深加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250103）

隨著時(shí)代進(jìn)步，人民生活水平的提高，市場(chǎng)上口味相對(duì)單一的傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的啤酒已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代消費(fèi)者對(duì)啤酒品質(zhì)的要求。新時(shí)代啤酒愛(ài)好者對(duì)于個(gè)性化、高端化的啤酒種類(lèi)有著濃厚的興趣。產(chǎn)量小、品種多樣、口感個(gè)性化的精釀啤酒深受年輕消費(fèi)者的青睞，能夠更多地滿足用戶多樣化、個(gè)性化的消費(fèi)需求，更具有吸引力，符合中產(chǎn)崛起消費(fèi)升級(jí)的特點(diǎn)[1-2]。人們對(duì)啤酒的需求也從傳統(tǒng)工藝啤酒、精釀啤酒轉(zhuǎn)向新穎的功能性啤酒。功能性啤酒以其營(yíng)養(yǎng)豐富、酒精度低等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞[3]。繼承和發(fā)揚(yáng)中國(guó)特有的“藥食同源”思想，將理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，將傳統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代科學(xué)相結(jié)合，使產(chǎn)品更具營(yíng)養(yǎng)保健功能，符合現(xiàn)代人的口味和營(yíng)養(yǎng)要求[4]?，F(xiàn)在市場(chǎng)上越來(lái)越多的植物啤酒不僅在口感上可以滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求，也具有一定的營(yíng)養(yǎng)保健功效，也可滿足人們補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)的需求。本文綜述了苦瓜、蘆薈、枸杞幾種植物的功能特性，以及以其為發(fā)酵原料釀造成的新型功能性植物啤酒的工藝流程和風(fēng)味特征，以期為其他同類(lèi)植物啤酒的研究提供理論指導(dǎo)。

1 植物啤酒發(fā)酵原料

1.1 苦瓜

1.1.1 營(yíng)養(yǎng)成分

苦瓜（MomordiacharantiaL.）含有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，例如糖類(lèi)物質(zhì)、蛋白質(zhì)、胡蘿卜素、維生素、膳食纖維、鈣、鐵、磷、鉀和多種生物活性成分等。其中，據(jù)研究顯示，每100g鮮苦瓜中水分含量為92.50 g，蛋白質(zhì)0.87 g，膳食纖維1.35 g，維生素C（vitamin C，VC）56 mg，氨基酸9.6 mg，鈣18.7 mg，鐵0.67 mg，磷24.5 mg[5]。除此之外，苦瓜果實(shí)中還含有苦瓜甙、苦瓜素、谷氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、半軟糖醛酸等物質(zhì)[3]。

1.1.2 藥用價(jià)值及功能特性

苦瓜不僅可以食用，還有較高的藥用價(jià)值?？喙系母?、莖、葉、果實(shí)和種子都可以作為藥材使用。苦瓜入藥可以追溯到明代末朱棣所作《救荒本草》，書(shū)中寫(xiě)道：“其味苦性寒，無(wú)毒，入心、脾、胃三經(jīng)，可消暑滌熱，明目解毒，用于熱病煩渴、中暑、痢疾、赤眼疼痛、癰腫丹毒、惡瘡等”。隨著現(xiàn)代科技進(jìn)步，藥理學(xué)研究不斷深入，人們對(duì)苦瓜的藥用價(jià)值有了更為深刻的認(rèn)識(shí)，苦瓜具有降低血糖、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化和抗菌的功能。

苦瓜具有降糖作用。1981年，AKHTAR M等[6]研究發(fā)現(xiàn)，從苦瓜中提取出來(lái)物質(zhì)的不同極性部位對(duì)正常及四氧嘧啶型家兔有降糖作用，推測(cè)苦瓜的降糖成分可能包括生物堿和類(lèi)胰島素兩種物質(zhì)?？喙隙嚯?P可以改善患有糖尿病的小鼠代謝血糖的能力，提高肝臟、肌肉對(duì)胰島素的敏感程度[7]，對(duì)糖尿病的治療效果與胰島素相似，日后可以作為糖尿病的治療藥物重點(diǎn)發(fā)展使用。

