桑資源生物活性物質(zhì)及其在食品領域應用研究進展

黃越,黃傳書,吳均,戴宏杰

1(重慶市蠶業(yè)科學技術(shù)研究院,重慶,400700)2(西南大學 食品科學學院,重慶,400715)

桑(MorusalbaL.)為薔薇目(Rosales)、?？?Moraceae)、桑屬(MorusLinn.)的多年生落葉木本植物,是一種經(jīng)濟作物,具有食用、藥用、觀賞、材用及生態(tài)應用等利用價值。我國是桑樹種植面積最廣和桑樹種質(zhì)資源最豐富的國家,桑樹種植面積約有66.7萬hm2,主要分布在江蘇、云南、廣東、廣西、陜西、四川、重慶、新疆等地[1-2]。桑資源主要包括桑椹、桑葉、桑黃、桑白皮等,含有蛋白質(zhì)、糖類、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分。近年來國內(nèi)外關于桑資源生物活性物質(zhì)的報道逐漸增多,主要集中在桑椹多酚[3-4]、桑葉多糖[5-6]、生物堿[5,7-8]和桑黃多糖[9-10]。目前從桑資源中已提取出多糖、多酚、蛋白、生物堿、萜類化合物等生物活性物質(zhì),表現(xiàn)出降血糖、降血脂、抗氧化、調(diào)節(jié)免疫、抗癌、抗菌消炎等功能活性,在食品、醫(yī)藥、化妝品等領域具有良好的發(fā)展應用前景。

由于桑資源種類的豐富性和不同桑資源中生物活性物質(zhì)的差異性,對桑資源生物活性物質(zhì)的研究資料總結(jié)有利于促進桑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和桑資源產(chǎn)品的附加值提升。天然生物活性物質(zhì)在食品領域方面具有廣闊應用前景,近年來桑資源生物活性物質(zhì)已應用于食品保鮮、食品添加劑以及功能性食品制造等食品領域?；谏鲜霰尘?本文對桑資源主要分類、生物活性物質(zhì)的研究現(xiàn)狀及其在食品領域的利用進行了綜述,以期為桑資源的綜合利用和桑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒與參考。

1 桑資源主要分類和介紹

1.1 桑椹

桑椹是桑樹的果穗,又名桑果、桑椹子、桑葚、桑棗等,屬于漿果類,常見桑椹按顏色可分為紫黑色、白色、紅色等[11]。近年來,我國桑產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要以果桑種植、采摘觀光為重點。截至2020年,已有60多種果桑種質(zhì)資源(品種)被選育出來,桑果年產(chǎn)量達到60萬t以上[12]。目前常見的桑椹品種主要為大10、白玉王、龍桑、長果桑、紅果2號和新疆藥桑椹等。

桑椹除富含多種維持人體代謝的營養(yǎng)成分外,還含有多種功能性成分,如多糖、多酚、生物堿等,營養(yǎng)和保健價值較高,已于1985年被我國衛(wèi)生部列入首批“藥食兩用名單”。研究表明,桑椹提取物具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、降血糖、降血脂、神經(jīng)保護等多種生物活性[13]。由于桑椹具有含水量及含糖量較高的特點,且短時間集中上市,鮮果容易腐爛且難以保存。為了解決上述問題,研究人員聚焦于以桑椹為原料研發(fā)各種深加工產(chǎn)品,如桑椹汁、桑椹酒、桑椹醋、桑椹果醬、桑椹酸奶等[14]。桑椹的營養(yǎng)和功能性成分組成及含量易受品種、成熟度以及地域等因素影響,幾種常見的桑椹品種(如白玉王[15-16]、龍桑[15-16]、大10[17]、長果桑[17]、桂桑優(yōu)12[17]、新疆藥桑椹[18]、紅果2號[16,19])的主要營養(yǎng)成分及功能活性成分組成如表1所示。

