“藥食同源”植物酵素研究進(jìn)展

饒智，陳彥坤，劉斌，謝夢(mèng)洲*

1(湖南中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410208) 2(湖南中醫(yī)藥大學(xué)，中醫(yī)診斷重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410208) 3(湖南2011數(shù)字中醫(yī)藥協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長(zhǎng)沙，410007) 4(湖南省藥食同源功能性食品工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙，410208)

“藥食同源”指食物與藥物具有相同的起源，一些藥物即是食物，又是藥物，二者之間沒(méi)有絕對(duì)的分界。古代醫(yī)學(xué)家將中藥的“四性”、“五味”理論應(yīng)用到食物當(dāng)中，認(rèn)為每種食物也具備“四性”、“五味”。我國(guó)“藥食同源”的思想是中醫(yī)養(yǎng)生思想的反映，包括“食養(yǎng)”、“食療”、“藥膳”等內(nèi)容[1]。

酵素是“酶”的舊譯，是由生物體產(chǎn)生具有催化活性的生物大分子，人體的新陳代謝、機(jī)體免疫和組織修復(fù)等生命活動(dòng)必須在酶的參與下才能完成[2]。酵素食品是指以水果、蔬菜、糙米、菇類或藥食同源中藥為原料，經(jīng)酵母菌、乳酸菌和霉菌等微生物發(fā)酵而成的功能性食品[3]。

現(xiàn)今，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活水平的提高，人們的養(yǎng)生保健意識(shí)也逐漸增強(qiáng)。人們的飲食觀念從最初的“吃飽”、“吃好”，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿缃竦摹熬G色食品”、“無(wú)污染食品”、“純天然食品”，“藥食同源”、“酵素”等字眼也開(kāi)始變得流行起來(lái)。利用“藥食同源”植物資源，開(kāi)發(fā)出具有防治疾病功能的新型食品成為一種新趨勢(shì)?！八幨惩础敝参锝退睾胸S富的有益菌和活性成分，結(jié)合了藥食兩用植物的藥效作用和酵素食品的營(yíng)養(yǎng)保健功能，成為近年來(lái)酵素產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的新熱點(diǎn)。因此，“藥食同源”植物酵素有著很大的研究空間。本文對(duì)前人的研究加以綜述，以期對(duì)“藥食同源”植物酵素的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和研究提供參考。

1 “藥食同源”植物酵素中的主要微生物和酶類

1.1 主要微生物

“藥食同源”植物酵素利用的微生物主要為酵母菌、乳酸菌、醋酸菌以及霉菌等[4]。杜麗平等[5]利用變性梯度凝膠電泳(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis, PCR-DGGE)技術(shù)發(fā)現(xiàn)木瓜酵素中微生物種類較為豐富，其中假腸膜明串珠菌、假絲酵母為發(fā)酵初期優(yōu)勢(shì)菌，植物乳桿菌、釀酒酵母和畢赤酵母為發(fā)酵全程優(yōu)勢(shì)菌。高慶超等[6]研究發(fā)現(xiàn)，黑果枸杞酵素在自然發(fā)酵過(guò)程中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌為乳桿菌屬，優(yōu)勢(shì)真菌為子囊菌門(mén)和擔(dān)子菌門(mén)；在發(fā)酵 60 d后，主要細(xì)菌為乳桿菌屬，主要真菌為酵母屬。趙光遠(yuǎn)等[7]利用酵母菌和植物乳桿菌為發(fā)酵劑，制得的紅棗酵素飲料酸甜可口、風(fēng)味適宜, 且伴有濃郁的棗香。

1.2 主要酶類

“藥食同源”植物經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵后含有豐富的酶類，其中主要的功效酶有超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、蛋白酶和脂肪酶等[8]。

超氧化物歧化酶是一種抗氧化金屬酶，它能夠催化超氧陰離子自由基歧化生成氧和過(guò)氧化氫，能夠特異性的清除超氧陰離子，具有防御氧毒、抗輻射以及防治腫瘤等藥用功效[9]。一些藥食同源類植物，如桑葚、山藥、沙棘等，都含有豐富的SOD酶。郭偉峰等[10]以桑葚為原料，通過(guò)對(duì)發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化，制備的桑葚酵素飲料的SOD酶活力達(dá)24 122.2 U/mL，比桑葚果汁的SOD酶活力(10 818.7 U/mL)提高了123%。費(fèi)鵬等[11]通過(guò)優(yōu)化懷山藥酵素發(fā)酵工藝，發(fā)現(xiàn)最佳發(fā)酵工藝條件下,懷山藥酵素液SOD的活性可到達(dá)15.35 U/mL。

