桑葚活性物質(zhì)及其加工利用研究進(jìn)展

崔琛，張宸瑞，李莎，楊文

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑蜜蜂研究所，云南 蒙自 661101）

桑葚是?？粕俾淙~喬木植物的成熟果實，形狀為長橢圓形，大多以紫黑色為主，有少量桑葚為玉白色[1]。桑葚被我國列為藥食同源產(chǎn)品近30年，因其口感酸甜，營養(yǎng)價值和生物活性物質(zhì)豐富，因此人們對這種天然健康產(chǎn)品的需求日益增長。天然產(chǎn)品富含豐富的生物活性物質(zhì)，食用后會降低患慢性疾病的風(fēng)險，因此引起多數(shù)研究人員關(guān)注[2-3]。全世界目前已有近10種桑葚作為藥用產(chǎn)品，桑葚中含有許多活性物質(zhì)，對糖尿病、炎癥、腫瘤、肝臟損傷、免疫調(diào)節(jié)、高血壓、神經(jīng)損傷和慢性疾病有直接或間接的影響，為日后預(yù)防治療這類疾病，開發(fā)相關(guān)藥物和產(chǎn)品奠定了一定基礎(chǔ)[4-5]。本文就桑葚主要活性生理成分、活性物質(zhì)作用、桑葚加工應(yīng)用三方面進(jìn)行綜述，總結(jié)前人研究結(jié)果，為日后桑葚產(chǎn)品的開發(fā)利用提供參考。

1 桑葚主要活性物質(zhì)

1.1 黃酮類

桑葚提取物（mulberry fruit extract，MFE）中黃酮類物質(zhì)含量豐富，主要是蘆丁類、槲皮素、兒茶酸、花旗松素等。Raman等[6]研究發(fā)現(xiàn)，桑葚中黃酮類化合物總含量為187.23 mg/g，MFE抗氧化作用比維生素C（vitamins C，VC）強，使H2O2誘導(dǎo)的小鼠紅細(xì)胞溶血狀況受到抑制，MFE呈劑量和時間依賴性的清除活性；李慧等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在低溫和常、中、高溫條件下桑葚黃酮穩(wěn)定性較好；抗壞血酸對桑葚黃酮有保護(hù)作用，而檸檬酸對其存在一定破壞作用，苯甲酸鈉對桑葚黃酮無影響。研究發(fā)現(xiàn)，黃酮類物質(zhì)中蘆丁、山奈酚抗氧化、抗炎、抗腫瘤活性作用強；槲皮素可有效降低高血壓；楊梅酮抗菌、抗腫瘤效果強；花旗松素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯抗腫瘤效果強；桑葚中黃酮類化合物開發(fā)應(yīng)用前景廣闊，后續(xù)研究有必要明確桑葚中黃酮類物質(zhì)的作用機(jī)制[8-12]。

1.2 花青素

桑葚花青素（Mulberries anthocyanin）屬于酚酸類，是一種天然成分，大多數(shù)以花色苷形式存在。王晗等[13]研究發(fā)現(xiàn)，桑葚提取物中總花青素含量為314.30μg/mg，主要有3種花青素：矢車菊素、已矢車菊素-3-O-葡萄糖苷、矢車菊素-3-O-蕓香糖苷；Huang等[14]研究發(fā)現(xiàn)，黑?；ㄇ嗨?-O-葡萄糖苷（cyanidin 3-O-glucoside，Cy）和天竺葵素3-O-葡萄糖苷（pelargonium 3-O-glucoside，Pg）含量較高，而白桑只有低含量的Cy；欒琳琳等[15]采用低共熔溶劑微波輔助提取果渣中的花青素并優(yōu)化提取工藝，在最優(yōu)提取條件下花青素含量為35.97 mg/g。花青素作為天然可食性色素，具有優(yōu)良的營養(yǎng)和藥用價值，開發(fā)價值較高，但目前在花青素的提取與純化方面仍存在不足，如提取率低、純度不高、甲醇?xì)埩舻取?/p>

