藜麥用于啤酒釀造的適宜性

崔云前，吉春暉，孟飛，杜俊杰

齊魯工業大學生物工程學院山東省微生物工程重點實驗室（濟南 250353）

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

藜麥口感獨特并且營養全面，長期食用藜麥能夠均衡地補充營養，增強體質，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80年代美國人就將藜麥作為宇航員日常口糧。基于藜麥的營養特性，關于對藜麥啤酒的研究引起了人們極大的興趣。啤酒由麥芽釀造產生，因此在啤酒中會含有麩質，這就導致有腹腔疾病的人不能飲用，藜麥不含麩質，全藜麥啤酒可適用于有腹腔病的人飲用，也可在生產過程中添加部分藜麥代替大麥，釀造口味獨特、營養豐富、品質上佳的藜麥啤酒，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，闡述藜麥含有的幾種營養成分對啤酒釀造的影響。

1 藜麥中礦物質元素對啤酒釀造的影響

藜麥中含有大量的礦物質元素，其中鈣、鋅、鎂等礦物質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，在預防骨質疏松、維護身體健康具有重要的作用。在啤酒釀造過程中，啤酒發酵不僅需要碳、氫和維生素外，還需要礦物質元素。Poreda等[3]研究發現，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量以確保酵母的最佳性能和乙醇的產量。在藜麥麥皮中含有大量的皂苷，會產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酵速度，在保證啤酒質量同時能夠減少生產時間。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，酵母可以產生最佳的發酵效果，麥汁發酵速率穩定增長，從而縮短發酵時間。國內學者研究發現，添加150 μg/L的Zn2+有利于酵母對殘糖的降解，真正發酵度增加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]研究發現，在12 °P麥芽汁中，當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]研究發現，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+負責細胞膜的結構完整性，這對于保護酵母細胞免受乙醇毒性、滲透壓和溫度變化等環境脅迫起重要的作用。Mg2+在調節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對啤酒釀造的影響

氨基酸在啤酒中是一類重要的營養成分，主要來自于釀造過程中麥芽中的蛋白質經過酶的作用分解而產生，在麥汁發酵的過程中，釀酒酵母必須通過利用麥汁中的氨基酸等含氮物質，從而進行繁殖生長。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物質。賴氨酸能促進人體的生長發育、增強體質，同時它也能全面促進人體對鈣物質的吸收與轉化，促進產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，將對發酵過程和啤酒質量產生不利影響，導致高級醇含量上升。國外的研究學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]。

藜麥屬于全蛋白質食品，蛋白質含量豐富，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[13]。近幾年，國內外也有了較多的關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是一種具有較高利用價值的優質蛋白，用藜麥釀造啤酒可豐富麥汁和啤酒中的蛋白質。蛋白質的分解產物是酵母生長繁殖必需的營養物質，對于啤酒泡沫的穩定性以及啤酒品質感官都會產生重要影響。啤酒泡沫的持久與穩定性已作為消費者評價啤酒品質的重要的一項指標。麥汁和啤酒中的蛋白質主要來源于原料。過去幾年，啤酒廠為了提高啤酒泡沫的質量，會選擇合適的優質麥芽用于啤酒釀造。原料中的蛋白質在釀造過程中會被分解，然后被酵母利用。Perrocheau[14]利用二維電泳和質譜相結合，檢測了在釀造過程中，原料中的蛋白質對熱處理的抵抗力，識別了啤酒中存在的蛋白質。麥芽中的一小部分的蛋白質在釀造過程中幾乎不受外力影響，會直接進入成品啤酒中。水溶性蛋白中的蛋白質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。脂轉移蛋白質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定性[15]。通過研究藜麥中蛋白質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與生產。相關研究發現，藜麥蛋白具有很好的起泡性和泡沫穩定性，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]研究發現，用添加30%藜麥片釀造的啤酒，其泡沫穩定性遠高于純麥芽啤酒，藜麥含有豐富的可溶性蛋白，能夠較好地穩定啤酒泡沫。將這一特性應用在啤酒中，可以豐富啤酒的泡沫，增強啤酒泡沫的穩定性。

3 藜麥中功能性成分對啤酒釀造的影響

藜麥的功能性營養成分的開發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成分。有研究通過改進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物質進行了分離研究，成功分離出了4種黃酮類化合物。通過其試驗可以證明，藜麥中含有優良的黃酮類物質，并且通過酸性水解形成的槲皮素和山奈酚的數量遠高于傳統的食用植物。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，結果發現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，其抗氧化能力遠遠高于大多數的谷物；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。黃酮類物質在啤酒釀造中可以起到抗氧化、抗菌的作用。國內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能夠沉淀蛋白質，有利于麥汁澄清，可防止啤酒中一些物質氧化，并且能給啤酒帶來一定的醇厚性。目前，國內外對藜麥中多酚的優化提取及其功能活性進行了很多的研究，取得了一定的研究成果。趙保堂等[24]研究發現，優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種加拿大生產藜麥的酚類組成及其抗氧化特性，結果發現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[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味物質，其中多酚的抗氧化作用對維持啤酒穩定性具有積極的作用[28]。

4 結語與展望

近年來，對藜麥的營養價值和保健功能的研究也越來越全面。基于藜麥富含優質蛋白、氨基酸、礦物質和多種功能性營養成分等特點，藜麥具有很好的釀酒潛力。把藜麥籽粒應用到啤酒釀造上，可以生產具有獨特口感風味的啤酒，增加市場上啤酒種類的多樣性。通過對藜麥啤酒進一步研究，充分利用藜麥的營養價值，尤其是藜麥含有大量的天然黃酮類化合物且不含麩質，可釀造一款具有功能營養性的高品質啤酒或無麩質啤酒，符合當今時代人們對健康飲品的追求。