黃酒功能因子及功能性黃酒研究進(jìn)展

吳云霞，李冬琴，耿敬章，2*，王志男，周芳

（1.陜西理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，中國謝村北派黃酒研究院，陜西 漢中 723000；2.西安交通大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710049）

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13662—2018《黃酒》的定義，黃酒是以稻米、黍米、玉米、小麥、水等為主要原料，經(jīng)過蒸煮、加酒曲糖化、發(fā)酵、壓榨、過濾、滅菌、儲(chǔ)藏、勾調(diào)而制成。黃酒與啤酒及葡萄酒相比，含有大量B族維生素，并富含蛋白質(zhì)及氨基酸、Ca等礦物質(zhì)[1-6]。

獨(dú)特的釀造工藝及微生態(tài)體系不僅使黃酒含有豐富的營養(yǎng)價(jià)值，而且賦予其特定的功能活性，因此長期以來也被認(rèn)為是傳統(tǒng)養(yǎng)生佳品，并作中藥藥引服用。如《本草綱目》中黃酒白糖核桃泥藥方引入黃酒，具有補(bǔ)腎安神的功效[7]。隨著“大健康”理念的提升，為滿足營養(yǎng)健康需求，功能性黃酒越來越受消費(fèi)者青睞。功能性黃酒是在傳統(tǒng)黃酒工藝的基礎(chǔ)上，選擇性地將富含特定功能因子的原料添加到釀酒原料或酒曲生產(chǎn)等釀造過程中制得的黃酒產(chǎn)品，由于功能因子的引入，該類產(chǎn)品具有特定的功能活性。然而目前對(duì)于黃酒中功能性成分的研究和認(rèn)識(shí)有限，有待進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究。

1 黃酒功能性成分

黃酒在釀制的過程中會(huì)形成多種功能性成分，其中主要有功能性糖類、γ-氨基丁酸、生物活性肽及酚類物質(zhì)等，它們相互協(xié)調(diào)并且共同提升了黃酒的營養(yǎng)價(jià)值。

1.1 功能性糖類

黃酒中的糖類源于生產(chǎn)過程中未完全發(fā)酵的殘?zhí)呛秃?，這些糖類不僅是黃酒中主要的營養(yǎng)成分，同時(shí)還具有豐富和協(xié)調(diào)黃酒口感的作用。其中有一部分糖類物質(zhì)屬于功能性糖類，包括功能性低聚糖、多糖。

1.1.1 功能性低聚糖

低聚糖由2個(gè)～10個(gè)單糖分子聚合而成，是一組重要的聚合碳水化合物[8]，在生物體內(nèi)均以游離或結(jié)合的形式存在，也是膳食纖維的組成部分。功能性低聚糖能保持腸道中微生物群落的多樣性，并促進(jìn)有益菌繁殖[9]。常見的功能性低聚糖主要包括異麥芽糖及水蘇糖等，實(shí)驗(yàn)證明，異麥芽糖能改善免疫抑制狀況[10]，水蘇糖能增加小鼠腸道屏障從而減少炎癥發(fā)生，還具有調(diào)節(jié)免疫、護(hù)肝等多種功效，在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，值得進(jìn)一步研究[11-12]。

前期研究發(fā)現(xiàn)，天然功能性低聚糖只存在于少數(shù)食品中，黃酒在釀制的過程中通過淀粉原料以及酒曲微生物中酶類共同作用產(chǎn)生功能性低聚糖，且不同產(chǎn)地黃酒中功能性低聚糖含量也不同，如表1所示[13-15]。

表1 不同產(chǎn)地黃酒中功能性低聚糖含量對(duì)比Table 1 Comparison of functional oligosaccharides in Huangjiu from different origins

研究表明，適量飲用富含功能性低聚糖的黃酒對(duì)人體健康具有一定的保健作用。從即墨老酒中檢測(cè)出的潘糖可以顯著促進(jìn)雙歧桿菌的生長，并在一定程度上減少梭菌及類桿菌的生長[16]。黃偉[17]研究出一種高產(chǎn)低聚異麥芽糖的功能黃酒，其低聚異麥芽糖含量可達(dá)到8.2 g/L，具有促進(jìn)雙歧桿菌增殖、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等生理功能。功能性低聚糖不僅賦予黃酒獨(dú)特的風(fēng)味，還賦予黃酒一定的功能活性，因此應(yīng)對(duì)黃酒中功能性低聚糖進(jìn)行更深入的研究。

1.1.2 多糖

多糖，是由超過10個(gè)的單糖構(gòu)成，一般包含了成百上千個(gè)單糖基[18]。研究表明，多糖可以被腸道有益菌吸收，具有抗凝血、抗疲勞及抗炎等多種生物活性[19-21]。