1.3 多糖

桑葚多糖（mulberry fruit polysaccharide，MFP）為功能性多糖，可以通過調(diào)節(jié)血糖水平，促進(jìn)胰島素的分泌進(jìn)而控制糖尿病。Chen等[16]從桑葚中分離出一種新型多糖，主要由21.51%阿拉伯糖、25.98%鼠李糖、23.10%半乳糖、16.35%半乳糖醛酸和13.60%葡萄糖組成，具有良好的抗氧化活性。陳春等[17]發(fā)現(xiàn)，桑葚總糖含量占14%～15%，因氣候環(huán)境、地理位置、品種的不同，桑葚總糖含量也不同。譚西[18]用低濃度乙醇對MFP進(jìn)行分離純化，建立其小鼠急性肝臟損傷模型，通過理化分析、分子修飾、結(jié)構(gòu)表征等相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，MFP及其代謝物質(zhì)MFPA1、MFPB1、S-MFPA1及S-MFPB1具有良好的體外乙醇脫氫酶活性，MFP是潛在預(yù)防和治療酒精性肝損傷的重要活性物質(zhì)。

1.4 生物堿

桑葚中生物堿主要是吡咯生物堿和多羥基生物堿和吡咯生物堿，代表化合物為1-脫氧野尻霉素（1-deoxynojirimycin，DNJ）。DNJ在桑枝、桑葉、桑葚中都存在，是桑屬植物種中獨有的生物堿。Ramappa等[19]研究發(fā)現(xiàn)，DNJ具有抗肥胖、抗炎癥、抗病毒、降血糖血脂的藥理作用。Wang等[20]對DNJ生物堿生物合成的桑葚賴氨酸脫羧酶基因（mulberrylysinedecarboxylase，MaLDC）進(jìn)行克隆、表達(dá)和功能驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MaLDC可以編碼參與桑屬DNJ生物堿生物合成的功能蛋白。

1.5 其他活性物質(zhì)

除上述活性物質(zhì)外，桑葚還含有酚酸類化合物、芪類化合物，臨床發(fā)現(xiàn)這兩種化合物有抑制腫瘤的作用；含有8種人體必需氨基酸，可以維持機(jī)體的正常免疫與生理代謝；含有礦物質(zhì)與維生素，礦物質(zhì)以Fe和Ca含量最高，維生素中VC含量極高；桑葚營養(yǎng)價值高，因此有民間圣果的美譽[21-22]。桑葚活性物質(zhì)研究潛力大，系統(tǒng)探究桑葚活性物質(zhì)作用機(jī)制有助于營養(yǎng)健康食品開發(fā)。桑葚提取物中主要活性物質(zhì)見表1。

表1 桑葚提取物中主要活性物質(zhì)Table 1 Main active substances in mulberry extract

2 桑葚活性物質(zhì)作用

2.1 抗氧化作用

VC是一種強抗氧化劑，VC黑桑葚提取物抗氧化活性半抑制濃度為146.7 mg/L[23]。Lee等[24]研究，通過在大鼠飼料中補充桑葚提取物4周，可明顯降低血清、肝臟膽固醇、血清低密度脂蛋白膽固醇和糞便膽汁酸水平，對體重和食物攝入量無明顯影響（p＜0.05）。Li等[25]通過對比黑桑葚提取物與白桑葚提取物，發(fā)現(xiàn)黑桑葚提取物中酚類成分含量豐富，抗氧化性強，更有效抑制活性氧的生成、線粒體功能障礙等。因此，系統(tǒng)研究桑葚抗氧化活性作用，可使其在提高人體免疫力方面發(fā)揮更大作用。

2.2 預(yù)防糖尿病

桑葚中酚類化合物有明顯抗糖尿病活性，在我國食用桑葚治療糖尿病已有千年的歷史，Yan等[26]發(fā)現(xiàn)，桑葚花青素提取物（mulberry anthocyanin extract，MAE）對高糖和棕櫚酸誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞的胰島素有抑制作用，體內(nèi)實驗表明，補充MAE明顯降低了小鼠的空腹血糖、血清胰島素、瘦素、甘油三酯和膽固醇水平；Chen等[27]通過體外降糖實驗發(fā)現(xiàn)，MFP可以提高細(xì)胞對胰島素的敏感性、促進(jìn)胰腺分泌胰島素，口服MFP可以明顯降低鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠血糖水平、增加小鼠的體重；MFP可以抑制細(xì)胞凋亡，改善糖尿病大鼠胰島素分泌靶向，調(diào)節(jié)葡萄糖代謝。

