藜麥啤酒的研究進(jìn)展

孫婧譞，何新益，程凱悅，王雪，廖振宇，葉金鐸，李航*

（1.天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300392；2.天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心，天津 300392；3.天津市食品研究所有限公司，天津 301609；4.譜尼測(cè)試科技（天津）有限公司，天津 300392；5.天津理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院，天津 300384）

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，酒的種類也越來(lái)越繁多，由之前單一的種類逐漸向多元化發(fā)展。近幾年研究發(fā)現(xiàn)，將各種香甜的口味融入到啤酒當(dāng)中，更受到消費(fèi)者的青睞。作為一種大眾所喜愛(ài)的飲品，人們?cè)陉P(guān)注其色澤與口感的同時(shí)，更關(guān)注健康問(wèn)題。在不斷地摸索與思考中發(fā)現(xiàn)，藜麥與小麥有相似的特點(diǎn)也可以釀酒。由于其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值遠(yuǎn)高于其他谷物，并賦予啤酒獨(dú)特的感官味道，所以藜麥作為釀造輔料逐漸被啤酒行業(yè)關(guān)注[1]。

1 藜麥的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

從植物學(xué)上講，藜麥屬于藜科，藜麥（Chenopodium quinoa Willd），別稱南美藜、印第安麥、藜谷等。藜麥在生態(tài)極端的條件下也可生存，在智利北部和玻利維亞南部的鹽堿地種植也可存活。因其地理位置與海拔的優(yōu)勢(shì)，其生長(zhǎng)的藜麥也相當(dāng)精良。但由于進(jìn)口物種價(jià)格昂貴，以及在運(yùn)輸途中造成的不必要的浪費(fèi)，近幾年我國(guó)在多地也開(kāi)始商業(yè)化種植，現(xiàn)已經(jīng)將藜麥種植范圍擴(kuò)展到甘肅、青海、陜西、山西、河北等10多個(gè)省區(qū)，而且種植的藜麥從外觀、口感、營(yíng)養(yǎng)等方面都與進(jìn)口的沒(méi)有多少差別。藜麥的種植方法簡(jiǎn)單，田間管理較為方便，很多養(yǎng)殖戶都傾向于藜麥種植，是農(nóng)民們種植經(jīng)濟(jì)作物的首要選擇[2]。

藜麥?zhǔn)且环N營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富的假谷物，富含蛋白質(zhì)、氨基酸、礦物質(zhì)、維生素等，被聯(lián)合國(guó)農(nóng)糧組織認(rèn)為是一種可以滿足人體基本營(yíng)養(yǎng)需求的單體植物[3-5]。藜麥種子中富含錳、鎂、鉀和硒等微量營(yíng)養(yǎng)元素，且藜麥中鉀、鈣、磷、硫、鐵、鋅礦物質(zhì)含量遠(yuǎn)高于谷類，易于吸收，補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)、增強(qiáng)免疫力、降低血管壓力；由于藜麥不含麩質(zhì)，使其成為乳糜瀉患者的良好替代品，此外，由于其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和蛋白質(zhì)含量，逐漸被應(yīng)用于嬰幼兒食品的研究開(kāi)發(fā)中[6-9]。MIRANDA等[10]對(duì)智利不同地區(qū)生產(chǎn)的6種生態(tài)型藜麥進(jìn)行了分析，因種植地區(qū)和土壤不同，維生素含量也有差異，其中北部高地種植的Ancovinto中 VB2含量最高，VB1、VB3含量最高的是南部地區(qū)種植的Regalona，南部地區(qū)種植的Villarrica則是VE的良好來(lái)源。盧宇等[11]研究發(fā)現(xiàn)藜麥中礦物質(zhì)含量豐富，其中磷、鉀、鎂、鈣、鐵、VB1和 VB2都有較高的含量。藜麥還是一種很好的膳食纖維來(lái)源，有益于癌癥、糖尿病、血管疾病等。所以，選擇藜麥來(lái)釀造啤酒可以把藜麥的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)帶入到啤酒當(dāng)中，豐富了啤酒口感的同時(shí)使啤酒更加健康。另外，對(duì)于患有高血壓、心臟病、糖尿病等病的患者，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不可以喝酒，但卻可以選擇適量飲用藜麥啤酒。

