青稞酒糟的高附加值利用及在具保健功能面膜中的应用

冯金娜，殷西锋，李善文，孔令武，敬霖志，付才力，冯声宝，黄德建，

（1.青海互助青稞酒股份有限公司，青海互助 810500；2.苏州昊德生物科技有限公司，江苏苏州 215123；3.新加坡国立大学(苏州)研究院，江苏苏州 215123）

青稞是青藏高原特色农作物，具有较高的营养价值，其营养成分具有“三高两低”的特点，即高蛋白、高可溶性膳食纤维、高维生素和低脂低糖。同时青稞还含有锌、铁、钙、磷、铜和硒等多种对人体有益的矿物质。此外，青稞还含有硫氨酸、尼克酸、β-葡聚糖、类黄酮和生育酚等功能性成分。

青稞适合酿酒，在青藏地区历史悠久，每年该区的青稞七成以上用来酿酒。青稞酒是由青稞经过筛选、去杂、脱皮、浸润、蒸煮、沥干摊晾、拌曲、发酵、蒸馏等工艺而制成。最近，青海青稞酒传统酿造技艺入选国家级非物质文化遗产目录。而青稞酒糟作为青稞白酒的副产物，主要成分来自酿酒原料青稞和酒曲，含有蛋白质、氨基酸、可溶纤维、有机酸及香味物质等。青稞酒糟产量大，营养物质丰富，酸度高，如果不加以适当的处理和加工利用，既会造成很大的资源浪费，还很容易腐败变质，造成环境污染。

目前，酒糟的利用主要集中在制作肥料或饲料，酿造食醋，培养食用菌，提取蛋白、木糖、β-葡聚糖以及发酵产生有机酸、木糖醇等。然而这些利用途径存在着成本较高、工序较复杂等缺陷。在实际生产中，将酒糟用作饲料和堆积农肥仍是当前使用最广、切实可行的途径。但是这种简单粗放的处理方式最大的缺点就是资源利用率不高，产品附加值低。

本研究通过酶法工艺提取青稞酒糟水溶物，定量分析提取物的抗氧化、美白、抗紫外活性、总多肽和总可溶纤维素含量，并高效利用青稞酒糟中丰富的蛋白质、可溶纤维、多酚抗氧化活性成分，设计出了具有保湿、抗氧化、美白、抗紫外等功能的全功能无纺布面膜。通过对面膜样品进行过敏性测试与人体测试，结果表明，本青稞酒糟面膜对脸部皮肤的美白、保湿具有明显的改善作用。青稞酒糟高值化综合利用，将对青稞产业链产生重要的经济和社会效益。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

青稞酒糟：青海互助青稞酒股份有限公司提供。

试剂及耗材：酸性蛋白水解酶，江苏锐阳生物科技有限公司；甘油，上海麦恪林生化科技有限公司；透明质酸钠，西安百川生物科技有限公司；尿囊素，上海麦恪林生化科技有限公司；烟酰胺，西安百川生物科技有限公司；羟乙基纤维素，上海麦恪林生化科技有限公司；羟苯甲酯，上海麦恪林生化科技有限公司；丁二醇，广州川一化工有限公司。

仪器设备：JM-60B胶体磨，上海田岗机械制造有限公司；TDM-WS 离心机，上海卢湘仪离心机仪器有限公司；SF-5 提取罐，南京科尔仪器设备有限公司；HWCL-3 集热式恒温磁力搅拌器，郑州长城科工贸；EON 酶标仪，上海基因有限公司；自动阿贝折射仪，上海仪电物理光学仪器有限公司；WBL2521H 料理搅拌机，广东美的生活电器制造有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 青稞酒的生产工艺以及青稞酒糟的质量分析

青稞酒的生产工艺是在青海互助地区传承数百年的“清蒸清烧四次清”工艺，主要工艺环节包括：青稞浸泡、蒸煮、摊晾、冷却、拌曲、入窖发酵、装甑、蒸馏。此工艺入选国家级非物质文化遗产目录，工艺流程详见图1。