2.3 預(yù)防阿爾茨海默病

阿爾茲海默病（Aizheimer’s disease，AD）是一種慢性神經(jīng)退行性疾病，會隨著時間的推移而惡化，病患表現(xiàn)出現(xiàn)認(rèn)知障礙、記憶退化、思維和行為異常等問題[28]。目前，全球每3秒會有1例癡呆患者，AD占癡呆總數(shù)的一半，醫(yī)學(xué)上治療此病存在難度，隨著老齡化社會的加劇，我國AD發(fā)病率逐年上升[29-30]。桑葚有改善記憶，保護(hù)神經(jīng)、健腦益智的功效，桑葚提取物和花色苷可以通過保護(hù)或增強神經(jīng)營養(yǎng)因子介導(dǎo)的神經(jīng)元功能來改善記憶。張會平等[31]通過對阿爾茨海默病模型Wistar大鼠喂養(yǎng)桑葚首烏補腦顆粒，發(fā)現(xiàn)喂食桑葚首烏補腦顆粒Wistar大鼠學(xué)習(xí)記憶功能有一定程度的恢復(fù)，且超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）升高、丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量降低。桑葚可能成為治療AD的潛在天然藥物之一，繼續(xù)探索其中的主要活性物質(zhì)作用機(jī)制，有利于開發(fā)具有抗AD的藥物或保健產(chǎn)品。

2.4 抗癌作用

桑葚提取物在體外可以通過活性氧（reactive oxy gen species，ROS）依賴的線粒體通路來誘導(dǎo)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞死亡，桑葚花青素已被證明可以預(yù)防動脈粥樣硬化和抑制黑色素瘤轉(zhuǎn)移，桑葚花色苷提取物通過p38/p53和p38/c-jun信號通道誘導(dǎo)胃癌異種內(nèi)在和外在細(xì)胞凋亡，對于常規(guī)化療無效的病人，可以阻止人胃腺癌細(xì)胞（human gastric adenocarcinoma cell line，AGS）的細(xì)胞增殖[32]。Zhao等[33]研究發(fā)現(xiàn)，桑葚花青素通過靶向PI3K/AKT/survivin途徑增強Bcl-2/Bax和caspase依賴性細(xì)胞凋亡途徑，導(dǎo)致結(jié)腸直腸癌（colorectal cancer，CRC）生長受損，從而起到預(yù)防和抑制結(jié)腸癌的作用；Lin等[34]總結(jié)了桑葚花青素抗癌活性及其潛在分子機(jī)制的最新進(jìn)展，通過調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯、刺激癌細(xì)胞凋亡，逆轉(zhuǎn)癌細(xì)胞的耐藥性并增加其對化療的敏感性。

2.5 抗炎抗菌作用

炎癥指傳染性微生物如細(xì)菌、真菌、病毒等侵入人體，停留在血液或細(xì)胞組織中，會導(dǎo)致呼吸道感染、細(xì)胞死亡、癌變等疾病。Kim等[35]研究評估乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）生物轉(zhuǎn)化桑葚提取物對鼠傷寒沙門氏菌的抗菌和抗炎活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生物轉(zhuǎn)化的MFE以劑量依賴性方式明顯抑制鼠傷寒沙門氏菌在人腸上皮細(xì)胞中分泌白細(xì)胞介素。Yu等[36]研究了白桑葚（Morus alba）對脂多糖刺激的RAW 264.7巨噬細(xì)胞的保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)白桑葚的乙醇提取物及其衍生物中酚類成分含量高，體外抗氧化活性強。目前，市面上大多消炎藥以抗生素為主，可利用桑葚的活性物質(zhì)作為天然的抗氧化劑和抗炎藥，其營養(yǎng)價值和藥用潛力大。

