功能植物啤酒研究进展

袭祥雨，崔云前，陈彩娇，刘昌衡，贾爱荣

（1.齐鲁工业大学（山东省科学院）生物工程学院，山东 济南 250353；2.齐鲁工业大学（山东省科学院）生物研究所，山东 济南 250103；3.山东省海珍品精深加工技术重点实验室，山东 济南 250103）

随着时代进步，人民生活水平的提高，市场上口味相对单一的传统工艺生产的啤酒已经不能满足现代消费者对啤酒品质的要求。新时代啤酒爱好者对于个性化、高端化的啤酒种类有着浓厚的兴趣。产量小、品种多样、口感个性化的精酿啤酒深受年轻消费者的青睐，能够更多地满足用户多样化、个性化的消费需求，更具有吸引力，符合中产崛起消费升级的特点[1-2]。人们对啤酒的需求也从传统工艺啤酒、精酿啤酒转向新颖的功能性啤酒。功能性啤酒以其营养丰富、酒精度低等优点越来越受到消费者的青睐[3]。继承和发扬中国特有的“药食同源”思想，将理论和实践经验相结合，将传统技术与现代科学相结合，使产品更具营养保健功能，符合现代人的口味和营养要求[4]。现在市场上越来越多的植物啤酒不仅在口感上可以满足消费者的个性化需求，也具有一定的营养保健功效，也可满足人们补充营养的需求。本文综述了苦瓜、芦荟、枸杞几种植物的功能特性，以及以其为发酵原料酿造成的新型功能性植物啤酒的工艺流程和风味特征，以期为其他同类植物啤酒的研究提供理论指导。

1 植物啤酒发酵原料

1.1 苦瓜

1.1.1 营养成分

苦瓜（MomordiacharantiaL.）含有大量营养物质，例如糖类物质、蛋白质、胡萝卜素、维生素、膳食纤维、钙、铁、磷、钾和多种生物活性成分等。其中，据研究显示，每100g鲜苦瓜中水分含量为92.50 g，蛋白质0.87 g，膳食纤维1.35 g，维生素C（vitamin C，VC）56 mg，氨基酸9.6 mg，钙18.7 mg，铁0.67 mg，磷24.5 mg[5]。除此之外，苦瓜果实中还含有苦瓜甙、苦瓜素、谷氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、半软糖醛酸等物质[3]。

1.1.2 药用价值及功能特性

苦瓜不仅可以食用，还有较高的药用价值。苦瓜的根、茎、叶、果实和种子都可以作为药材使用。苦瓜入药可以追溯到明代末朱棣所作《救荒本草》，书中写道：“其味苦性寒，无毒，入心、脾、胃三经，可消暑涤热，明目解毒，用于热病烦渴、中暑、痢疾、赤眼疼痛、痈肿丹毒、恶疮等”。随着现代科技进步，药理学研究不断深入，人们对苦瓜的药用价值有了更为深刻的认识，苦瓜具有降低血糖、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化和抗菌的功能。

苦瓜具有降糖作用。1981年，AKHTAR M等[6]研究发现，从苦瓜中提取出来物质的不同极性部位对正常及四氧嘧啶型家兔有降糖作用，推测苦瓜的降糖成分可能包括生物碱和类胰岛素两种物质。苦瓜多肽-P可以改善患有糖尿病的小鼠代谢血糖的能力，提高肝脏、肌肉对胰岛素的敏感程度[7]，对糖尿病的治疗效果与胰岛素相似，日后可以作为糖尿病的治疗药物重点发展使用。

苦瓜具有抗病毒、抗肿瘤作用。HUANG S等[8]首次从苦瓜中分离纯化了“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]，可诱导多种类型病毒感染的细胞、肿瘤细胞发生凋亡，对未感染的正常细胞，包括T-细胞、巨噬细胞、单核细胞、精子细胞、皮肤细胞和胚胎细胞等均无毒性，也不会产生耐药性，是一种新型抗肿瘤、抗病毒候选药物，具有良好的研究与应用前景[10]。苦瓜汁中含有类似奎宁的蛋白成分，可使巨噬细胞的吞噬能力增强，在临床上能够对淋巴肉瘤和白血病治疗发挥积极作用[11]。

