王偉明,董坤,霍金海,董文婷,楊啟鑫
1.黑龍江省中醫(yī)藥科學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150036;
2.南方醫(yī)科大學(xué) 中醫(yī)藥學(xué)院,廣東 廣州 510000
淡豆豉起源于民間食用豆豉,兩者具有一定的同源性,都是以豆科植物大豆Glycine max(L.)Merr.干燥成熟的完整種子為原料,經(jīng)發(fā)酵制成的加工品[1]?!侗静菥V目》記載:“豉,諸大豆皆可為之,以黑豆者入藥。”[2]?!吨腥A人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)2020 年版則明確了淡豆豉的發(fā)酵原料為黑豆[1]。在2000 多年前的戰(zhàn)國時期,豆豉便已作為食物使用;先秦及漢代以后,醫(yī)藥學(xué)家逐漸認識到食用豆豉還具有一定保健和藥用價值,陶弘景[3]所著《本草經(jīng)集注》中便記載了食用豆豉藥用的服法,即“豉,食中之常用。春夏天氣不和,蒸炒以酒漬服之,至佳。暑熱煩悶,冷水漬飲二三升?!倍鄶?shù)醫(yī)家認同其以“豉”之名始載于《名醫(yī)別錄》[4]。包含“豉”的方劑眾多,蔥豉湯、梔子豉湯為其中代表,受歷代名家推崇,并由此二方演化出三黃石膏湯、茵陳丸、蔥豉黃酒湯、神白散等多個方劑。對比豆豉的發(fā)酵工藝,淡豆豉在發(fā)酵過程中加入了青蒿和桑葉,并多了再悶的過程。淡豆豉具有解表、除煩、宣郁、解毒的功效,可用于感冒、寒熱頭痛、煩躁胸悶、虛煩不眠,并被《中國藥典》1963年版至2020年版收載。
藥食兩用物質(zhì)是我國中醫(yī)藥食同源思想的具體體現(xiàn),也是中醫(yī)食養(yǎng)與食療的物質(zhì)基礎(chǔ)。作為一種傳統(tǒng)的藥食同源中藥,淡豆豉收載于原衛(wèi)生部發(fā)布的第一批《既是食品又是藥品的品種名單》[5],同時也被納入現(xiàn)行《按照傳統(tǒng)既是食品又是中藥材的物質(zhì)目錄》[6]。經(jīng)現(xiàn)代研究證實,淡豆豉中的膳食纖維、低聚糖、皂苷、黃酮等成分對重建腸道菌群、促進健康具有積極作用。特別是隨著腸道健康、生物發(fā)酵領(lǐng)域研究的不斷深入,以淡豆豉為代表的發(fā)酵中藥引起廣泛關(guān)注,豆豉等具有養(yǎng)生保健作用的大豆發(fā)酵制品也成為食品開發(fā)的熱點。在藥食兩用文化方面,我國雖具備天然優(yōu)勢,但是與歐洲國家、美國、日本及韓國相比,我國在大豆發(fā)酵制品的功能活性挖掘、保健作用及機制研究、高端產(chǎn)品開發(fā)等方面仍然存在較大差距。
從豆豉到淡豆豉,經(jīng)歷了逐步演變的漫長過程,而現(xiàn)代學(xué)者對淡豆豉的不斷深入研究又為食品豆豉的研發(fā)與應(yīng)用提供了借鑒。本文對淡豆豉的成分轉(zhuǎn)化、藥理作用、炮制工藝進行概述,并梳理了以淡豆豉藥理藥效和傳統(tǒng)發(fā)酵工藝思路為參考的新型食用豆豉研究進展,以期為開發(fā)出安全、美味的新型豆豉等大豆發(fā)酵食療產(chǎn)品及其應(yīng)用性研究提供參考。
