葡萄酵素的制作工藝以及功效的研究進(jìn)展

高昕瑜 劉峰 董書(shū)含 郭亦莊 趙善廷

摘 要：我國(guó)的葡萄產(chǎn)量位居全球第一，葡萄作為一種藥食同源性食品，一直受到人們的關(guān)注。目前的研究表明，葡萄中含有豐富的維生素、有機(jī)酸、氨基酸等生物活性物質(zhì)，是微生物發(fā)酵的理想基質(zhì)。同時(shí)，葡萄酵素在消化、預(yù)防衰老、抗氧化等保健方面有一定效果。本文綜合分析了近年來(lái)食用酵素的研究進(jìn)展，對(duì)葡萄酵素生產(chǎn)工藝、生物活性成分及其功效進(jìn)行概括，旨在引導(dǎo)人們正確認(rèn)識(shí)和理解葡萄酵素這一類產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：葡萄酵素;營(yíng)養(yǎng)酵素;生產(chǎn)工藝;生物活性成分

Research Progress on the Production Technology and Efficacy of Grape Enzyme

GAO Xinyu， LIU Feng， DONG Shuhan， GUO Yizhuang， ZHAO Shanting*

（College of Food Science and Engineering， Northwest A&F University， Xianyang 712100， China）

Abstract： Grape production in China ranks first in the world. Grape， as a homologous food of medicine and food， has always been concerned by people. Current research shows that grapes are rich in vitamins， organic acids， amino acids and other bioactive substances， which are ideal substrates for microbial fermentation. At the same time， grape enzymes have certain effects on digestion， aging prevention， antioxidant and other health care. This paper comprehensively analyzes the research progress of edible enzymes in recent years， and summarizes the production technology， bioactive components and efficacy of grape enzymes， in order to guide people to correctly understand and understand grape enzymes.

Keywords： grape enzyme; nutritional enzyme; production process; bioactive components

葡萄有“水果之神”的稱號(hào)，世界各地葡萄的種植發(fā)展史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，種植范圍遍布于全國(guó)各大地區(qū)。目前，我國(guó)葡萄出口量在全球果品中約占1/4，而在全球的果品生產(chǎn)中，我國(guó)葡萄的生產(chǎn)和種植面積位居全球第一。葡萄粉碎后，果渣中富含的活性成分對(duì)提高人們的機(jī)體抗性、維護(hù)心腦血管、抗衰老等具有很大的功效。酵素是以一種或多種新鮮果蔬等為原料，添加有益微生物發(fā)酵而成的功能性微生物發(fā)酵產(chǎn)品，將葡萄做成酵素飲品，可以增加果渣的利用率和附加價(jià)值。本文對(duì)葡萄酵素的功效研究及其在食品方面的應(yīng)用展開(kāi)綜述，展望葡萄酵素產(chǎn)品的發(fā)展前景。

1 葡萄酵素的產(chǎn)品特性

葡萄酵素是以果汁及果渣為主要原材料，通過(guò)有益菌發(fā)酵而獲得的具有豐富營(yíng)養(yǎng)與健康功效的發(fā)酵功能食品。在發(fā)酵過(guò)程中，微生物利用原料中的養(yǎng)分完成生長(zhǎng)代謝，產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)，將葡萄發(fā)酵后形成葡萄酵素，其基質(zhì)中的多糖、維生素和花色苷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在發(fā)酵過(guò)程中轉(zhuǎn)化為小分子活性產(chǎn)物，不僅能保持自然果香，還能提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)密度[1-3]。

經(jīng)過(guò)發(fā)酵還能賦予酵素水果特有的味道，使其滋味、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和貨架期等各方面特性得以改善[2]。微生物可通過(guò)生長(zhǎng)和代謝作用在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中形成一定量的有機(jī)酸，為酵素提供獨(dú)特的功能與滋味[3]。洪厚勝等[4]通過(guò)研究，證明葡萄果渣發(fā)酵過(guò)程不僅保持了水果本身的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵過(guò)程不斷生成的活性產(chǎn)物也將相互融合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。隨著研究的深入，學(xué)者發(fā)現(xiàn)多個(gè)菌株協(xié)同發(fā)酵與單個(gè)菌株發(fā)酵果蔬汁相比，能使發(fā)酵果蔬汁營(yíng)養(yǎng)成分更豐富，因此多菌種發(fā)酵將為未來(lái)果蔬發(fā)酵制品的研發(fā)提供新思路[5]。