2.6 其他活性作用

桑葚提取物還有預(yù)防動脈粥樣硬化、調(diào)節(jié)免疫能力、抗肥胖、保護(hù)肝臟、改善睡眠等功效[37-40]，桑葚提取物其他活性作用見表2。目前市面上批準(zhǔn)銷售的藥物50%含有天然活性物質(zhì)，尋找相關(guān)藥物的天然產(chǎn)品仍是一個難題，桑葚中仍有許多活性作用未被發(fā)現(xiàn)，有必要進(jìn)一步研究桑葚的活性物質(zhì)，為開發(fā)相關(guān)藥物的天然替代品與功能性食品奠定基礎(chǔ)。

表2 桑葚提取物其他活性作用及作用機(jī)理Table 2 Main pharmacological activities of mulberry extract

3 桑葚加工應(yīng)用研究進(jìn)展

桑葚是一種季節(jié)性水果，含水率高達(dá)85%，易腐爛、不易貯存。每年2月～5月是桑葚的成熟期，從始熟期到全部成熟一般需要30 d～40 d，貨架期短[41]。連續(xù)陰雨天會導(dǎo)致桑葚滋生毛霉，為了克服桑葚貯存保鮮的難題，桑葚經(jīng)干制、釀造、活性成分提取的加工制造產(chǎn)品應(yīng)運而生，因其活性物質(zhì)豐富，營養(yǎng)價值高，因此具有十分廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。

3.1 桑葚果干果脯類制品

桑葚干，果脯類風(fēng)味獨特，口感良好，可延長貯藏期，深受消費者歡迎。研究發(fā)現(xiàn)，不同干燥方式對桑葚活性物質(zhì)影響差異較大，劉啟玲等[42]通過中短波紅外干燥桑葚發(fā)現(xiàn)，桑葚抗氧化活性明顯增強，干制效率高，能耗低，品質(zhì)高；李勛蘭等[43]通過對不同桑葚品種進(jìn)行真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥，發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥更有利于保留桑葚原有品質(zhì)，桑葚干較鮮果含糖量提高，風(fēng)味更佳。

3.2 桑葚發(fā)酵制品

3.2.1 桑葚發(fā)酵果醬

申光輝等[44]優(yōu)化了乳酸菌發(fā)酵低糖桑葚復(fù)合果醬工藝條件，并分析發(fā)酵對其風(fēng)味物質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)乳酸菌發(fā)酵可明顯增加桑葚復(fù)合果醬中的有機(jī)酸和香氣成分。高媛等[45]優(yōu)化出植物乳桿菌桑葚枸杞發(fā)酵果醬的最佳工藝為桑葚和枸杞復(fù)合比為0.6、白砂糖的添加量為40%、乳酸菌的接種量為6%、發(fā)酵時間為20 h。

3.2.2 桑葚酵素

桑葚酵素是以多種益生菌與桑葚汁復(fù)合發(fā)酵而成的一種富含多種營養(yǎng)物質(zhì)的功能性發(fā)酵產(chǎn)品。王瑾等[46]使用紫外可見分光光度計和高效液相色譜儀測定出桑葚酵素原花青素、多酚濃度分別為5.344、1 615 mg/mL。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)桑葚酵素SOD為240 U/mL時口感風(fēng)味最好，對比其他水果酵素清除自由基能力最強。張莉等[47]使用不同發(fā)酵劑對桑葚藍(lán)莓酵素進(jìn)行抗氧化活性測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，混菌種發(fā)酵可以明顯提高酵素中的抗氧化能力、總酚含量。

