“藥食同源”植物酵素研究進展

饒智，陳彥坤，劉斌，謝夢洲*

1(湖南中醫藥大學 藥學院，湖南 長沙，410208) 2(湖南中醫藥大學，中醫診斷重點實驗室，湖南 長沙，410208) 3(湖南2011數字中醫藥協同創新中心，湖南 長沙，410007) 4(湖南省藥食同源功能性食品工程技術研究中心，湖南 長沙，410208)

“藥食同源”指食物與藥物具有相同的起源，一些藥物即是食物，又是藥物，二者之間沒有絕對的分界。古代醫學家將中藥的“四性”、“五味”理論應用到食物當中，認為每種食物也具備“四性”、“五味”。我國“藥食同源”的思想是中醫養生思想的反映，包括“食養”、“食療”、“藥膳”等內容[1]。

酵素是“酶”的舊譯，是由生物體產生具有催化活性的生物大分子，人體的新陳代謝、機體免疫和組織修復等生命活動必須在酶的參與下才能完成[2]。酵素食品是指以水果、蔬菜、糙米、菇類或藥食同源中藥為原料，經酵母菌、乳酸菌和霉菌等微生物發酵而成的功能性食品[3]。

現今，隨著社會經濟的發展、生活水平的提高，人們的養生保健意識也逐漸增強。人們的飲食觀念從最初的“吃飽”、“吃好”，逐漸轉變為如今的“綠色食品”、“無污染食品”、“純天然食品”，“藥食同源”、“酵素”等字眼也開始變得流行起來。利用“藥食同源”植物資源，開發出具有防治疾病功能的新型食品成為一種新趨勢。“藥食同源”植物酵素含有豐富的有益菌和活性成分，結合了藥食兩用植物的藥效作用和酵素食品的營養保健功能，成為近年來酵素產品開發的新熱點。因此，“藥食同源”植物酵素有著很大的研究空間。本文對前人的研究加以綜述，以期對“藥食同源”植物酵素的進一步開發和研究提供參考。

1 “藥食同源”植物酵素中的主要微生物和酶類

1.1 主要微生物

“藥食同源”植物酵素利用的微生物主要為酵母菌、乳酸菌、醋酸菌以及霉菌等[4]。杜麗平等[5]利用變性梯度凝膠電泳(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis, PCR-DGGE)技術發現木瓜酵素中微生物種類較為豐富，其中假腸膜明串珠菌、假絲酵母為發酵初期優勢菌，植物乳桿菌、釀酒酵母和畢赤酵母為發酵全程優勢菌。高慶超等[6]研究發現，黑果枸杞酵素在自然發酵過程中優勢細菌為乳桿菌屬，優勢真菌為子囊菌門和擔子菌門；在發酵 60 d后，主要細菌為乳桿菌屬，主要真菌為酵母屬。趙光遠等[7]利用酵母菌和植物乳桿菌為發酵劑，制得的紅棗酵素飲料酸甜可口、風味適宜, 且伴有濃郁的棗香。

1.2 主要酶類

“藥食同源”植物經過微生物發酵后含有豐富的酶類，其中主要的功效酶有超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、蛋白酶和脂肪酶等[8]。

超氧化物歧化酶是一種抗氧化金屬酶，它能夠催化超氧陰離子自由基歧化生成氧和過氧化氫，能夠特異性的清除超氧陰離子，具有防御氧毒、抗輻射以及防治腫瘤等藥用功效[9]。一些藥食同源類植物，如桑葚、山藥、沙棘等，都含有豐富的SOD酶。郭偉峰等[10]以桑葚為原料，通過對發酵工藝進行優化，制備的桑葚酵素飲料的SOD酶活力達24 122.2 U/mL，比桑葚果汁的SOD酶活力(10 818.7 U/mL)提高了123%。費鵬等[11]通過優化懷山藥酵素發酵工藝，發現最佳發酵工藝條件下,懷山藥酵素液SOD的活性可到達15.35 U/mL。

蛋白酶和脂肪酶都屬于水解酶類，水解酶是一類特殊的轉移酶，在生物體中起著催化水解反應的作用。蛋白酶可以將蛋白質水解成小分子肽和氨基酸，促進人體的吸收，維持機體的正常運轉；脂肪酶是一種具有多種催化能力的酶，可以催化分解油脂，也可以催化一些水不溶性酯類的水解。藥食同源類植物中含有的蛋白酶和脂肪酶可以補充人體對某些特定酶的需求，因此具有很大的開發價值。王振斌等[12]通過超聲波來促進多菌種混菌發酵，制得的葛根酵素中蛋白酶和脂肪酶活力分別為55.32 U/mL和125.9 U/mL。葛朋燁[13]在研制的沙棘果汁酵素粉中檢測出蛋白酶活力大于等于(3685±10)U/g，脂肪酶活力大于等于(55±5)U/g。