苦瓜具有抗氧化作用。MEI X Y等[12]从苦瓜中提取分离苦瓜多糖，并对其抗氧化活性进行检测。结果表明，苦瓜多糖在体外能清除活性氧自由基，在体内能清除产生的过氧化物自由基，阻断体内自由基反应链，具有一定的抗氧化和抗衰老作用。

苦瓜具有抗菌作用。苦瓜是一种广谱性抗菌剂，魏决等[13]的实验结果表明，从苦瓜种子中提取出来的蛋白质对根霉菌、大肠杆菌、米曲霉菌都具有抗菌活性。姜英等[5]实验结果表明，苦瓜汁的抗菌能力具有选择性，苦瓜汁对金黄色葡萄球菌的抑制能力高于对大肠杆菌的抑制能力。

1.2 芦荟

1.2.1 营养成分

经检测，芦荟（Aloe veraHaw.）中的营养成分组成十分复杂，含有15种游离氨基酸、21种有机酸、18种微量元素、8种植物石碳酸成分、5种蒽醌类物质、矿物质、糖类、脂肪酸以及维生素、甙类、酚类等80多种有效成分[14]。每100 mL芦荟中含维生素154.5 mg，矿物质7 200 mg，11.5%粗蛋白，5.186%氨基酸，7.47%可溶性糖[15]，这些物质都有着较高的营养和药用价值。

1.2.2 药用价值及功能特性

据《本草再新》中记载芦荟可“治肝火，镇肝风，清心热，解心烦，止渴生津，聪耳明目，消牙肿，解火毒”[16]。现代研究表明，芦荟具有预防糖尿病、免疫调节、杀菌抑菌、和美容养颜的功能。

芦荟具有预防糖尿病的作用。芦荟中含有大量铬元素，铬可以作为血糖调节剂，能够帮助胰岛素增加葡萄糖进入细胞内的效率，维持身体中正常葡萄糖含量，可以预防糖尿病[17]。

芦荟具有免疫调节作用。芦荟中有多种活性物质，可以作为机体的免疫促进剂，例如，芦荟多糖具有免疫复活作用，可提高人体的抵御疾病的能力。在治疗高血压、通风、哮喘、癌症等各种慢性疾病时，配合使用芦荟可增强疗效，可加速机体的康复[18]。此外，芦荟中含有白介素，能够促进恢复免疫功能，进而可增强机体的抵抗力[19]。

芦荟具有杀菌、抑菌作用。有研究表明，芦荟汁对大肠杆菌、变形杆菌、金黄色葡萄球菌均具有抑制作用[20]。芦荟中的芦荟酊、多糖类物质具有较高的抗菌性，可以起到杀菌消炎作用，并且杀菌能力具有广谱性。芦荟不仅能够具有与抗生素相同的杀菌作用，还可以清除细菌感染时释放出来的有毒代谢物以及细菌被杀死后菌体留下的内毒素[21]。

芦荟具有美容养颜作用。芦荟叶肉中含有一种粘性物质，主要成分为甘露聚糖[22]，这种粘性物质可以防止细胞老化和治疗慢性过敏。此外，芦荟粘液中含有大量多糖、氨基酸和维生素等可以构成天然保湿因子，涂在皮肤表层可以增加皮肤的保水力[23]。

1.3 枸杞子

1.3.1 营养成分

枸杞子（Lycium barbarumL.）中含有大量的有机物质和营养成分，每100 g枸杞中含有蛋白质12 g、胡萝卜素19.6 mg、膳食纤维12.6 g、钙37 mg、锌15 mg[24]。枸杞多糖是糖缀合物的一种，是由阿拉伯糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、木糖和鼠李糖中单糖与多肽或蛋白质以共价键的形式相结合而成，为枸杞子中主要活性成分之一[24]。枸杞子中有各类呈色物质，这些物质总称为枸杞色素，也是枸杞的主要活性成分，主要由脂溶性的类胡萝卜素及其他多酚和黄酮类有色物质组成[25]。