1.1 黃酮

多酚普遍存在于植物性食物中，對(duì)人體健康有促進(jìn)作用。黃酮?jiǎng)t是蔬果、茶、飲料中的多酚類化合物之一。研究表明，藜麥種子中黃酮類化合物含量豐富，黃酮對(duì)退行性疾病有預(yù)防作用[12]。不同品種藜麥所含黃酮化合物含量也不盡相同，藜麥顏色與黃酮含量成正相關(guān)。李玉英等[13]對(duì)山西種植的3種藜麥中的黃酮化合物進(jìn)行了分析，結(jié)果表明這3種藜麥均有較好的抑菌效果和抗氧化活性。其中，藜麥顏色與黃酮含量和抗氧化活性成正相關(guān)。吳雅露等[14]優(yōu)化了超聲波輔助提取工藝，在最佳條件下提取藜麥種子中總黃酮含量為0.31%。ZHU等[15]采用柱層析法從藜麥種子中分離出6種黃酮類化合物，并對(duì)其自由基清除能力進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)相較于其中4種山奈酚3-糖苷，另外2種槲皮素3-糖苷的DPPH自由基清除能力更強(qiáng)。

1.2 皂苷

皂苷位于藜麥種皮外層，可以有效防止鳥(niǎo)類和昆蟲(chóng)食用，大量皂苷具有溶血性，有潛在毒性，食用前需通過(guò)碾磨或洗滌去除種皮，當(dāng)藜麥中皂苷含量在0.11%以內(nèi)是可被接受的[16]。YOUSIF等[17]采用了一種新方法水滴表面張力法（water droplet surface tension，WDST）測(cè)定皂苷中藜麥濃度，該方法可準(zhǔn)確測(cè)定濃度在0.05 mg/mL～0.15 mg/mL（皂苷在藜麥中占比0.05%～0.15%）的皂苷，可用于篩選低皂苷品種藜麥和檢驗(yàn)處理后的藜麥種子。同時(shí)皂苷還具有抗敏、抗炎、抗菌、免疫刺激性等特性，在醫(yī)療、保健、藥品、食品、化妝品等方面都有很好的應(yīng)用價(jià)值。DANG等[18]在藜麥殼中提取出6種皂苷，并就其對(duì)食源性致病菌的抗菌效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明這幾種皂苷對(duì)金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌均有抑制作用。

2 藜麥啤酒

藜麥營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，具有降血脂的潛力，同時(shí)對(duì)高血壓、心臟病、糖尿病等患者皆有好處，兼有藥酒之效。近些年，藜麥啤酒工藝研究逐漸成為熱點(diǎn)，KORDIALIK-BOGACKA等[19]研究了用藜麥部分代替麥芽對(duì)麥汁和啤酒性能的影響，同時(shí)對(duì)藜麥種子和藜麥切片作為釀造輔料的適用性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，藜麥?zhǔn)且环N很好的釀造輔料，即便沒(méi)有外源酶的參與也可用藜麥代替30%麥芽。卞猛[20]以藜麥為輔料研究了藜麥啤酒的加工工藝，并進(jìn)行了藜麥啤酒中試驗(yàn)，藜麥麥汁酵母活力低于全麥麥汁酵母活力，但藜麥的添加對(duì)酵母發(fā)酵的影響不顯著，將制得的藜麥啤酒與市售的兩款啤酒進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)藜麥啤酒中乙醛含量和醇酯比均低于市售啤酒，可減少飲酒后的“上頭感”。俞志敏等[21]制備了藜麥麥芽作為輔料用于啤酒釀造，更好的滿足了糖化過(guò)程中對(duì)酶的需求。藜麥啤酒工藝中最主要是糖化和發(fā)酵兩大工序。

