功能植物啤酒研究進展

襲祥雨，崔云前，陳彩嬌，劉昌衡，賈愛榮

（1.齊魯工業大學（山東省科學院）生物工程學院，山東 濟南 250353；2.齊魯工業大學（山東省科學院）生物研究所，山東 濟南 250103；3.山東省海珍品精深加工技術重點實驗室，山東 濟南 250103）

隨著時代進步，人民生活水平的提高，市場上口味相對單一的傳統工藝生產的啤酒已經不能滿足現代消費者對啤酒品質的要求。新時代啤酒愛好者對于個性化、高端化的啤酒種類有著濃厚的興趣。產量小、品種多樣、口感個性化的精釀啤酒深受年輕消費者的青睞，能夠更多地滿足用戶多樣化、個性化的消費需求，更具有吸引力，符合中產崛起消費升級的特點[1-2]。人們對啤酒的需求也從傳統工藝啤酒、精釀啤酒轉向新穎的功能性啤酒。功能性啤酒以其營養豐富、酒精度低等優點越來越受到消費者的青睞[3]。繼承和發揚中國特有的“藥食同源”思想，將理論和實踐經驗相結合，將傳統技術與現代科學相結合，使產品更具營養保健功能，符合現代人的口味和營養要求[4]。現在市場上越來越多的植物啤酒不僅在口感上可以滿足消費者的個性化需求，也具有一定的營養保健功效，也可滿足人們補充營養的需求。本文綜述了苦瓜、蘆薈、枸杞幾種植物的功能特性，以及以其為發酵原料釀造成的新型功能性植物啤酒的工藝流程和風味特征，以期為其他同類植物啤酒的研究提供理論指導。

1 植物啤酒發酵原料

1.1 苦瓜

1.1.1 營養成分

苦瓜（MomordiacharantiaL.）含有大量營養物質，例如糖類物質、蛋白質、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，據研究顯示，每100g鮮苦瓜中水分含量為92.50 g，蛋白質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[3]。

1.1.2 藥用價值及功能特性

苦瓜不僅可以食用，還有較高的藥用價值。苦瓜的根、莖、葉、果實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》，書中寫道：“其味苦性寒，無毒，入心、脾、胃三經，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”。隨著現代科技進步，藥理學研究不斷深入，人們對苦瓜的藥用價值有了更為深刻的認識，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]研究發現，從苦瓜中提取出來物質的不同極性部位對正常及四氧嘧啶型家兔有降糖作用，推測苦瓜的降糖成分可能包括生物堿和類胰島素兩種物質。苦瓜多肽-P可以改善患有糖尿病的小鼠代謝血糖的能力，提高肝臟、肌肉對胰島素的敏感程度[7]，對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發展使用。

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]，可誘導多種類型病毒感染的細胞、腫瘤細胞發生凋亡，對未感染的正常細胞，包括T-細胞、巨噬細胞、單核細胞、精子細胞、皮膚細胞和胚胎細胞等均無毒性，也不會產生耐藥性，是一種新型抗腫瘤、抗病毒候選藥物，具有良好的研究與應用前景[10]。苦瓜汁中含有類似奎寧的蛋白成分，可使巨噬細胞的吞噬能力增強，在臨床上能夠對淋巴肉瘤和白血病治療發揮積極作用[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，并對其抗氧化活性進行檢測。結果表明，苦瓜多糖在體外能清除活性氧自由基，在體內能清除產生的過氧化物自由基，阻斷體內自由基反應鏈，具有一定的抗氧化和抗衰老作用。

苦瓜具有抗菌作用。苦瓜是一種廣譜性抗菌劑，魏決等[13]的實驗結果表明，從苦瓜種子中提取出來的蛋白質對根霉菌、大腸桿菌、米曲霉菌都具有抗菌活性。姜英等[5]實驗結果表明，苦瓜汁的抗菌能力具有選擇性，苦瓜汁對金黃色葡萄球菌的抑制能力高于對大腸桿菌的抑制能力。