表1 不同品種桑椹中的主要營養(yǎng)物質(zhì)和活性成分

1.2 桑葉

桑葉是桑樹的干燥葉,又名“鐵扇子”“蠶葉”,是桑樹的主要產(chǎn)物。我國桑葉產(chǎn)量豐富,年產(chǎn)量超過1 500萬t[1]。與桑椹相同,桑葉也被國家衛(wèi)生部收錄進了“藥食兩用名單”,并被《神農(nóng)本草經(jīng)》稱為“神仙葉”。桑葉營養(yǎng)豐富,其中粗蛋白含量為15.31%～30.91%,碳水化合物含量為9.70%～39.70%,粗脂肪含量為2.09%～7.92%,粗纖維含量為9.90%～13.85%,灰分含量為11.30%～17.24%[20]。此外,桑葉中還含有多糖、黃酮、多酚、生物堿等活性物質(zhì),其中生物堿1-脫氧野尻霉素(1-deoxynojirimycin,DNJ)被認為是桑葉中最重要的活性物質(zhì)之一,具有顯著的降血糖功效[7],而桑樹也是已知植物中DNJ含量最高的樹種。曾衛(wèi)湘[5]對53個桑葉品種的多糖、DNJ和總黃酮含量進行了對比分析,結(jié)果顯示不同品種桑葉的活性物質(zhì)差異較大,其中53個品種桑葉的多糖含量在7.87%～23.35%,DNJ含量在0.44～3.19 mg/g,總黃酮含量在2.38%～8.04%。馬飛躍等[21]以40個桑葉品種為研究對象,測定了其總酚含量并研究了總酚含量與抗氧化能力的相關性。結(jié)果表明不同品種桑葉總酚含量之間的差異較大,在20.44～26.35 mg/g波動,其總酚含量與桑葉提取物的體外抗氧化能力呈正相關。

1.3 桑黃

桑黃屬多年生大型藥用真菌,又被稱為桑黃菇、桑耳,因其主要寄生或腐生于桑樹而得名[22]。除可生長在桑樹以外,桑黃還可生長在楊樹、松樹、白樺樹等樹干上[9]。我國目前已發(fā)現(xiàn)野生桑黃有11種,主要分布在西藏、四川、云南、黑龍江、吉林、陜西等地。我國從1996年開始進行桑黃的人工馴化,到現(xiàn)在人工栽培桑黃取得了一定的發(fā)展[23]。近年來,關于桑黃功能成分和生物活性的研究引起了學者們的廣泛關注,其主要功能成分為多糖、黃酮、萜類和甾醇類?，F(xiàn)代藥理研究表明,桑黃具有顯著的抗腫瘤功效,此外還具有抗炎、降血糖血脂、免疫調(diào)節(jié)等生物活性[23]。YANG等[24]測定了桑樹桑黃中的主要成分及其含量,其中水分含量為15.2%,粗蛋白含量為5.4%,粗纖維含量為6.8%,粗脂肪含量為0.3%,灰分含量為4.6%,無氮浸出物含量為67.7%;此外,桑黃還富含鉀、鈣、鈉、鎂、鐵等礦物質(zhì),其中鉀和鈣元素含量分別達到130.6和118.1 μg/g。齊欣等[9]對比了包括桑樹桑黃子實體在內(nèi)的6個不同樹種(桑樹、暴馬丁香樹、黑樺樹、楊樹、松樹和白樺樹)桑黃的多糖、黃酮、總?cè)?種主要活性成分的含量,其中3種活性物質(zhì)在桑樹桑黃子實體中含量分別為3.84%、5.12%和2.2%,均高于其他5個樹種桑黃中的多糖(1.35%～3.16%)、黃酮(0.68%～2.7%)和總?cè)?0.32%～1.01%)含量,這表明來源于不同樹種的桑黃生物活性物質(zhì)含量差異較大,而桑樹桑黃在生物活性物質(zhì)含量方面相對突出。

1.4 桑白皮

桑白皮為桑樹的干燥根皮,又被稱為桑根白皮、桑根皮、桑皮等,在臨床上是一種常用的中藥材。桑白皮的炮制歷史可追溯到明代的《醫(yī)學入門》,目前2種桑白皮飲片(生品桑白皮和蜜炙桑白皮)已經(jīng)收錄在《中華人民共和國藥典(2020年版)》中[25]。研究表明,桑白皮含有多酚、Diels-Alde型加合物(桑屬植物的特征性成分之一,由查爾酮及其衍生物與異戊烯基衍生物發(fā)生[4+2]環(huán)加成反應所得)、芪類、香豆素、生物堿和多糖等活性成分,其中桑白皮多酚研究相對較多。桑白皮中的活性成分使其具有抗氧化、降血糖、抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤等藥理作用[26]。鄭甜碧等[27]利用HPLC-ESI-MS從桑白皮中檢測出22種化合物,定性分析表明大部分為黃酮,并采用HPLC法定量分析了源自不同地域的13批桑白皮中7種主要成分的含量,結(jié)果表明,受產(chǎn)地、桑樹生長年限、桑白皮厚度和存放時間影響,7種主要成分含量差異較大,13批桑白皮的桑皮苷A含量在2.83～38.15 mg/g、綠原酸含量在0.64～1.97 mg/g、二氫桑色素含量在0.22～1.28 mg/g,桑酮G含量在0.12～2.49 mg/g,氧化白藜蘆醇、桑辛素O與桑酮H含量較低。