2.1 糖化工藝

糖化工藝流程包括：大麥、藜麥粉碎→糊化→糖化→糖化醪過(guò)濾→麥汁煮沸→沉淀→冷卻→充氧。糖化工藝為啤酒生產(chǎn)中的關(guān)鍵流程，同時(shí)又對(duì)啤酒發(fā)酵、過(guò)濾性能和口味穩(wěn)定性起著重要作用。糖化是麥汁中的非水溶性組分在酶的作用下向水溶性組分轉(zhuǎn)化，提高浸出率的過(guò)程，是麥汁制備中的重要工序[22]。糖化過(guò)程中溫度、pH值、料液比等工藝參數(shù)，對(duì)麥汁形成過(guò)程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化及麥汁最后成分均有決定性作用[23]。麥汁中酸性物質(zhì)在35℃～37℃溶出、45℃～55℃時(shí)蛋白質(zhì)開(kāi)始降解，當(dāng)溫度升至62.5℃和70℃時(shí)分別到達(dá)β-淀粉酶和α-淀粉酶的最適溫度，繼續(xù)升溫，直至溫度達(dá)到能鈍化除α-淀粉酶外的所有水解酶時(shí)（70℃～80℃）糖化終止[24]。卞猛等[25]根據(jù)料液比、下料溫度、pH值等工藝參數(shù)對(duì)麥汁中總黃酮含量的影響優(yōu)化了藜麥啤酒糖化工藝，優(yōu)化后其總黃酮含量達(dá)到了0.320 mg/mL。劉鶴祥等[26]采用單因素和響應(yīng)面法優(yōu)化了藜麥糖化工藝，藜麥糖化醪總黃酮含量為1.85 mg/mL，在此工藝下藜麥中黃酮等化合物被最大程度的保留下來(lái)。陳樹(shù)俊等[27]研究了小米-藜麥復(fù)配谷物的最佳糖化工藝，且發(fā)現(xiàn)糖化時(shí)間和β-淀粉酶添加量為主要影響因素。

2.2 發(fā)酵工藝

發(fā)酵工藝流程包括：麥汁→酵母擴(kuò)培→添加酵母→發(fā)酵→成品。啤酒發(fā)酵是啤酒生產(chǎn)工藝的重要環(huán)節(jié)，是在相對(duì)密閉的空間中開(kāi)展的，也是微生物菌體進(jìn)行新陳代謝的過(guò)程，對(duì)啤酒整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程起著重要的作用[28-29]。啤酒發(fā)酵過(guò)程中，酵母生長(zhǎng)繁殖、合成代謝、發(fā)酵作用會(huì)受到麥汁中可發(fā)酵性糖組分的種類和含量的影響，從而造成了對(duì)成品酒的風(fēng)味和口感的影響。劉倩等[30]研究了發(fā)酵過(guò)程中糖組分含量與發(fā)酵度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)麥汁極限發(fā)酵度可通過(guò)添加可發(fā)酵性糖來(lái)增加。DEZELAK等[31]以蕎麥和藜麥為原料嘗試了無(wú)麩質(zhì)啤酒的研制，并對(duì)連續(xù)發(fā)酵時(shí)分析了染色體蛋白質(zhì)的變化，研究發(fā)現(xiàn)菌株TUM 34/70適合于藜麥麥汁的連續(xù)投料，但還需對(duì)發(fā)酵底物評(píng)估，以了解連續(xù)發(fā)酵對(duì)終產(chǎn)品的影響。卞猛[20]采用上面發(fā)酵法以藜麥為輔料研究了藜麥啤酒釀造工藝，發(fā)現(xiàn)于19℃～20℃下發(fā)酵效果最佳，醇酯比較低，適合大量飲用。啤酒發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在整個(gè)釀造過(guò)程中，環(huán)境變量因素很多，會(huì)影響啤酒酵母生長(zhǎng)，從而影響成品啤酒中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和啤酒品質(zhì)。

