藜麥用于啤酒釀造的適宜性

崔云前，吉春暉，孟飛，杜俊杰

齊魯工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院山東省微生物工程重點實驗室（濟(jì)南 250353）

啤酒是由麥芽經(jīng)釀酒酵母發(fā)酵而成的，含有豐富的營養(yǎng)元素，深受人們的喜愛。使用藜麥釀造的啤酒，口感獨特且營養(yǎng)豐富，具有很高的飲用價值。藜麥原產(chǎn)于南美洲，現(xiàn)在中國、印度、美國、歐洲等國家也開始種植藜麥。藜麥營養(yǎng)價值極高，含有豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸，這些蛋白質(zhì)和氨基酸均含有人體自身不能合成的9種必需氨基酸。藜麥中礦物質(zhì)含量豐富，同時富含多種功能性營養(yǎng)成分，如多酚、黃酮等，各種維生素含量也很高[1]?；谵见湹倪@些特點，將其應(yīng)用于啤酒釀造將具有廣闊的發(fā)展前景。

藜麥口感獨特并且營養(yǎng)全面，長期食用藜麥能夠均衡地補(bǔ)充營養(yǎng)，增強(qiáng)體質(zhì)，同時還具有減肥的功效。藜麥被素食消費者視為“素食之王”，深受青睞。20世紀(jì)80年代美國人就將藜麥作為宇航員日?？诩Z。基于藜麥的營養(yǎng)特性，關(guān)于對藜麥啤酒的研究引起了人們極大的興趣。啤酒由麥芽釀造產(chǎn)生，因此在啤酒中會含有麩質(zhì)，這就導(dǎo)致有腹腔疾病的人不能飲用，藜麥不含麩質(zhì)，全藜麥啤酒可適用于有腹腔病的人飲用，也可在生產(chǎn)過程中添加部分藜麥代替大麥，釀造口味獨特、營養(yǎng)豐富、品質(zhì)上佳的藜麥啤酒，假谷物藜麥似乎是一種很有前途的釀造原料。從分析藜麥的基本特性出發(fā)，闡述藜麥含有的幾種營養(yǎng)成分對啤酒釀造的影響。

1 藜麥中礦物質(zhì)元素對啤酒釀造的影響

藜麥中含有大量的礦物質(zhì)元素，其中鈣、鋅、鎂等礦物質(zhì)元素的含量均高于小麥和玉米等谷物[2]。重要的是這些礦物質(zhì)元素極容易被人體吸收利用，可以滿足人們均衡膳食的需求，例如鈣元素的含量大約是小麥的2倍，在預(yù)防骨質(zhì)疏松、維護(hù)身體健康具有重要的作用。在啤酒釀造過程中，啤酒發(fā)酵不僅需要碳、氫和維生素外，還需要礦物質(zhì)元素。Poreda等[3]研究發(fā)現(xiàn)，鋅離子和鎂離子是麥汁中主要的金屬離子，它們必須要有足夠的數(shù)量以確保酵母的最佳性能和乙醇的產(chǎn)量。在藜麥麥皮中含有大量的皂苷，會產(chǎn)生令人不愉快的苦味，因此釀造中建議把藜麥的麥皮除去或使用皂苷含量低的藜麥。Konishi等[4]研究表明，藜麥種子中鋅的含量與去殼種子中鋅的含量相同。藜麥種皮中也幾乎不含鎂，除去藜麥種子的外殼后，鎂的濃度只降低7%，所以除去種皮對藜麥中的Zn2+、Mg2+含量幾乎沒有影響。

在麥汁制備過程中，添加適量的Zn2+能夠有效地促進(jìn)酶的活性，從而縮短糖化時間，還可以顯著提高釀酒酵母的性能和發(fā)酵速度，在保證啤酒質(zhì)量同時能夠減少生產(chǎn)時間。在釀造過程中，大部分鋅殘留在麥糟中并在過濾過程中被除去，因在麥汁發(fā)酵中通常添加Zn2+。Bromberg等[5]研究表明，麥芽汁中Zn2+的濃度在0.1～0.15 mg/L之間，酵母可以產(chǎn)生最佳的發(fā)酵效果，麥汁發(fā)酵速率穩(wěn)定增長，從而縮短發(fā)酵時間。國內(nèi)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，添加150 μg/L的Zn2+有利于酵母對殘?zhí)堑慕到?，真正發(fā)酵度增加2.2%，加快了對雙乙酰的還原，同時降低了酵母的死亡率并使乙醛含量降低4.76%[6]。Gibson等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在12 °P麥芽汁中，當(dāng)Zn2+的含量為0.2 mg/L時，其加快了酵母的生長繁殖并對有害菌的生長產(chǎn)生了抑制作用，有利于啤酒的香氣和殺口力。藜麥中含有較多的鋅離子，Edyta[8]研究發(fā)現(xiàn)，用藜麥代替部分大麥麥芽，能夠更有效地增加麥汁中Zn2+含量，即使在只有添加10%的藜麥的情況下，麥汁中Zn2+含量也增加了41%。

