1、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
2、。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
3、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
4、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、
5、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 DH
6、A，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 -（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。、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。、在啤酒中应用啤酒是一种胶体溶液，含有糊精、-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
7、，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
8、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 12.01 754.1 18.6/16.9/64.5 2.25/6.21/12.32 123.6 1.2520ppm 12.04 751.3 15.2/17.2/67.6 1.14/4.09/9.57 109.2 0.59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 349.2 17.2/16.0/66.8 1.34/5.26/10.11 85.2 9.58 1.47 4.2120ppm 333.6 14.3/16.4/69.3 0.89/
9、3.21/7.59 80.9 14.57 0.98 4.26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。、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
10、白等，同时其富含丰富的维生素系列、 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 0.43粗纤维 4.1 碳水化合物 15.9（小分子多糖为3.0）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 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、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
11、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 615620nm 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、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/l150mg/l；在清酒酒中添加，直接为啤酒提
12、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：5070mg/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 239 0.25 10.02 5.1 1.1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 15.1/17.5/67.4 429.2 1.04/3.46/8.02 91.6 13.47 0.87 4.08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
13、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。4二、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
14、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 葡聚糖 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。、结构灵芝多糖的结构具有多糖异样化，
15、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（13） （14） （16）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-D-Glcp6-D-Glcp6-D-Glcp（1 3）-D-Glcp （1 3）-D-Glcp、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。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 的活性。降血糖作用 灵芝
16、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。促进蛋白的合成，等。、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
17、酒做法有几种。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5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。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
18、细胞的分裂与分化，调节细胞的生长和衰老，特别对机体的免疫功能有显著的促进作用。人参多糖为中药人参的活性成份，为高分子葡聚糖，由半乳糖醛酸和阿拉伯糖组成。、作用 5人参多糖主要的作用有：提高免疫能力抗肿瘤，参与降血糖的作用，对肝的损害具有保护作用，抗辐射作用，促进人粒单系造血细胞增殖，等等。具体作用机理略。、在啤酒中应用基于上阐述的人参多糖的作用，一些啤酒厂家特别是国外啤酒厂家在这方面做了些研究。如：美国 AB 公司推出的一种具有革命性的啤酒BtotheE（BE） ，这种啤酒具有“能量饮料”的显著作用。其是将含有一定量的咖啡因及巴西可可和人参的萃取物，首批推出的 BE 啤酒将有黑梅、马林浆果和樱