3.2.3 桑葚酒

隨著生活水平的提高，人們的飲酒習(xí)慣正在逐步改變，并開始追求健康因子、低酒度、時尚、個性化等元素，果酒很好地滿足了人們對時尚酒精飲料的認(rèn)同和追求[48]。桑葚酒很大程度可以保持桑葚的天然成分，通過釀酒酵母發(fā)酵后的次級代謝產(chǎn)物又能提升果酒的營養(yǎng)價值。在國內(nèi)桑葚釀酒應(yīng)用研究比較多，徐佳等[49]發(fā)現(xiàn)在釀制桑葚酒中敲除釀酒酵母中BAT2基因可降低高級醇的含量，改善酒的風(fēng)味?？籽嗟萚50]采用5株商業(yè)釀酒酵母發(fā)酵桑葚酒，通過對比考察酒精度、總糖、總酚、清除自由基能力等指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，隨著陳釀時間的延長，桑葚的抗氧化能力逐漸減弱；F15、71B兩種菌株發(fā)酵的桑葚酒抗氧化能力優(yōu)于其他3種。王俊偉等[51]以新鮮桑葚、枸杞為原料，通過混合發(fā)酵加入檸檬酸和蜂蜜調(diào)配，極大提升了傳統(tǒng)桑葚酒的口感與風(fēng)味，并延長了貨架期。目前對桑葚酒的研究大多集中在初級加工階段，對桑葚酒的保健功效作用機(jī)理研究較少。未來開發(fā)口感香醇、營養(yǎng)豐富的復(fù)合型桑葚酒會更受歡迎。

3.2.4 桑葚醋

桑葚醋是由桑葚或加工剩下的下腳料通過酒精、醋酸發(fā)酵而成，其保留了桑葚原有的營養(yǎng)價值，改善了醋的口感風(fēng)味，氨基酸成分豐富，酸甜可口如果汁，已作為時興保健飲品。馬永昆等[52]綜述了前人對桑葚醋的研究，著重介紹了桑葚醋的保健功效，桑葚醋具有安神促眠、抗疲勞、降脂、減肥、解酒、抗氧化性等功效。

3.3 桑葚在其他領(lǐng)域應(yīng)用

桑葚因其具有獨特的營養(yǎng)成分與活性物質(zhì)，除食品領(lǐng)域外，在醫(yī)療保健、化妝品、紡織和包裝材料等領(lǐng)域也有應(yīng)用。何麗君等[53]以桑葚紅酒和蠶蛹多肽為主要原料，發(fā)明了一種啫喱面膜，抗氧化性強，美白效果明顯，可使毛孔收縮，對肌膚無刺激性，適用性廣，可用于日常肌膚護(hù)理。周鐵成[54]通過臨床研究發(fā)現(xiàn)，攝入桑葚羹的放療患者比攝入安慰劑的患者明顯減輕口腔干燥癥狀，食欲、睡眠狀況得到改善，生活質(zhì)量提高。桑葚紅色素是一種天然色素，何志勇等[55]發(fā)現(xiàn)在中性條件下用大豆蛋白酶水解產(chǎn)物與桑葚紅色素混勻，可使熱降解率得到抑制，提高桑葚紅色素方法成本低；李琳娜等[56]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)桑葚作為植物染料時，可自然降解，對人體無害，有防紫外輻射的作用，在紡織產(chǎn)品中應(yīng)用也比較廣泛。

4 展望

人們越來越注重健康問題，食品營養(yǎng)健康的突破將成為食品行業(yè)發(fā)展的新引擎，膳食健康將會受到越來越多人的關(guān)注。從食品加工制造與食品營養(yǎng)健康方面來看，桑葚具有非常廣闊的開發(fā)利用前景，可以創(chuàng)造更多的價值；但因其原材料保鮮期短，易損傷，營養(yǎng)成分極易損失，大多局限于進(jìn)行產(chǎn)地初級加工。此外，利用桑葚活性物質(zhì)抗癌、抗炎、抗氧化等特性開發(fā)針對老年群體功能性產(chǎn)品，可有效減輕目前我國老齡化人口加劇所帶來的部分負(fù)面效應(yīng)。綜上，為了實現(xiàn)桑葚資源產(chǎn)業(yè)化，增加利用價值與經(jīng)濟(jì)效益，突破關(guān)鍵高值加工創(chuàng)新技術(shù)、開發(fā)高附加值產(chǎn)品是科研工作者未來的主要研究方向。