2 葡萄酵素的生產(chǎn)工藝

葡萄屬于漿果類水果，是理想的酵素原材料[6]。現(xiàn)階段對(duì)于葡萄酵素的生產(chǎn)工藝的研究，主要集中在發(fā)酵方式和發(fā)酵工藝的選擇與優(yōu)化兩個(gè)方面。按照發(fā)酵微生物類型和加工方式，酵素的發(fā)酵方式主要可以分成自然發(fā)酵和接種發(fā)酵，發(fā)酵方式的選擇對(duì)葡萄酵素生物活性有著一定的影響。

2.1 自然發(fā)酵

自然發(fā)酵是指利用自然界中的菌種或原料表面附著菌種進(jìn)行發(fā)酵的過(guò)程，發(fā)酵周期較長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量不可控，因此難以實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)[7]。葡萄的高糖環(huán)境促進(jìn)了其表面的野生酵母迅速繁殖，使酵母菌逐漸成為整個(gè)釀造系統(tǒng)的主要菌群，同時(shí)高糖環(huán)境又促進(jìn)了乳酸菌的形成。在乳酸菌階段，由于乳酸菌的增殖與其代謝降低了整個(gè)發(fā)酵體系的pH值，限制了其他微生物的生長(zhǎng)。此外，酵母的主要代謝反應(yīng)產(chǎn)物也是醋酸菌發(fā)酵產(chǎn)物的主要底物，也促進(jìn)了醋酸菌的大規(guī)模增殖。

2.2 接種發(fā)酵

接種發(fā)酵是指根據(jù)原材料特點(diǎn)選擇合適的發(fā)酵菌種，將活化好的菌人工接種于原料中進(jìn)行培養(yǎng)。丁玉峰等[5]發(fā)現(xiàn)接種發(fā)酵可提高葡萄酵素特定酚類物質(zhì)的含量，提高酚類物質(zhì)的抗氧化活性。因此，接種發(fā)酵作為制備葡萄酵素的有效加工方式之一，可提升葡萄酵素的營(yíng)養(yǎng)以及功能性，為開(kāi)發(fā)功能性酵素產(chǎn)品提供依據(jù)。

2.3 發(fā)酵工藝的選擇與優(yōu)化

酵素的質(zhì)量與發(fā)酵菌種的選擇有著密切關(guān)系。葡萄酵素發(fā)酵時(shí)使用的微生物大多為乳酸菌和酵母菌，而丁玉峰等[6]以葡萄為主要原材料，經(jīng)過(guò)分析各種乳酸菌接種發(fā)酵釀造工藝中的乳酸菌特點(diǎn)、代謝物質(zhì)和繁殖情況篩選出最適宜葡萄酵素發(fā)酵的品種乳酸菌。此外，發(fā)酵條件的選擇也對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量有著極大的影響，對(duì)發(fā)酵工藝的技術(shù)條件進(jìn)行優(yōu)化，可進(jìn)一步深入研究工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)工藝條件，為未來(lái)發(fā)展發(fā)酵產(chǎn)業(yè)提供理論支撐。

3 葡萄酵素的活性成分及其功效

葡萄酵素采用新鮮葡萄經(jīng)微生物發(fā)酵而成，既包括原料自身的生物活性成分，又含有原料經(jīng)細(xì)菌轉(zhuǎn)化后得到的氨基酸、多糖和多酚等成分，因此具備多種生物活性成分。

3.1 活性成分

葡萄果實(shí)含有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在微生物的作用下，將葡萄基質(zhì)中的葡萄糖、維生素、花色苷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿庸δ墚a(chǎn)物[7]，因此由葡萄發(fā)酵過(guò)程中形成的酵素具有大量的營(yíng)養(yǎng)和生物活性成分。同時(shí)，也有研究表明，葡萄籽提取物主要含有多酚類物質(zhì)和黃酮[8]。

3.2 生物活性功能

3.2.1 降脂減肥

腸道微生物群的不平衡可能會(huì)通過(guò)體內(nèi)協(xié)調(diào)機(jī)制導(dǎo)致肥胖以及相關(guān)代謝疾病。已有研究發(fā)現(xiàn)，天然產(chǎn)物可改變腸道菌群中與脂肪代謝相關(guān)的菌種豐度，改變?nèi)梭w腸道菌群的結(jié)構(gòu)，這將成為解決肥胖問(wèn)題的新方法[9]。研究表明果蔬發(fā)酵汁能起到減肥作用[10]。酵素代謝物質(zhì)中的脂肪酶是一種水解酶，為膳食中脂類消化的主要酶，其表達(dá)的變化也與肥胖癥等代謝病癥之間存在聯(lián)系。科學(xué)研究已證實(shí)，果蔬酵素內(nèi)含大量的脂肪酶類，起到降脂減肥的作用[11]。