3 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

風(fēng)味被認(rèn)為包括氣味、香味、味道、口感等[32]。許多風(fēng)味物質(zhì)在啤酒發(fā)酵過(guò)程中生成，這些物質(zhì)對(duì)啤酒風(fēng)味有顯著影響[33]。啤酒中主要風(fēng)味物質(zhì)包括：醇類、酯類、含硫化合物、有機(jī)酸、羰基化合物、醛類物質(zhì)等[34-35]。高級(jí)醇也稱雜醇油，主要包括異丁醇、丙醇、異戊醇等，其中異戊醇占比最高。高級(jí)醇對(duì)啤酒風(fēng)味有著促進(jìn)作用。高級(jí)醇在啤酒中最適宜的濃度為50 μg/mL～100 μg/mL。適宜的高級(jí)醇可以賦予啤酒協(xié)調(diào)、柔和的口感，對(duì)啤酒風(fēng)味有著不可或缺的作用，但高級(jí)醇含量過(guò)度會(huì)使啤酒滋味淡薄，若過(guò)高則會(huì)影響啤酒口感且會(huì)產(chǎn)生“上頭感”[36-38]，故藜麥啤酒發(fā)酵過(guò)程中，醇類物質(zhì)含量的檢測(cè)尤為關(guān)鍵。鐘成等[39]就發(fā)酵條件對(duì)啤酒中高級(jí)醇含量進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)酵母接種量與啤酒中高級(jí)醇含量呈負(fù)相關(guān)，但影響不顯著；發(fā)酵溫度、麥汁濃度與啤酒中高級(jí)醇含量呈正相關(guān)，但也有部分高級(jí)醇（如異丁醇等）不遵循此規(guī)律，SMOGROVICOVA等[40]也有類似研究結(jié)果。楊貴恒等[41]采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）對(duì)藜麥啤酒中風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)，測(cè)定了發(fā)酵20 d中啤酒風(fēng)味物質(zhì)的變化。綜合藜麥啤酒感官評(píng)價(jià)，確定藜麥啤酒最佳發(fā)酵天數(shù)為16 d，此時(shí)醇類物質(zhì)及香氣均較豐富，雖較發(fā)酵29 d時(shí)香氣稍遜色，但此時(shí)持泡性更佳。

酯類物質(zhì)對(duì)啤酒香氣至關(guān)重要，是啤酒香氣的主要來(lái)源。酯類物質(zhì)間存在協(xié)同效應(yīng)，這意味著低于閾值的酯類物質(zhì)也會(huì)對(duì)啤酒風(fēng)味有所影響，大多是酯類物質(zhì)濃度接近閾值，故輕微的濃度波動(dòng)也會(huì)使啤酒風(fēng)味產(chǎn)生較大變化[42]。適宜濃度的酯類物質(zhì)可以給啤酒增添風(fēng)味，若濃度過(guò)低，啤酒中香氣寡淡，但若濃度過(guò)高則會(huì)給啤酒帶來(lái)不愉快的異香氣味[43-44]。酯類物質(zhì)可有效緩解高級(jí)醇帶來(lái)的“上頭感”，故給予啤酒合適的醇酯比是非常有必要的。呂微等[45]采用氣相色譜法測(cè)定了啤酒中幾種較主要的酯類物質(zhì)，確定了下面發(fā)酵淺色啤酒中各酯類物質(zhì)最適宜濃度。啤酒中酯類物質(zhì)主要在發(fā)酵期形成，麥汁中的溶解氧含量對(duì)啤酒中酯類物質(zhì)含量有一定影響。王海明[46]對(duì)影響酯類含量的單因素進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn)，酵母菌種、輔料以及對(duì)酵母旺盛發(fā)酵有促進(jìn)作用的工藝條件（酵母代數(shù)、滿罐時(shí)間、酵母峰值、雙乙酰還原時(shí)間、大罐降溫時(shí)間等）均對(duì)啤酒中酯類物質(zhì)含量有影響。將所得出的所有有利于酯類生成的條件聯(lián)合應(yīng)用進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，酯類物質(zhì)總含量提升了120.5%。DE?ELAK等[47]以蕎麥和藜麥為原料分別制備了兩種無(wú)麩質(zhì)啤酒，并對(duì)其特性進(jìn)行了分析，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，相比大麥啤酒和蕎麥啤酒，藜麥啤酒中2-甲基丁醇、2-苯乙醇、乙酸異戊酯等揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量較低，但藜麥啤酒中含有其他啤酒中沒(méi)有的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，有著獨(dú)特口感及風(fēng)味，藜麥啤酒和蕎麥啤酒都有較好的接受性，蕎麥啤酒感官優(yōu)于藜麥啤酒，但藜麥啤酒的風(fēng)味有著更多的獨(dú)特性。