本草中記載的“罯”“罨”“窨”“盦”“盫”“黴(霉)”“鬱(郁)”等方法充分體現(xiàn)出淡豆豉發(fā)酵的炮制工藝特點[7]。淡豆豉的炮制方法還經(jīng)歷了由“咸”到“淡”的演變。古人最早將豆豉稱為“配鹽幽菽”(菽為豆類總稱)[2],可見最早應(yīng)用的是咸豆豉。北魏《齊民要術(shù)》詳盡地記載了“豉”的3 種制作方法,分別為采用發(fā)酵法且不加輔料的“作豉法”、咸豆豉制法(《食經(jīng)》作豉法)、淡豆豉制法(作家理食豉法)[8],其中淡豆豉的制法已接近于明代李時珍的“制淡豆豉法”[2],均為利用環(huán)境中的微生物進行多次發(fā)酵。不過,北魏與賈思懿同期的大部分醫(yī)家并未重視豆豉的咸淡之分及其功效的差別。至唐代,較出名的是蒲州豉和陜府豉汁2 種咸豆豉,《食療本草》記載“蒲州豉味咸,作法與諸豉不同,其味烈。陜州有豉汁,經(jīng)年不敗,入藥并不如今之豉心,為其無鹽故也”[9]。陜府豉汁是豆豉的加工品,狀態(tài)與其他咸豆豉相比更加潤澤,《本草綱目》中記載了其詳細的制作方法——“造豉汁法”[2]。由此可見,豉汁等咸豆豉也作藥用,而“無鹽”的豉心在唐代已有應(yīng)用且藥效更佳。在明代之前,豆豉用其“淡”者入藥并非本草主流,明代醫(yī)家重視咸、淡豆豉的性味差別,李時珍認為咸、淡豆豉均對疾病有治療作用,只是因性味功效有所差異因而“當(dāng)隨方法”[2]。清代形成了淡豆豉的炮制方法,大部分醫(yī)家認可用其淡者入藥,藥用名稱也逐漸統(tǒng)一為“淡豆豉”,并沿用至今。此外,民間還存在蒸3 遍、炒令黃、以酒漬、以醋制、九蒸九曝等多種方法,以及用不同輔料(桑葉+青蒿、麻黃+紫蘇、清瘟解毒湯等)炮制出性味不同淡豆豉的方法[10],共同豐富了臨床應(yīng)用。
目前,淡豆豉發(fā)酵工藝以《中國藥典》2020 年版為主流標(biāo)準,雖未言明發(fā)酵菌株、發(fā)酵溫度、發(fā)酵程度及前酵、后酵過程的具體工藝參數(shù),但已對古法中多次蒸曬發(fā)酵的過程進行了簡化,并將后酵過程調(diào)整為“再悶15~20 d”[1]。全國各地由于產(chǎn)區(qū)、氣候環(huán)境、原輔料、發(fā)酵菌、發(fā)酵工藝存在差別,環(huán)境變化導(dǎo)致菌種組成不同,因此淡豆豉的炮制規(guī)范“各地各法”,制備過程往往采用傳統(tǒng)的感官方法判斷,如“黃衣上遍”“白衣上遍”“黏絲”“起涎”等,通過這些詞語描述對主導(dǎo)發(fā)酵菌種(細菌或霉菌)和發(fā)酵階段(前酵或后酵)進行粗略推斷[11],不利于淡豆豉質(zhì)量控制。目前,大部分淡豆豉的制備仍采用自然發(fā)酵方法,難以精準地控制發(fā)酵條件,市場上部分淡豆豉存在發(fā)酵不充分的現(xiàn)象,同時被有害菌和致病菌污染的風(fēng)險提升,或產(chǎn)生危害性較大的黃曲霉毒素,質(zhì)量難以得到有效控制。市場上淡豆豉飲片質(zhì)量良莠不齊,對其及相關(guān)方劑發(fā)揮臨床療效、保障安全性、擴大應(yīng)用造成很大影響[12-13],因此提升淡豆豉的質(zhì)量具有重要意義。
淡豆豉的發(fā)酵工藝與過程控制決定著其質(zhì)量的優(yōu)劣,菌種、基質(zhì)和條件是影響其品質(zhì)的主要因素,已有多位學(xué)者圍繞淡豆豉發(fā)酵菌種、工藝等進行了研究[14-16]?,F(xiàn)代淡豆豉發(fā)酵菌種主要來源于從淡豆豉中分離出來的野生菌株及誘變菌株,包括純種發(fā)酵和復(fù)合菌種發(fā)酵2 種方式,純種發(fā)酵可有效穩(wěn)定淡豆豉質(zhì)量。