蛋白酶和脂肪酶都屬于水解酶類，水解酶是一類特殊的轉(zhuǎn)移酶，在生物體中起著催化水解反應(yīng)的作用。蛋白酶可以將蛋白質(zhì)水解成小分子肽和氨基酸，促進(jìn)人體的吸收，維持機(jī)體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；脂肪酶是一種具有多種催化能力的酶，可以催化分解油脂，也可以催化一些水不溶性酯類的水解。藥食同源類植物中含有的蛋白酶和脂肪酶可以補(bǔ)充人體對(duì)某些特定酶的需求，因此具有很大的開(kāi)發(fā)價(jià)值。王振斌等[12]通過(guò)超聲波來(lái)促進(jìn)多菌種混菌發(fā)酵，制得的葛根酵素中蛋白酶和脂肪酶活力分別為55.32 U/mL和125.9 U/mL。葛朋燁[13]在研制的沙棘果汁酵素粉中檢測(cè)出蛋白酶活力大于等于(3685±10)U/g，脂肪酶活力大于等于(55±5)U/g。

2 “藥食同源”植物酵素中的活性成分

2.1 多酚

多酚又叫單寧或鞣質(zhì)，常存在于植物性食物及中藥材中，包括黃酮類、類黃酮類、酚酸類及花色苷類等[14]。王瑾等[15]通過(guò)紫外檢測(cè)和液相檢測(cè)的方法分別測(cè)定了桑葚酵素中多酚物質(zhì)和原花青素的質(zhì)量濃度，分別為1.615×103mg/L和5.334 mg/mL。劉濤等[16]研究發(fā)現(xiàn)，桑葚酵素在發(fā)酵30 d后，總酚含量增加了5.0%。潘梓源等[17]通過(guò)優(yōu)化桂圓酵素發(fā)酵工藝，得到桂圓酵素的總酚質(zhì)量濃度達(dá)到(46.05±0.76)μg/mL。

2.2 多糖

多糖類是構(gòu)成生命的四大基本物質(zhì)之一，對(duì)人體生命活動(dòng)的正常進(jìn)行起著至關(guān)重要的作用。許多藥食同源植物中含有的多糖類物質(zhì)，如淀粉、纖維素等，具有降血糖、抗病毒、防癌、防衰老、提高免疫力等作用。楊婧娟等[18]通過(guò)研究黃精的發(fā)酵工藝，發(fā)現(xiàn)最佳工藝條件下制備的黃精酵素多糖含量可達(dá)到469.84 mg/g。葛瑞宏等[19]利用桂圓水提液發(fā)酵制備的桂圓酵素中，原液胞外多糖質(zhì)量濃度為1.108 6 mg/mL。

2.3 有機(jī)酸

有機(jī)酸是指具有酸性的有機(jī)化合物，具有殺菌消炎、抗氧化、增強(qiáng)抵抗力、維持人體酸堿平衡的作用。一些藥食同源植物的葉、根、果實(shí)中都含有豐富的有機(jī)酸，如桑葚、百合、梔子花等。韋仕靜[20]研究發(fā)現(xiàn)，桑葚酵素中含有豐富的有機(jī)酸。方晟等[21]研究發(fā)現(xiàn)，百合酵素有機(jī)酸含量隨發(fā)酵的進(jìn)行而逐漸上升，在發(fā)酵60～80 d之間達(dá)到最高，隨后趨于穩(wěn)定或略微降低。陳犇等[22]在制備梔子花酵素的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，酵素營(yíng)養(yǎng)液中有機(jī)酸含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

2.4 其它活性成分

“藥食同源”植物酵素中還含有許多其它活性成分，如磷脂類、皂苷類、甾醇類、雜環(huán)類化合物等。郭紅蓮等[23]在枸杞酵素的研究中應(yīng)用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用的技術(shù)分析鑒定出64種風(fēng)味物質(zhì)，其中包括20種酯類、9種醛類、6種酮類、23種醇類、3種酸類和3種芳香雜環(huán)類。

