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桑葚的功效成分及加工利用研究进展

2023-01-05杨婉媛陈晓维罗文珊余元善陈树鹏郭冬玲卜智斌

中国果菜 2022年12期
关键词:果粉白藜芦醇花色

杨婉媛,陈晓维,罗文珊,余元善,陈树鹏,郭冬玲,卜智斌*

(1.广东佳宝集团有限公司,广东潮州 515638;2.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,农业农村部功能食品重点实验室/广东省农产品加工重点实验室,广东广州 510610)

桑葚又名桑果、乌椹等,为桑科植物桑树(Morus albaLinn.)的成熟果穗,在我国的栽培历史已有几千年,是一种药食两用的农产品[1-2]。桑葚中除了含有大量的维生素、游离酸和人体缺少的锌、钙等矿物质,还富含芦丁、花青素、多糖、白藜芦醇等功效成分。现代研究表明,桑葚具有降血压,保护神经、肝脏、肠道,抗氧化等作用[3-7];传统中医认为桑葚可滋阴补血、安魂镇神、美白抗衰、令人耳聪目明[8],被誉为“21 世纪最佳保健水果”[9]。

桑葚在世界各地种植广泛,我国是其种植面积最大的国家,主要集中于江浙和两广地区,其他省份的种植面积和产量也在逐年扩大,由此可见,桑葚及其深加工产品具有广阔的市场前景[10]。但桑葚鲜果水分含量高、表皮软、易破碎,导致其采后不易保存和运输,是限制其市场发展的重要因素[11]。因此,桑葚加工是扩大桑葚市场的重要手段。本文对近几年桑葚主要功效成分及其加工现状进行综述,旨在促进桑葚加工新方向的产生,为桑葚今后的加工和开发提供参考依据。

1 桑葚的功效成分

1.1 花色苷

花色苷是一种安全的天然色素,具有降血糖、抗炎等功效[12-13],在保健、医药领域有着巨大的市场前景,但传统的溶剂萃取工艺存在提取率低、耗时长的缺点,董翠芳等[14]采用超声-微波协同技术对桑葚的花色苷提取工艺进行优化,最佳工艺为提取剂浓度70%、料液比3∶90(g/L)、微波功率150 W、超声功率360 W,提取的花色苷含量达(13.57±1.3)mg/g。栾琳琳[15]对比传统的溶剂提取、微波辅助提取以及低共融溶剂提取桑葚果渣中的花色苷,发现在提取剂为氯化胆碱∶1,2-丙二醇(摩尔比1∶2,含水量40%)、微波功率600 W、提取温度40 ℃、提取时间40 s、料液比1∶50 条件下的低共融溶剂提取效果最佳,花色苷含量高达36.05 mg/g。武汉大学[16]公开了一种引射式空化提取花色苷的方法,其利用引射式空化提取方法对固液混合物(桑葚与提取溶剂)进行提取,与传统提取相比,所得花色苷浓度提高25%~50%。随着萃取方式的不断优化和创新,桑葚中的花色苷提取量也在逐渐上升。

桑葚中花色苷含量较高,其功效研究也是科研人员持续关注的话题。Fang 等[17]采用pH 示差法对桑葚果渣的花色苷进行纯化,并研究其降血糖作用,通过喂养4 周链脲佐菌素和高脂饮食诱导的2 型糖尿病大鼠,采集血液测血清指标,测量肝、肾、胰、脾质量。结果表明,经过花色苷喂养后的小鼠脂质代谢物和丙二醛含量降低,超氧化物歧化酶活性升高,其具有良好的降血糖作用。Khalifa等[18]探究了桑葚花色苷对乳清蛋白的消化,结果发现由桑葚花色苷相互作用诱导的WP 结构的伸展可能增加肽键对消化酶的可及性,从而提高蛋白质消化率。桑葚众多功效成分中,有关花色苷的报道较多,具有广阔的市场前景,但需要更全面地研究其功效并应用于医疗和保健等领域。

