生物活性肽啤酒的研制

王啟晗，趙金海，陳蘭英，楊海波，吳 迪

（1.河南城建學(xué)院，河南平頂山 467036；2.河南輕工職業(yè)學(xué)院，河南鄭州 450000）

0 引言

啤酒是一種世界性的大眾化飲料酒，目前是世界第一大飲料酒，我國(guó)是世界第一啤酒生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。生物活性肽啤酒就是在啤酒釀造過程中添加了具有一定生物活性功能的多肽物質(zhì)，既提高了啤酒的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值，又不影響啤酒的非生物穩(wěn)定性和風(fēng)味穩(wěn)定性，具有巨大的發(fā)展前景[1]。

1 生物活性肽及其特點(diǎn)

生物活性肽 （Bioactive peptides，BAP） 是對(duì)生物機(jī)體的生命活動(dòng)有益或是具有生理作用的肽類化合物，是一類相對(duì)分子質(zhì)量小于6 000 Da，具有多種生物學(xué)功能的多肽。生物活性肽具有多種人體代謝和生理調(diào)節(jié)功能，易消化吸收，有促進(jìn)免疫、激素調(diào)節(jié)、抗菌、抗病毒、降血壓、降血脂等作用，是當(dāng)前國(guó)際食品界最熱門的研究課題和極具發(fā)展前景的功能因子[2-4]。生物活性肽的制備方法可分為直接提取法、人工合成法和蛋白質(zhì)降解法3種。生物活性肽是指蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶的酶解作用后再經(jīng)特殊處理而得到的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物，由多個(gè)氨基酸片段組成，通常是3～6個(gè)氨基酸片段，相對(duì)分子量為300～700[5-6]。市售的活性肽產(chǎn)品一般是由許多種活性肽分子混合物所組成的，同時(shí)還含有一定量的游離氨基酸及少量糖類和無機(jī)鹽類等成分，是一類活性肽，具有很高的生物活性。

1.1 易吸收性和低過敏性

大部分蛋白質(zhì)并非完全水解成氨基酸才能被吸收，而是在活性肽形式時(shí)，就能直接被人體吸收利用；并且活性肽的滲透壓較氨基酸低，避免了腸胃的不適，小分子肽一般較蛋白質(zhì)的抗原性低，不容易產(chǎn)生過敏，活性肽的風(fēng)味一般也較氨基酸容易被人接受；活性肽在人體小腸中的通透性較氨基酸高，二肽、三肽等小分子肽的吸收速度比相同組分的氨基酸還要快。因此，活性肽被稱為“超級(jí)氨基酸”。

1.2 降低膽固醇的作用

活性肽本身不含膽固醇，且能刺激體內(nèi)甲狀腺素的分泌量增加，促進(jìn)膽固醇向膽酸轉(zhuǎn)化，并通過阻礙人體腸道內(nèi)膽固醇的再吸收而將其排出體外，從而對(duì)防治心血管疾病有利。

1.3 降低血壓的作用

血壓，指人體血管內(nèi)的血液在流動(dòng)時(shí)，對(duì)血管壁產(chǎn)生的一種能使其膨脹或擴(kuò)展的壓力。人體血管中含有血管緊張素和血管緊張素酶，活性肽能抑制該酶的活性，并能促進(jìn)細(xì)胞增殖，提高毛細(xì)血管通透性，防止末梢血管收縮，對(duì)高血壓病人起到降低血壓的作用，從而使活性肽具有抗高血壓的功能，但對(duì)正常人無此作用，因此其應(yīng)用安全可靠。

1.4 降低血糖的作用

血糖，即人體血液中含有的葡萄糖，血糖的升高與降低，代表著血液中葡萄糖含量的高低。α-葡萄糖苷酶是小腸中的消化酶之一，主要分布在小腸微絨毛上，能迅速分解糖供體內(nèi)的葡萄糖?；钚噪膶?duì)α-葡萄糖苷酶有抑制作用，延緩人體對(duì)淀粉、低聚糖、蔗糖等的消化，抑制人體血糖的急劇上升，從而達(dá)到降低血糖的目的。