3 “藥食同源”植物酵素的保健作用

3.1 抗氧化作用

抗氧化自由基指僅以低濃度存在就可以有效抑制自由基氧化反應(yīng)的物質(zhì)。葛瑞宏等[19]研究發(fā)現(xiàn)桂圓酵素原液可以清除自由基，具有一定的抗氧化活性。蘇龍等[24]以芒果和木瓜為原材料進(jìn)行自然發(fā)酵，制備的復(fù)合酵素具有較好的抗氧化活性，對(duì)超氧自由基、羥基自由基、DPPH自由基、ABTS自由基具備較高的清除能力。周穎等[25]研究發(fā)現(xiàn)，生姜酵素在發(fā)酵第6天時(shí)DPPH自由基清除率達(dá)到最高，將發(fā)酵液稀釋30倍后清除率仍高達(dá)94.33%。賈麗麗等[26]通過(guò)研究冬棗酵素的發(fā)酵過(guò)程，發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)酵液的還原力和羥自由基清除率均呈現(xiàn)不斷上升趨勢(shì)。

3.2 抗腫瘤作用

現(xiàn)代藥理研究表明，諾麗酵素具有抗腫瘤的作用[27-28]。陸雨等[29]從諾利酵素中分離出16個(gè)化合物，并采用MTT法研究化合物的體外抗腫瘤活性，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)化合物cyclo-(L-Pro-L-Leu)對(duì)HepG2和HeLa細(xì)胞有較為顯著的抑制作用，IC50值分別為23.73、16.55 μg/mL；化合物(+)-丁香脂素對(duì)HeLa細(xì)胞有一定的抑制活性，IC50值為47.12 μg/mL。

3.3 改善腸胃功能

酵素中含有大量對(duì)腸道有益的菌群，可以促進(jìn)腸道對(duì)食物的消化吸收，防止便秘的形成。蔡爽[30]研究發(fā)現(xiàn)，人參術(shù)苓酵素能夠有效治療非潰瘍性消化不良、調(diào)節(jié)脾胃功能。楊權(quán)等[31]在研究“藥食同源”型諾麗酵素對(duì)小鼠胃腸道動(dòng)力的影響的實(shí)驗(yàn)中，分別以小劑量組(2.1 mL/kg)、中劑量組(4.2 mL/kg)及大劑量組(8.4 mL/kg)飼養(yǎng)小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同劑量的諾麗酵素對(duì)于促進(jìn)小腸推進(jìn)、加快胃腸蠕動(dòng)的效果不同，中、大劑量組的影響效果最差，諾麗酵素一定程度上可以改善雌鼠的胃動(dòng)力，而對(duì)雄鼠胃動(dòng)力作用的影響效果不明顯。

3.4 提高免疫力

酵素具有提高人體免疫力的功能。趙金鳳等[32]研究發(fā)現(xiàn)，敖東酵素能夠顯著增強(qiáng)小鼠脾淋巴細(xì)胞的增殖能力(P<0.05)，因此敖東酵素具有增強(qiáng)細(xì)胞免疫的功能。劉春花等[33]通過(guò)研究植物酵素對(duì)機(jī)體免疫功能的影響，發(fā)現(xiàn)植物酵素能夠增強(qiáng)單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)功能、NK 細(xì)胞活性、體液免疫功能，提高血清溶菌酶水平，進(jìn)而提高機(jī)體非特異性和特異性免疫功能。

3.5 美白抗衰老

酵素可以清潔皮膚、去除油脂、改善肌膚狀況，并且能夠加快皮膚細(xì)胞的新陳代謝。任清等[34]通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)和人體實(shí)驗(yàn)2種方法對(duì)酵素的美白抗衰老功效進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)膏狀酵素和粉狀酵素均有美白功效，且膏狀酵素美白效果較為明顯。田中清隆等[35]通過(guò)細(xì)胞試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)李子酵素分解物Clairju對(duì)角化細(xì)胞吞噬黑色素起抑制作用，通過(guò)人體試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)使用含李子酵素分解物Clairju的產(chǎn)品，人體內(nèi)黑素指數(shù)出現(xiàn)顯著降低。

4 “藥食同源”植物酵素的發(fā)酵機(jī)制

4.1 酵母菌發(fā)酵

酵母菌是一類單細(xì)胞、球狀或橢球狀、以芽殖或裂殖方式繁殖的真核微生物。酵母菌是發(fā)酵產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的微生物之一。趙玉平等[36]利用畢赤酵母發(fā)酵山楂汁，發(fā)現(xiàn)酵母菌接種量10%，20 ℃，溶氧25%～35%時(shí)發(fā)酵72 h，山植汁總酸由17.1 g/L下降到3.52 g/L,總酸下降79.6%。趙丹等[37]利用葡萄酒酵母發(fā)酵靈芝，制備得到的發(fā)酵液對(duì)DPPH自由基和羥自由基清除能力明顯高于靈芝水提液，且體積分?jǐn)?shù)在0.05%～0.2%范圍內(nèi)的靈芝發(fā)酵液可顯著促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖，起到抗衰老作用。