1.2 多糖

桑葚多糖是桑科植物的主要营养成分之一,具有保肝、抗肿瘤等重要作用[19],因此,将其从桑葚中充分提取出来尤为关键。董强等[20]对6 个产地桑葚多糖的提取工艺进行优化,发现产地与其含量无显著的相关性,提取条件为温度70 ℃、超声时间22 min、料液比1∶16(g/mL)时,桑葚多糖含量最高,为51.29~124.45 mg/g,并认为控温超声是提取的关键。Li 等[21]采用超细研磨预处理与不同提取工艺结合对桑葚多糖进行提取,结果表明高速剪切均质化辅助热水萃取的提取率最高,且该方法提取的多糖分子量和粒径最小,抗氧化活性最高。Yu 等[22]使用响应面优化法得到的最佳提取工艺为固液比1∶40、80 ℃条件下保持50 min,此工艺提取率为6.25%,并发现桑葚多糖可抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的生长。

近两年,桑葚多糖因其功效作用受到医药、保健方向的科研人员的关注。祝新媛[23]发现桑葚多糖能够改善结肠炎导致的体质量减轻、粪便不成型及便血等情况,能够缓解结肠长度缩短、出血、肠壁变脆、脾脏肿大等现象。李容[24]试验发现随着多糖浓度和作用时间不断增加,桑葚多糖对目的细胞的抑制率明显增强,表明桑葚多糖抗肿瘤活性具有明显的量效、时效关系,进而根据细胞划痕实验结果表明桑葚多糖能大幅度抑制癌细胞迁移,最高可达68.89%。Chen 等[25]则关注桑葚多糖抗酒精性肝损伤活性,发现花色苷P-1-MFPs 和P-2-MFPs 对急性酒精性肝损伤所致小鼠体质量下降和血清ALT、AST、TG及肝组织MAD、SOD、GSH-PX 水平指标的紊乱具有显著的纠正作用。

1.3 白藜芦醇

白藜芦醇具有改善心血管疾病、抗炎、保护神经等多种药理作用。Keshtkar 等[26]通过不同浓度白藜芦醇处理离体胰岛细胞24 h 和72 h,研究胰岛的存活率、凋亡、凋亡标志物、胰岛素和C 肽的分泌,以及活性氧(reactive oxygen species,ROS)、缺氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor-1,HIF-1α)及其靶基因的产生,结果表明,白藜芦醇的存在显著降低HIF-1α 和ROS 的生成,减少细胞凋亡,促进VEGF、胰岛素和C 肽分泌。Giuseppe 等[27]给中年雄性小鼠腹腔内注射白藜芦醇20 mg/kg,连续5 周后检测到在白藜芦醇处理的肌肉中COX-2 显著降低,证实白藜芦醇的抗炎作用,并表明其抗炎作用先于SKM 纤维的修饰。但近两年对桑葚白藜芦醇的提取和机理研究均较少,有研究发现在温度41.44 ℃、59.99%乙醇、液料比25∶1(mL/g)、提取1.5 h 的条件下,所提取的白藜芦醇含量为0.877 mg/g[28]。

1.4 芦丁

芦丁是一种天然的抗氧化剂,具有广泛的药理活性,具有抗炎、降糖、减肥等作用[29]。芦丁是桑葚中黄酮类化合物的主要成分,有研究表明,桑葚中的芦丁含量为3.57 mg/g[30],但近年来对其提取优化的研究较少,多数集中于药理活性研究。Cheng 等[31]表示芦丁可显著影响肌原纤维蛋白的结构,具有较强的抗氧化活性。Li 等[32]发现芦丁通过抑制Caco-2 细胞中的双糖苷酶活性和葡萄糖转运来减弱餐后葡萄糖的吸收,经RT-qPCR 分析,MLPs通过下调磷脂酶、蛋白激酶A 和蛋白激酶C 的mRNA 表达,抑制SGLT1-GLUT2 通路,从而抑制葡萄糖吸收。