1.5 促進(jìn)脂肪代謝的作用

過度肥胖會(huì)引起許多疾病，但低能膳食方式的減肥又會(huì)導(dǎo)致減肥者的體質(zhì)下降，因此在減肥過程中保持氮的平衡非常重要。因而，在保證活性肽攝入的基礎(chǔ)上，將其余能量組分降至最低?；钚噪挠帜茏璧K脂肪的吸收，促進(jìn)脂肪代謝，所以既可達(dá)到減肥的目的，又能保證減肥者的體質(zhì)水平，因而活性肽具有很好的減肥作用。

1.6 增強(qiáng)體能抗疲勞的作用

活性肽具有抑制“負(fù)氮平衡”的負(fù)作用和增強(qiáng)肌紅蛋白合成的作用，能幫助運(yùn)動(dòng)員減輕肌肉酸痛、發(fā)炎和疲勞，并輔助肌肉在運(yùn)動(dòng)后迅速復(fù)原，促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，保持骨骼健康，防止骨質(zhì)疏松等，故能抗疲勞、增體能。

1.7 “整腸”“利便”的作用

活性肽是一種比活性低聚糖更有效的益生元，它能活化人體腸道內(nèi)的一對(duì)有“黃金搭檔”之稱的有益菌：雙歧桿菌和乳酸桿菌，抑制產(chǎn)氣莢膜桿菌、梭狀芽孢桿菌，改善人體腸道內(nèi)的微生態(tài)系統(tǒng)，從而消化不易被腸道吸收的低聚糖類，刺激腸道蠕動(dòng)，改善排便，不致形成便秘和宿便，進(jìn)而增進(jìn)腸道健康，使腸道生命年輕化，故有“整腸”“利便”之功效。

1.8 抗衰老的作用

活性肽含有組氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、色氨酸等抗氧化性較強(qiáng)的氨基酸和其他活性物質(zhì)，能有效捕捉和清除人體內(nèi)的自由基，使人體細(xì)胞功能修復(fù)，保持機(jī)體活力，減少色素沉著的發(fā)生，阻止和推遲“壽斑”的出現(xiàn)，從而使人類延年益壽。

另外，活性肽還具有促進(jìn)礦物質(zhì)吸收、促進(jìn)大腦發(fā)育、提高記憶力、防治肝性腦?。ǜ涡曰杳裕?、抗Sars病毒、抗血栓甚至具有抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)等作用。經(jīng)中國(guó)疾病預(yù)防控制中心（中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院）、中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院、北京大學(xué)等權(quán)威機(jī)構(gòu)歷時(shí)數(shù)年研究檢驗(yàn)證實(shí)，活性肽具有以上功能性，是當(dāng)今食品工業(yè)中優(yōu)質(zhì)的、具有保健功能、高技術(shù)含量和市場(chǎng)前景的功能性蛋白添加劑?？勺鳛樾滦吞烊槐＝∈称罚ㄋ幤罚┰希捎糜谂R床營(yíng)養(yǎng)制品、保健食品、軍隊(duì)功能食品、運(yùn)動(dòng)食品、嬰幼兒食品、老年食品等，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。

2 啤酒生產(chǎn)活性肽的添加機(jī)理

2.1 啤酒酵母營(yíng)養(yǎng)及發(fā)酵機(jī)理的需要

根據(jù)微生物學(xué)營(yíng)養(yǎng)理論，微生物吸收何種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)取決于微生物的化學(xué)組成，啤酒酵母細(xì)胞中碳元素和氮元素占干物質(zhì)質(zhì)量的49.8%和12.4%，碳氮比約為4∶1。啤酒酵母在其同化和發(fā)酵代謝時(shí)碳氮比約為（4～5） ∶1，啤酒酵母細(xì)胞含碳水化合物占酵母干質(zhì)量的15%～37%，蛋白質(zhì)類化合物占酵母干質(zhì)量的45%～60%，而啤酒釀造工藝制作的12°P麥芽汁，碳水化合物約占總浸出物的86%，蛋白質(zhì)類化合物占總浸出物的5.72%～5.84%，即碳水化合物和蛋白質(zhì)類化合物的比約為15∶1，況且這“1份”的“氮”中也只是一部分活性肽、氨基酸等小分子蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物能被酵母吸收利用。