1.3.2 药用价值及功能特性

中国药典中记载枸杞可“用于虚劳精亏，腰膝酸痛，眩晕耳鸣，内热消渴，血虚萎黄，目昏不明”[26]。现代研究表明，枸杞子具有降低血糖、免疫调节和调节视力的功能。

枸杞子具有降血糖作用。有研究显示[27]枸杞中的枸杞多糖能够通过调节胰岛细胞形态，从而促进胰岛素的分泌，进而发挥降血糖的功能。胡馨予等[28]实验表明，枸杞子水提物通过调节氧化应激反应以减少胰岛细胞的氧化损伤，从而起到降血糖的功能。

枸杞子具有调节免疫力的作用。枸杞多糖是枸杞子中的发挥调节免疫力功能的主要有效成分，主要作用于T细胞、自然杀伤细胞和巨噬细胞[29]，通过激活体内的T淋巴细胞与B淋巴细胞，从而增强细胞免疫功能[30]。

枸杞子具有调节视力的作用。枸杞子可入肝、肾二经，对于肝肾原因而引起的视力问题十分有效，例如见风流泪、眼睛发干等[31]。枸杞子中含有丰富的胡萝卜素，胡萝卜素在人体内可以转化为维生素A，可以有效调节视神经，促进视网膜内视紫质的合成或再生，维持机体的正常视力[32]。

2 功能植物啤酒的研究

2.1 苦瓜啤酒

2001年，山东某啤酒厂酿造了一批苦瓜啤酒，使苦瓜啤酒进入大众视野，并初步获得消费者喜爱[3]。2002年，苦瓜啤酒开始在整个山东省流行起来，其产量约占山东啤酒总产量的20%，有的啤酒企业中苦瓜啤酒产量甚至占到总产量的60%[3]；与此同时，苦瓜啤酒以山东为中心向周边辐射，如安徽、河南、江西省等各省市地区[3]。

苦瓜啤酒加工工艺中，如在过滤后向清酒中添加苦瓜汁时，会出现因为杀菌不彻底而造成微生物污染，对啤酒稳定性影响较大，因此在过滤工艺前添加较好[33]。杨继远等[34]分别在糖化、发酵和过滤后添加苦瓜汁，并与不添加苦瓜汁的啤酒进行对比，试验证明在过滤前添加苦瓜汁可最大程度减少苦瓜有效成分的流失。吉平等[35]研究发现了苦瓜啤酒的抗氧化性和保持期均高于普通啤酒，这是因为苦瓜中含有大量VC，增强了苦瓜啤酒的抗氧化能力。为了检测苦瓜啤酒是否能够保留苦瓜的功效成分，李健等[36]用高效液相色谱法对市售苦瓜啤酒进行检测，结果显示苦瓜皂苷含量为22.16 μg/mL，最大吸收波长为205 nm。

