李 莎 王艷輝 楊加虎 崔 琛 張宸瑞 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(MorusAlbaL.)屬?？粕伲且环N多年生木本植物，在我國分布較廣泛[1]。桑葉為桑樹的主要產(chǎn)物，占桑樹資源的64%[2]。桑葉中含有氨基酸、蛋白質(zhì)、多酚、黃酮類、生物堿等多種物質(zhì)，在降血糖、抗氧化、抗炎等方面有顯著療效[3]。Arabshahi等[4]研究表明桑葉提取物具有抗氧化活性；Yang等[5]表明桑葉提取物在小鼠體內(nèi)具有降壓作用；Sheng等[6]得到桑葉多糖有抑制腎纖維化治療糖尿病的結(jié)論。Kimura等[7]發(fā)現(xiàn)口服桑葉散劑后，顯著抑制餐后血糖升高和胰島素分泌，對(duì)預(yù)防糖尿病有顯著效果。雖然桑葉茶、桑豆腐、桑葉掛面、桑葉菜等已進(jìn)入我們的生活，但由于成熟的桑葉中粗纖維含量較高，還含有單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子，直接加工會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的口感、色澤不佳[8]。在我們制作的桑葉綠茶產(chǎn)品中，通過沖泡之后的桑葉茶湯從色澤、感官方面都挺好，但是都同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)問題——有一股難以接受的草腥味，因而需要尋找一個(gè)安全、健康、有效的解決方法。

近年來，有益微生物發(fā)酵技術(shù)得到長足發(fā)展。植物通過微生物發(fā)酵揮發(fā)性化合物會(huì)發(fā)生變化，活性成分也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。向敏[9]等發(fā)現(xiàn)乳酸菌發(fā)酵過的桑葉中帶有明顯的青草味，腥味揮發(fā)性物質(zhì)(順式-3-己烯醇、1-辛烯-3-醇、反-2-辛烯醛、壬醛、癸醛、肉豆蔻醛)含量顯著降低，還新增了帶有花果香味的酯類和醇類物質(zhì)，改善了桑葉的感官品質(zhì)。經(jīng)過發(fā)酵處理后，桑葉的抗?fàn)I養(yǎng)因子、粗纖維含量顯著降低，非蛋白氮在微生物分泌物的作用下可轉(zhuǎn)化為菌體蛋白，提高其蛋白含量[10]。在牲畜飼料中添加發(fā)酵桑葉可改善肉質(zhì)提高畜產(chǎn)品品質(zhì)[11]。

如今人們對(duì)自身健康的關(guān)注度在不斷提高，發(fā)酵后的桑葉味道更好、價(jià)值更高。因此，有必要總結(jié)近年來國內(nèi)外對(duì)桑葉發(fā)酵的研究進(jìn)展情況，為桑葉發(fā)酵的產(chǎn)品開發(fā)與利用提供理論依據(jù)。

1 微生物發(fā)酵對(duì)植物揮發(fā)性物質(zhì)的影響

微生物發(fā)酵是一種將原材料轉(zhuǎn)化為更高價(jià)值產(chǎn)品的方法，發(fā)酵可以使食物風(fēng)味物質(zhì)發(fā)生變化，食物中有許多揮發(fā)性化合物，但不是所有化合物都對(duì)產(chǎn)品的香味有貢獻(xiàn)，盡管大多數(shù)揮發(fā)性化合物都天然存在于植物中，但不可忽視的是，它們可能被微生物合成為次級(jí)代謝產(chǎn)物。研究表明，接種微生物有助于提高茶葉的醇厚口感，主要是因?yàn)槲⑸锷L代謝產(chǎn)生代謝糖苷和多糖的酶，以及單寧酶、漆酶、香草醇氧化酶和苯醌等還原酶，其對(duì)茶葉中的酚類化合物進(jìn)行水解、氧化、轉(zhuǎn)化和生物降解，降低茶多酚含量，提高茶褐素水平，從而降低茶湯的澀味，增加茶湯的醇香[12]。接種植物乳桿菌發(fā)酵后，豆乳飲料中具有草腥味的正己醇和豆腥味的1-辛烯-3-醇物質(zhì)含量明顯減少，發(fā)酵前存在的香氣物質(zhì)黃瓜香、柑橘香的含量明顯增加，此外發(fā)酵后的豆乳抗氧化性也明顯增強(qiáng)[13]。在乳酸菌誘導(dǎo)下柚子汁中的苦味物質(zhì)減少，這是因?yàn)槿樗峋谏L過程中的分泌物將苦味的柚皮苷轉(zhuǎn)化為不苦的柚皮素，最終柚子汁的風(fēng)味得到改善[14]。shang等[15]為了保證木瓜中單寧的有效去除，對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化，通過甲基纖維素感知單寧測定，發(fā)現(xiàn)在優(yōu)化的條件下，細(xì)菌能夠減少木瓜中78%的單寧含量。大蒜素具有強(qiáng)烈的刺鼻味道，植物乳桿菌發(fā)酵之后韭菜中的大蒜素、硫醇減少[16]。乳酸菌發(fā)酵改善石榴汁風(fēng)味，使芳香類化合物(如醇、酮和萜烯)的濃度增加，而甲基硫化物、二甲基二硫化物、甲硫醇帶有酸、苦、澀味物質(zhì)濃度則明顯下降[17]。