啤酒蛋白質(zhì)來源主要是大麥蛋白質(zhì)，其賴氨酸、蘇氨酸含量較少。而添加的活性肽是大豆蛋白質(zhì)，它的賴氨酸含量較多，2種蛋白質(zhì)相配伍，可以互補(bǔ)營(yíng)養(yǎng)，從而提高蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，提升蛋白質(zhì)的生物價(jià)。

實(shí)踐證明，啤酒的發(fā)酵、氨基酸全面的麥芽汁比氨基酸不全面的麥芽汁酵母氮的同化率要高。

2.2 人體健康的需要

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)表明，人體必須從體外合成的活性肽中獲取以保證人體的健康，活性肽表面有一層保護(hù)膜，不易受人體有關(guān)酶的水解，以完整的形式直接進(jìn)入人體腸道并被吸收利用。

肽學(xué)專家認(rèn)為，肽是生命的源泉，是生命存在的形式，是生命的橋梁，人體的一切活性物質(zhì)都是以肽的形式存在的，肽還有助于提高人類精子的質(zhì)量，提高人體血清睪丸酮的水平，增強(qiáng)人類的生殖能力。

啤酒（12°P） 每1 L約有碳水化合物50 g，蛋白質(zhì)類化合物3.5 g，碳氮比約為15∶1。尤其是現(xiàn)在的啤酒麥芽用量越來越少，相應(yīng)的啤酒蛋白質(zhì)含量也就越來越少。而人體營(yíng)養(yǎng)三大能量物質(zhì)蛋白質(zhì)∶脂肪∶碳水化合物的營(yíng)養(yǎng)比例為1∶0.8∶7.5，表明人體營(yíng)養(yǎng)的碳水化合物和蛋白質(zhì)類化合物的比為15∶2，這說明啤酒中的碳水化合物和蛋白質(zhì)類化合物的比例，是不能很好地滿足人體營(yíng)養(yǎng)需求的。而添加了活性肽的啤酒，氮源更豐富，比例更合理，更符合人體營(yíng)養(yǎng)的需要。啤酒中添加活性肽，既提高了我國(guó)人民膳食蛋白質(zhì)的攝入量，又改善了身體的健康狀況，這是兩全其美的事情。

食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)認(rèn)為，人體攝入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不在于數(shù)量的多少，而在于各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比例是否合理。

2.3 啤酒添加活性肽的依據(jù)

（1）根據(jù)“有機(jī)化學(xué)”的物質(zhì)溶解性能的“結(jié)構(gòu)相似相溶”的理論，啤酒是一種膠體溶液，而活性肽的水溶液也是典型的膠體分散體系。啤酒生產(chǎn)過程中，從麥芽、麥芽汁到啤酒自始至終都有活性肽的存在。啤酒發(fā)酵過程中，活性肽作為氮源參與并影響著酵母的代謝活動(dòng)，同時(shí)，啤酒中也含有活性肽，活性肽的添加對(duì)啤酒不會(huì)造成不利影響。

（2）活性肽的“酸溶”特性，為活性肽添加到啤酒中提供了先決條件?；钚噪哪茉诘鞍踪|(zhì)等電點(diǎn)pH值4.4附近保持良好的溶解狀態(tài)，具有良好的溶解性，且相對(duì)分子量越小，溶解性越好，而蛋白質(zhì)不具備此特性。啤酒的pH值4.1～4.6，正是多數(shù)啤酒蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，這也正是啤酒容易產(chǎn)生沉淀的原因。同時(shí)，活性肽具有抑制蛋白質(zhì)形成凝膠的作用，因此，減少了啤酒中蛋白質(zhì)沉淀的形成。

