生物活性肽啤酒的研制

王启晗，赵金海，陈兰英，杨海波，吴 迪

（1.河南城建学院，河南平顶山 467036；2.河南轻工职业学院，河南郑州 450000）

0 引言

啤酒是一种世界性的大众化饮料酒，目前是世界第一大饮料酒，我国是世界第一啤酒生产和消费大国。生物活性肽啤酒就是在啤酒酿造过程中添加了具有一定生物活性功能的多肽物质，既提高了啤酒的营养保健价值，又不影响啤酒的非生物稳定性和风味稳定性，具有巨大的发展前景[1]。

1 生物活性肽及其特点

生物活性肽 （Bioactive peptides，BAP） 是对生物机体的生命活动有益或是具有生理作用的肽类化合物，是一类相对分子质量小于6 000 Da，具有多种生物学功能的多肽。生物活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能，易消化吸收，有促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等作用，是当前国际食品界最热门的研究课题和极具发展前景的功能因子[2-4]。生物活性肽的制备方法可分为直接提取法、人工合成法和蛋白质降解法3种。生物活性肽是指蛋白质经蛋白酶的酶解作用后再经特殊处理而得到的蛋白质水解产物，由多个氨基酸片段组成，通常是3～6个氨基酸片段，相对分子量为300～700[5-6]。市售的活性肽产品一般是由许多种活性肽分子混合物所组成的，同时还含有一定量的游离氨基酸及少量糖类和无机盐类等成分，是一类活性肽，具有很高的生物活性。

1.1 易吸收性和低过敏性

大部分蛋白质并非完全水解成氨基酸才能被吸收，而是在活性肽形式时，就能直接被人体吸收利用；并且活性肽的渗透压较氨基酸低，避免了肠胃的不适，小分子肽一般较蛋白质的抗原性低，不容易产生过敏，活性肽的风味一般也较氨基酸容易被人接受；活性肽在人体小肠中的通透性较氨基酸高，二肽、三肽等小分子肽的吸收速度比相同组分的氨基酸还要快。因此，活性肽被称为“超级氨基酸”。

1.2 降低胆固醇的作用

活性肽本身不含胆固醇，且能刺激体内甲状腺素的分泌量增加，促进胆固醇向胆酸转化，并通过阻碍人体肠道内胆固醇的再吸收而将其排出体外，从而对防治心血管疾病有利。

1.3 降低血压的作用

血压，指人体血管内的血液在流动时，对血管壁产生的一种能使其膨胀或扩展的压力。人体血管中含有血管紧张素和血管紧张素酶，活性肽能抑制该酶的活性，并能促进细胞增殖，提高毛细血管通透性，防止末梢血管收缩，对高血压病人起到降低血压的作用，从而使活性肽具有抗高血压的功能，但对正常人无此作用，因此其应用安全可靠。

1.4 降低血糖的作用

血糖，即人体血液中含有的葡萄糖，血糖的升高与降低，代表着血液中葡萄糖含量的高低。α-葡萄糖苷酶是小肠中的消化酶之一，主要分布在小肠微绒毛上，能迅速分解糖供体内的葡萄糖。活性肽对α-葡萄糖苷酶有抑制作用，延缓人体对淀粉、低聚糖、蔗糖等的消化，抑制人体血糖的急剧上升，从而达到降低血糖的目的。

1.5 促进脂肪代谢的作用

过度肥胖会引起许多疾病，但低能膳食方式的减肥又会导致减肥者的体质下降，因此在减肥过程中保持氮的平衡非常重要。因而，在保证活性肽摄入的基础上，将其余能量组分降至最低。活性肽又能阻碍脂肪的吸收，促进脂肪代谢，所以既可达到减肥的目的，又能保证减肥者的体质水平，因而活性肽具有很好的减肥作用。

1.6 增强体能抗疲劳的作用

活性肽具有抑制“负氮平衡”的负作用和增强肌红蛋白合成的作用，能帮助运动员减轻肌肉酸痛、发炎和疲劳，并辅助肌肉在运动后迅速复原，促进蛋白质的合成，保持骨骼健康，防止骨质疏松等，故能抗疲劳、增体能。

1.7 “整肠”“利便”的作用

活性肽是一种比活性低聚糖更有效的益生元，它能活化人体肠道内的一对有“黄金搭档”之称的有益菌：双歧杆菌和乳酸杆菌，抑制产气荚膜杆菌、梭状芽孢杆菌，改善人体肠道内的微生态系统，从而消化不易被肠道吸收的低聚糖类，刺激肠道蠕动，改善排便，不致形成便秘和宿便，进而增进肠道健康，使肠道生命年轻化，故有“整肠”“利便”之功效。

1.8 抗衰老的作用

活性肽含有组氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、色氨酸等抗氧化性较强的氨基酸和其他活性物质，能有效捕捉和清除人体内的自由基，使人体细胞功能修复，保持机体活力，减少色素沉着的发生，阻止和推迟“寿斑”的出现，从而使人类延年益寿。