图1 青稞酒“清蒸清烧四次清”生产工艺

第四米查次烧酒结束后，新鲜酒糟出甑。新鲜酒糟色泽金黄色或褐黄色，混有酒糟的糟香和酸香，本项目分别检测酒糟的水分含量、灰分、营养成分、农药残留、重金属等指标，验证是否符合化妆品原料安全卫生标准。

1.2.2 青稞酒糟的提取工艺

新鲜青稞酒糟加两倍纯净水，用料理搅拌机打浆后，转入圆底烧瓶，放置恒温磁力搅拌器搅拌，45 ℃保温，加酸性蛋白酶水解。按照不同酶解条件和酶解时间完成酶解后，取出酶解液离心，离心速率为4000 r/min。取上清液备用，离心残渣在105 ℃鼓风干燥机烘干5 h 后称重，计算提取率。如下：

提取率=（m-m）/m×100%

式中：m：第一组空白对照残渣质量；n：样品编号；m：第n组样品残渣质量。

1.2.3 青稞酒糟提取液活性检测

新鲜酒糟加两倍纯净水打浆后，45 ℃保温，加0.5 g 酸性蛋白酶，按设定时间取样后，样品立即放入沸水浴进行酶灭活1 min。静置冷却后离心，离心速率为4000 r/min。取上清液检测备用。另一组样品不加酸性蛋白酶作为对照。分别对上清液进行抗氧化和抗辐射活性测试。

1.2.3.1 抗氧化活性检测

没食子酸有很强的抗氧化效果，一般用作检测标准品，表达某种物质的抗氧化力。抗氧化就是任何以低浓度存在就能有效抑制自由基氧化反应的物质，其作用机理可以是直接作用在自由基，或是间接消耗掉容易生成自由基的物质，防止发生进一步反应。二苯代苦味酰基自由基(DPPH)是一种常见的稳定自由基，其无水乙醇溶液呈紫色，在517 nm 波长处有最大吸收，吸光度与浓度呈线性关系。向其中加入自由基清除剂时，自由基数量减少，吸光度变小，溶液颜色变浅。

1.2.3.2 抗辐射活性检测原理

双-乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪是一款广谱紫外线吸收剂，吸收紫外光A 区(315～400 nm)和B区(280～315 nm)，被添加到各种防晒产品中以吸收紫外线。紫外吸收能力与其浓度呈线性关系。以此为对照，可检测面膜精华液在该波段的紫外吸收能力，结果以双-乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪当量计。

1.2.4 青稞酒糟面膜精华液的制备

面膜精华液的配方为（按重量百分比）：水77 %，青稞酒糟提取液10 %，丁二醇6.4 %，甘油2%，羟乙基纤维素0.2%，透明质酸钠0.15%，羟苯甲脂0.15%，尿囊素0.1%，烟酰胺4%。其制备按照以下流程进行：将甘油、透明质酸钠混合→完全浸透润湿→加入纯净水，搅拌溶解→加入尿囊素，搅拌溶解→加入烟酰胺，搅拌溶解→加入羟乙基纤维素，搅拌溶解→加入羟苯甲酯的丁二醇溶液→加入酒糟提取液，搅拌混匀→得到面膜精华液。

制得面膜精华液后，将25～28 g 精华液、单片无纺面膜布装入面膜袋，封口，灭菌消毒，得到单片包装的面膜样品。

1.2.5 青稞酒糟面膜的功效测试

1.2.5.1 测试准备

（1）测试内容：对制备的面膜，通过连续人体试用，并由仪器检测、临床评估和自评问卷，对该产品的保湿、抗皱、美白功效进行综合评价。

（2）测试对象：健康女性，无明显皮肤过敏症，年龄35～60 岁，眼角皱纹等级三级以上，面部肤色暗沉，皮肤色度值（ITAo）55以下。

（3）测试方法：按照试用对象纳入标准选取女性35 人，采取随机、双盲、对照（前后对照）方法，将制备的面膜样品随机分配给35 名受试者，每个受试者12 片面膜（有效数据不低于30 人）。受试者连续敷用28 d，每周3次，中间两次间隔不超过3 d，每日固定时间使用。每次1 片，贴于肌肤后，提拉整型，敷贴15 min 后揭掉，用手轻轻按摩至精华液吸收。