2 桑資源主要生物活性物質(zhì)

2.1 多糖

多糖是一類由10個以上單糖分子通過糖苷鍵連接而成的天然高分子多聚物,廣泛分布于植物、微生物的細胞壁和動物細胞膜內(nèi)[28]。天然多糖具有多種生物活性,如抗氧化、降血糖、抗腫瘤、抗衰老、調(diào)節(jié)機體免疫力等,在食品、化妝品、醫(yī)用材料等領域具有重要應用潛力[29]。目前,桑資源中的多糖主要來源于桑椹、桑葉、桑黃、桑枝、桑白皮等,其中關于桑葉和桑黃多糖的研究報道相對較多。

YING等[6]采用熱水浸提、微波輔助提取和超聲輔助提取桑葉多糖,其得率分別為4.67%、9.53%和10.79%。進一步對超聲提取多糖進行脫色、脫蛋白和純化后得到2個純多糖(MPS-1和MPS-2),其分子質(zhì)量分別為24 898和61 131 Da。MPS-1由山梨糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖組成,其摩爾比為3∶2∶17∶110;MPS-2由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖組成,其摩爾比為13.8∶9.7∶14.4∶9.6∶9.3∶13.5。近年來已有多項研究表明桑葉多糖具有一定的抗氧化[30]、降血糖[31]、抑菌[32]以及對胰脂肪酶的抑制作用[33]等功能活性。多糖是桑黃的主要藥用活性成分,關于桑黃多糖抗腫瘤活性的研究報道較多。鐘石等[10]研究了桑樹桑黃多糖對人肝癌細胞(HepG2)增殖的抑制作用及抑制機理。采用熱水浸提及HPLC法從桑黃中提取、分離純化得到純度為98%的多糖組分,其對HepG2細胞增殖的抑制率隨加入多糖溶液濃度的增大而顯著提高,其中加入100和200 mg/L多糖溶液后的抑制率分別達到44.0%和61.3%。桑黃多糖對HepG2細胞增殖的抑制機理可能是通過提高細胞內(nèi)Ca2+濃度并下調(diào)鈣調(diào)蛋白、鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ、表皮生長因子及其受體、K-ras和c-fos基因的表達,從而誘導HepG2細胞周期阻滯于S期。

CHEN等[34]采用熱水浸提法以及DEAE Sepharose Fast Flow柱層析法從桑椹中分離純化出4種多糖成分(MFP-1、MFP-2、MFP-3和MFP-4),阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖和半乳糖醛酸是主要組成單糖。進一步測定了4種多糖的清除自由基(DPPH自由基、·OH)活性、抗氧化能力指數(shù)(oxygen radical antioxidant capacity, ORAC)和降血糖活性(抑制α-淀粉酶及α-葡萄糖苷酶活性)。多糖濃度為5 mg/mL時,MFP-2對DPPH自由基清除率達到81.13%,MFP-4達到98.03%。在0.1～5 mg/mL,MFP-2、MFP-3和MFP-4均表現(xiàn)出超過90%的·OH清除率。此外,MFP-2、MFP-3、MFP-4的ORAC值分別為106.48、250.73及352.85 μmol TE/g。MFP-4在4個多糖組分中抗氧化活性相對較高,這可能是由于其含有較多的半乳糖醛酸。降血糖活性結(jié)果表明,MFP-3對α-淀粉酶的抑制作用最強,抑制率接近60%(5 mg/mL),MFP-4對α-葡萄糖苷酶抑制作用最強,抑制率超過70%(5 mg/mL),MFP-3及MFP-4具有被開發(fā)作為糖尿病治療藥物的潛力。

