生物活性物质在啤酒中的应用

1生物活性物质在啤酒中的应用研究郑翔鹏（福建省燕京惠泉啤酒股份有限公司，362100）摘要：阐述了生物活性物质研究的类型和应用。通过对海洋生物活性物质、多糖类活性物质、黄酮类活性物质、茶类活性物质等特性方面的研究介绍以及在啤酒中的不同应用说明，意在表针生物活性物质的应用价值，为啤酒的深层次发展提供了良好的条件，同时对啤酒品种的丰富提供一定的方向。关键词：生物活性物质；啤酒；研究概况生物活性物质，是指来自生物体内的对生命现象具有影响的微量或少量物质。生物活性物质来自生物资源，生物资源通常为植物、动物和微生物，即人类所利用的一切生命有机体的总和，生物资源由于其特殊的性质在整个自然资源中占据中心地位。生物资源具有再生性、地域性，可解体性、可影响水土气候资源的形成和演变、可直接利用转化为太阳能等特点。随着环境污染的加剧和人类寿命的延长，很多疾病如：心脑血管疾病、糖尿病等日益严重地威胁着人类健康，同时由于环境污染的深化，一些罕见疾病的出现，人类迫切需要寻找新的、特效的药物来解决这些疾病，人们把目光投生物活性物质。此外，人们还希望利用生物活性物质开发出增进健康、预防疾病的营养食品、保健食品，有些生物活性物质还可用于化妆品中，有的可制成特殊的生物功能材料，使得生物活性物质成了研究热点。因此，生物活性物质基于对生物体的生理活动产生调节作用物质的基础上，对其的研究和深化应用将对现日趋严峻的自然资源问题有着特别的意义。生物活性物质的分类没有一固定的模式，有根据其生长的区域划分，如有海洋生物活性物质（则是指海洋生物体内所含有的对生命现象具有影响的微量或少量物质、主要包括海洋药用物质、生物信息物质、海洋生物毒素产生物功能材料等海洋生物体内的天然产物）；有根据不同特性划分，如多糖类物质资源（主要存在于动物、植物和微生物的细胞壁中），黄酮类资源（如大豆黄铜），等等。其中，现应用最多的生物活性物质为海洋类物质、多糖类资源物质、生物碱类物质、有机酸类物质和一些中药类天然活性物质。生物活性物质在啤酒开发应用和研究中，在一些文献中已有少量报道，主要为一些特性啤酒的研究应用，如螺旋藻啤酒、SOD啤酒等。本文基于对生物活性物质的总体概括，将从海洋生物活性物质、多糖类活性物质、黄酮类活性物质、茶类活性物质等方面进行具体阐述。一、海洋生物活性物质在啤酒中研究能获得丰富的生源材料是开发海洋生物活性物质的基础。由于大多数生物活性物质在海洋生物体内含量很微，用现有的海洋生物作为开发的资源是相当困难的，而大部分海洋生物活性物质结构比较复杂，又难以进行全人工合成，因此，富含生物性物质生源材料的大规模培养就成了关键的问题之一。解决这一问题，一是通过人工栽培或养殖富含活性物质的海洋生物；二是利用生物技术培养生源材料。目前，国际上对生物技术在海洋生物活性物质研究和开发中应用研究得最多的是基因工程，即通过分离、克隆活性物质的基因，转入高效、廉价表达系统进行生产，以获得大量高质量的产物。海洋生物发酵工程主要是通过对富含活性物质的海洋微生物进行发酵培养，从中获得大量的产物，研究表明，海洋生物活性物质的初始来源，大部分甚至全部来自海洋微藻和微生物等低等海洋生物。利用生物反应器培养微藻开发海洋生物活性物质，也是世界上的一个研究热点。从广义上讲，用散开的水池培养微藻也是一种生物反应器技术，但其效率比较低。研究较多的是，利用封闭的光生物反应器来培养微藻，但这项技术目前还未达到大规模实用化的阶段。有些海洋异养微藻可以通过发酵进行培养，也是一种生物反应器技术，美国有公司利用发酵法培养异养微藻，生产EPA和DHA，已经达到工业化生产的阶段。下主要说明壳聚糖和螺旋藻生物物质与及应用。21、壳聚糖壳聚糖化学名称为β-（1-4）-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，广泛存在于虾、蟹的外表、鱿鱼软骨、真菌胞壁中。壳聚糖及其衍生物具有无毒无味、耐热、耐腐蚀、兼容性宽等特点，并具有优良的生物亲和性，由生物合成，也能被生物降解，具有独特的生理特性。