2 “藥食同源”植物酵素中的活性成分

2.1 多酚

多酚又叫單寧或鞣質，常存在于植物性食物及中藥材中，包括黃酮類、類黃酮類、酚酸類及花色苷類等[14]。王瑾等[15]通過紫外檢測和液相檢測的方法分別測定了桑葚酵素中多酚物質和原花青素的質量濃度，分別為1.615×103mg/L和5.334 mg/mL。劉濤等[16]研究發現，桑葚酵素在發酵30 d后，總酚含量增加了5.0%。潘梓源等[17]通過優化桂圓酵素發酵工藝，得到桂圓酵素的總酚質量濃度達到(46.05±0.76)μg/mL。

2.2 多糖

多糖類是構成生命的四大基本物質之一，對人體生命活動的正常進行起著至關重要的作用。許多藥食同源植物中含有的多糖類物質，如淀粉、纖維素等，具有降血糖、抗病毒、防癌、防衰老、提高免疫力等作用。楊婧娟等[18]通過研究黃精的發酵工藝，發現最佳工藝條件下制備的黃精酵素多糖含量可達到469.84 mg/g。葛瑞宏等[19]利用桂圓水提液發酵制備的桂圓酵素中，原液胞外多糖質量濃度為1.108 6 mg/mL。

2.3 有機酸

有機酸是指具有酸性的有機化合物，具有殺菌消炎、抗氧化、增強抵抗力、維持人體酸堿平衡的作用。一些藥食同源植物的葉、根、果實中都含有豐富的有機酸，如桑葚、百合、梔子花等。韋仕靜[20]研究發現，桑葚酵素中含有豐富的有機酸。方晟等[21]研究發現，百合酵素有機酸含量隨發酵的進行而逐漸上升，在發酵60～80 d之間達到最高，隨后趨于穩定或略微降低。陳犇等[22]在制備梔子花酵素的研究中發現，隨著發酵時間的延長，酵素營養液中有機酸含量呈現上升趨勢。

2.4 其它活性成分

“藥食同源”植物酵素中還含有許多其它活性成分，如磷脂類、皂苷類、甾醇類、雜環類化合物等。郭紅蓮等[23]在枸杞酵素的研究中應用固相微萃取-氣質聯用的技術分析鑒定出64種風味物質，其中包括20種酯類、9種醛類、6種酮類、23種醇類、3種酸類和3種芳香雜環類。

3 “藥食同源”植物酵素的保健作用

3.1 抗氧化作用

抗氧化自由基指僅以低濃度存在就可以有效抑制自由基氧化反應的物質。葛瑞宏等[19]研究發現桂圓酵素原液可以清除自由基，具有一定的抗氧化活性。蘇龍等[24]以芒果和木瓜為原材料進行自然發酵，制備的復合酵素具有較好的抗氧化活性，對超氧自由基、羥基自由基、DPPH自由基、ABTS自由基具備較高的清除能力。周穎等[25]研究發現，生姜酵素在發酵第6天時DPPH自由基清除率達到最高，將發酵液稀釋30倍后清除率仍高達94.33%。賈麗麗等[26]通過研究冬棗酵素的發酵過程，發現隨著發酵時間的延長，發酵液的還原力和羥自由基清除率均呈現不斷上升趨勢。

3.2 抗腫瘤作用

現代藥理研究表明，諾麗酵素具有抗腫瘤的作用[27-28]。陸雨等[29]從諾利酵素中分離出16個化合物，并采用MTT法研究化合物的體外抗腫瘤活性，研究結果發現化合物cyclo-(L-Pro-L-Leu)對HepG2和HeLa細胞有較為顯著的抑制作用，IC50值分別為23.73、16.55 μg/mL；化合物(+)-丁香脂素對HeLa細胞有一定的抑制活性，IC50值為47.12 μg/mL。

3.3 改善腸胃功能

酵素中含有大量對腸道有益的菌群，可以促進腸道對食物的消化吸收，防止便秘的形成。蔡爽[30]研究發現，人參術苓酵素能夠有效治療非潰瘍性消化不良、調節脾胃功能。楊權等[31]在研究“藥食同源”型諾麗酵素對小鼠胃腸道動力的影響的實驗中，分別以小劑量組(2.1 mL/kg)、中劑量組(4.2 mL/kg)及大劑量組(8.4 mL/kg)飼養小鼠，結果發現不同劑量的諾麗酵素對于促進小腸推進、加快胃腸蠕動的效果不同，中、大劑量組的影響效果最差，諾麗酵素一定程度上可以改善雌鼠的胃動力，而對雄鼠胃動力作用的影響效果不明顯。

3.4 提高免疫力

酵素具有提高人體免疫力的功能。趙金鳳等[32]研究發現，敖東酵素能夠顯著增強小鼠脾淋巴細胞的增殖能力(P<0.05)，因此敖東酵素具有增強細胞免疫的功能。劉春花等[33]通過研究植物酵素對機體免疫功能的影響，發現植物酵素能夠增強單核-巨噬細胞系統功能、NK 細胞活性、體液免疫功能，提高血清溶菌酶水平，進而提高機體非特異性和特異性免疫功能。