2.2 多酚

多酚是植物產(chǎn)生的一類含多元酚結(jié)構(gòu)的次生代謝產(chǎn)物,廣泛存在于植物的果實、葉、皮、根中。多酚種類多樣,包括黃酮、酚酸、花色苷、花青素等。大量研究證實多酚具有良好的生物活性,如抗氧化、抑菌、預防和治療慢性疾病等[35]。桑資源中多酚類化合物主要來源于桑椹、桑葉、桑白皮和桑黃,其中桑椹和桑葉中多酚研究相對較多。桑椹是多酚類物質(zhì)的優(yōu)良來源,尤其是桑椹花青素已成為桑椹多酚的主要研究對象。近年來,桑椹多酚類物質(zhì)及其在體內(nèi)外功能活性的研究受到廣泛關注。此外,桑椹多酚及其功能活性因品種、氣候和加工條件的不同也存在較大差異[3]。

AJAY等[4]采用固相萃取技術(shù)純化了品種J33桑椹的乙醇提取物,純化后總多酚含量為403.55 mg/g,并通過LC-MS/MS從中鑒定了一種花青素化合物(矢車菊素-3-O-葡萄糖苷),該化合物也是桑椹中的主要花青素成分。桑椹乙醇提取物經(jīng)純化后具有顯著的體外抗氧化作用,其對DPPH自由基清除率的半數(shù)抑制濃度(half maximal inhibitory concentration, IC50)值為1.79 mg/mL,Fe2+螯合能力達到94.36%(10 mg/mL),其還原能力與抗壞血酸相當,3種體外抗氧化活性均表現(xiàn)出劑量依賴性,這是因為多酚可以充當電子和氫供體,將自由基轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的產(chǎn)物。此外,抗溶血研究表明,采用100 μg/mL純化后的桑椹乙醇提取物治療150 min后,對由H2O2誘導的小鼠紅細胞溶血反應的抑制率達到76.53%。此外,脂質(zhì)過氧化研究結(jié)果表明,桑椹乙醇提取物對小鼠肝細胞脂質(zhì)過氧化的抑制率可達90.30%(100 μg/mL),表現(xiàn)出顯著的脂質(zhì)過氧化保護作用。該研究表明,桑椹中的花青素化合物能有效起到抗氧化、抗溶血以及保護脂質(zhì)過氧化作用。

LI等[36]從桑葉乙醇提取物中鑒定出14種酚類化合物,其中以綠原酸和槲皮苷含量最高,并以肥胖小鼠為模型用提取物治療12周,探討其對高脂飲食誘導的肥胖小鼠脂質(zhì)代謝的影響。結(jié)果表明,桑葉多酚提取物能通過改變脂肪組織中脂肪酸的組成,具體表現(xiàn)為下調(diào)肥胖小鼠脂肪組織的棕櫚酸和硬脂酸含量,上調(diào)花生四烯酸和DHA含量,并提高了脂肪細胞的產(chǎn)熱相關基因的表達水平,從而達到抑制肥胖小鼠體重增加和脂肪細胞體積增加的作用,且抑制效果呈現(xiàn)劑量依賴性。這項研究為桑葉多酚開發(fā)減肥功能食品及保健產(chǎn)品提供了思路。

LI等[37]從桑白皮中提取并分離純化了多種酚類物質(zhì),并研究其抗氧化活性、酶抑制作用和抗癌細胞增殖活性。結(jié)果表明,純化后的桑白皮多酚(purified phenolics from Cortex Mori Radicis,PPCMR)對DPPH、ABTS陽離子和超氧陰離子自由基清除活性的半數(shù)清除濃度(half maximal scavenging concentration,SC50)值分別為80.32、12.89和14.27 μg/mL,并表現(xiàn)出一定的劑量依賴性,證實了桑白皮多酚具有較好的自由基清除活性。酶抑制作用研究表明,PPCMR表現(xiàn)出較好的酶抑制活性,其對脂肪酶、α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和乙酰膽堿酯酶抑制作用的IC50值分別為0.27、1.25、0.35 mg/mL和85.18 μg/mL。此外,PPCMR還能有效抑制HeLa、HepG2和NCI-H460癌細胞的體外增殖。PPCMR(900 μg/mL)處理癌細胞24 h對HeLa、HepG2和NCI-H460癌細胞的抑制率分別為58.67%、78.25%和86.49%,處理48 h后的抑制率分別為85.57%、84.73%和92.65%。該研究為桑白皮多酚作為天然抗氧化劑、降脂或降糖及抗腫瘤藥物開發(fā)應用提供了參考依據(jù)。