Ⅰ、壳聚糖特性壳聚糖是唯一天然阳离子凝絮剂，针对食品中等电点为酸性范围条件内，在中性附件可用阳离子进行凝絮蛋白，去除沉淀，是良好的蛋白胶体凝絮剂。Ⅱ、在啤酒中应用啤酒是一种胶体溶液，含有糊精、β-葡聚糖、蛋白质和其分解产物多肽、多酚和酒花树脂，这些物质中由于带大量负电荷的胶体，使酒体成为一个不稳定的热力学体系，在光线和震动及保存中会发生一系列变化，形成混浊甚至沉淀。啤酒的胶体混浊物质主要成分是来自原料大麦的蛋白质以及其分解产物如多肽等与多酚物质结合产生的一种聚合物，其中蛋白质和高肽占45%~75%，多酚占20%~30%。在啤酒这个酸性溶液中，壳聚糖分子中含有活性基团—氨基和羟基，在酸性溶液中呈带正电荷，由于分子之间的布朗运动加剧正负电荷之间的吸引，使啤酒在生产过程中如麦汁体系中大量的蛋白多酚物质的析出，从而达到去除大分子蛋白多酚的目的，提高最终酒体的非生物稳定性。应用说明：在麦汁煮沸终前20分钟添加20ppm的壳聚糖，其他工艺按有关规定执行。其中麦汁和相应成品酒有关指标如下说明。表1麦汁情况项目原浓总氮蛋白区分敏感蛋白多酚浊度空白12.01754.118.6/16.9/64.52.25/6.21/12.32123.61.2520ppm12.04751.315.2/17.2/67.61.14/4.09/9.57109.20.59表2成品酒情况项目总氮蛋白区分敏感蛋白多酚饱和硫酸铵稳定性（5个周期后浊度）醇酯比空白349.217.2/16.0/66.81.34/5.26/10.1185.29.581.474.2120ppm333.614.3/16.4/69.30.89/3.21/7.5980.914.570.984.26通过上的分析，可见通过壳聚糖处理的酒体在一定程度上可提高蛋白稳定性及非生物稳定性。Ⅲ、其他应用壳聚糖类可作为食品添加剂、乳化剂、脱色剂、调味剂等，同时在食品中还可以作为一种功能食品，在一些成分的作用下把其分解成低聚糖，在分解为6个葡萄糖时其生理活性最优化。2、螺旋藻螺旋藻是一类单细胞生物，属于蓝藻颤藻类，约有38种，是联合国粮食组织和世界食品协会向世界各国推荐的天然营养食品，为人类理想的天然保健食品。其藻细胞中含有不成堆的光合层片，光合作用的电子传递反应和呼吸作用均发生于此中，所含的光合色素有叶绿素A、水溶性的藻蓝蛋白、藻红蛋白等，同时其富含丰富的维生素系列、β胡萝卜素、矿物质等，其中其主要营养成分和成分的生理作用如下表。表3螺旋藻主要营养成分（g/100g干粉）[1]成分含量成分含量粗蛋白60.0灰分3.8粗脂肪4.2胡萝卜素0.4粗纤维4.1碳水化合物15.9（小分子多糖为33.0）表4螺旋藻多种成分生理作用[2]营养成分生理作用藻蓝蛋白通过淋巴系统提高机体免疫力亚麻酸降血脂、软化血管β胡萝卜素维生素A源、强化人体免疫力、延缓衰老小分子多糖高生物活性物质，提高免疫力矿物质有效调节机体平衡及酶活力Ⅰ、藻蓝蛋白特性藻蓝蛋白是螺旋藻特有的蛋白质，它是一种活性蛋白，不仅是很好的纯天然的蓝色素，广泛应用于食品具有提高机体免役能力，其在615~620nm下有最大吸收，见下图1。在藻蓝蛋白的提取方法有许多文献报道过，其中盐析法是比较好的一种方法。光谱是藻篮蛋白的重要特征之一，光谱特性的研究为藻篮蛋白的鉴定提供了重要的依据，同时，还可以利用其最大吸收进行蛋白质的含量测定，为藻篮蛋白的产品质量控制提供了简便、有效的方法。图1藻蓝蛋白最大吸收峰[3]Ⅱ、在啤酒中应用螺旋藻有固体粉末状和液体形态，其中固体形态在添加前要配成溶液后添加。添加模式：在冷麦汁中添加，使其能得到充分分散，为酵母提供良好丰富的营养成分，添加量为100mg/l~150mg/l；在清酒酒中添加，直接为啤酒提高透明的绿色及相应的蛋白营养成分。下举例说明在清酒中添加酒体的特性。添加量：50~70mg/l；添加方式：在清酒过滤时添加，添加中注意添加流速和清酒过滤速度相匹配。附成品酒有关指标分析，见表5。