19、桃三种口味可供顾客选择。其包装如下。如：长白山一啤酒厂家，根据长白山野人参推出特色的“人参啤酒” 。该产品是在啤酒中加人强化人参成份，使啤酒在保持原有风格、风味和营养的前提下，再加入人参的营养成份，具有补气养身，延年益寿等人参赋予的功效，具有人参特有的苦香味。三、黄酮类活性物质在啤酒中研究黄酮类(flavonoids)化合物广泛分布于植物界，几乎绝大多数植物都能合成，到目前为止，已发现了 2000 多种，他们多数以复合的形式存在，少数以游离形式存在。黄酮类化合物的基本母核早期指2 一苯基色原酮，近年来泛指 2 个苯基通过 3 碳链相连形成的化合物，即具有 C一 C3 一 C6 基本骨架。包括黄
20、酮、黄酮醇、异黄酮、查耳酮及它们的二氢衍生物和黄烷醇、花青素等。它们不被认为是维生素，但是在生物体内的反应里，被认为有营养功能，特别是抗氧化性质引起很多学者的广泛关注，对其的抗氧化性能深入研究，证实黄酮类化合物是一种很强的活性氧自由基清除剂。许多研究指出 6，当人体内自由基过多时会引起各种病变及老化，而自由基会攻击细胞中敏感的构造例如 DNA 和脂质等而引起一系列的反应。天然抗氧化成分可捕捉自由基以停止其连锁反应和避免其对活细胞的更进一步伤害。下介绍一种黄酮类物质大豆异黄酮。大豆中含有多种异黄酮，是大豆生长中形成的一类次生代谢产物，是生物黄酮的一种，主要包括大豆黄素(Daidzein)、染料木
21、素(Genistein)、6甲氧大豆素 (Glycitein)三种游离型甙元和它们的九种葡糖苷，其主要在大豆中相对含量如下表 67。6表 6 大豆中主要异黄酮相对含量大豆异黄酮 相对含量% 大豆异黄酮 相对含量%大豆苷 83.6 染料木黄酮 0.4染料木苷 14.5异黄酮苷 1.5 总异黄酮 1001、主要作用作用：具有弱雌激素和抗雌激素的生物活性，抗氧化活性，血管保护活性，代谢支撑作用。2、应用在大豆深加工中，大豆异黄酮的开发领域被聚焦在保健食品、医药制品和功能助剂等方面。资料显示，目前美国市场上已经有 300 多种大豆异黄酮功能食品，由于该产品的提取工艺较为复杂，大多数产品为添加了含量为
22、2%3%的大豆异黄酮的大豆蛋白粉加工而成。关于大豆异黄酮在啤酒中应用主要还是利用大豆粉生产大豆低聚糖啤酒，该啤酒在一定程度上提高了酒体的抗氧化能力，同时在改善人体免疫能力方面有一定效果，具有保健的作用。当然了，有关具体的功能性研究还待有关学者继续深化分析和临床试验。四、茶类活性物质在啤酒中研究茶是备受人们喜爱的饮料之一，与人们的生活息息相关。关于茶与健康的关系，古人已有较深的认识。汉代的神农本草中提出茶的 4 种功效，即“使人益思、少卧、轻身、明目” ；茶圣陆羽的茶经中提出茶有治“热渴、凝闷、脑疼、目涩、四肢烦、百节不舒”的六个功效。茶与健康的关系是国际 10 多来十分重视的研究课题，中国预防
23、医学科学院研究认为茶叶的提高免疫力和机体抗氧化能力密切相关。茶叶中抗氧化成分主要是占干重 15%35%的茶多酚。研究表明，茶多酚的抗氧化效果是维生素 E 的 9.6 倍、BHA 的 2.6 倍，比维生素 C 和 BHT 的抗氧化活性也要高。现代科学分析方法的进步及医学临床探索的成果使人们对茶的认识更加系统、更加全面，如抗突变、抗氧化、抗病毒及清楚自由基等作用，而这些作用主要是茶叶中的茶多酚物质。茶多酚是非常有益健康的重要成分，具有抑制胆固醇、降血糖等作用，其中其的抗肿瘤作用被受广泛讨论。1、茶多酚总类和结构茶叶中约含 30 多种茶多分酚，茶多酚（Green Tea Polyphenols，简称
24、 GTP）是茶叶中儿茶素类、黄酮类、酚酸类和花色素类化合物的总称，约占茶叶干重的 1525。茶多酚中最重要的成分是黄烷醇类的多种儿茶素（catechins） ，由于加工炮制方法不同，绿茶的化学组成成分与鲜茶相近似，而红茶、乌龙茶等的茶儿茶素含量有所下降。茶儿茶素基本结构是 -苯基苯并吡喃，其中又分为酯型和非酯型，结构的主要区别在于羟基取代的数量和位置不同，主要有没食子酸没食子酰表儿茶素(EGCG)、没食子酰表儿茶素(EGC)、没食子酸表儿茶素(ECG)、表儿茶素(EC)、没食子酰儿茶素(GC)等 。上述的儿茶素占 TP 总量的 60%80%，其中没食子酸没食子酰表儿茶素含量最高，占儿茶素的 5
25、0%左右。儿茶素的构型为表型（顺势）和 L 型（左旋） ，表型儿茶素中以 EGCG 研究最多，LEGCG 是由 L-EGC 与没食子酸经脱水生成多酚类化合物。2、茶多酚的理化性质茶多酚为淡黄至褐色略带茶香的水溶液、灰白色粉状固体或结晶，具涩味。易溶于水、乙醇、乙酸乙酯，微溶于油脂。对热、酸较稳定，160油脂中 30min 降解 20%。PH 值 28 之内稳定，PH8和光照下易氧化聚合。遇铁变绿黑色络合物。略有吸潮性，水溶液的 PH 值在 34 之间，在碱性条件下易氧化褐变。3、茶多酚的毒理性质由于茶多酚在食品中的应用的增多，关于它的毒理性质的报道很多，大多是用啮齿类的动物作为实验对象。据杨贤
26、强（1992）4报道，在急性毒性试验中，小鼠的 LD50 的置信区间为 2496326mg/?，属低毒性，且在 1/20 LD50 的浓度内均无蓄积毒性。慢性毒性试验表明，饲料中 TP 含量为 0.1%时，7对果蝇寿命无不良影响。等。4、茶多酚抗氧化作用茶多酚是一类氧化还原电位很低的还原剂，具有活泼的羟基氢，决定了它不管在饲料、食品或在动物体内都可作为一种优良的抗氧化剂，这是其的主要作用。茶多酚作为一种优良的氢或中子的给予体，可以和生物体在氧化还原反应中生成的过量的自由基反应生成酚氧自由基，从而保护了生物体遭受自由基的损伤。即在体内时茶多酚与自由基生成较为稳定的酚氧自由基，从而消除活性自由基。
27、5、茶多酚在啤酒应用啤酒的老化是一复杂的问题，啤酒长期保鲜则是啤酒工作这追求的目标，茶多酚在啤酒上则是一个很好的保鲜剂。具体为：样品：茶提取液；添加方式：在酒体过滤时添加；添加量：30ppm50ppm；酒体指标分析（见表7） 。表 7 酒体指标项目 透明度 香气 泡沫 浊度 原浓 色度 酸度 TBA酒样 清亮 正常 259 0.23 10.10 5.5 0.9 0.213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RSV/空白酒样 14.2/16.8/69.0 412.6 0.58/2.13/4.29 100.0 14.9 0.76 4.25 459/2
28、89从上表可见，其酒体的保鲜值有一定提高。五、总结随着社会的进步和科技发展，很多生物活性物质利用都被提上议程，特别是一些具有提高免疫能力的活性物质得到了人们的共识。生物活性物质在啤酒的应用研究发展比较少，相信通过啤酒酿造者的不断认识和技术不断的进步，在本着一种更为健康更为安全的理念，为更多的消费者提供优秀的产品，同时也丰富啤酒的品种，为啤酒工业的发展贡献一份力量。参考文献1、2刘建文，等，生物资源中活性物质的开发与利用3藻蓝蛋白的提取、纯化及紫外可见光谱仪检测蛋白纯度4 中国家庭药膳5戴勤，等，人参多糖对粒单系造血细胞增殖分裂影响，基础医学与临床，20046汪秋安，等，天然黄酮类化合物的抗氧化活性和提取技术研究进展，化工生产与技术，20047唐传和，等，类黄酮的最新进展，2002备注：该论文发表在 2006 年 11 期中国啤酒