2.3 生物堿

生物堿是一類主要來源于植物的含氮堿性有機化合物,具有降血壓、抗菌消炎、抗癌生物活性等[38]。近年來,關于桑資源中生物堿類化合物的研究主要以桑葉為提取原料和研究對象。多項研究表明生物堿類化合物是桑葉發(fā)揮多種生物活性的關鍵成分[39-40],其中DNJ屬于多羥基哌啶類生物堿,對α-葡萄糖苷酶具有顯著的抑制作用,在2型糖尿病患者的餐后高血糖治療方面存在廣泛的開發(fā)和應用前景[41]。

LI等[8]從桑葉中提取純化得到DNJ并研究其抗糖尿病作用?？诜咸烟悄土吭囼灡砻?正常小鼠給糖30 min后血糖最高值為16.56 mmol/L,糖尿病小鼠為35.64 mmol/L,經(jīng)50 mg/kg濃度DNJ預處理后可改善正常和糖尿病小鼠的葡萄糖耐量,DNJ預處理后正常小鼠和糖尿病小鼠血糖最高分別為11.88和27.61 mmol/L。而靜脈葡萄糖耐量試驗表明,采用NaCl和DNJ預處理后,無論是正常小鼠還是糖尿病小鼠,其葡萄糖水平均沒有表現(xiàn)出顯著差異。這表明口服葡萄糖耐量試驗中觀察到的最大血糖水平降低是通過抑制腸道葡萄糖吸收的結(jié)果,并通過13C6-葡萄糖跟蹤葡萄糖在小腸內(nèi)的吸收驗證了這一結(jié)論。其作用機制主要是DNJ可以下調(diào)腸道SGLT1、GLUT2和Na+/K+-ATP酶mRNA及蛋白的表達。DNJ還可以提高肝臟糖酵解酶(GK、PFK、PK、PDE1)的活性、mRNA和蛋白表達水平,并降低糖異生酶(PEPCK、G-6-Pase)的表達水平。綜上,該團隊證明了DNJ是通過直接調(diào)節(jié)參與葡萄糖轉(zhuǎn)運系統(tǒng)、糖酵解和糖異生酶的蛋白質(zhì)的表達,來實現(xiàn)抑制腸道葡萄糖吸收并加速肝臟葡萄糖代謝的作用。這為開發(fā)DNJ治療糖尿病藥物以及功能性食品提供了指導性意義。此外,該團隊還研究了桑葉DNJ對高脂血癥特別是高膽固醇血癥的治療效果。高膽固醇血癥雌性小鼠在口服DNJ十二周后可顯著抑制其體重增加,血清中膽固醇含量降低,葡萄糖耐受性得到明顯改善,但對雄性小鼠無明顯影響,表現(xiàn)出性別特異性。此外,DNJ對雄性小鼠腸道微生物的影響較小,但對雌性小鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯的改變[42]。

HAN等[43]從桑葉水提物中分離得到多糖、黃酮類化合物和生物堿,并對比了3種生物活性物質(zhì)的降血糖作用,結(jié)果表明,桑葉水提物中主要降血糖成分為生物堿和黃酮,其對α-葡萄糖苷酶活性的抑制率分別可達87.29%和86.12%(2.5 mg/mL)。此外,劉慶普等[44]證實了桑葉生物堿可以改善小鼠酒精性肝損傷,并猜測其機理與生物堿改善肝臟氧化應激和抑制炎癥反應有關,這為開發(fā)桑葉防治酒精性肝損傷及相關功能食品提供了參考資料。

2.4 萜類

桑資源中萜類物質(zhì)主要為三萜類化合物,是由數(shù)個異戊二烯去掉羥基后首尾相連構(gòu)成大部分含30個碳原子、少部分含27個碳原子的萜類化合物,具有抗氧化、抗菌、抗腫瘤、降血脂等生物活性[45]。桑資源中萜類物質(zhì)研究相對較少,目前主要集中在桑黃中的三萜類物質(zhì)研究方面。何策等[45]采用超聲輔助提取法從桑樹桑黃中提取得到三萜類化合物,并研究了其體外抗氧化和降血脂活性。結(jié)果表明優(yōu)化提取工藝后的桑黃總?cè)频寐士蛇_12.32%,桑黃總?cè)铺崛∥锴宄鼶PPH和ABTS陽離子的IC50值分別為0.304 mg/mL(維生素C為0.060 mg/mL)和0.520 mg/mL(維生素C為0.197 mg/mL),總抗氧化能力FRAP值為7.54 mmol/L(4.0 mg/mL),桑黃總?cè)铺崛∥锉憩F(xiàn)出較好的體外抗氧化活性。此外,桑黃總?cè)铺崛∥镌?0 mg/mL時體外結(jié)合甘氨膽酸鈉、?；悄懰徕c、膽酸鈉的能力為同劑量考來烯胺的50.93%、52.14%和43.06%,表現(xiàn)出較好的體外降血脂活性。目前關于桑資源中萜類物質(zhì)的研究相對較少,有待從更多桑資源中挖掘具有多種生物活性的萜類物質(zhì)。