表5成品酒指标项目透明度香气泡沫浊度原浓色度酸度酒样清亮，淡绿色正常2390.2510.025.11.1项目蛋白区分总氮敏感蛋白多酚饱和硫酸铵稳定性（5个周期后浊度）醇酯比酒样15.1/17.5/67.4429.21.04/3.46/8.0291.613.470.874.08从上分析可见，酒体的各方面指标正常，赋予酒体清淡的淡绿色，同时体现了更为绿色健康的理念。其中对于藻蓝蛋白的分析检测，具体数据略。二、多糖类活性物质在啤酒中研究多糖物质广泛存在于动物细胞膜、植物和微生物的细胞壁中，是构成生命的四大基本物质之一，具4有多种生物活性。多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物，多糖完全水解时糖苷键裂断而形成单糖，多糖按其组分分类，有均一多糖和杂聚多糖，均一多糖是有多个相同的单糖分子通过糖苷键缩而成的链状大分子化合物，如葡萄糖（右旋糖苷），杂聚多糖是由不同的单糖分子或单糖衍生物与非糖物质组成的大分子化合物，如蛋白聚糖。多糖作用机理为：多糖主要是通过激活免疫细胞，如激活T细胞、B细胞、活化补体细胞、自然杀伤细胞、细胞毒T细胞等，促进细胞因子生成等途径对免疫系统发挥多方面的调节作用。下主要介绍灵芝多糖和人参多糖的各方面性能。1、灵芝多糖灵芝含有多种有效成分，如多糖、多肽、核苷、淄醇类、生物碱和氨基酸等。现代医学研究发现，灵芝中有效成分主要为灵芝多糖和灵芝三萜类化合物。灵芝多糖（GIP）目前已分离到的有200多种，其中大部分为α—葡聚糖β葡聚糖，多糖链由三股单糖链构成，是一种螺旋状立体构形物，其立体构形和DNA、RNA相似，螺旋之间主要以氢键固定，相对分子质量从数百到数十万，除一小部分小分子多糖外，大多不溶解于高浓度乙醇，而溶解于热水。灵芝多糖已在国内外进行广泛深入研究。Ⅰ、结构灵芝多糖的结构具有多糖异样化，但是这些不同的灵芝多糖在结构上仍然具有很多共同的特点，其多糖大多为杂多糖，即除含有葡萄糖外，大多含有少量阿拉伯糖、木糖、岩枣糖、鼠李糖等单糖，单糖间的糖苷键有（1→3）（1→4）（1→6）等连接方式；多数灵芝多糖有分支，部分还含有肽键。灵芝多糖的结构如下图2。图2灵芝多糖结构β-D-Glcp6β-D-Glcp6————β-D-Glcp（13）-β-D-Glcp（13）-β-D-Glcp————Ⅱ、作用灵芝多糖是其细胞壁的主要成分之一，具有调节免疫能力和抗衰老等活性，已成为研究开发的热点。其主要作用如下。①调节免疫作用根据实验分析，灵芝多糖对应激和免疫抑制具有恢复作用，同时能增强细胞内多糖酶α的活性。②降血糖作用灵芝多糖A、B是灵芝多糖中具有降血糖作用的主要成分，其中对于灵芝多糖B的研究更为彻底，作用机理为：提高血液中胰岛素含量从而加强对血糖的降解，通过提高葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶和6-磷酸葡萄糖脱氢酶活力以及降低6-磷酸葡萄糖酶活力，从而加速葡萄糖在体内的代谢，通过抑制葡萄糖合成途径中关键酶活力来抑制体内葡萄糖合成。③促进蛋白的合成，等。Ⅲ、在啤酒中的应用灵芝在啤酒中的应用报道很少，其主要作为一种保健啤酒推出市场。根据灵芝多糖的特点，灵芝液含有超氧歧化酵素和三萜类物质，因此灵芝啤酒不易被氧化，保鲜时间长，可远途运输和较长时间储藏，另外，灵芝啤酒具有特殊口感，即使开瓶后久放也不易变苦。其中，灵芝啤酒做法有几种。①制作方法[4]灵芝15克，枸杞子5克，啤酒适量。将灵芝、枸杞子加清水文火炖煮30分钟，取其煎液，再加水煮30分钟；将2次煎液合并，浓缩至50毫升左右，放冰箱内保存。每日取10毫升，兑入啤酒中饮用，使其补而不燥，夏季尤为适宜。本品具有健脑补肾，益寿延年之功效。适宜于未老先衰，行动迟缓，须发早白，面色无华等症。5②采用100%灵芝浸膏在发酵时加入，使多糖成分在发酵过程中不断的被酵母活化利用，提高酒体纯净度和干爽性，同时对酒体的发酵度有一定贡献。2、人参多糖人参多糖为从人参的根叶中提取的4种水不溶性多糖，具有复杂的多方面的生物活性与功能。人参多糖的糖链控制细胞的分裂与分化，调节细胞的生长和衰老，特别对机体的