2 桑葚加工产品

2.1 桑葚果汁饮料

果汁饮料是当下水果加工最常见的一种方式,桑葚果汁因绿色营养、方便快捷等特点而备受欢迎,但仍存在营养成分损失、口味单一等问题。因此,科研人员对这些问题展开研究,如广州中大南沙科技创新产业园有限公司[33]以桑葚果汁为原料,白砂糖等为辅料,结合高压差提取、浓缩等工序,研发出一款白藜芦醇含量高、其他营养成分含量丰富的桑葚果汁。徐州工程学院等[34]通过缓冻后集成榨汁,再经超高温瞬时杀菌冷却的方式,较好地保持其营养成分及活性物质。董盼豪[35]以13 个品种的桑葚为研究对象,通过酚类物质含量选取适宜的桑葚,再基于高压射流磨系统探究全组分桑葚果汁饮料的制备及贮藏过程的变化。雷毅等[36]把桑葚和血橙进行复配,调制出一款果味明显、酸甜适中、回味较好的复合果汁。于泳渤[37]则以苹果梨含量82.96%、桑葚含量11%以及柠檬酸、白砂糖等进行复配,并联合超高压处理技术,研发出一款果汁香气浓郁、口感柔和、组织状态均一、营养成分保留较佳的复合果汁。多种桑葚饮料的开发丰富了饮料的种类,为消费者提供了多种选择,提高了桑葚的价值。

2.2 桑葚果酒

桑葚果酒是桑葚加工常见的产品之一,但存在稳定性不强、色泽不饱和、香味单一等问题。杨璐等[38]认为自然澄清效果不佳且时间较长,而机械澄清香味损失严重,为保持果酒的稳定性,生产优质的桑葚果酒,对比5种不同类型澄清剂发现,60 g/L 果胶酶处理的果酒香味与对照组最接近。色泽是酒的重要感官特征,高雨寒等[39]分析了不同冷浸渍时间对桑葚果酒色泽的影响,发现冷浸渍5 d 可显著提高桑葚酒的色泽饱和度。王婷等[40]以黑桑葚、白葡萄为原料,丰富果酒营养物质和风味的同时,促进复合桑葚酒新产品的开发。孔燕等[41-42]对比10 种酵母对桑葚酒挥发性风味物质的影响,发现酵母F15 最适合酿酒,还明确了陈酿时间越长,果酒的抗氧化能力越弱。四川轻工大学等[43]则公开了一种混菌发酵桑葚酒的制备方法,将异常威克汉逊酵母与酿酒酵母结合,提升桑葚酒总酯含量、改善口感以及香味的同时,降低总酸及挥发酸的含量。这些研究有助于桑葚果酒走向更广阔的消费市场。

2.3 桑葚酵素

酵素具有缓解便秘、改善肥胖等功效,成为近年来国内外研究的热点[44-45]。北京汉方食源生态科技研究院有限公司[46]发明的桑葚酵素是通过添加15%左右的发酵桑叶,提高其蛋白质含量,充分提高了桑叶的利用价值。吕明珊等[47]通过双响应面联合优化确定了桑葚酵素混菌发酵的最佳工艺为发酵温度36 ℃、时间16.4 h、接种量8.33×106CFU/mL、固形物添加量1.6°Brix,可有效提高酵素产品的超氧化物歧化酶活力、总酚含量,进而提高其抗氧化活性。魏雪琴等[48]以海藻酸钠与壳聚糖质量比为5∶2.82、交联时间为131 min、氯化钙浓度17.9 mg/mL,制备一款桑葚酵素食用凝胶,硬度为7.19 N、胶着性为6.60 N、咀嚼性为0.70 kgf。唐敏等[49]比较自然发酵与复合发酵的桑葚酵素发现,复合发酵的产品色泽较好,整体风味明显,抗氧化能力较强,与张莉等[50]的研究结果一致。

2.4 桑葚干

果干是市场上常见的增加水果附加值、延长货架期的加工产品,但存在干燥时营养成分损失严重、产品品质差等问题[51]。王世优等[52]以桑葚维生素C 含量、总糖含量、复水比和感官评价为指标,对比冷冻干燥、热风干燥以及自然干燥三个工艺发现,桑椹干品质优劣的排序为冷冻干燥>热风干燥60 ℃>热风干燥50 ℃>热风干燥70 ℃>自然干燥。宋志姣等[53]则深入探究了干燥工艺对桑葚花色苷含量和抗氧化活性的影响。结果表明,真空干燥产品的抗氧化能力最强,花色苷含量为2.20 mg/100 g,保留率达44.72%。董建军等[54]研究桑葚热风干燥特性时发现,其干燥过程为降速干燥,温度50 ℃为恒速干燥阶段。黄子建[55]探究超声辅助渗透处理对桑葚真空干燥的影响,发现在渗透剂浓度15%、超声功率190 W、超声温度50 ℃、超声时间60 min 的条件下,成品的花青素含量为282.95 μg/g、维生素C 含量为34.83 μg/g、感官评分为84.28,品质较好,色泽呈紫黑色,硬度适中,口感酥脆,果香味浓郁,且超声波处理可缩短20%的真空干燥时间。