4.2 乳酸菌發(fā)酵

乳酸菌是一類能夠?qū)⑻妓衔锇l(fā)酵成乳酸的細(xì)菌。乳酸菌發(fā)酵是酵素產(chǎn)品應(yīng)用較為廣泛的一種發(fā)酵方式。葉朋飛等[38]以感官評(píng)分為衡量指標(biāo)，根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果得出植物乳桿菌ST發(fā)酵云參酵素的最佳工藝條件為：蔗糖添加量8%，植物乳桿菌ST接種量1×105CFU/mL，37 ℃厭氧發(fā)酵20 h。與發(fā)酵前相比，云參酵素中可滴定酸含量、蛋白酶活性和DPPH自由基清除能力顯著提高。KWAW等[39-40]利用植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌和副干酪乳桿菌發(fā)酵桑葚汁，制備得到的桑葚酵素中酚類物質(zhì)質(zhì)量濃度由6.51 mg/mL提高到8.34 mg/mL，DPPH自由基清除能力從59.17%提高至73.64%。

4.3 霉菌發(fā)酵

霉菌是真菌的一種，其菌絲體較發(fā)達(dá)，無(wú)較大的子實(shí)體。霉菌也是“藥食同源”植物酵素利用的主要微生物之一。蘇春雷等[41]利用米根霉和黑曲霉發(fā)酵制備余甘子酵素，采用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法優(yōu)化，以游離氨基酸含量和總酚含量為考察指標(biāo)，研究確定了新型余甘子酵素的最佳發(fā)酵工藝：V(原料)∶V(糖水)=1∶1，米根霉曲種添加量0.80%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，黑曲霉曲種添加量0.85%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，前發(fā)酵34 h，主發(fā)酵49 d，該發(fā)酵工藝下制得的余甘子酵素中游離氨基酸質(zhì)量濃度和總酚質(zhì)量濃度較響應(yīng)面優(yōu)化前相比分別提高了0.2 mg/mL和0.25 mg/mL。

4.4 混菌發(fā)酵

混菌發(fā)酵是指利用2種或以上微生物對(duì)酵素進(jìn)行發(fā)酵，從而使產(chǎn)品能夠得到更多的代謝產(chǎn)物。張巧等[42]以1.0%酵母菌接種量，1.5%醋酸菌接種量，1.0%乳酸菌接種量對(duì)大果山楂進(jìn)行混菌發(fā)酵，得到的發(fā)酵液中總酚質(zhì)量濃度為7.34 mg/mL，SOD活力為19.68 U/mL，分別比自然發(fā)酵提高了27.2%和17.71%。董潔等[43]以金絲小棗棗泥為主要原料，利用酵母菌和乳酸菌進(jìn)行復(fù)合發(fā)酵，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得出復(fù)合發(fā)酵過(guò)程中的工藝參數(shù)：30 ℃條件下，酵母菌發(fā)酵12 h;37 ℃條件下，乳酸菌發(fā)酵28 h，低溫后酵24 h。

5 結(jié)論與展望

近年來(lái)，隨著生活水平的提高，人們對(duì)飲食的要求也越來(lái)越高。開(kāi)發(fā)純天然新型健康食品成為一種新的潮流，尤其是利用藥食兩用植物資源研發(fā)的新型食品越發(fā)受到消費(fèi)者們的青睞。而酵素作為一種發(fā)酵產(chǎn)品，含有豐富的有益物質(zhì)，利用“藥食同源”植物制備的酵素不僅可以發(fā)揮食物的藥用療效，而且還可以改善藥材中的特殊氣味，提高產(chǎn)品的風(fēng)味。

我國(guó)對(duì)酵素的研究起步較晚，目前也未建立起酵素產(chǎn)品的相關(guān)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致市面上的一些酵素產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，產(chǎn)品種類相對(duì)單一。因此，行業(yè)部門(mén)要加強(qiáng)監(jiān)管，盡快建立健全相關(guān)質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。此外，“藥食同源”植物中含有十分豐富的有機(jī)成分，如何通過(guò)確定其中主要的有效功能成分，從而開(kāi)發(fā)出具有特定保健功能的酵素產(chǎn)品，應(yīng)成為當(dāng)下研究者們思考與解決的問(wèn)題。