針對淡豆豉的發(fā)酵工藝優(yōu)化和質(zhì)量提升問題,本課題組也開展了大量實驗研究,首先開展了淡豆豉的菌種分離篩選研究,采用獨有的選擇性含藥培養(yǎng)基模擬傳統(tǒng)的淡豆豉制備環(huán)境,有針對性地分離篩選出淡豆豉優(yōu)勢發(fā)酵菌,可有效抑制雜菌生長[17];并分析了淡豆豉在發(fā)酵過程中菌群的動態(tài)變化規(guī)律,完成了淡豆豉純種發(fā)酵工藝研究,結(jié)合酶活定向篩選出可用于協(xié)同發(fā)酵的復(fù)合菌種,實現(xiàn)酶系互補,提高多種發(fā)酵產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)效率[18-19];并且進一步采用復(fù)合菌種純種發(fā)酵技術(shù)制備出工藝可控、質(zhì)量穩(wěn)定、安全性高的發(fā)酵中藥淡豆豉,建立了淡豆豉發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù),為有效解決工業(yè)化生產(chǎn)中以淡豆豉為代表的發(fā)酵中藥易被有害菌污染的問題提供了參考。
作為大豆發(fā)酵品,淡豆豉中含有豐富的大豆低聚糖、大豆異黃酮、大豆皂苷、大豆磷脂、有機酸、豆豉纖溶酶、褐色素、γ-氨基丁酸(GABA)、短鏈脂肪酸等多種活性成分[20]。與原料大豆相比,發(fā)酵后淡豆豉中的必需氨基酸(亮氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、組氨酸)及非必需氨基酸(脯氨酸、丙氨酸、甘氨酸、絲氨酸)等的含量均升高[21],營養(yǎng)價值和風(fēng)味均得到提升。同時,發(fā)酵后大豆中影響營養(yǎng)物質(zhì)被消化吸收的大豆皂苷、大豆異黃酮等抗?fàn)I養(yǎng)因子被分解,大豆皂苷的總含量降低,大豆皂苷的糖苷鍵被微生物產(chǎn)生的酶水解,糖基皂苷被分解為低糖鏈皂苷[22-23];而β-葡萄糖苷酶作用于糖苷型異黃酮中的氧苷鍵,使其脫掉葡萄糖基團,供微生物代謝利用,大部分異黃酮從糖苷型轉(zhuǎn)化為生物活性更高、更利于吸收的苷元型[24-27]。
研究表明,淡豆豉具有調(diào)血脂、降血糖、降血壓、抗氧化、溶解血栓及類雌激素等藥理作用,對心血管疾病、糖尿病、骨質(zhì)疏松及女性更年期綜合征等疾病具有良好的防治作用[28]。淡豆豉提取物具有調(diào)節(jié)癌細胞增殖和促進其凋亡作用,大豆異黃酮類的金雀異黃素可通過使非編碼核糖核酸失調(diào),進而達到抗腫瘤作用[29]。發(fā)酵可實現(xiàn)中藥藥效物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和富集,賦予中藥新的功能,還能減毒增效、改變藥性?,F(xiàn)代研究表明,腸道微生物群在大腦發(fā)育和生理學(xué)、心理學(xué)和行為相關(guān)的過程中發(fā)揮著積極作用[30]。淡豆豉炮制后期產(chǎn)生高含量的GABA,能降血壓、調(diào)節(jié)血脂外[31],在建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及治療癲癇、精神疾病和帕金森病等方面發(fā)揮著重要作用[32-34]。GABA 作為目前研究較為深入的一類中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制性遞質(zhì),能顯著改善小鼠的快感缺失、行為絕望等抑郁癥狀[35],可抗焦慮、鎮(zhèn)痛、抗驚厥、促進睡眠,符合典籍中淡豆豉的“除煩”功效。