1.2 蘆薈

1.2.1 營養成分

經檢測，蘆薈（Aloe veraHaw.）中的營養成分組成十分復雜，含有15種游離氨基酸、21種有機酸、18種微量元素、8種植物石碳酸成分、5種蒽醌類物質、礦物質、糖類、脂肪酸以及維生素、甙類、酚類等80多種有效成分[14]。每100 mL蘆薈中含維生素154.5 mg，礦物質7 200 mg，11.5%粗蛋白，5.186%氨基酸，7.47%可溶性糖[15]，這些物質都有著較高的營養和藥用價值。

1.2.2 藥用價值及功能特性

據《本草再新》中記載蘆薈可“治肝火，鎮肝風，清心熱，解心煩，止渴生津，聰耳明目，消牙腫，解火毒”[16]。現代研究表明，蘆薈具有預防糖尿病、免疫調節、殺菌抑菌、和美容養顏的功能。

蘆薈具有預防糖尿病的作用。蘆薈中含有大量鉻元素，鉻可以作為血糖調節劑，能夠幫助胰島素增加葡萄糖進入細胞內的效率，維持身體中正常葡萄糖含量，可以預防糖尿病[17]。

蘆薈具有免疫調節作用。蘆薈中有多種活性物質，可以作為機體的免疫促進劑，例如，蘆薈多糖具有免疫復活作用，可提高人體的抵御疾病的能力。在治療高血壓、通風、哮喘、癌癥等各種慢性疾病時，配合使用蘆薈可增強療效，可加速機體的康復[18]。此外，蘆薈中含有白介素，能夠促進恢復免疫功能，進而可增強機體的抵抗力[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、多糖類物質具有較高的抗菌性，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，還可以清除細菌感染時釋放出來的有毒代謝物以及細菌被殺死后菌體留下的內毒素[21]。

蘆薈具有美容養顏作用。蘆薈葉肉中含有一種粘性物質，主要成分為甘露聚糖[22]，這種粘性物質可以防止細胞老化和治療慢性過敏。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 營養成分

枸杞子（Lycium barbarumL.）中含有大量的有機物質和營養成分，每100 g枸杞中含有蛋白質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以共價鍵的形式相結合而成，為枸杞子中主要活性成分之一[24]。枸杞子中有各類呈色物質，這些物質總稱為枸杞色素，也是枸杞的主要活性成分，主要由脂溶性的類胡蘿卜素及其他多酚和黃酮類有色物質組成[25]。

1.3.2 藥用價值及功能特性

中國藥典中記載枸杞可“用于虛勞精虧，腰膝酸痛，眩暈耳鳴，內熱消渴，血虛萎黃，目昏不明”[26]。現代研究表明，枸杞子具有降低血糖、免疫調節和調節視力的功能。

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調節胰島細胞形態，從而促進胰島素的分泌，進而發揮降血糖的功能。胡馨予等[28]實驗表明，枸杞子水提物通過調節氧化應激反應以減少胰島細胞的氧化損傷，從而起到降血糖的功能。

枸杞子具有調節免疫力的作用。枸杞多糖是枸杞子中的發揮調節免疫力功能的主要有效成分，主要作用于T細胞、自然殺傷細胞和巨噬細胞[29]，通過激活體內的T淋巴細胞與B淋巴細胞，從而增強細胞免疫功能[30]。

枸杞子具有調節視力的作用。枸杞子可入肝、腎二經，對于肝腎原因而引起的視力問題十分有效，例如見風流淚、眼睛發干等[31]。枸杞子中含有豐富的胡蘿卜素，胡蘿卜素在人體內可以轉化為維生素A，可以有效調節視神經，促進視網膜內視紫質的合成或再生，維持機體的正常視力[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，使苦瓜啤酒進入大眾視野，并初步獲得消費者喜愛[3]。2002年，苦瓜啤酒開始在整個山東省流行起來，其產量約占山東啤酒總產量的20%，有的啤酒企業中苦瓜啤酒產量甚至占到總產量的60%[3]；與此同時，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[3]。