除醇類和酯類外，有機(jī)酸、醛類物質(zhì)、含硫化合物等對(duì)啤酒風(fēng)味也有一定影響。有機(jī)酸由于其酸味及其獨(dú)特的口感和味道成為了影響啤酒風(fēng)味的又一重要物質(zhì)。此外，有機(jī)酸還對(duì)啤酒的pH值和緩沖性有一定作用，對(duì)啤酒的穩(wěn)定性做出了貢獻(xiàn)[48]。有機(jī)酸對(duì)啤酒風(fēng)味的影響是每一種有機(jī)酸綜合后產(chǎn)生的整體影響，為此，向陽(yáng)等[49]建立了評(píng)價(jià)體系，對(duì)啤酒中的有機(jī)酸進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。啤酒中的醛類物質(zhì)是使啤酒風(fēng)味變差的原因之一，超過(guò)風(fēng)味闕值的醛類會(huì)使啤酒帶有不愉快的氣味。啤酒中含量最多的醛類物質(zhì)是乙醛，對(duì)大腦有刺激性，是飲用啤酒后上頭的原因之一。啤酒老化產(chǎn)生紙板味主要原因是反式-2-壬烯醛[50]。此外，Strecker降解產(chǎn)生的醛類物質(zhì)也是啤酒老化風(fēng)味的重要原因之一[51]。含硫化合物是啤酒中又一重要的呈味物質(zhì)，雖然在啤酒中含量很低，但由于其風(fēng)味強(qiáng)度，在低于風(fēng)味閾值時(shí)會(huì)給啤酒帶來(lái)獨(dú)特的風(fēng)味和口感，可使酒體香氣協(xié)調(diào)，但當(dāng)其高于風(fēng)味閾值時(shí)則會(huì)給啤酒風(fēng)味帶來(lái)不利影響[52]，如二甲基硫有腐爛蔬菜味、二甲基三硫給啤酒帶來(lái)洋蔥味、硫化氫會(huì)使啤酒有明顯的酵母臭味[53]。

4 展望

藜麥含有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，富含的黃酮類化合物對(duì)高血壓、糖尿病、心臟病等退行性疾病有預(yù)防作用，具有作為功能性食品的潛力，藜麥啤酒的出現(xiàn)對(duì)啤酒的老式觀念進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)的同時(shí)藜麥的色、香、味也隨之融入其中，更加符合當(dāng)代消費(fèi)者的需求。藜麥啤酒工藝的研究還處于發(fā)展階段，現(xiàn)有的研究主要是對(duì)藜麥啤酒的糖化、發(fā)酵工藝和風(fēng)味物質(zhì)的探討，對(duì)功能特性在藜麥啤酒成品中的體現(xiàn)感官優(yōu)化的研究很少，在保證營(yíng)養(yǎng)成分的同時(shí)優(yōu)化工藝使藜麥啤酒擁有更佳的口感也可成為今后的研究方向。