综上所述，在苦瓜啤酒的酿造工艺中，为了不影响成品啤酒的质量，且保持苦瓜的营养成分、特有香气和功效成分，在发酵液过滤前添加苦瓜汁而酿造的啤酒品质最佳。

2.2 芦荟啤酒

在酿造芦荟啤酒时，一般选用2～3年芦荟，先将芦荟榨汁，再向麦汁或者发酵液中接入加工好的芦荟汁。芦荟榨汁时，由于芦荟的营养成分在高温条件下十分不稳定（超过80 ℃营养物质极易破坏），所以不能在煮沸阶段添加。芦荟汁的添加方式一般有以下几种：第一种是在麦汁煮沸冷却后，向麦汁中直接加入芦荟汁；第二种是在糖化发酵阶段，双乙酰降到0.10 mg/L后，向发酵液中添加芦荟汁；第三种方法是在过滤前添加芦荟汁；第四种是在发酵后期向发酵液中加入芦荟汁。梁敏[14]考虑到添加时间对成品啤酒质量和风味影响较大，选择在发酵前、中、贮酒期、过滤后几个时期添加不同比例的芦荟汁，实验证明在贮酒期添加7%～8%的芦荟汁制成的芦荟啤酒色泽浅黄、芦荟香味浓郁、口感纯正。崔云前等[21]在前发酵、后发酵和发酵后添加了不同比例的芦荟汁制成芦荟啤酒，并对啤酒中有效成分进行了检测。结果显示，发酵后期加入2%的芦荟提取液效果最佳，此时芦荟啤酒中芦荟苷含量为30.1 mg/L，芦荟大黄素为19.8 mg/L。此外，高国强等[37]在主发酵前向麦汁中添加2%芦荟汁；任永新[38]在过滤前用计量添加泵或在硅藻土添加罐中将芦荟汁添加到发酵液中，添加量为3%～5%；李艳红[18]在麦汁煮沸冷却后向麦汁中添加4%的芦荟汁制成芦荟啤酒。

综上所述，酿造芦荟啤酒时，考虑到芦荟成分的热敏感型，在麦汁煮沸冷却后的几个加工阶段添加为宜，添加时间和添加量不同，所酿造芦荟啤酒的口感和味道也有所差异，可根据消费者喜好来进行调整。

2.3 枸杞子啤酒

枸杞子中的类胡萝卜素在光、热等条件下容易分解而褪色，因而枸杞子添加时间的选择尤为重要[4]。在枸杞子啤酒的酿造过程中，枸杞子的添加方式一般有以下四种：首先，在麦汁糖化阶段加入，充分浸提枸杞中的有效成分；第二种，选择在麦汁煮沸的合适时间加入枸杞汁；第三种，在发酵前的麦汁中加入枸杞汁，此阶段添加的枸杞汁要确保无菌；第四种，在主发酵结束后的发酵液中直接加入枸杞汁。贺小贤等[39]考虑到生产成本，枸杞中营养成分以及发酵稳定性等问题，使用75%的浅色麦芽，25%的精制大米，以及0.10%～0.12%酒花，在麦汁煮沸结束前30 min向麦汁中添加3%的枸杞汁酿造成枸杞子啤酒，将枸杞中枸杞色素充分浸提出来，成品啤酒呈现清亮的浅红色，色度为45～52 EBC。赵春杰等[4]在保证杀菌效果的同时，选择最佳煮沸时间以免类胡萝卜素分解，在煮沸85 min时将枸杞汁加入到煮沸的麦汁中酿造成枸杞纯生啤酒，成品啤酒进行微生物指标检测显示，细菌总数为2～20个/mL，未检出其他致病菌。

综上所述，酿造枸杞子啤酒时，为了将枸杞中营养成分充分浸提又保证其不分解，可选择在煮沸阶段的不同时间段添加。

2.4 感官特性

按照传统工艺和现代技术相结合酿造的功能性植物啤酒色泽清亮透明、无悬浮物和沉淀，泡沫洁白丰富且细腻、挂杯持久，带有植物特有的典型香气、酒花香气突出，口味纯正、无异香异味。苦瓜啤酒、芦荟啤酒和枸杞子啤酒三种啤酒的感官特性对比见表1。

表1 苦瓜啤酒、芦荟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现，将我国“药食同源”的养生保健理论进一步加深，为追求营养健康的啤酒爱好者提供广阔的选择空间。但是我国功能性植物啤酒还在发展阶段，在工艺优化和功能研究等方面仍存在许多亟待解决的问题。今后的研究重点将集中在以下几方面：如何利用现代化酿酒设备和酿酒工艺，在保留植物本身营养成分的同时酿造出色泽口感俱佳的啤酒；功能植物啤酒的功能特性在成品啤酒中的呈现；完善相关法律法规，建立有效的监管和长远规划，使得市场销售、功能宣传规范化。