黃酒在生產(chǎn)釀造的過程中，酒母與麥曲內(nèi)部所含微生物種類豐富，通過代謝發(fā)酵產(chǎn)生的酶系與黃酒中不同的原料相互作用，產(chǎn)生具有獨(dú)特功效的黃酒多糖。沈赤等[22-23]研究發(fā)現(xiàn)黃酒多糖能改善免疫缺陷小鼠的免疫功能，并發(fā)現(xiàn)紹興黃酒中多糖可以抑制腫瘤細(xì)胞的生長，并促進(jìn)小鼠腸道內(nèi)雙歧桿菌等有益菌的增殖。黃酒多糖雖具有多種功能活性，但其穩(wěn)定性卻受到多種因素影響。李琴等[24]發(fā)現(xiàn)黃酒多糖耐熱性、耐光性較差，對(duì)低酒精度、乳酸等的穩(wěn)定性較弱等。因此，綜合考慮影響黃酒多糖穩(wěn)定性的因素，深入優(yōu)化分離純化的方法，對(duì)進(jìn)一步探究黃酒多糖構(gòu)效關(guān)系具有重要意義。

1.2 γ-氨基丁酸

γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA），作為一種天然的活性成分，是重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)且廣泛分布于動(dòng)植物體內(nèi)[25]。黃酒中GABA主要來自霉菌、酵母菌和乳酸菌等微生物的生長代謝。杜丹等[26]利用一株高產(chǎn)GABA的菌株制作強(qiáng)化酒曲，所釀造黃酒中GABA的產(chǎn)量可高達(dá)780 mg/L。

GABA構(gòu)象多變，可與不同的受體蛋白結(jié)合，從而發(fā)揮其不同的生理功能。研究表明，GABA具有降低血壓、增強(qiáng)人體免疫及降低糖尿病風(fēng)險(xiǎn)等生理活性[27-28]。朱豪[29]發(fā)現(xiàn)廣東客家黃酒中的GABA具有降血壓功效。謝廣發(fā)等[30]探究紹興黃酒中GABA并推測(cè)黃酒能提高大鼠學(xué)習(xí)記憶能力，可能與酒中豐富的GABA有關(guān)。

1.3 生物活性肽

肽是指氨基酸之間通過肽鍵連接而成的聚合物[31]。黃酒在釀造的過程中，通過微生物代謝積累而產(chǎn)生具有不同生物活性的肽。谷胱甘肽作為黃酒中已發(fā)現(xiàn)的幾十種功能活性肽之一，能與肝臟中有毒物質(zhì)結(jié)合，并具有重要的生物學(xué)功能[32]。謝廣發(fā)等[33]鑒定出酒中5種降血壓活性肽的氨基酸序列及1種降膽固醇活性肽的氨基酸序列。

1.4 酚類物質(zhì)

酚類物質(zhì)作為一種重要的功能性物質(zhì)，主要由水解性單寧分解單體酚類和單體酚類絡(luò)合沉淀，其基本的碳架結(jié)構(gòu)組成為2-苯基苯并吡喃和多羥基，主要包括單寧、酚酸等，具有降脂、降血糖等功能。Que等[34]從黃酒中鑒定出10種酚類化合物，包括丁香酸、香草酸等。此外，不同原料的引入對(duì)酚類物質(zhì)及黃酒功能活性具有一定影響。梁璋成等[35]將綠茶加入紅曲黃酒中發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)不僅可以豐富黃酒中酚類物質(zhì)組分及含量，還可以提高黃酒的抗氧化能力。

2 黃酒功能因子引入方式研究

2.1 原料引入

在傳統(tǒng)黃酒釀制的基礎(chǔ)上，通過不同原料引入功能因子，可釀制具有不同功能活性的功能性黃酒。根據(jù)性質(zhì)的不同可將這些功能性原料分為植物性原料與動(dòng)物性原料。

2.1.1 植物性原料

植物性原料按類型與品種可分為雜糧類、果蔬類、菌菇類、及藥食同源類[36]。韓慧敏[37]以黑米為原料，引入功能因子花青苷，釀制黑米花青苷黃酒，并探究其抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)酒體中總酚、總黃酮與花青苷含量呈正相關(guān)。孫敏等[38]以糯米和桑葚汁為原料，引入花青素、蘆丁和白藜蘆醇并利用其抗氧化活性釀造桑葚糯米黃酒，酒體協(xié)調(diào)，口味醇和。宋云剛等[18]在黃酒發(fā)酵過程中利用香菇菌液體發(fā)酵并引入香菇多糖，利用其抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)等多種生物活性，釀制香菇紅曲功能性黃酒。汪濤等[39]利用黃精水解液和糯米混合發(fā)酵釀制新型黃精黃酒，使酒體中多糖含量增加，達(dá)到5.01 g/L，是傳統(tǒng)黃精黃酒的2.64倍。