3.5 美白抗衰老

酵素可以清潔皮膚、去除油脂、改善肌膚狀況，并且能夠加快皮膚細胞的新陳代謝。任清等[34]通過體外實驗和人體實驗2種方法對酵素的美白抗衰老功效進行研究，發現膏狀酵素和粉狀酵素均有美白功效，且膏狀酵素美白效果較為明顯。田中清隆等[35]通過細胞試驗發現李子酵素分解物Clairju對角化細胞吞噬黑色素起抑制作用，通過人體試驗發現使用含李子酵素分解物Clairju的產品，人體內黑素指數出現顯著降低。

4 “藥食同源”植物酵素的發酵機制

4.1 酵母菌發酵

酵母菌是一類單細胞、球狀或橢球狀、以芽殖或裂殖方式繁殖的真核微生物。酵母菌是發酵產品中應用最廣泛的微生物之一。趙玉平等[36]利用畢赤酵母發酵山楂汁，發現酵母菌接種量10%，20 ℃，溶氧25%～35%時發酵72 h，山植汁總酸由17.1 g/L下降到3.52 g/L,總酸下降79.6%。趙丹等[37]利用葡萄酒酵母發酵靈芝，制備得到的發酵液對DPPH自由基和羥自由基清除能力明顯高于靈芝水提液，且體積分數在0.05%～0.2%范圍內的靈芝發酵液可顯著促進成纖維細胞的增殖，起到抗衰老作用。

4.2 乳酸菌發酵

乳酸菌是一類能夠將碳水化合物發酵成乳酸的細菌。乳酸菌發酵是酵素產品應用較為廣泛的一種發酵方式。葉朋飛等[38]以感官評分為衡量指標，根據正交試驗結果得出植物乳桿菌ST發酵云參酵素的最佳工藝條件為：蔗糖添加量8%，植物乳桿菌ST接種量1×105CFU/mL，37 ℃厭氧發酵20 h。與發酵前相比，云參酵素中可滴定酸含量、蛋白酶活性和DPPH自由基清除能力顯著提高。KWAW等[39-40]利用植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌和副干酪乳桿菌發酵桑葚汁，制備得到的桑葚酵素中酚類物質質量濃度由6.51 mg/mL提高到8.34 mg/mL，DPPH自由基清除能力從59.17%提高至73.64%。

4.3 霉菌發酵

霉菌是真菌的一種，其菌絲體較發達，無較大的子實體。霉菌也是“藥食同源”植物酵素利用的主要微生物之一。蘇春雷等[41]利用米根霉和黑曲霉發酵制備余甘子酵素，采用單因素試驗和響應面法優化，以游離氨基酸含量和總酚含量為考察指標，研究確定了新型余甘子酵素的最佳發酵工藝：V(原料)∶V(糖水)=1∶1，米根霉曲種添加量0.80%(質量分數)，黑曲霉曲種添加量0.85%(質量分數)，前發酵34 h，主發酵49 d，該發酵工藝下制得的余甘子酵素中游離氨基酸質量濃度和總酚質量濃度較響應面優化前相比分別提高了0.2 mg/mL和0.25 mg/mL。

4.4 混菌發酵

混菌發酵是指利用2種或以上微生物對酵素進行發酵，從而使產品能夠得到更多的代謝產物。張巧等[42]以1.0%酵母菌接種量，1.5%醋酸菌接種量，1.0%乳酸菌接種量對大果山楂進行混菌發酵，得到的發酵液中總酚質量濃度為7.34 mg/mL，SOD活力為19.68 U/mL，分別比自然發酵提高了27.2%和17.71%。董潔等[43]以金絲小棗棗泥為主要原料，利用酵母菌和乳酸菌進行復合發酵，通過實驗研究得出復合發酵過程中的工藝參數：30 ℃條件下，酵母菌發酵12 h;37 ℃條件下，乳酸菌發酵28 h，低溫后酵24 h。

5 結論與展望

近年來，隨著生活水平的提高，人們對飲食的要求也越來越高。開發純天然新型健康食品成為一種新的潮流，尤其是利用藥食兩用植物資源研發的新型食品越發受到消費者們的青睞。而酵素作為一種發酵產品，含有豐富的有益物質，利用“藥食同源”植物制備的酵素不僅可以發揮食物的藥用療效，而且還可以改善藥材中的特殊氣味，提高產品的風味。

我國對酵素的研究起步較晚，目前也未建立起酵素產品的相關質量評價標準，導致市面上的一些酵素產品質量參差不齊，產品種類相對單一。因此，行業部門要加強監管，盡快建立健全相關質量技術標準。此外，“藥食同源”植物中含有十分豐富的有機成分，如何通過確定其中主要的有效功能成分，從而開發出具有特定保健功能的酵素產品，應成為當下研究者們思考與解決的問題。