许艳,张汆,陈志宏,徐红
(滁州学院生物与食品工程学院,安徽滁州239000)
果桑的研究与加工利用
许艳,张汆*,陈志宏,徐红
(滁州学院生物与食品工程学院,安徽滁州239000)
桑葚是一种种植历史悠久的浆果,随着育种技术的不断提高,出现了一些色彩鲜艳、果形硕大的桑葚新品种,使果桑的规模种植成为可能,现代果桑已经成为一种新型水果。果桑中含有丰富的营养物质和功能成分,尤其是丰富的花青素和维生素。作为一种新型水果及食品加工原料,果桑具有良好的市场开发前景。文中对国内外果桑加工、有效活性成分及其生理效应等研究成果进行了综述和介绍,为果桑资源的综合利用提供参考。
果桑;加工利用;功能成分;保健功能
桑葚(Mulberry)是桑科(Moraceae)植物的果实,属浆果。传统桑树品种是以桑叶养蚕为目的培育而成,不结桑果或果实很小,难以规模化、产业化生产加工。果桑是指以结果为主、或果叶兼用的一种桑树品种,其果实,即桑葚,果穗较大,色泽艳丽,营养丰富,口味鲜美。近年来,随着超大型、超长型桑葚新品种的成功培育,果桑的规模化种植和深加工条件日益成熟。一些新果桑品种的桑葚产量较高(15 t/hm2~30 t/hm2),果穗较长(10 cm~15 cm),显示出很高的经济效益[1]。
中国是世界上种植桑葚最多的国家,在各省均有桑葚分布,以江浙、两广一带较为集中,其中主要栽培品种有鲁桑、白桑、广东桑。近年来,在山东、四川等地,逐渐形成规模化果桑种植,在四川南充等地的种植面积达1 400 hm2,年产桑葚达数万吨[2]。此外,我国拥有很多野生桑葚种质资源,其中野生桑种有长穗桑、黑桑、蒙桑、唐鬼桑,变种有鬼桑(蒙桑的变种)、大叶桑(白桑的变种)等[3]。广阔的自然分布和众多种质资源都为中国桑葚产业的发展奠定了良好的基础。文中对国内外桑葚加工、有效活性成分及其生理作用等方面的研究成果进行了综述,旨在为桑葚资源的综合开发利用提供依据。
1.1 桑葚的营养组成
桑葚一般呈圆柱形,颜色有浅黄色、紫红至黑褐色,因品种不同,果实外形、粗细、长短及产量差异很大。以前多房前屋后,零散种植,现摘现食,很少售卖或加工。现在,新的果桑品种亩产可达2 500 kg,经济效益很高。此外,随着现代食品加工业和运输业的发展,开始有优质果桑品种的规模化种植,使得果桑的产业化加工成为可能。
桑葚色泽艳丽、口味酸甜、风味浓郁,富含各种营养组分,其主要营养组分见表1。
据分析,桑葚中含有丰富的碳水化合物、蛋白质和维生素,与其他水果相比,维生素E是苹果的2倍~10倍,锰是苹果的2倍~10倍,锌是苹果的2倍~10倍,硒是苹果的5倍~20倍、葡萄的10倍~40倍,是“天然富硒之王”。此外,桑椹中还含有白藜芦醇、芦丁、花青素、鞣酸、苹果酸、柠檬酸、脂肪酸和挥发油等多种功能活性组分,还含有如1-脱氧野尻霉素(1-deoxynojimycin,DNJ)、多糖(polysaccharide)、黄酮类化合物(flavonoids)等活性成分[4],被医学界誉为“21世纪的最佳保健果品”,具有调节免疫、促进造血细胞生长、抗诱变、抗衰老、降血糖、降血脂、护肝等保健作用[5]。作为功能性食品的原料,国家已将桑椹列入“既是食品又是药品”的保健品行列[6]。
表1 新鲜桑葚主要营养组分[7]Table 1 Main nutritional components of fresh mulberries