需要注意以下几点：（1）一般情况下，人体皮肤皱纹分0—6 级。0 级：没有皱纹，面色红润，皮肤有弹性；1 级：有细小假性皱纹；2 级：有细小真性皱纹；3 级：有轻度真性皱纹；4 级：有中度真性皱纹；5级：有重度真性皱纹；6 级：有极重度真性皱纹皮肤弹性差。（2）ITAo 值：即皮肤色度值，是基于CIE L×a×b×颜色空间建立的皮肤颜色测量指标，广泛应用于皮肤颜色研究和化妆品功效评测中。（3）CIE L×a×b×：L 值表示明度，本文表示为皮肤亮白度，范围由0 到100，表示颜色从深（黑）到浅（白）；a 值表示红绿，数值变化由正到负，表示颜色从红（正）到绿（负），a 值越大颜色越红，a 值越小颜色越绿；b 值表示黄蓝，数值变化由正到负，表示颜色从黄（正）到蓝（负），b值越大颜色越黄，b值越小颜色越蓝。

1.2.5.2 测试流程

（1）第一天受试者到访，由评估师视感评估，符合入选条件的受试者入组。

（2）受试者用洁面产品清洁面部，并用干面巾纸擦干皮肤，在温度21 ℃±1 ℃，50 %±5 % RH 的实验室中静坐20 min。

（3）试验受试者皮肤基础值数据采集。实验室技术员操作Primos、Cutometer、Corneometer、Colorimeter、Mexameter 仪器对受试者的受试部位进行相关基础值指标的测定。

（4）实验室技术员根据产品使用要求和使用部位指导受试者使用产品，并提供书面试验注意事项和产品使用说明；受试者领取样品，离开实验室。

（5）第14 天、第28 天受试者分别回访，重复上述步骤，采集试验受试者皮肤第14 天、第28 天数据，工作人员检查受试者的使用记录，测试流程结束。

测试数据使用SPSS 19.0 for windows软件包进行统计，应用仪器设备检测检验，比较受试者相同部位的前后自身差异，其显著性差异水平均为低于5%。对测试部位的皮肤色度L 值、ITA 试值、黑色素值、角质层水分含量、皮肤弹性以及眼角皱纹进行检测。测试描述如表1所述。

表1 青稞酒糟面膜受试者测试部位、测试参数及设备要求

皮肤弹性R2=Ua/Uf，R5=Ur/Ue，其中：Ua 指从取消负压到下一次连续测试皮肤表面再加负压时皮肤的恢复值；Uf 指有负压时的皮肤最大拉伸量；Ur 指取消负压后，皮肤就会迅速恢复原状态，即取消负压0.1 s 后，皮肤的恢复值和粘弹性部分值，或称塑性部分值；Ue 指恒定负压加到皮肤上后，0.1 s时皮肤的拉伸量，定位弹性部分拉伸量。

2 结果与分析

2.1 青稞酒糟中各组成含量分析

2.1.1 新鲜青稞酒糟中各组分占比

青稞经过90 d发酵取酒后，剩余的青稞酒糟主要包括水、糠皮、青稞残存淀粉及各种微量成分等，青稞酒糟经烘干后，主要成分含量见表2。

表2 新鲜青稞酒糟中主要指标

2.1.2 青稞酒糟中各营养组成分析

通过对青稞酒糟中营养物质进行分析，可以看出，青稞经过90 d 的发酵后，残存的青稞酒糟中营养物质丰富（表3 和表4，数值单位均以干重的百分比含量计）。

表3 青稞酒糟中的营养成分分析

表4 青稞酒糟中的氨基酸含量分析

2.2 青稞酒糟提取工艺

2.2.1 青稞酒糟提取率与酸性蛋白酶的用量关系100 g 新鲜青稞酒糟加200 g 纯净水，45 ℃保温，同时加不同量的酸性蛋白酶,共设13组，每组蛋白酶水解时间设置见表5，第一组不添加酸性蛋白酶的样品作为空白对照，酶解时间结束后按照要求干燥称重，计算酶解率。