2.5 蛋白質(zhì)和多肽

蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽鏈組成的生物大分子,多肽是由多個氨基酸分子脫水縮合而成具有多種生物活性的化合物,是蛋白質(zhì)水解的中間產(chǎn)物,具有抗氧化、降血脂、降血壓、抗腫瘤等功能[46]。目前關于桑資源中蛋白和多肽的研究也相對較少,已有研究主要是以桑葉為原料提取蛋白和多肽。

余剛等[47]采用酶解法制備了桑葉蛋白抗氧化肽并研究了其體外抗氧化活性。由于桑葉中含有較多疏水性氨基酸,當桑葉多肽濃度為20 mg/mL時,其對DPPH自由基的清除率達到94%,且經(jīng)過酶解的桑葉多肽的抗氧化活性高出未酶解的桑葉蛋白。賈漫麗等[48]將桑葉粉經(jīng)超聲輔助水提酸沉法提取得到桑葉蛋白。隨后采用6種蛋白酶對桑葉蛋白進行酶解,并對比了不同蛋白酶水解產(chǎn)物的抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(angiotensin converting enzyme,ACE)活性。結(jié)果顯示,芽孢桿菌蛋白酶酶解效果相對較好,在最佳酶解條件下桑葉蛋白水解度為15.86%,酶解液的ACE抑制率達到81.51%。這為從桑資源中提取食源性的ACE抑制肽提供了參考資料。

SUN等[49]通過超聲輔助奧斯本(Osborne)四步法從桑葉中提取了4個蛋白組分,以白蛋白(50.54%)和谷蛋白(31.62%)為主,其次是球蛋白(11.89%)和醇溶蛋白(5.95%);其中白蛋白、球蛋白和谷蛋白組分的氨基酸組成相似,谷氨酸含量最高,其次是天冬氨酸,而醇溶蛋白組成中精氨酸含量最高。4個蛋白組分的溶解度、持水性和乳液穩(wěn)定性依次為白蛋白>球蛋白>谷蛋白>醇溶蛋白,持油性均顯著高于大豆分離蛋白?？寡趸钚匝芯勘砻?當濃度為0.6 mg/mL時,白蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白組分的DPPH自由基清除率分別為89.06%、88.97%、46.74%和33.78%,·OH清除率分別為85.1%、59.0%、46.7%和33.8%,其中白蛋白和球蛋白的DPPH自由基清除效果略高于L-谷胱甘肽。此外,在相同濃度下,白蛋白的還原能力也明顯高于其他組分。這證明桑葉蛋白特別是白蛋白和球蛋白具有良好的體外抗氧化活性,可作為潛在的食品成分和疏水抗氧化劑進行開發(fā)利用。蛋白和多肽在食品、保健品、化妝品和醫(yī)藥領域應用廣泛,開發(fā)桑資源蛋白和多肽對創(chuàng)新桑資源的高值化利用,推動桑資源的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義,但目前仍需發(fā)掘更多的桑資源蛋白原料。