（3）活性肽溶液的黏度，在一定范圍內(nèi)，黏度隨濃度的變化不大，而蛋白質(zhì)溶液的黏度隨濃度的變化急劇上升，這也為活性肽添加到啤酒中提供了條件。正常的麥芽汁黏度波動(dòng)在1.60～2.00 MPa·s，黏度低說明β-葡聚糖分解較好，而啤酒的黏度相對(duì)麥芽汁來說偏低一些，約為1.50 MPa·s。由活性肽溶液的黏度曲線可知，濃度低的活性肽溶液其黏度也很低，不足1.00 MPa·s。因此，活性肽的添加，不會(huì)影響麥芽汁和啤酒的黏度。

（4）活性肽能促進(jìn)啤酒酵母的增殖、生長(zhǎng)、發(fā)育，因而對(duì)啤酒發(fā)酵有促進(jìn)作用，能促進(jìn)啤酒酵母的降糖速度，加快雙乙酰的還原，對(duì)啤酒發(fā)酵有促進(jìn)作用。

（5）活性肽具有起泡性，其能力與活性肽分子大小密切相關(guān)，在一定范圍內(nèi)，小肽分子起泡能力強(qiáng)、泡持性好，這符合啤酒應(yīng)有豐富泡沫的品質(zhì)要求。

（6） 活性肽在高溫條件下（如100℃，20 min），不像蛋白質(zhì)產(chǎn)生“熱變性”而沉淀，可保持良好的溶解狀態(tài)，其伴隨溫度升高黏度變化較小，這為活性肽的添加創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的先決條件。

（7）活性肽具有抗氧化性，活性肽能夠清除活性氧和羥基自由基，起到抗氧化作用，其能力最強(qiáng)的相對(duì)分子量應(yīng)在1 000以下。啤酒的氧化味是不受歡迎的，啤酒中或多或少都溶有一些氧，又是微生物繁殖的根源，活性肽的添加，清除了啤酒中絕大部分的氧，從而避免了啤酒氧化味的出現(xiàn)，抑制了微生物的生存，也避免了微生物的代謝產(chǎn)物給啤酒帶來的異味，增強(qiáng)了啤酒的風(fēng)味穩(wěn)定性。

（8）利用活性肽開發(fā)保健食品時(shí)，活性肽所具有的各項(xiàng)功能不會(huì)發(fā)生改變。

3 活性肽啤酒的研制（以9°P啤酒生產(chǎn)為例）

3.1 材料與儀器設(shè)備

活性肽（大豆低聚肽），中食都慶（山東）生物技術(shù)有限公司提供；麥芽，市購一級(jí)淺色麥芽；純凈水，反滲透法自制；小型麥芽粉碎機(jī)，200 L/批啤酒糖化發(fā)酵設(shè)備。

3.2 工藝流程

麥芽→粉碎→糖化→過濾→煮沸（加酒花）→活性肽→混合→冷卻→接種發(fā)酵→貯藏→后處理→成品。

3.3 操作要點(diǎn)和主要工藝參數(shù)

3.3.1 麥芽粉碎

試驗(yàn)稱量大麥麥芽21.5 kg，采用對(duì)輥式粉碎機(jī)粉碎，并測(cè)定粉碎度。

麥芽粉碎度見表1。

表1 麥芽粉碎度

3.3.2 糖化

料水比1∶4，溫度42℃投料，保溫10 min，10 min升溫到52℃，保溫40 min，15 min內(nèi)升溫到68℃，當(dāng)?shù)庠囃耆?，升溫?8℃過濾。