苦瓜啤酒加工工藝中，如在過濾后向清酒中添加苦瓜汁時，會出現因為殺菌不徹底而造成微生物污染，對啤酒穩定性影響較大，因此在過濾工藝前添加較好[33]。楊繼遠等[34]分別在糖化、發酵和過濾后添加苦瓜汁，并與不添加苦瓜汁的啤酒進行對比，試驗證明在過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]研究發現了苦瓜啤酒的抗氧化性和保持期均高于普通啤酒，這是因為苦瓜中含有大量VC，增強了苦瓜啤酒的抗氧化能力。為了檢測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市售苦瓜啤酒進行檢測，結果顯示苦瓜皂苷含量為22.16 μg/mL，最大吸收波長為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量，且保持苦瓜的營養成分、特有香氣和功效成分，在發酵液過濾前添加苦瓜汁而釀造的啤酒品質最佳。

2.2 蘆薈啤酒

在釀造蘆薈啤酒時，一般選用2～3年蘆薈，先將蘆薈榨汁，再向麥汁或者發酵液中接入加工好的蘆薈汁。蘆薈榨汁時，由于蘆薈的營養成分在高溫條件下十分不穩定（超過80 ℃營養物質極易破壞），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；第二種是在糖化發酵階段，雙乙酰降到0.10 mg/L后，向發酵液中添加蘆薈汁；第三種方法是在過濾前添加蘆薈汁；第四種是在發酵后期向發酵液中加入蘆薈汁。梁敏[14]考慮到添加時間對成品啤酒質量和風味影響較大，選擇在發酵前、中、貯酒期、過濾后幾個時期添加不同比例的蘆薈汁，實驗證明在貯酒期添加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]在前發酵、后發酵和發酵后添加了不同比例的蘆薈汁制成蘆薈啤酒，并對啤酒中有效成分進行了檢測。結果顯示，發酵后期加入2%的蘆薈提取液效果最佳，此時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，高國強等[37]在主發酵前向麥汁中添加2%蘆薈汁；任永新[38]在過濾前用計量添加泵或在硅藻土添加罐中將蘆薈汁添加到發酵液中，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，考慮到蘆薈成分的熱敏感型，在麥汁煮沸冷卻后的幾個加工階段添加為宜，添加時間和添加量不同，所釀造蘆薈啤酒的口感和味道也有所差異，可根據消費者喜好來進行調整。

2.3 枸杞子啤酒

枸杞子中的類胡蘿卜素在光、熱等條件下容易分解而褪色，因而枸杞子添加時間的選擇尤為重要[4]。在枸杞子啤酒的釀造過程中，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間加入枸杞汁；第三種，在發酵前的麥汁中加入枸杞汁，此階段添加的枸杞汁要確保無菌；第四種，在主發酵結束后的發酵液中直接加入枸杞汁。賀小賢等[39]考慮到生產成本，枸杞中營養成分以及發酵穩定性等問題，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，成品啤酒呈現清亮的淺紅色，色度為45～52 EBC。趙春杰等[4]在保證殺菌效果的同時，選擇最佳煮沸時間以免類胡蘿卜素分解，在煮沸85 min時將枸杞汁加入到煮沸的麥汁中釀造成枸杞純生啤酒，成品啤酒進行微生物指標檢測顯示，細菌總數為2～20個/mL，未檢出其他致病菌。

綜上所述，釀造枸杞子啤酒時，為了將枸杞中營養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間段添加。

2.4 感官特性

按照傳統工藝和現代技術相結合釀造的功能性植物啤酒色澤清亮透明、無懸浮物和沉淀，泡沫潔白豐富且細膩、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、無異香異味。苦瓜啤酒、蘆薈啤酒和枸杞子啤酒三種啤酒的感官特性對比見表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，將我國“藥食同源”的養生保健理論進一步加深，為追求營養健康的啤酒愛好者提供廣闊的選擇空間。但是我國功能性植物啤酒還在發展階段，在工藝優化和功能研究等方面仍存在許多亟待解決的問題。今后的研究重點將集中在以下幾方面：如何利用現代化釀酒設備和釀酒工藝，在保留植物本身營養成分的同時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；完善相關法律法規，建立有效的監管和長遠規劃，使得市場銷售、功能宣傳規范化。