3 桑資源生物活性物質(zhì)在食品領域的應用

3.1 食品保鮮

目前桑資源生物活性物質(zhì)在食品保鮮領域的應用主要以多酚為主,尤其是桑椹花青素被廣泛研究。花青素是一類水溶性天然色素,因其安全無毒,對pH變化敏感,隨著環(huán)境酸堿性的變化會呈現(xiàn)出不同的顏色,常被用于制作智能比色膜實現(xiàn)肉類和水產(chǎn)品的實時新鮮度監(jiān)測[50]。ZHENG等[51]以膠原蛋白、殼聚糖、納米氧化鋅和桑椹提取物(總花青素含量為26.3%,以干重計)為原料制備了pH智能響應膜,用于豬肉新鮮度監(jiān)測。隨著桑椹提取物含量從0.5%增加到2.0%,膜的紫外-可見光阻隔性能逐漸增強。與膠原蛋白和殼聚糖制備的膜相比,該pH智能響應膜的機械強度和DPPH自由基清除率分別提高了13.84 MPa和58.74%。當緩沖液pH在3.0～12.0逐漸變大時,膜的顏色由紅變?yōu)樗{/綠。豬肉樣品于4 ℃保鮮到第6天時,其揮發(fā)性鹽基氮含量超過了最大允許限量(15 mg/100 g),膜的顏色也由深紫色變?yōu)樗{色,具有良好的食品新鮮度指示作用。ZENG等[52]以明膠/聚乙烯醇為基質(zhì),與桑椹花青素結(jié)合,研制了一種新型食品新鮮度比色指示膜,并通過魚肉腐敗測試對該薄膜進行了評價。由于水產(chǎn)品蛋白質(zhì)和脂肪含量較高,腐爛過程中揮發(fā)性含氮化合物含量增加,該薄膜由于環(huán)境逐漸變?yōu)閴A性而呈現(xiàn)出明顯的顏色變化。這種比色指示膜具有很大的應用潛力,其無毒、可持續(xù)和生物降解的性質(zhì),使得其可作為一種高效和簡單的食品新鮮度監(jiān)測方法。其它類似的以桑椹多酚作為比色指示膜中的靈敏顯色成分也被報道[53-54]。這些研究表明桑椹多酚提取物在食品智能包裝及食品新鮮度監(jiān)測方面具有一定的應用潛力。

此外,將桑葉中的生物活性物質(zhì)添加到成膜基質(zhì)中用于延長食品保質(zhì)期的研究也有報道。SHIVANGI等[55]將桑葉水提物(crude mulberry leaf extract,CMLE)和DNJ分別加入果膠膜中獲得了具有抗氧化、抗菌性能的果膠基可食用膜。與對照果膠膜相比,含有CMLE和DNJ的復合膜的力學性能顯著增強,并表現(xiàn)出較好的抗氧化和抗菌活性。將新鮮辣椒放入成膜液中進行浸漬處理后,含有CMLE和DNJ的成膜液浸漬處理后的辣椒貨架期可達12 d,而對照果膠膜組僅為6 d。該研究表明桑葉活性物質(zhì)可作為食品保鮮劑應用于果蔬涂膜保鮮領域,延長果蔬的貨架期。

3.2 食品添加劑

桑資源中生物活性物質(zhì)種類多樣,可作為食品添加劑在食品抗氧化劑、著色劑、營養(yǎng)強化劑方面發(fā)揮作用。例如肉類產(chǎn)品的蛋白質(zhì)過度氧化會導致質(zhì)地惡化、味道變差、變色和營養(yǎng)流失,為了有效控制肉制品的蛋白質(zhì)過度氧化,延長保質(zhì)期與貨架期,添加天然抗氧化劑(如多酚)成為首選方法[56]。CHENG等[57]研究了桑椹多酚對豬肉脯中肌漿和肌原纖維蛋白在加工、貯藏過程中氧化穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明,桑椹多酚顯著延緩了羰基的形成以及—SH氧化形成—S—S—的過程,可以提高蛋白質(zhì)氧化穩(wěn)定性。該研究表明桑椹多酚可作為一種天然抗氧化劑應用于肉制品加工與貯藏領域。桑椹中提取的花青素又稱桑椹紅,是我國正式批準使用的48種天然色素之一,具有來源綠色、無毒、營養(yǎng)和保健功能屬性,滿足目前食用色素“天然、營養(yǎng)和多功能”的發(fā)展方向,可作為著色劑和營養(yǎng)強化劑在果蔬汁、果醋、果酒、乳飲料、烘焙食品、糖果、果糕類等食品中使用[58-59]。但桑椹紅色素穩(wěn)定性差,可通過構(gòu)建花青素-蛋白復合物、花青素納米顆粒、添加輔色物質(zhì)和微膠囊化等途徑來提高其穩(wěn)定性[60-61]。此外,湯小玉等[62]對比了桑色素、葛根素、辣椒紅(均為天然食品添加劑)對ONOO-誘導的L-酪氨酸氧化損傷的抑制作用和抗氧化能力。結(jié)果表明,濃度為4.0 μmol/L時,桑色素、辣椒紅和葛根素對L-酪氨酸二聚體的抑制率依次為84.83%、75.22%和52.97%,桑色素作用最為明顯;濃度為16.67 μmol/L時,桑色素、葛根素、辣椒紅對L-3-硝基酪氨酸(L-酪氨酸硝化損傷產(chǎn)物)的抑制率分別為92.92%、92.81%、50.22%,桑色素抑制效果較好。該研究表明桑色素具備較好的抑制自由基損失能力,為開發(fā)保健型食品添加劑提供了參考。