在啤酒釀造過程中，Mg2+的存在也有極其重要的作用，即使在全麥芽麥汁中，鎂的濃度也往往過低。藜麥種子里含有大量的Mg2+且含量高于大麥、小麥等谷物，藜麥用于啤酒生產(chǎn)可豐富麥汁中的Mg2+。麥汁中鎂離子的濃度對酵母的生長、代謝和耐受性有重要影響，Mg2+負(fù)責(zé)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)完整性，這對于保護(hù)酵母細(xì)胞免受乙醇毒性、滲透壓和溫度變化等環(huán)境脅迫起重要的作用。Mg2+在調(diào)節(jié)多種酶的活性起著重要的作用，例如糖酵解過程、脂肪酸合成以及對丙酮酸的代謝都需要鎂離子。麥汁中的糖轉(zhuǎn)化為乙醇不僅取決于糖的含量，也取決于麥汁中鎂離子的濃度[9]。研究表明，添加10%的藜麥，Mg2+的含量增加49%，達(dá)到麥汁中鎂離子最佳含量。隨著藜麥添加量的增加，Mg2+含量也隨之增加[8]。足夠量的金屬離子對于麥汁發(fā)酵是必需的，因此在藜麥啤酒釀造過程中，可以通過檢測麥汁中某種利于發(fā)酵的金屬離子含量，以確定最佳藜麥的添加量，將會對啤酒的釀造有積極的影響。

2 藜麥中氨基酸和蛋白質(zhì)對啤酒釀造的影響

氨基酸在啤酒中是一類重要的營養(yǎng)成分，主要來自于釀造過程中麥芽中的蛋白質(zhì)經(jīng)過酶的作用分解而產(chǎn)生，在麥汁發(fā)酵的過程中，釀酒酵母必須通過利用麥汁中的氨基酸等含氮物質(zhì)，從而進(jìn)行繁殖生長。目前，在啤酒中已檢測到有17種氨基酸，其中有7種氨基酸是人體必需的[10]。藜麥中含有全部種類的天然氨基酸，且含量相對平衡，易于人體吸收。另外，藜麥中所含有的賴氨酸是很多谷物所缺乏的，其賴氨酸含量幾乎是小麥的2倍。賴氨酸是人體必需的氨基酸之一，是一種不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)。賴氨酸能促進(jìn)人體的生長發(fā)育、增強(qiáng)體質(zhì)，同時它也能全面促進(jìn)人體對鈣物質(zhì)的吸收與轉(zhuǎn)化，促進(jìn)產(chǎn)生抗體提高免疫力等[11]。賴氨酸的含量在麥汁中極為重要，如果缺乏這類氨基酸，將對發(fā)酵過程和啤酒質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致高級醇含量上升。國外的研究學(xué)者研究分析了藜麥的麥汁和啤酒中氨基酸種類和含量，藜麥麥汁中的氨基酸含量幾乎是大麥麥汁的2倍，其中藜麥啤酒中的賴氨酸含量更是多于大麥啤酒[12]。

藜麥屬于全蛋白質(zhì)食品，蛋白質(zhì)含量豐富，均高于小麥、大米和玉米等谷物，且谷蛋白和醇溶蛋白含量較低，不含麩質(zhì)[13]。近幾年，國內(nèi)外也有了較多的關(guān)于用藜麥制作無谷蛋白類的食品，可作為乳糜瀉患者的替代食品。藜麥籽粒中的蛋白質(zhì)是一種具有較高利用價值的優(yōu)質(zhì)蛋白，用藜麥釀造啤酒可豐富麥汁和啤酒中的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物是酵母生長繁殖必需的營養(yǎng)物質(zhì)，對于啤酒泡沫的穩(wěn)定性以及啤酒品質(zhì)感官都會產(chǎn)生重要影響。啤酒泡沫的持久與穩(wěn)定性已作為消費者評價啤酒品質(zhì)的重要的一項指標(biāo)。麥汁和啤酒中的蛋白質(zhì)主要來源于原料。過去幾年，啤酒廠為了提高啤酒泡沫的質(zhì)量，會選擇合適的優(yōu)質(zhì)麥芽用于啤酒釀造。原料中的蛋白質(zhì)在釀造過程中會被分解，然后被酵母利用。Perrocheau[14]利用二維電泳和質(zhì)譜相結(jié)合，檢測了在釀造過程中，原料中的蛋白質(zhì)對熱處理的抵抗力，識別了啤酒中存在的蛋白質(zhì)。麥芽中的一小部分的蛋白質(zhì)在釀造過程中幾乎不受外力影響，會直接進(jìn)入成品啤酒中。水溶性蛋白中的蛋白質(zhì)Z能夠在釀造過程中抵抗酶的分解和溫度變化的影響，最終成為成品啤酒中含量最多的蛋白質(zhì)。脂轉(zhuǎn)移蛋白質(zhì)I主要來源于原料，會直接影響啤酒泡沫的形成和非生物穩(wěn)定性[15]。通過研究藜麥中蛋白質(zhì)的組成及其功能特性，可以更好地利用藜麥在啤酒釀造上的研發(fā)與生產(chǎn)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，藜麥蛋白具有很好的起泡性和泡沫穩(wěn)定性，并且隨著藜麥蛋白濃度的增加，其起泡性能顯著提高[16]。Paulina等[17]研究發(fā)現(xiàn)，用添加30%藜麥片釀造的啤酒，其泡沫穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于純麥芽啤酒，藜麥含有豐富的可溶性蛋白，能夠較好地穩(wěn)定啤酒泡沫。將這一特性應(yīng)用在啤酒中，可以豐富啤酒的泡沫，增強(qiáng)啤酒泡沫的穩(wěn)定性。