苦瓜具有抗病毒、抗腫瘤作用。HUANG S等[8]首次從苦瓜中分離純化了“MAP30”蛋白，其具有比天花粉蛋白（trichosanthin）更高效、安全的抗病毒活性[9]，可誘導(dǎo)多種類(lèi)型病毒感染的細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡，對(duì)未感染的正常細(xì)胞，包括T-細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、精子細(xì)胞、皮膚細(xì)胞和胚胎細(xì)胞等均無(wú)毒性，也不會(huì)產(chǎn)生耐藥性，是一種新型抗腫瘤、抗病毒候選藥物，具有良好的研究與應(yīng)用前景[10]?？喙现泻蓄?lèi)似奎寧的蛋白成分，可使巨噬細(xì)胞的吞噬能力增強(qiáng)，在臨床上能夠?qū)α馨腿饬龊桶籽≈委煱l(fā)揮積極作用[11]。

苦瓜具有抗氧化作用。MEI X Y等[12]從苦瓜中提取分離苦瓜多糖，并對(duì)其抗氧化活性進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，苦瓜多糖在體外能清除活性氧自由基，在體內(nèi)能清除產(chǎn)生的過(guò)氧化物自由基，阻斷體內(nèi)自由基反應(yīng)鏈，具有一定的抗氧化和抗衰老作用。

苦瓜具有抗菌作用?？喙鲜且环N廣譜性抗菌劑，魏決等[13]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，從苦瓜種子中提取出來(lái)的蛋白質(zhì)對(duì)根霉菌、大腸桿菌、米曲霉菌都具有抗菌活性。姜英等[5]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，苦瓜汁的抗菌能力具有選擇性，苦瓜汁對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制能力高于對(duì)大腸桿菌的抑制能力。

1.2 蘆薈

1.2.1 營(yíng)養(yǎng)成分

經(jīng)檢測(cè)，蘆薈（Aloe veraHaw.）中的營(yíng)養(yǎng)成分組成十分復(fù)雜，含有15種游離氨基酸、21種有機(jī)酸、18種微量元素、8種植物石碳酸成分、5種蒽醌類(lèi)物質(zhì)、礦物質(zhì)、糖類(lèi)、脂肪酸以及維生素、甙類(lèi)、酚類(lèi)等80多種有效成分[14]。每100 mL蘆薈中含維生素154.5 mg，礦物質(zhì)7 200 mg，11.5%粗蛋白，5.186%氨基酸，7.47%可溶性糖[15]，這些物質(zhì)都有著較高的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值。

1.2.2 藥用價(jià)值及功能特性

據(jù)《本草再新》中記載蘆薈可“治肝火，鎮(zhèn)肝風(fēng)，清心熱，解心煩，止渴生津，聰耳明目，消牙腫，解火毒”[16]?，F(xiàn)代研究表明，蘆薈具有預(yù)防糖尿病、免疫調(diào)節(jié)、殺菌抑菌、和美容養(yǎng)顏的功能。

蘆薈具有預(yù)防糖尿病的作用。蘆薈中含有大量鉻元素，鉻可以作為血糖調(diào)節(jié)劑，能夠幫助胰島素增加葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的效率，維持身體中正常葡萄糖含量，可以預(yù)防糖尿病[17]。

蘆薈具有免疫調(diào)節(jié)作用。蘆薈中有多種活性物質(zhì)，可以作為機(jī)體的免疫促進(jìn)劑，例如，蘆薈多糖具有免疫復(fù)活作用，可提高人體的抵御疾病的能力。在治療高血壓、通風(fēng)、哮喘、癌癥等各種慢性疾病時(shí)，配合使用蘆薈可增強(qiáng)療效，可加速機(jī)體的康復(fù)[18]。此外，蘆薈中含有白介素，能夠促進(jìn)恢復(fù)免疫功能，進(jìn)而可增強(qiáng)機(jī)體的抵抗力[19]。