本課題組通過研究證實,淡豆豉對人體腸道中的雙歧桿菌、乳桿菌、擬桿菌、腸桿菌、腸球菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌6 種常住菌具有不同的調(diào)節(jié)作用,通過降低厚壁菌門/擬桿菌門的比例,增加擬桿菌門、云桿菌科和芽孢桿菌的相對豐度,發(fā)揮緩解小鼠腸道疾病的作用;進一步對淡豆豉調(diào)節(jié)微生物群-腸-腦軸治療焦慮的作用機制進行研究,結(jié)果表明,淡豆豉增加了焦慮模型小鼠在行為實驗中的探索欲望、減少了細胞因子和一氧化氮(NO)的釋放、抑制下丘腦-垂體-腎上腺(HPA)軸過度活躍,進一步劑量依賴性地降低神經(jīng)元一氧化氮合酶(nNOS)、促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(CRF)的蛋白和mRNA 表達水平,并能降低HPA 軸下游的皮質(zhì)酮濃度[36]。上述結(jié)果共同證明,淡豆豉可通過調(diào)節(jié)腸道菌群改善大鼠抑郁行為,淡豆豉的改善焦慮作用與調(diào)節(jié)腸道微生物群組成和調(diào)節(jié)HPA 軸過度活躍有關(guān)。此外,本課題組采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對接技術(shù)預(yù)測了淡豆豉抗抑郁活性成分、作用靶點及通路,預(yù)測獲得淡豆豉主要活性成分8個、作用靶點396個、與抑郁癥交集潛在靶點334 個,并探討了其潛在的作用機制[37];還對比分析了梔子豉湯及其固體發(fā)酵菌質(zhì)(梔子豉)的抗抑郁作用,結(jié)果表明梔子豉對海馬神經(jīng)細胞具有修復(fù)作用,且作用優(yōu)于梔子豉湯,并能改善腸道微生物群組成,可在體外實現(xiàn)京尼平苷和大豆蛋白的生物轉(zhuǎn)化及降解,提高了生物利用度[38-41]。淡豆豉對于改善現(xiàn)代廣泛存在的焦慮、抗抑郁等精神系統(tǒng)疾病的作用和機制值得進一步深入探討。
近代醫(yī)家張錫純[42]在《醫(yī)學(xué)衷中參西錄》中闡釋了“藥”與“食”的作用各有側(cè)重,指出食物“病人服之,不但療病,并可充饑;不但充饑,更可適口,用之對癥,病自漸愈,即不對癥,亦無他患”。豆豉作為具有數(shù)千年歷史的中國傳統(tǒng)發(fā)酵食品,于唐代傳入日本,并發(fā)展為當(dāng)今的日本國民健康食品納豆,且被較早地應(yīng)用于臨床;在我國則是逐漸發(fā)展分化,形成中藥淡豆豉和食品豆豉。淡豆豉長期以來作為飲片使用,受到口感及大眾認知等多種因素影響,其在食品領(lǐng)域的新產(chǎn)品開發(fā)研究較少,在健康產(chǎn)品市場的占有率較低。而豆豉作為傳統(tǒng)佐餐調(diào)味食品,大眾接受度高,產(chǎn)品有風(fēng)味豆豉、豆豉火鍋底料、豆豉醬、豆豉魚產(chǎn)品、豆豉醬菜等,但由于食鹽的大量添加及缺乏深入的功能活性研究,限制了產(chǎn)品形式、檔次和市場發(fā)展,其食養(yǎng)作用尚未充分發(fā)揮。
隨著淡豆豉列入《既是食品又是藥品的物品名單》,豆豉在功能性食品的開發(fā)中也受到關(guān)注。因此,借鑒淡豆豉發(fā)酵思路,結(jié)合標(biāo)準化生產(chǎn)與現(xiàn)代食品先進生產(chǎn)技術(shù),衍生開發(fā)出口感良好、菌種明確、工藝可控、質(zhì)量安全、品類多樣且無鹽的系列新型食用豆豉將是未來的發(fā)展方向之一。目前,已有學(xué)者進行相關(guān)探索,李楊等[43]用貝萊斯芽孢桿菌發(fā)酵獲得水豆豉,其豆豉纖溶酶活性約為市售水豆豉的400 倍。