3.3 功能性食品

目前桑資源功能食品開發(fā)主要是以桑葉和桑椹資源為原料開發(fā)保健食品,集中在調(diào)節(jié)血壓血脂和血糖、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、解酒護肝等方面。桑葉功能食品主要有桑葉茶、桑葉掛面、桑葉保健飲料、桑含片、桑健片、桑葉果糖等,桑椹功能食品主要有桑椹醋、桑椹汁、桑椹酒、桑椹含片等,此外還有桑枝降脂含片等功能食品。許健豪[63]利用富集γ-氨基丁酸的桑葉粉試制了桑健片(主要成分為桑葉粉、綠籽粉和紅果粉)、桑含片(主要成分為桑葉粉)和桑葉果糖(主要成分為桑葉粉、桑果汁)3種功能性食品,并對其營養(yǎng)成分和功能特性進行了評價。結(jié)果表明,桑葉果糖能促進酒精中毒小鼠體內(nèi)的乙醇代謝,降低其對肝臟的影響,桑健片對自發(fā)性高血壓模型大鼠表現(xiàn)出降血壓作用。此外,桑健片和桑含片均表現(xiàn)出一定的體外降血壓功效,且桑健片的體外降血壓效果優(yōu)于桑含片。SHENG等[64]證實了桑葉茶可以通過抑制PKC信號傳導和調(diào)節(jié)腸道菌群以控制血糖水平和減輕慢性腎損傷,桑葉茶中富含的DNJ、γ-氨基丁酸、多酚和多糖等生物活性物質(zhì)可能是其發(fā)揮作用的原因,這證明桑葉茶可作為一種潛在的治療糖尿病、腎病的功能性食品進行開發(fā)利用。BANG等[65]評估了桑椹醋對C6膠質(zhì)細胞炎癥反應的調(diào)節(jié)作用。結(jié)果顯示,桑椹醋可以通過抑制膠質(zhì)細胞活化起到減輕神經(jīng)炎癥反應的作用,這可能與桑椹醋中的多酚類化合物及賴氨酸有關,桑椹醋的抗炎作用及機理有待通過進一步研究來證明,如進行動物試驗。這項研究有助于使用桑椹開發(fā)具有神經(jīng)保護和抗炎作用的功能性醋。

4 結(jié)論與展望

我國無論是桑樹種質(zhì)資源還是種植面積以及桑資源的產(chǎn)量,均居于世界首位,具有極大的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展需求。近年來,桑資源中的生物活性物質(zhì)及其功能已被廣泛研究,但是由于桑資源品種差異性導致其生物活性物質(zhì)的種類、含量和功能差異性,仍需要系統(tǒng)的對不同類型的桑資源生物活性物質(zhì)進行探索和總結(jié),根據(jù)活性物質(zhì)的含量、結(jié)構(gòu)和特性進行桑資源(例如桑椹花青素)品種的定向培育具有重要意義。生物活性物質(zhì)一方面具有高活性,另一方面也易受加工、貯藏環(huán)境影響而喪失活性或生物利用率較低,開展基于桑資源生物活性物質(zhì)的高效包埋和穩(wěn)態(tài)化遞送系統(tǒng)研究可有效保護其生物活性并提高利用率,有利于桑資源生物活性物質(zhì)的實際應用。此外,目前關于桑資源中的生物活性物質(zhì)在食品領域應用的報道大多停留在試驗階段,這主要是由于對桑資源生物活性物質(zhì)有效成分的研究不夠深入以及對有效成分的提取與富集存在短板及成本較高等問題,限制了其在食品領域的實際推廣應用。隨著生活水平的提高,人們追求獲得更健康、更營養(yǎng)的食品,而天然活性物質(zhì)因其安全性與適用性的優(yōu)勢在食品領域被廣泛利用。綜合開展對不同桑資源有效成分的分析、提高提取技術(shù)以及對其作用機理進行進一步探討將有利于推進桑資源生物活性物質(zhì)在食品領域的進一步開發(fā)和利用。