蘆薈具有殺菌、抑菌作用。有研究表明，蘆薈汁對(duì)大腸桿菌、變形桿菌、金黃色葡萄球菌均具有抑制作用[20]。蘆薈中的蘆薈酊、多糖類(lèi)物質(zhì)具有較高的抗菌性，可以起到殺菌消炎作用，并且殺菌能力具有廣譜性。蘆薈不僅能夠具有與抗生素相同的殺菌作用，還可以清除細(xì)菌感染時(shí)釋放出來(lái)的有毒代謝物以及細(xì)菌被殺死后菌體留下的內(nèi)毒素[21]。

蘆薈具有美容養(yǎng)顏?zhàn)饔?。蘆薈葉肉中含有一種粘性物質(zhì)，主要成分為甘露聚糖[22]，這種粘性物質(zhì)可以防止細(xì)胞老化和治療慢性過(guò)敏。此外，蘆薈粘液中含有大量多糖、氨基酸和維生素等可以構(gòu)成天然保濕因子，涂在皮膚表層可以增加皮膚的保水力[23]。

1.3 枸杞子

1.3.1 營(yíng)養(yǎng)成分

枸杞子（Lycium barbarumL.）中含有大量的有機(jī)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分，每100 g枸杞中含有蛋白質(zhì)12 g、胡蘿卜素19.6 mg、膳食纖維12.6 g、鈣37 mg、鋅15 mg[24]。枸杞多糖是糖綴合物的一種，是由阿拉伯糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、木糖和鼠李糖中單糖與多肽或蛋白質(zhì)以共價(jià)鍵的形式相結(jié)合而成，為枸杞子中主要活性成分之一[24]。枸杞子中有各類(lèi)呈色物質(zhì)，這些物質(zhì)總稱(chēng)為枸杞色素，也是枸杞的主要活性成分，主要由脂溶性的類(lèi)胡蘿卜素及其他多酚和黃酮類(lèi)有色物質(zhì)組成[25]。

1.3.2 藥用價(jià)值及功能特性

中國(guó)藥典中記載枸杞可“用于虛勞精虧，腰膝酸痛，眩暈耳鳴，內(nèi)熱消渴，血虛萎黃，目昏不明”[26]?，F(xiàn)代研究表明，枸杞子具有降低血糖、免疫調(diào)節(jié)和調(diào)節(jié)視力的功能。

枸杞子具有降血糖作用。有研究顯示[27]枸杞中的枸杞多糖能夠通過(guò)調(diào)節(jié)胰島細(xì)胞形態(tài)，從而促進(jìn)胰島素的分泌，進(jìn)而發(fā)揮降血糖的功能。胡馨予等[28]實(shí)驗(yàn)表明，枸杞子水提物通過(guò)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激反應(yīng)以減少胰島細(xì)胞的氧化損傷，從而起到降血糖的功能。

枸杞子具有調(diào)節(jié)免疫力的作用。枸杞多糖是枸杞子中的發(fā)揮調(diào)節(jié)免疫力功能的主要有效成分，主要作用于T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和巨噬細(xì)胞[29]，通過(guò)激活體內(nèi)的T淋巴細(xì)胞與B淋巴細(xì)胞，從而增強(qiáng)細(xì)胞免疫功能[30]。

枸杞子具有調(diào)節(jié)視力的作用。枸杞子可入肝、腎二經(jīng)，對(duì)于肝腎原因而引起的視力問(wèn)題十分有效，例如見(jiàn)風(fēng)流淚、眼睛發(fā)干等[31]。枸杞子中含有豐富的胡蘿卜素，胡蘿卜素在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為維生素A，可以有效調(diào)節(jié)視神經(jīng)，促進(jìn)視網(wǎng)膜內(nèi)視紫質(zhì)的合成或再生，維持機(jī)體的正常視力[32]。