本課題組結(jié)合納豆現(xiàn)代規(guī)范化發(fā)酵、傳統(tǒng)豆豉多菌種發(fā)酵和酶系互補等優(yōu)勢,進一步優(yōu)選菌種,借鑒淡豆豉后酵等技術(shù),在解決發(fā)酵氣味問題的基礎(chǔ)上保留了活性成分,研發(fā)出無鹽的新型豆豉原料,并與荷葉、紅曲等配伍開發(fā)了適于脾虛濕阻型高脂血癥的保健食品[44];參考淡豆豉的發(fā)酵工藝,輔以人參提取物發(fā)酵獲得了豆豉-人參復(fù)合物[45-46]。目前,我國發(fā)酵產(chǎn)品的活性成分及功能性評價研究尚處于起步階段,本課題組圍繞自主研發(fā)的新型食用豆豉對于多種慢病的防治作用進行了挖掘,為充分開發(fā)傳統(tǒng)發(fā)酵大豆食品等資源提供依據(jù)。
研究表明,大豆異黃酮具有植物雌激素樣作用,可預(yù)防絕經(jīng)后骨質(zhì)流失[47-48];發(fā)酵大豆中含有的豐富維生素K2可改善骨組織代謝失衡[49-50];可通過增加骨密度和相對骨長度,改善骨質(zhì)疏松[51]。燕月等[52]采用去卵巢方法制備骨質(zhì)疏松大鼠模型,灌胃給予經(jīng)接種芽孢桿菌純種發(fā)酵所得到的無鹽新型豆豉,12 周后發(fā)現(xiàn)豆豉可明顯提高骨密度、骨礦物質(zhì)含量、股骨骨小梁數(shù)目、體積比、厚度,并能顯著改善模型大鼠股骨骨髓腔空洞增大、骨小梁斷裂及結(jié)構(gòu)紊亂等現(xiàn)象;同時,豆豉可通過調(diào)節(jié)激素水平及受體途徑改善骨質(zhì)疏松,增加大鼠子宮指數(shù)、血清雌二醇及股骨雌激素受體α(ERα)、ERβ含量。盛玲玲等[53]運用代謝組學(xué)方法和超高效液相色譜串聯(lián)飛行時間質(zhì)譜法(UPLC-Q-TOF/MS),對大鼠尿液代謝輪廓進行了整合分析,明確了豆豉主要可對涉及類固醇激素生物合成、抗壞血酸與醛酸代謝、肌醇磷酸代謝等關(guān)鍵代謝路徑的12 個生物標(biāo)記物產(chǎn)生回調(diào)作用。
STC 是一種臨床常見較頑固的便秘類型,可誘發(fā)心腦血管等疾病、結(jié)腸黑變甚至大腸癌,并導(dǎo)致焦慮、抑郁[54]。豆豉中的大豆低聚糖、膳食纖維等作為益生元可促進雙歧桿菌等有益菌增殖,調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)環(huán)境,增加糞便水分和體積[55]。此外,豆豉還能通過調(diào)控胃腸道與中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的神經(jīng)-內(nèi)分泌網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)對腸神經(jīng)系統(tǒng)的局部調(diào)控。燕月等[56-57]將經(jīng)純種發(fā)酵的新型無鹽豆豉與山楂配伍使用,能提高結(jié)腸組織免疫活性細胞(ICC)特異性標(biāo)志物c-Kit 及血清干細胞因子(SCF)的mRNA 及蛋白表達水平,從而對STC 大鼠腸神經(jīng)系統(tǒng)進行調(diào)控,增強腸推進功能,增加小腸炭末推進率,增加24 h 糞便粒數(shù)、質(zhì)量、水分,縮短排便時間;還可通過增加血清中神經(jīng)遞質(zhì)人血清P 物質(zhì)(SP)分泌水平,下調(diào)血管活性腸肽(VIP)、生長抑素(SS)等腦腸肽和調(diào)節(jié)因子水平,完成對胃腸道的神經(jīng)調(diào)節(jié);并對血液中的14個生物標(biāo)志物及尿液中的24個生物標(biāo)志物具有回調(diào)作用,提示其增加腸道蠕動作用機制可能與改善牛磺酸和亞?;撬岽x、花生四烯酸代謝、膽汁酸代謝及鞘磷脂和甘油磷脂代謝有關(guān)。