表5 不同青稞酒糟的酸性蛋白酶提取条件及酶解率对照表

通过对表5 结果作曲线图，得到残渣干重与酸性蛋白酶用量的关系图（图2），最终水解效果根据酒糟水解后残渣的重量，以此确定酸性蛋白酶的用量和水解时间。

图2 青稞酒糟残渣干重与酶用量的关系曲线图

样品1（空白对照）残渣质量26.1 g，平行样品7、8、9 残渣质量较低，酶解效果较好。因此，提取条件为：酸性蛋白酶0.5 g，酶解时间6 h。

2.2.2 青稞酒糟抗氧化能力与酸性蛋白酶的酶解时间关系

100 g 新鲜青稞酒糟加200 g 纯净水混合打浆后，45 ℃保温，加0.5 g 酸性蛋白酶，设置不同酶解时间，并分别取样0.5 mL 置于离心管中，样品立即放置沸水浴中灭活1 min，4000 r/min 离心2 min 后，取上清液做抗氧化能力检测（以没食子酸当量计）。另一组不加酸性蛋白酶作为对照。

青稞酒糟提取液的抗氧化能力与取样时间的关系见图3。

图3 青稞酒糟提取液的抗氧化能力与取样时间的关系

从图3 可以看出，酸性蛋白酶自身没有抗氧化能力，而青稞酒糟提取液的抗氧化能力经酸性蛋白酶水解后提高了约3 倍，6 h 后抗氧化能力达到最大值。

我们对青稞酒糟酶法提取条件进行了优化。在完成青稞酒糟酶解液的固形物含量验证后，以及考虑到生产实际情况和经济性等因素后，确定最佳工艺为：青稞酒糟加入纯净水，青稞酒糟与纯净水重量比（g/g）为1∶2，磨浆机磨浆备用。得到的料液加入提取罐，开启加热，温度保持在45 ℃，立即加入酸性蛋白水解酶（黑曲霉优良菌种经发酵精制提炼而成），所述酸性蛋白水解酶的添加量为新鲜青稞酒糟重量的0.5 %，酶解时间为6 h，酶解反应pH3.5～4.5。将酶解结束后的混合液灭活杀菌，温度为70 ℃，保温30 min，然后进行离心除渣，离心机的转速为4000 r/min，离心时间2 min。离心得到的上清液即为酒糟提取液，可直接用于青稞酒糟面膜精华液的制备，也可干燥得到干粉样后备用。

2.3 酒糟面膜精华液的制备与面膜样品试制

根据面膜的制备工艺，按如下流程完成酒糟面膜的试制：

（1）磨浆。将新鲜的第四米查青稞酒糟（1000 g）与纯净水（2000 g）混匀，胶体磨磨浆。

（2）酶解。把浆料加入5 L 提取罐中，边搅拌边加热，升温至45 ℃，待温度稳定后，加入酸性蛋白水解酶5.0 g。

（3）灭菌。45 ℃保温搅拌6 h 后，再次开启加热，升温至70 ℃后保温30 min，杀菌灭酶。

（4）离心。杀菌灭酶结束后降温至45 ℃以下，浆料进行离心分离，得到的上清液即为酒糟提取液（约2150 g）。

（5）面膜精华液制备。在烧杯中加入430 g 甘油，32.25 g 透明质酸钠，完全浸透润湿后，加入16555 g纯净水，搅拌溶解；分撒加入尿囊素21.5 g，搅拌溶解；分撒加入烟酰胺860 g（美白功效成分），搅拌溶解；分撒加入43 g羟乙基纤维素，搅拌溶解；将32.25 g 羟苯甲酯加入1376 g 丁二醇中，搅拌溶解，然后倒入上步溶液中；加入2150 g 酒糟提取液，搅拌混匀，得到面膜精华液。