2.5 桑葚果粉

桑葚果粉不仅可以延长贮藏期,降低贮存运输等费用,还能扩大应用范围,如应用于饼干、蛋糕、冲剂饮料等多种食品中。刘瑜等[56]探究的桑葚果粉的最佳制备工艺条件为麦芽糊精添加量3%、料液比2.5∶1、匀浆时间3 min,该条件下花色苷含量可达14.90 mg/g,果粉溶解度为41.27 g/100 g,并发现在pH 小于4、温度小于60 ℃条件下花色苷稳定,且氯化钠对花色苷含量有增加作用。Ma 等[57]研究不同载体对冻干桑葚粉理化及抗氧化活性的影响,结果表明5%的β-环糊精和5%的麦芽糖糊精生产果粉具有最高的溶解度和花青素保留率。Huang等[58]对桑葚果粉的应用进行研究,发现桑葚果粉能显著提高碎牛肉的抗氧化活性,并改变其流变特性,有助于形成致密的凝胶结构。盛金凤等[59]开发利用桑葚的副产物,对比桑葚果渣粉和全果粉对曲奇饼干品质的影响,综合感官评价结果得出添加3%的桑葚果渣粉或7%的全果粉制作的桑葚曲奇品质和口感最佳。

2.6 其他加工产品

桑葚加工方式较多,如果冻、酸奶、果醋、油等,均可较好地保留其风味及营养物质。林花等[60]以桑葚果汁配比55%、卡拉胶添加量1.25%、蔗糖添加量7%制作一款颜色深紫、清亮、组织完好、弹性适中、具有丰厚的桑葚风味和滋味、维生素C 含量达12.84 mg/100 g 的果冻。Du等[61]探究了桑葚副产物桑葚果渣对搅拌型酸奶的影响,发现桑葚果渣可显著提高酸奶样品的持水能力、稠度、黏度和黏度指数,并降低了酸奶样品的硬度,未来有可能作为天然稳定剂用于富含植物化学物质的功能性酸奶的制备。吴震等[62]以桑葚为原料、桑叶为辅料,采用固态发酵方式发酵了一款总酸含量为49.84 g/L,不挥发酸、总酚、总黄酮含量分别为7.25、2.72、2.16 g/L,风味物质丰富、风格明显的桑葚果渣醋。陈雅[63]以桑葚副产物桑葚籽为原料,研究桑葚籽油的加工工艺,通过建立回归模型,得到的最佳工艺为料液比1∶16,超声功率272 W,超声温度51 ℃,超声时间40 min,在此条件下测得桑葚籽出油率达30.14%,更大程度地提高了桑葚的附加值。

3 结论与展望

桑葚作为一种药食两用的农产品,具有丰富的营养价值和一定的药用价值,近年来桑葚加工得到发展,加工产品种类日益增多,深受消费者喜爱。但仍存在着一些不足,制约着桑葚产业的发展,如新鲜的桑葚易腐烂、不易运输的本质问题还未解决,将来可开发适用于易碰类产品的包装材质;桑葚加工时活性物质损失较大,加工工艺还需进一步优化;桑葚的活性成分含量高,具有保健作用,市场前景广阔,但以其为原料的保健产品较少;目前多数桑葚产品以桑葚汁为原料,对其他副产物的关注度不够,研究表明果渣中也含有丰富的营养成分,但目前果渣是废弃的状态,造成资源浪费。国外对桑葚活性成分的机理作用研究较多,而国内的研究较少,今后国内科研人员可对其药理作用进行深入研究。此外,桑葚的经济价值还未完全挖掘,因此,科研人员还需加大对桑葚整体的研究,同时将研究结果联系生产,更好地开发与利用桑葚资源。

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