另外，活性肽还具有促进矿物质吸收、促进大脑发育、提高记忆力、防治肝性脑病（肝性昏迷）、抗Sars病毒、抗血栓甚至具有抑制肿瘤细胞生长等作用。经中国疾病预防控制中心（中国预防医学科学院）、中国人民解放军军事医学科学院、北京大学等权威机构历时数年研究检验证实，活性肽具有以上功能性，是当今食品工业中优质的、具有保健功能、高技术含量和市场前景的功能性蛋白添加剂。可作为新型天然保健食品（药品）原料，可用于临床营养制品、保健食品、军队功能食品、运动食品、婴幼儿食品、老年食品等，应用领域十分广泛。

2 啤酒生产活性肽的添加机理

2.1 啤酒酵母营养及发酵机理的需要

根据微生物学营养理论，微生物吸收何种营养物质取决于微生物的化学组成，啤酒酵母细胞中碳元素和氮元素占干物质质量的49.8%和12.4%，碳氮比约为4∶1。啤酒酵母在其同化和发酵代谢时碳氮比约为（4～5） ∶1，啤酒酵母细胞含碳水化合物占酵母干质量的15%～37%，蛋白质类化合物占酵母干质量的45%～60%，而啤酒酿造工艺制作的12°P麦芽汁，碳水化合物约占总浸出物的86%，蛋白质类化合物占总浸出物的5.72%～5.84%，即碳水化合物和蛋白质类化合物的比约为15∶1，况且这“1份”的“氮”中也只是一部分活性肽、氨基酸等小分子蛋白质水解产物能被酵母吸收利用。

啤酒蛋白质来源主要是大麦蛋白质，其赖氨酸、苏氨酸含量较少。而添加的活性肽是大豆蛋白质，它的赖氨酸含量较多，2种蛋白质相配伍，可以互补营养，从而提高蛋白质的营养价值，提升蛋白质的生物价。

实践证明，啤酒的发酵、氨基酸全面的麦芽汁比氨基酸不全面的麦芽汁酵母氮的同化率要高。

2.2 人体健康的需要

现代医学表明，人体必须从体外合成的活性肽中获取以保证人体的健康，活性肽表面有一层保护膜，不易受人体有关酶的水解，以完整的形式直接进入人体肠道并被吸收利用。

肽学专家认为，肽是生命的源泉，是生命存在的形式，是生命的桥梁，人体的一切活性物质都是以肽的形式存在的，肽还有助于提高人类精子的质量，提高人体血清睾丸酮的水平，增强人类的生殖能力。

啤酒（12°P） 每1 L约有碳水化合物50 g，蛋白质类化合物3.5 g，碳氮比约为15∶1。尤其是现在的啤酒麦芽用量越来越少，相应的啤酒蛋白质含量也就越来越少。而人体营养三大能量物质蛋白质∶脂肪∶碳水化合物的营养比例为1∶0.8∶7.5，表明人体营养的碳水化合物和蛋白质类化合物的比为15∶2，这说明啤酒中的碳水化合物和蛋白质类化合物的比例，是不能很好地满足人体营养需求的。而添加了活性肽的啤酒，氮源更丰富，比例更合理，更符合人体营养的需要。啤酒中添加活性肽，既提高了我国人民膳食蛋白质的摄入量，又改善了身体的健康状况，这是两全其美的事情。

食品营养学认为，人体摄入的营养物质，不在于数量的多少，而在于各种营养物质的比例是否合理。

2.3 啤酒添加活性肽的依据

（1）根据“有机化学”的物质溶解性能的“结构相似相溶”的理论，啤酒是一种胶体溶液，而活性肽的水溶液也是典型的胶体分散体系。啤酒生产过程中，从麦芽、麦芽汁到啤酒自始至终都有活性肽的存在。啤酒发酵过程中，活性肽作为氮源参与并影响着酵母的代谢活动，同时，啤酒中也含有活性肽，活性肽的添加对啤酒不会造成不利影响。

（2）活性肽的“酸溶”特性，为活性肽添加到啤酒中提供了先决条件。活性肽能在蛋白质等电点pH值4.4附近保持良好的溶解状态，具有良好的溶解性，且相对分子量越小，溶解性越好，而蛋白质不具备此特性。啤酒的pH值4.1～4.6，正是多数啤酒蛋白质的等电点，这也正是啤酒容易产生沉淀的原因。同时，活性肽具有抑制蛋白质形成凝胶的作用，因此，减少了啤酒中蛋白质沉淀的形成。

（3）活性肽溶液的黏度，在一定范围内，黏度随浓度的变化不大，而蛋白质溶液的黏度随浓度的变化急剧上升，这也为活性肽添加到啤酒中提供了条件。正常的麦芽汁黏度波动在1.60～2.00 MPa·s，黏度低说明β-葡聚糖分解较好，而啤酒的黏度相对麦芽汁来说偏低一些，约为1.50 MPa·s。由活性肽溶液的黏度曲线可知，浓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，不会影响麦芽汁和啤酒的黏度。