（6）单片面膜制备：面膜袋中加入单片无纺面膜布和面膜精华液25～28 g，封口后，杀菌消毒，得到单片面膜。

2.4 青稞酒糟面膜的常规理化和安全性指标检测

试制面膜的各项理化指标和安全性指标参照《面膜》QB/T 2872—2017标准执行，结果见表6。

表6 青稞酒糟面膜的常规理化指标和安全性指标检测结果

2.5 试制面膜精华液的功效指标检测

根据试制面膜的功效定位，分别进行试制面膜精华液的功效检测，检测指标及结果见表7。

表7 青稞酒糟面膜精华液的功效检测指标及检测结果

2.6 青稞酒糟面膜的人体皮肤安全性评价

参考2015 年版《化妆品安全技术规范》中规定的人体试用试验皮肤不良反应分级标准,筛选35 名受试者进行4 周人体试用试验研究，以观察样品对人体皮肤安全性。受试者回访时，仔细询问、检查并记录受试者在使用样品期间所发生的任何不良事件，包括不良事件的表现、发生时间、处理措施及转归，并对不良事件与所使用样品的关系做出判断。人体试用试验皮肤不良反应结果见表8。

表8 青稞酒糟面膜的人体皮肤安全性评价表

2.7 人体功效测试

本次参与功效测试人群的面部皮肤满足眼角皱纹等级3—6 级（D0）且左右眼角皱纹等级没有明显差异，以及脸部皮肤偏干缺乏水分、肤色暗沉、中等偏黑受试者共35 人，连续使用面膜样品28 d。根据不良反应记录结果显示无任何不良反应前提下，可以发现：

（1）连续使用面膜样品28 d，受试者的皮肤明亮色度ITAo值在第14天与基础值相比有显著性上升，上升率为1.40%；在第28 天与基础值相比有显著性上升（p＜0.001），上升率为2.80%。

（2）连续使用面膜样品28 d，受试者的皮肤亮白度L 值在第14 天与基础值相比有显著性上升（p＜0.001），上升率为0.98 %；在第28 天与基础值相比有显著性上升（p＜0.001），上升率为1.38%。

（3）连续使用面膜样品28 d，受试者的皮肤弹性R5 在第14 天与基础值相比有显著性上升（p＜0.001），上升率为8.66 %；在第28 天与基础值相比有显著性上升（p＜0.001）上升率为11.39%。

（4）连续使用面膜样品28 d，受试者的皮肤黑色素含量在第14 天与基础值相比有显著性下降（p＜0.001），下降率为3.14 %；在第28 天与基础值相比有显著性下降（p＜0.001），下降率为5.10%。

（5）连续使用面膜样品28 d，受试者的皮肤角质层水分含量在第14 天与基础值相比有显著性上升（p＜0.001），上升率为32.76%；在第28 天与基础值相比有显著性上升（p＜0.001），上升率为45.06%。

（6）连续使用面膜样品28 d，受试者的Primos眼角皱纹面积在第14 天与基础值相比有显著性下降（p＜0.001），下降率为10.30%；在第28 天与基础值相比有显著性下降（p＜0.001），下降率为10.40%。

结果表明，连续使用面膜样品28 d，对测试人群的面部皮肤具有显著的保湿、提亮、美白、改善皱纹、增强皮肤弹性功效。

3 结论

青稞酒糟作为青稞酒酿造过程中副产物，目前仅进行低值处理，并产生一定的环境污染。本研究发现青稞酒糟中富含活性物质，具有开发再应用的价值。本研究通过酸性蛋白酶水解方法，高效提取青稞酒糟中的多种活性物质，并通过配方设计和优化，开发出一款青稞酒糟面膜，经人体功能测试表明，该酒糟面膜具有良好的保湿、抗氧化、抗紫外、美白的功效。