2.1.2 動(dòng)物性原料

與植物性原料相比，目前通過動(dòng)物性原料引入功能因子的相關(guān)研究偏少。賀帥[40]探究新型保健牡蠣黃酒的功能活性，發(fā)現(xiàn)其多酚含量從對(duì)照黃酒的1.157mg/mL上升到了1.294 mg/mL，可見引入牡蠣，可以提高黃酒中酚類物質(zhì)的含量，從而提高其抗氧化活性。

2.2 酒曲引入

用曲釀酒是中國黃酒的特色所在，其中酒曲按原料可分為麥曲和米曲。酒曲中功能因子的引入主要包括兩種方式，一種是直接利用功能性原料制曲，將原料中的功能因子引入到酒曲中；另一種是利用功能性微生物制曲，通過功能性微生物之間相互轉(zhuǎn)化而形成各種代謝產(chǎn)物，從而豐富釀造過程中黃酒的功能活性。

2.2.1 功能性原料制曲

在適當(dāng)條件下，可以利用具有獨(dú)特功能活性的雜糧制曲，釀制功能性黃酒。梅朝陽等[41]充分利用薏米黃酮類化合物的抗炎消腫作用等功能活性，以薏仁制曲，極大地提升了黃酒的保健功能。

2.2.2 功能性微生物制曲

酒曲對(duì)黃酒品質(zhì)及功能具有重要的意義，其中的微生物起到至關(guān)重要的作用。在制曲的過程中，通過對(duì)功能性微生物的優(yōu)化，在酒曲中形成一個(gè)復(fù)雜并與環(huán)境相適應(yīng)的微生物區(qū)系，能夠有效地提高黃酒的功能活性。黃偉[17]以高產(chǎn)耐酸性α-淀粉酶的黑曲霉和產(chǎn)α-葡萄糖苷酶的釀酒酵母制備純種小曲，釀制的黃酒富含低聚異麥芽糖。Diana等[27]篩選高產(chǎn)GABA的細(xì)菌菌株并制備強(qiáng)化酒曲，所制得黃酒產(chǎn)GABA含量為354.5 mg/L，比傳統(tǒng)麥曲提高了57%。

2.3 釀制工藝方式引入

將功能因子按不同釀制工藝引入黃酒主要可分為兩種方式，一是原料共發(fā)酵，二是后發(fā)酵浸提。玫瑰茄具有抗腫瘤、護(hù)肝等多種生理活性，王麗霞等[42]以糯米和玫瑰茄浸提液為原料，優(yōu)化發(fā)酵工藝，釀制玫瑰茄糯米黃酒。金銀花具有一定抗氧化活性，陳麗玲等[43]以黃酒為浸提液對(duì)金銀花進(jìn)行浸提，制備功能性金銀花黃酒，使綠原酸提取率高達(dá)1.35 mg/mL，具有一定抗氧化水平。

3 功能性黃酒質(zhì)量與安全研究

3.1 功能黃酒工藝質(zhì)量

功能性黃酒在原料的引入上不僅要考慮如何通過優(yōu)化發(fā)酵工藝，發(fā)揮功能因子最大的功能活性，還要考慮到功能因子與黃酒的感官是否和諧，功能活性是否穩(wěn)定。因此，將功能性黃酒的工藝質(zhì)量研究分為發(fā)酵工藝、酒體感官、穩(wěn)定性三方面。

3.1.1 發(fā)酵工藝

功能性黃酒發(fā)酵是多種微生物、酶類及功能因子共同參與下進(jìn)行的復(fù)雜、多變的轉(zhuǎn)化過程，而發(fā)酵條件是整個(gè)過程的關(guān)鍵，因此探究功能因子如何在最優(yōu)發(fā)酵條件下，使黃酒發(fā)揮最高功能活性具有重要意義。胡美怡等[44]探究板栗黃酒最佳主發(fā)酵時(shí)間和溫度分別為7 d和20℃時(shí)，板栗中氨基酸含量最優(yōu)，其中天冬氨酸和谷氨酸分別是普通黃酒的3.5倍、4倍。

3.1.2 酒體感官品質(zhì)

功能性黃酒通過功能因子的引入具有一定的保健功能，但不同功能因子與黃酒中復(fù)雜的化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)可能會(huì)降低酒體感官水平。鞠雪莉等[45]探究VC含量豐富的針葉櫻桃果漿添加量對(duì)針葉櫻桃黃酒感官品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)其添加量達(dá)到30%時(shí)，果香與酒香協(xié)調(diào)，酒體豐滿。而后，隨著針葉櫻桃果漿添加量的增加，針葉櫻桃黃酒的果香更甚，酒香不足，出現(xiàn)了感官品質(zhì)降低現(xiàn)象。因此，感官評(píng)定研究也是功能性黃酒開發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵。