3 藜麥中功能性成分對啤酒釀造的影響

藜麥的功能性營養(yǎng)成分的開發(fā)利用在最近幾年引起了人們的重視。黃酮類化合物是植物中一類十分重要的次生代謝活性產(chǎn)物，其藥理作用有多種，如降低血壓、降低血脂、抗氧化等。特別是黃酮中的槲皮素與其苷類化合物的抗腫消炎、抗氧化的效果極為明顯[18]。藜麥中黃酮含量突出，是一種極具研究潛力的功能性營養(yǎng)成分。有研究通過改進(jìn)乙醇浸提法提取黃酮的工藝方法，獲得的藜麥種子總黃酮的最高提取量為2.652 mg/g[19]。Hirose等[20]對日本栽培的藜麥種子中的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行了分離研究，成功分離出了4種黃酮類化合物。通過其試驗可以證明，藜麥中含有優(yōu)良的黃酮類物質(zhì)，并且通過酸性水解形成的槲皮素和山奈酚的數(shù)量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的食用植物。不同種類的藜麥種子，其黃酮含量也存在差異。李玉英等[21]研究了3種山西藜麥種子的活性成分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)深色的藜麥種子含有的黃酮含量和抗氧化活性要高于淺色的藜麥，藜麥的黃酮提取物具有很好的抗氧化活性，其抗氧化能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大多數(shù)的谷物；且藜麥黃酮提取物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌均有抑制作用。黃酮類物質(zhì)在啤酒釀造中可以起到抗氧化、抗菌的作用。國內(nèi)有嘗試把藜麥作為輔料用于釀造啤酒，研究糖化工藝對總黃酮含量的影響，檢測到麥汁中總黃酮含量高達(dá)0.320 mg/mL，藜麥啤酒中總黃酮含量為0.230 mg/mL，具有很好的抗氧化效果[22]。藜麥啤酒里富含黃酮類化合物，是一款健康的啤酒飲料。

相關(guān)研究表明，藜麥中含有20多種多酚類成分，多酚具有清除自由基、抗氧化、抑菌性等多種功能活性[23]。在麥汁煮沸期間多酚物質(zhì)能夠沉淀蛋白質(zhì)，有利于麥汁澄清，可防止啤酒中一些物質(zhì)氧化，并且能給啤酒帶來一定的醇厚性。目前，國內(nèi)外對藜麥中多酚的優(yōu)化提取及其功能活性進(jìn)行了很多的研究，取得了一定的研究成果。趙保堂等[24]研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化超聲輔助提取藜麥中多酚的工藝，在最佳條件下多酚提取量為10.13 mg/g，多酚物質(zhì)的抗氧化能力隨著濃度的增大而提高。不同品種的藜麥中多酚含量也有所差異，高凱等[25]研究了4種加拿大生產(chǎn)藜麥的酚類組成及其抗氧化特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)紅色藜麥所含的總酚以及抗氧化活性顯著高于白色品種，香草酸和阿魏酸及其衍生物是主要的酚類成分。Alvarezjubete等[26]分析了藜麥中總多酚的成分，主要含有槲皮素、山奈酚、原兒茶酚、香草酸及其衍生物等，這些單酚具有很好的抗氧化活性。有研究表明在啤酒中兒茶酸、槲皮素、香草酸和阿魏酸是起主要抗氧化作用的單酚物質(zhì)[27]。成品啤酒總多酚約70%～80%來源于原料，在啤酒中多酚是重要的風(fēng)味物質(zhì)，其中多酚的抗氧化作用對維持啤酒穩(wěn)定性具有積極的作用[28]。

4 結(jié)語與展望

近年來，對藜麥的營養(yǎng)價值和保健功能的研究也越來越全面?；谵见湼缓瑑?yōu)質(zhì)蛋白、氨基酸、礦物質(zhì)和多種功能性營養(yǎng)成分等特點，藜麥具有很好的釀酒潛力。把藜麥籽粒應(yīng)用到啤酒釀造上，可以生產(chǎn)具有獨特口感風(fēng)味的啤酒，增加市場上啤酒種類的多樣性。通過對藜麥啤酒進(jìn)一步研究，充分利用藜麥的營養(yǎng)價值，尤其是藜麥含有大量的天然黃酮類化合物且不含麩質(zhì)，可釀造一款具有功能營養(yǎng)性的高品質(zhì)啤酒或無麩質(zhì)啤酒，符合當(dāng)今時代人們對健康飲品的追求。