3.3.3 過濾

麥醪泵入過濾槽后，靜置25 min，先進(jìn)行回流，至麥芽汁基本清亮?xí)r正常過濾，當(dāng)麥糟將要露出時(shí)，停止過濾，加入78℃熱水洗糟，靜置后進(jìn)行過濾操作。

3.3.4 麥芽汁煮沸添加輔料及酒花的添加，過濾

過濾后混合麥芽汁泵入煮沸鍋煮沸，麥芽汁煮沸后按0.06%的添加量分批加入顆粒酒花量，煮沸70 min。測(cè)定麥芽汁濃度為9°P。在煮沸結(jié)束后添加所需活性肽。

3.3.5 添加酵母并發(fā)酵

將麥芽汁打入發(fā)酵罐，采用發(fā)酵罐內(nèi)冷卻的方式冷卻麥芽汁。開動(dòng)冷媒進(jìn)行冷卻，當(dāng)溫度降至13℃，接入活化后酵母，并充入純氧（10 mg/L）。定期觀察發(fā)酵情況，測(cè)定酵母數(shù)和還原糖含量。維持發(fā)酵溫度12～13℃，當(dāng)殘?zhí)墙抵?.8%～4.0%時(shí)封罐，維持罐壓0.10～0.12 MPa。雙乙酰合格后降溫至0℃左右貯酒。

3.3.6 啤酒澄清

發(fā)酵結(jié)束后的啤酒經(jīng)硅藻土過濾機(jī)過濾即為成品。

3.3.7 成品酒品質(zhì)指標(biāo)

（1）感官指標(biāo)。酒體清亮透明、無沉淀，顏色呈淺黃色或黃色。允許有肉眼可見的微細(xì)懸浮物和沉淀物（非外來異物）。

有明顯的酒花香味，泡沫潔白細(xì)膩，掛杯持久；口味純正，酒體協(xié)調(diào)柔和，無異香異味。

（2） 理化指標(biāo)。原麥汁濃度9～0.2°P，酒精度≥3.3%Vol，總酸≤4.0%mL/100 mL，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)0.35%～0.40%，肽含量≥0.6 g/100 mL。

（3） 衛(wèi)生指標(biāo)。符合GB 2758的規(guī)定。

4 結(jié)論

通過反復(fù)多次大小生產(chǎn)實(shí)踐，確定了活性肽添加方法與添加量。

（1）在熱麥汁中添加。添加方法是在啤酒糖化麥汁煮沸結(jié)束前3～5 min，按10～100 g/hL的比例添加大豆活性肽等植物性活性肽于煮沸鍋中，同時(shí)保持?jǐn)嚢?～5 min，以便混合均勻。

（2）在發(fā)酵前后添加及過濾前添加。活性肽可以在發(fā)酵前的冷麥汁或發(fā)酵后的啤酒中添加，或在過濾清酒時(shí)，添加量為10～100 g/hL麥汁（啤酒）。在冷麥汁或發(fā)酵液中添加主要需要避免污染雜菌。

（3）采用該方法生產(chǎn)的活性肽啤酒中，活性肽的含量為20～200 g/hL。

（4） 經(jīng)2010年10月份、2017年5月份和12月份，試驗(yàn)生產(chǎn)的活性肽啤酒，蛋白質(zhì)、氨基酸、活性肽比傳統(tǒng)啤酒都有明顯的提高。

（5） 按二次加入活性肽量分別為啤酒0.3 kg/m3，啤酒0.15 kg/m3，活性肽按18萬元/t，如采用500 mL的玻璃瓶包裝，成本僅分別增加約0.027元/瓶，0.014元/瓶，如采用320 mL的易拉罐包裝，成本則分別增加約0.018元/聽，0.009元/聽，因此利潤(rùn)空間很大。

活性肽啤酒，詮釋健康新概念，既能夠帶動(dòng)活性肽產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)啤酒業(yè)多渠道擴(kuò)大生產(chǎn)，又能造福人民、服務(wù)社會(huì)，具有很高的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。