（4）活性肽能促进啤酒酵母的增殖、生长、发育，因而对啤酒发酵有促进作用，能促进啤酒酵母的降糖速度，加快双乙酰的还原，对啤酒发酵有促进作用。

（5）活性肽具有起泡性，其能力与活性肽分子大小密切相关，在一定范围内，小肽分子起泡能力强、泡持性好，这符合啤酒应有丰富泡沫的品质要求。

（6） 活性肽在高温条件下（如100℃，20 min），不像蛋白质产生“热变性”而沉淀，可保持良好的溶解状态，其伴随温度升高黏度变化较小，这为活性肽的添加创造了得天独厚的先决条件。

（7）活性肽具有抗氧化性，活性肽能够清除活性氧和羟基自由基，起到抗氧化作用，其能力最强的相对分子量应在1 000以下。啤酒的氧化味是不受欢迎的，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，清除了啤酒中绝大部分的氧，从而避免了啤酒氧化味的出现，抑制了微生物的生存，也避免了微生物的代谢产物给啤酒带来的异味，增强了啤酒的风味稳定性。

（8）利用活性肽开发保健食品时，活性肽所具有的各项功能不会发生改变。

3 活性肽啤酒的研制（以9°P啤酒生产为例）

3.1 材料与仪器设备

活性肽（大豆低聚肽），中食都庆（山东）生物技术有限公司提供；麦芽，市购一级浅色麦芽；纯净水，反渗透法自制；小型麦芽粉碎机，200 L/批啤酒糖化发酵设备。

3.2 工艺流程

麦芽→粉碎→糖化→过滤→煮沸（加酒花）→活性肽→混合→冷却→接种发酵→贮藏→后处理→成品。

3.3 操作要点和主要工艺参数

3.3.1 麦芽粉碎

试验称量大麦麦芽21.5 kg，采用对辊式粉碎机粉碎，并测定粉碎度。

麦芽粉碎度见表1。

表1 麦芽粉碎度

3.3.2 糖化

料水比1∶4，温度42℃投料，保温10 min，10 min升温到52℃，保温40 min，15 min内升温到68℃，当碘试完全，升温到78℃过滤。

3.3.3 过滤

麦醪泵入过滤槽后，静置25 min，先进行回流，至麦芽汁基本清亮时正常过滤，当麦糟将要露出时，停止过滤，加入78℃热水洗糟，静置后进行过滤操作。

3.3.4 麦芽汁煮沸添加辅料及酒花的添加，过滤

过滤后混合麦芽汁泵入煮沸锅煮沸，麦芽汁煮沸后按0.06%的添加量分批加入颗粒酒花量，煮沸70 min。测定麦芽汁浓度为9°P。在煮沸结束后添加所需活性肽。

3.3.5 添加酵母并发酵

将麦芽汁打入发酵罐，采用发酵罐内冷却的方式冷却麦芽汁。开动冷媒进行冷却，当温度降至13℃，接入活化后酵母，并充入纯氧（10 mg/L）。定期观察发酵情况，测定酵母数和还原糖含量。维持发酵温度12～13℃，当残糖降至3.8%～4.0%时封罐，维持罐压0.10～0.12 MPa。双乙酰合格后降温至0℃左右贮酒。

3.3.6 啤酒澄清

发酵结束后的啤酒经硅藻土过滤机过滤即为成品。

3.3.7 成品酒品质指标

（1）感官指标。酒体清亮透明、无沉淀，颜色呈浅黄色或黄色。允许有肉眼可见的微细悬浮物和沉淀物（非外来异物）。

有明显的酒花香味，泡沫洁白细腻，挂杯持久；口味纯正，酒体协调柔和，无异香异味。

（2） 理化指标。原麦汁浓度9～0.2°P，酒精度≥3.3%Vol，总酸≤4.0%mL/100 mL，二氧化碳体积分数0.35%～0.40%，肽含量≥0.6 g/100 mL。

（3） 卫生指标。符合GB 2758的规定。

4 结论

通过反复多次大小生产实践，确定了活性肽添加方法与添加量。

（1）在热麦汁中添加。添加方法是在啤酒糖化麦汁煮沸结束前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锅中，同时保持搅拌3～5 min，以便混合均匀。

（2）在发酵前后添加及过滤前添加。活性肽可以在发酵前的冷麦汁或发酵后的啤酒中添加，或在过滤清酒时，添加量为10～100 g/hL麦汁（啤酒）。在冷麦汁或发酵液中添加主要需要避免污染杂菌。

（3）采用该方法生产的活性肽啤酒中，活性肽的含量为20～200 g/hL。

（4） 经2010年10月份、2017年5月份和12月份，试验生产的活性肽啤酒，蛋白质、氨基酸、活性肽比传统啤酒都有明显的提高。

（5） 按二次加入活性肽量分别为啤酒0.3 kg/m3，啤酒0.15 kg/m3，活性肽按18万元/t，如采用500 mL的玻璃瓶包装，成本仅分别增加约0.027元/瓶，0.014元/瓶，如采用320 mL的易拉罐包装，成本则分别增加约0.018元/听，0.009元/听，因此利润空间很大。

活性肽啤酒，诠释健康新概念，既能够带动活性肽产业发展，促进啤酒业多渠道扩大生产，又能造福人民、服务社会，具有很高的社会价值和经济价值。