2 桑葉發(fā)酵的物質(zhì)變化

2.1 桑葉發(fā)酵后營養(yǎng)物質(zhì)的變化

發(fā)酵不僅改變了揮發(fā)性物質(zhì)，還有利于提高桑葉產(chǎn)品中的營養(yǎng)物質(zhì)，其原因是：微生物在生長過程中會(huì)產(chǎn)生多種水解酶，這些酶可以加快植物分解；微生物會(huì)利用植物產(chǎn)生的次生代謝物為底物將其轉(zhuǎn)化為新的活性物質(zhì)，同時(shí)會(huì)消耗一些非目標(biāo)成分而使目標(biāo)物質(zhì)得到濃縮。發(fā)酵技術(shù)逐漸成為植物資源高效利用的新方法[18]。桑葉發(fā)酵也可以通過微生物活動(dòng)分泌的產(chǎn)物來改變桑葉中的營養(yǎng)成分及含量[19]。未發(fā)酵的桑葉中含有大量的粗蛋白、粗纖維、單寧、植物酸等，研究表明，乳酸菌和乳桿菌在生長過程中會(huì)分泌淀粉酶、纖維素酶等，這些酶類會(huì)使桑葉中抗?fàn)I養(yǎng)因子等物質(zhì)降解，芽孢桿菌主要產(chǎn)生蛋白酶，其作用是使桑葉中大分子蛋白質(zhì)被降解為可溶性蛋白、小肽和游離氨基酸，其中非蛋白氮經(jīng)過微生物作用可轉(zhuǎn)化為菌體蛋白，使蛋白含量、氨基酸含量增加[20]。桑葉經(jīng)過微生物發(fā)酵后營養(yǎng)物質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，其結(jié)果見表1。

表1 桑葉發(fā)酵后營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化

2.2 桑葉發(fā)酵后活性物質(zhì)的變化

桑葉在發(fā)酵過程中，通常發(fā)生生物轉(zhuǎn)化，使活性物質(zhì)成分高效釋放，提高活性成分的產(chǎn)量和提取率。桑葉在多種酶的相互作用下，其結(jié)構(gòu)被軟化，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)被破壞，釋放出難溶、可溶和不溶的活性物質(zhì)[26]。黃酮類化合物是桑葉中重要的活性物質(zhì)成分之一，大多以酯類、糖基化、聚合物等形式存在，微生物會(huì)加快代謝分解，改變其原本的結(jié)構(gòu)，從而提高桑葉中黃酮類化合物的利用率。除此之外桑葉中還有豐富的生物堿和多糖物質(zhì)，桑葉發(fā)酵后，其1-DNJ及多糖含量增加隨之藥理活性增強(qiáng)，這些物質(zhì)可抑制餐后小鼠的血糖升高，原因可能是桑葉水提物可抑制麥芽糖酶和乳糖酶的活性，降低小鼠對(duì)兩種糖的吸收[19]。但由于在發(fā)酵過程中往往會(huì)受到一些因素的影響，如桑樹品種不同、發(fā)酵菌種選擇、菌種間比例配伍、提取溶劑的選擇等，在不同因素影響下，桑葉中的活性物質(zhì)會(huì)發(fā)生氧化、聚合、偶聯(lián)等一系列反應(yīng)，導(dǎo)致其活性物質(zhì)成分及含量發(fā)生較大變化[27]。桑葉發(fā)酵后活性物質(zhì)的變化見表2。