2 功能植物啤酒的研究

2.1 苦瓜啤酒

2001年，山東某啤酒廠釀造了一批苦瓜啤酒，使苦瓜啤酒進(jìn)入大眾視野，并初步獲得消費(fèi)者喜愛(ài)[3]。2002年，苦瓜啤酒開(kāi)始在整個(gè)山東省流行起來(lái)，其產(chǎn)量約占山東啤酒總產(chǎn)量的20%，有的啤酒企業(yè)中苦瓜啤酒產(chǎn)量甚至占到總產(chǎn)量的60%[3]；與此同時(shí)，苦瓜啤酒以山東為中心向周邊輻射，如安徽、河南、江西省等各省市地區(qū)[3]。

苦瓜啤酒加工工藝中，如在過(guò)濾后向清酒中添加苦瓜汁時(shí)，會(huì)出現(xiàn)因?yàn)闅⒕粡氐锥斐晌⑸镂廴?，?duì)啤酒穩(wěn)定性影響較大，因此在過(guò)濾工藝前添加較好[33]。楊繼遠(yuǎn)等[34]分別在糖化、發(fā)酵和過(guò)濾后添加苦瓜汁，并與不添加苦瓜汁的啤酒進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)證明在過(guò)濾前添加苦瓜汁可最大程度減少苦瓜有效成分的流失。吉平等[35]研究發(fā)現(xiàn)了苦瓜啤酒的抗氧化性和保持期均高于普通啤酒，這是因?yàn)榭喙现泻写罅縑C，增強(qiáng)了苦瓜啤酒的抗氧化能力。為了檢測(cè)苦瓜啤酒是否能夠保留苦瓜的功效成分，李健等[36]用高效液相色譜法對(duì)市售苦瓜啤酒進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示苦瓜皂苷含量為22.16 μg/mL，最大吸收波長(zhǎng)為205 nm。

綜上所述，在苦瓜啤酒的釀造工藝中，為了不影響成品啤酒的質(zhì)量，且保持苦瓜的營(yíng)養(yǎng)成分、特有香氣和功效成分，在發(fā)酵液過(guò)濾前添加苦瓜汁而釀造的啤酒品質(zhì)最佳。

2.2 蘆薈啤酒

在釀造蘆薈啤酒時(shí)，一般選用2～3年蘆薈，先將蘆薈榨汁，再向麥汁或者發(fā)酵液中接入加工好的蘆薈汁。蘆薈榨汁時(shí)，由于蘆薈的營(yíng)養(yǎng)成分在高溫條件下十分不穩(wěn)定（超過(guò)80 ℃營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)極易破壞），所以不能在煮沸階段添加。蘆薈汁的添加方式一般有以下幾種：第一種是在麥汁煮沸冷卻后，向麥汁中直接加入蘆薈汁；第二種是在糖化發(fā)酵階段，雙乙酰降到0.10 mg/L后，向發(fā)酵液中添加蘆薈汁；第三種方法是在過(guò)濾前添加蘆薈汁；第四種是在發(fā)酵后期向發(fā)酵液中加入蘆薈汁。梁敏[14]考慮到添加時(shí)間對(duì)成品啤酒質(zhì)量和風(fēng)味影響較大，選擇在發(fā)酵前、中、貯酒期、過(guò)濾后幾個(gè)時(shí)期添加不同比例的蘆薈汁，實(shí)驗(yàn)證明在貯酒期添加7%～8%的蘆薈汁制成的蘆薈啤酒色澤淺黃、蘆薈香味濃郁、口感純正。崔云前等[21]在前發(fā)酵、后發(fā)酵和發(fā)酵后添加了不同比例的蘆薈汁制成蘆薈啤酒，并對(duì)啤酒中有效成分進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果顯示，發(fā)酵后期加入2%的蘆薈提取液效果最佳，此時(shí)蘆薈啤酒中蘆薈苷含量為30.1 mg/L，蘆薈大黃素為19.8 mg/L。此外，高國(guó)強(qiáng)等[37]在主發(fā)酵前向麥汁中添加2%蘆薈汁；任永新[38]在過(guò)濾前用計(jì)量添加泵或在硅藻土添加罐中將蘆薈汁添加到發(fā)酵液中，添加量為3%～5%；李艷紅[18]在麥汁煮沸冷卻后向麥汁中添加4%的蘆薈汁制成蘆薈啤酒。