脂質(zhì)代謝異常能直接影響腸道菌群的數(shù)量和分布,而腸道菌群失衡會進一步加劇脂質(zhì)代謝紊亂[58]。大豆發(fā)酵品具有調(diào)血脂作用,用枯草芽孢桿菌發(fā)酵的大豆提取液對肥胖小鼠有調(diào)血脂作用[59]。本課題組根據(jù)淡豆豉的發(fā)酵原理,并借鑒其發(fā)酵工藝,將東北的種植人參和小粒黃豆作為發(fā)酵基質(zhì),采用自淡豆豉中分離獲得的菌株進行純種發(fā)酵,制備了豆豉-人參復(fù)合物。在成分轉(zhuǎn)化方面,發(fā)酵后原人參皂苷轉(zhuǎn)化為次級人參皂苷,包括人參皂苷Rb1、人參皂苷Rb2、人參皂苷Rg3等,更易被人體吸收[60];在調(diào)血脂機制方面,該豆豉復(fù)合發(fā)酵物可明顯降低高脂血癥大鼠空腹血清中總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、游離脂肪酸(FFA)的含量,并可提高腸道中擬桿菌門/厚壁菌門的比例,調(diào)節(jié)腸道中多個異常變化的菌屬;在代謝產(chǎn)物方面,可明顯增加短鏈脂肪酸含量,調(diào)節(jié)腸道內(nèi)苯丙氨酸、酪氨酸、氨基丁酸等氨基酸代謝,提示其調(diào)血脂作用機制與能量代謝相關(guān)[61]。
雄激素源性脫發(fā)(AGA)的發(fā)病機制與雄激素及雄激素代謝酶密切相關(guān)[62]。本課題組研究表明,豆豉可明顯降低雄激素源性小鼠模型脫毛質(zhì)量,增加毛囊密度,提高終毛/毳毛比例,并且可降低睪酮水平、增加雌二醇含量,表明其具有激素調(diào)節(jié)作用;進一步考察豆豉對雄激素介導(dǎo)的脫發(fā)通路的影響,豆豉可抑制轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)信號通路活化,進而發(fā)揮防脫發(fā)作用[63];基于代謝組學(xué)研究,找到豆豉可回調(diào)的潛在生物標(biāo)志物13 個,涉及到甘油磷脂代謝、鞘脂代謝、視黃醇代謝、氨基酸等與毛發(fā)生長密切相關(guān)代謝通路18條[64]。
發(fā)酵中藥技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用、產(chǎn)品的研發(fā)與推廣是防控慢病的重要措施,基于我國慢病防控的重大戰(zhàn)略需求及發(fā)酵產(chǎn)業(yè)升級的迫切需求,亟須建立一套適宜發(fā)酵中藥及發(fā)酵食品質(zhì)量控制與產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)體系。淡豆豉是我國重要的藥食兩用中藥,采用現(xiàn)代生物技術(shù)對其進行發(fā)酵工藝規(guī)范、發(fā)酵過程控制和質(zhì)量標(biāo)準提升,為保證臨床用藥安全、有效、可控提供了依據(jù),也為其他藥食同源中藥的發(fā)酵提供了借鑒。淡豆豉起源于食品豆豉,結(jié)合中醫(yī)脾胃論精髓與現(xiàn)代腸道理論,結(jié)合多學(xué)科、多技術(shù)發(fā)掘豆豉及其他衍生品更多新的藥效,闡明作用靶點,對其功能性、營養(yǎng)價值進行科學(xué)評價,是豆豉等大豆發(fā)酵制品開發(fā)利用與發(fā)揮作用的基礎(chǔ),同時也對提高大豆發(fā)酵產(chǎn)品附加值、推進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革具有重要意義。