表2 桑葉發(fā)酵后活性物質(zhì)含量的變化

3 桑葉發(fā)酵在生產(chǎn)上的應(yīng)用

3.1 桑葉發(fā)酵在食品中的應(yīng)用

據(jù)查閱文獻(xiàn)所知，將發(fā)酵桑葉應(yīng)用到食品加工的研究相對(duì)較少，桑葉發(fā)酵產(chǎn)品如表3所示，主要以發(fā)酵桑葉茶為主。優(yōu)勢微生物可改善桑葉茶的口感及茶湯色澤，優(yōu)勢菌分泌的酶類，刺激可溶性物質(zhì)的生成，提高桑葉茶的營養(yǎng)價(jià)值和保健功能，研究表明以冠突散囊菌為發(fā)酵劑發(fā)酵的桑葉茶感官品評(píng)綜合得分高達(dá)93.8分，明顯優(yōu)于桑葉綠茶[21]。桑葉菜是一種新開發(fā)的蔬菜，具有清肺潤燥、清熱解毒等功效，桑葉菜的開發(fā)可以合理地利用桑葉資源，但桑葉只經(jīng)初加工會(huì)使獨(dú)特的草腥味保留，其味道不容易被人們所接受。陸春霞等[35]研究表明桑葉發(fā)酵不僅可以去除草腥味，還可以減少亞硝酸鹽的含量并增加香味物質(zhì)，讓桑葉酸菜口感更佳、品質(zhì)保證。聶衛(wèi)東等[36]研究表明經(jīng)發(fā)酵的酸奶奶質(zhì)穩(wěn)定、口感細(xì)膩柔和、黏稠度好、具有桑葉清香。桑葉發(fā)酵在食品中的開發(fā)利用度高，如何通過發(fā)酵提高桑葉營養(yǎng)物質(zhì)和活性物質(zhì)含量，使發(fā)酵桑葉產(chǎn)品的價(jià)值更高，是今后的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

表3 發(fā)酵桑葉在食品中的應(yīng)用

3.2 桑葉發(fā)酵在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

桑葉采摘后初加工為不同形式如碎桑葉、桑葉粉、青貯桑葉等，再將不同形式的桑葉添加至飼糧喂養(yǎng)能顯著提高豬、雞、牛等肉質(zhì)，桑葉有抗菌的功效還可以改善養(yǎng)殖環(huán)境等。添加一定劑量的有益菌進(jìn)行發(fā)酵可促進(jìn)動(dòng)物發(fā)育生長、日增重量提高、降低料重比等，如表4所示。Zhang等[40]研究表明在豬妊娠日糧中添加25.5%的發(fā)酵桑葉，增加了母豬糞便微生物群的多樣性和豐富度，其中擬桿菌增加、厚壁菌減少，在妊娠60 d時(shí)添加發(fā)酵桑葉組血清葡萄糖孕酮不受飲食的影響，而血清胰島素和短鏈脂肪酸水平降低，減少整個(gè)哺乳期背部厚度和體重?fù)p失。發(fā)酵桑葉對(duì)牛的生長同樣具有一定的改善作用，用8%的發(fā)酵桑葉代替玉米等谷物，對(duì)牛的生長發(fā)育及肉的品質(zhì)改善具顯著影響，也大大降低了喂養(yǎng)成本，當(dāng)發(fā)酵桑葉量添加至35%時(shí)不影響新晃黃牛脂質(zhì)代謝，而且還可以提高其生長性能，增強(qiáng)機(jī)體免疫力[41]。發(fā)酵桑葉在雞、魚類等動(dòng)物生產(chǎn)中也廣泛運(yùn)用[20]。

表4 發(fā)酵桑葉在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

4 展 望

我國桑樹資源較為豐富，桑葉在降血糖、降血脂、防癌、抗炎等方面效果顯著，在藥理學(xué)作用機(jī)制方面、在老年人保健食品開發(fā)與利用方面應(yīng)得到研究人員重視，這對(duì)人類健康和桑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要意義。

桑葉中存在特殊的草腥味，但微生物發(fā)酵不僅可以將桑葉中特殊的草腥味除去，還可以使活性物質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)含量增加，將多種抗?fàn)I養(yǎng)因子含量降低。這在食品加工應(yīng)用方面、動(dòng)物飼料生產(chǎn)方面是一個(gè)多贏、健康、環(huán)保的解決方案。菌種選擇及發(fā)酵的每一個(gè)工藝對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量都至關(guān)重要，菌株、溫度、濕度、水分等因素都會(huì)對(duì)桑葉茶的湯色、口感產(chǎn)生較大的影響。雖然發(fā)酵桑葉在豬、雞、魚類等動(dòng)物飼料加工中已被廣泛開發(fā)利用，但存在的問題如毒素超標(biāo)、飼料長期效果不穩(wěn)定也時(shí)有發(fā)生。我國目前桑葉發(fā)酵技術(shù)還處于不成熟階段，由于桑樹種類多，在微生物菌種選擇方面范圍較大，發(fā)酵工藝等問題還需要進(jìn)一步研究。