綜上所述，釀造蘆薈啤酒時(shí)，考慮到蘆薈成分的熱敏感型，在麥汁煮沸冷卻后的幾個(gè)加工階段添加為宜，添加時(shí)間和添加量不同，所釀造蘆薈啤酒的口感和味道也有所差異，可根據(jù)消費(fèi)者喜好來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

2.3 枸杞子啤酒

枸杞子中的類(lèi)胡蘿卜素在光、熱等條件下容易分解而褪色，因而枸杞子添加時(shí)間的選擇尤為重要[4]。在枸杞子啤酒的釀造過(guò)程中，枸杞子的添加方式一般有以下四種：首先，在麥汁糖化階段加入，充分浸提枸杞中的有效成分；第二種，選擇在麥汁煮沸的合適時(shí)間加入枸杞汁；第三種，在發(fā)酵前的麥汁中加入枸杞汁，此階段添加的枸杞汁要確保無(wú)菌；第四種，在主發(fā)酵結(jié)束后的發(fā)酵液中直接加入枸杞汁。賀小賢等[39]考慮到生產(chǎn)成本，枸杞中營(yíng)養(yǎng)成分以及發(fā)酵穩(wěn)定性等問(wèn)題，使用75%的淺色麥芽，25%的精制大米，以及0.10%～0.12%酒花，在麥汁煮沸結(jié)束前30 min向麥汁中添加3%的枸杞汁釀造成枸杞子啤酒，將枸杞中枸杞色素充分浸提出來(lái)，成品啤酒呈現(xiàn)清亮的淺紅色，色度為45～52 EBC。趙春杰等[4]在保證殺菌效果的同時(shí)，選擇最佳煮沸時(shí)間以免類(lèi)胡蘿卜素分解，在煮沸85 min時(shí)將枸杞汁加入到煮沸的麥汁中釀造成枸杞純生啤酒，成品啤酒進(jìn)行微生物指標(biāo)檢測(cè)顯示，細(xì)菌總數(shù)為2～20個(gè)/mL，未檢出其他致病菌。

綜上所述，釀造枸杞子啤酒時(shí)，為了將枸杞中營(yíng)養(yǎng)成分充分浸提又保證其不分解，可選擇在煮沸階段的不同時(shí)間段添加。

2.4 感官特性

按照傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合釀造的功能性植物啤酒色澤清亮透明、無(wú)懸浮物和沉淀，泡沫潔白豐富且細(xì)膩、掛杯持久，帶有植物特有的典型香氣、酒花香氣突出，口味純正、無(wú)異香異味?？喙掀【?、蘆薈啤酒和枸杞子啤酒三種啤酒的感官特性對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 苦瓜啤酒、蘆薈啤酒和枸杞子啤酒的感官特性Table 1 Sensory characteristics of balsam pear beer,aloe beer and wolfberry beer

3 展望

功能性植物啤酒的出現(xiàn)，將我國(guó)“藥食同源”的養(yǎng)生保健理論進(jìn)一步加深，為追求營(yíng)養(yǎng)健康的啤酒愛(ài)好者提供廣闊的選擇空間。但是我國(guó)功能性植物啤酒還在發(fā)展階段，在工藝優(yōu)化和功能研究等方面仍存在許多亟待解決的問(wèn)題。今后的研究重點(diǎn)將集中在以下幾方面：如何利用現(xiàn)代化釀酒設(shè)備和釀酒工藝，在保留植物本身營(yíng)養(yǎng)成分的同時(shí)釀造出色澤口感俱佳的啤酒；功能植物啤酒的功能特性在成品啤酒中的呈現(xiàn)；完善相關(guān)法律法規(guī)，建立有效的監(jiān)管和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，使得市場(chǎng)銷(xiāo)售、功能宣傳規(guī)范化。