3.2.2 抗氧化

食用適量葡萄酵素可增加血清抗氧化能力，達(dá)到抗氧化的目的，減少過(guò)氧化物的形成和血小板聚集，增強(qiáng)血流介導(dǎo)的血管舒張[11-13]。由葡萄制成的葡萄酵素富含大量花青素，花青素的抗氧化性能高于維生素C，尤其是對(duì)自由基的清理方面有著顯著作用[14-15]。而多酚類物質(zhì)在清除自由基的同時(shí)，也參與調(diào)節(jié)多種信號(hào)通路[15]。丁玉峰等[6]經(jīng)體外模擬研究發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵過(guò)程中葡萄酵素抗氧化活性整體呈升高的趨勢(shì)，與葡萄汁相比，對(duì)DPPH等自由基的清除能力都有提升。

3.2.3 抑菌

酵素具有抑菌、消炎等功效。酵素在發(fā)酵反應(yīng)中形成多種生理活性物質(zhì)，如有機(jī)酸、多肽類物質(zhì)、寡糖、氨基酸、礦物質(zhì)和抗氧化物等。發(fā)酵產(chǎn)品抑菌作用與其抗菌物質(zhì)的抑菌原理有關(guān)[16]。葡萄中含有的白藜蘆醇可抑制血小板凝聚，而血小板凝聚和腦栓塞病都是由多種致病因素導(dǎo)致，其中一種因素即為花生四烯酸代謝物TXA2，TXA2可轉(zhuǎn)化為T(mén)XB2，白藜蘆醇可控制花生四烯酸代謝素TXB2的產(chǎn)生，因此具有抑菌抗炎的功效[16]。研究表明，以葡萄為原料的發(fā)酵制品具有一定的抑菌效果。在后續(xù)研究中又發(fā)現(xiàn)該酵素對(duì)金黃色葡萄球菌有較好的抑制作用[17]。

3.2.4 促進(jìn)人體胃腸道消化吸收

葡萄酵素含的有機(jī)酸可促進(jìn)胃液分泌，利于消化吸收[18]。臨床研究表明，有機(jī)酸在人體內(nèi)能維護(hù)腸道形態(tài)及功能，有效緩解和治療多種腸道外科疾病[16]。此外，葡萄酵素還可補(bǔ)充身體必需的膳食纖維，具有潤(rùn)腸通便的功效[15]。膳食纖維能增強(qiáng)胃腸的蠕動(dòng)，促進(jìn)排便。進(jìn)入腸道內(nèi)的纖維物質(zhì)可被腸內(nèi)細(xì)胞選擇性地溶解和發(fā)酵，可降低胃腸內(nèi)環(huán)境的pH，從而改善消化道系統(tǒng)中的菌群[19]。

4 展望

目前，關(guān)于葡萄酵素的生產(chǎn)工藝、生物活性成分以及其對(duì)應(yīng)的功能特性研究取得了一定的進(jìn)展，但相關(guān)酵素的研發(fā)大多集中于日本，我國(guó)在該領(lǐng)域還處于初期開(kāi)發(fā)階段，缺乏相應(yīng)的研究與開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)。本文通過(guò)介紹葡萄酵素的作用與功效，使更多人了解葡萄酵素的生產(chǎn)及價(jià)值。未來(lái)，可從以下幾個(gè)方面開(kāi)展研究：①葡萄中的功效成分如白藜蘆醇等在發(fā)酵中的作用機(jī)制;②研究更加清潔、環(huán)保、高效的葡萄酵素制作工藝;③葡萄中的活性成分與人體中靶器官的相互作用;④不同發(fā)酵菌種對(duì)葡萄酵素產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)與功效的影響;⑤根據(jù)不同種類葡萄的特性建立不同的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

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作者簡(jiǎn)介：高昕瑜（2001—），女，江蘇無(wú)錫人，本科在讀。研究方向：食品科學(xué)與工程。

通信作者：趙善廷（1964—），男，山東高青人，博士，教授。研究方向：功能食品功效研究。E-mail：zhaoshanting@nwsuaf.edu.cn。