3.1.3 穩(wěn)定性

在黃酒釀造過程中，微生物代謝產(chǎn)物會(huì)與功能因子發(fā)生反應(yīng)，造成功能因子的損失，并且酒液中含有蛋白質(zhì)、多糖等大分子物質(zhì)，易產(chǎn)生沉淀。所以提高黃酒酒體及功能因子的穩(wěn)定性成為功能性黃酒生產(chǎn)與研究中的一個(gè)重大課題。喬曉月等[46]探究釀制的白藜蘆醇功能性黃酒具有抗氧化活性，然而其在常溫下存放前3 d的白藜蘆醇含量快速下降，關(guān)于如何降低環(huán)境對(duì)白藜蘆醇的影響，提高白藜蘆醇在黃酒中的穩(wěn)定性未得出結(jié)論。目前關(guān)于黃酒功能活性的報(bào)道較多，而其功能因子穩(wěn)定性相關(guān)研究涉及較少，應(yīng)進(jìn)一步研究。

3.2 功能黃酒安全控制

在傳統(tǒng)黃酒釀造過程中微生物通過轉(zhuǎn)化代謝會(huì)產(chǎn)生一些有毒有害物質(zhì)，包括氨基甲酸乙酯及生物胺等。研究表明，某些功能因子的引入可有效地對(duì)氨基甲酸乙酯等有毒有害物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，從而對(duì)功能性黃酒安全控制方面具有重要意義。

3.2.1 氨基甲酸乙酯

氨基甲酸乙酯（ethyl carbamate，EC）在發(fā)酵酒精飲料中屬伴潛在危害性成分。尿素和乙醇是黃酒中氨基甲酸乙酯形成的主要前體，在發(fā)酵過程中，釀酒酵母中的精氨酸酶從精氨酸產(chǎn)生尿素，隨后在發(fā)酵液中尿素與乙醇反應(yīng)形成EC[47]。而功能性黃酒中獨(dú)特的功能因子可對(duì)EC進(jìn)行有效緩解。Zhou等[48]發(fā)現(xiàn)竹葉提取物（bamboo leaves extract，BLE）含有多種有效成分，包括酚類化合物，可以通過阻止尿素、瓜氨酸和乙醇之間的反應(yīng)，對(duì)多微生物發(fā)酵黃酒中的EC顯示出顯著的抑制作用。但目前此方面研究偏少，值得更進(jìn)一步研究探討。

3.2.2 生物胺

生物胺是一類低分子量含氮有機(jī)化合物，攝入過量會(huì)危害人體健康，其中毒性最大的是組胺，其次為酪胺[49]，在黃酒中其主要來源是由微生物代謝產(chǎn)生。Liu等[50]研究發(fā)現(xiàn)，一株功能性植物乳桿菌，并接種發(fā)酵醪釀造黃酒，發(fā)現(xiàn)黃酒中生物胺濃度顯著降低24%。因此，在功能性黃酒釀制過程中，研究如何有效利用功能因子降低生物胺含量具有一定意義。

4 總結(jié)與展望

本文主要分析了黃酒中的功能性成分、功能性黃酒中功能因子的引入方式及功能性黃酒質(zhì)量安全相關(guān)問題。黃酒作為中國特有的古酒，不僅富含功能性低聚糖等營養(yǎng)功能物質(zhì)，其保健功能也逐步受到消費(fèi)者的重視和認(rèn)可。當(dāng)前的黃酒研發(fā)理念是將不同功能因子通過原料或酒曲引入到傳統(tǒng)黃酒中，以期釀造出符合當(dāng)代消費(fèi)者養(yǎng)生理念的功能性黃酒。

然而，對(duì)功能性黃酒的保健養(yǎng)生功能研究成效尚淺，在功能因子的引入方面具有一定局限性，其構(gòu)效關(guān)系及作用機(jī)制也并未有深入研究。其次在功能性黃酒質(zhì)量安全研究方面，在不影響酒質(zhì)及酒體穩(wěn)定性的前提下，引入功能因子是否可以有效抑制傳統(tǒng)黃酒中EC等有害物質(zhì)的相關(guān)研究較少。此外，功能性黃酒作為一種酒精性飲料，不同功能因子的引入是否可以與酒精發(fā)生反應(yīng)，并有效降低酒精對(duì)人體的危害、增強(qiáng)人體舒適度等有待進(jìn)一步探究。因此，結(jié)合現(xiàn)代高新生物技術(shù)及分析儀器，進(jìn)一步深入對(duì)功能性黃酒的相關(guān)研究，對(duì)于推動(dòng)我國黃酒產(chǎn)業(yè)升級(jí)及功能性黃酒的快速、健康發(fā)展具有重要意義。