桑葚含有多种人体所必需的营养物质,如人体必需氨基酸及易于吸收的多糖、维生素、钙、铁、锌、硒等矿物质,能促进T淋巴细胞的成熟,提高其对淋巴细胞的杀伤效应[8],提高免疫力,也可促进新陈代谢,有一定的生理学价值[9]。桑椹中含有丰富的白藜芦醇、芦丁和黄酮和多酚类活性物质,在预防人体心血管疾病、抗炎、抗病毒、抗氧化和抗衰老等方面有着一定功效。在中医临床上,桑椹多用于治疗肝肾亏虚,阴血不足所致的贫血、失眠健忘、头晕目眩、须发早白、神经衰弱及习惯性便秘等病症。
1.2 桑葚的保健功能及机理
桑葚中除含有丰富的碳水化合物、蛋白质、维生素,还有很多生理活性组分,如白藜芦醇、芦丁、花青素、鞣酸、生物碱、花青素等,这些物质一般都具有显著的抗氧化、抗突变、提高机体免疫力的作用。因此,桑葚的生理保健功能与此类物质有着密切的关系。
1.2.1 抗氧化作用
人和动物在新陈代谢过程中会产生很多自由基。如脂类,会氧化产生各种过氧化物。这些物质具有很强的反应活性,必须及时清理出体外,否则会攻击机体正常细胞,引起细胞发生病变。因此,必须补充充足的抗氧化组分,而茶叶中的茶多酚、果蔬中的各种维生素、多糖、多酚是良好的天然抗氧化剂。其中多糖不仅可以作为免疫促进剂,调节机体免疫功能,还可以在抗肿瘤、抗辐射等方面发挥广泛的作用[10]。色素、多酚在治疗各种血液循环失调疾病、预防心脑血管疾病方面有显著的疗效[11]。
桑葚中含有丰富的天然抗氧化组分,在清除自由基、预防衰老方面显示积极作用。Ji-Yeon Yang等[12]对桑葚甲醇提取物的抗氧化性和抗菌活性进行了分析,得知桑色素是其中的活性物质。可有效抑制自由基的活性。此外,桑色素对变异链球菌也具有温和的抑制作用。Mehmet Ali Y1lmaz等[13]研究发现,桑葚子油(Mulberry Seed Oil,MSO)也具有较强的自由基清除能力。从桑葚果渣中提取MSO的主要脂肪酸为亚油酸,含量为66%~80%。其中δ-生育酚含量1 645 mg/kg~2 587 mg/kg,γ-生育酚含量 299 mg/kg~854 mg/kg。Shihph等[14]研究发现,桑葚提取物(以乙烷和丁醇为溶剂)含有丰富的酚类物质和色素,能显著降低快速衰老型小鼠(Senescence Accelerated Mouse,SAM)大脑中β-淀粉样蛋白含量,提高抗氧化酶活性,从而证明了桑葚提取物具有延缓小鼠记忆力衰退的功能。
1.2.2 抗病毒作用
长久以来,生存环境中所存在的病毒一直危害着人类和动物的健康,一经感染,很难治愈,如甲肝病毒、乙肝病毒、禽流感病毒、感冒病毒等等。因此,开发高效的抗病毒药剂是急切且必要的任务。
诺瓦克病毒[15]是引起食源性病毒肠胃炎的最常见因素,世界上90%的非细菌性流行病爆发也是由该病毒引起。猫杯状病毒-F9(Feline calicivirus-F9,FCVF9)、鼠科诺瓦克病毒-1(Murine Novakovirus-1,MNV-1)的噬菌斑测定和逆转录聚合酶链反应的实验证明桑葚种子提取物[Mulberry(Morus alba)Seed Extracts,MAS]具有抗病毒功能。当桑葚种子提取物MAS、MASF1同时添加到含有病毒FCV-F9和MNV-1的细胞中,可得到最大的抗毒效果。进一步的研究表明,MAS和MAS-F1通过阻碍食源性病毒初始阶段的复制,从而达到抑制病毒感染的作用。同时MAS-F1对MNV-1、FCV-F9聚合酶基因表达抑制作用存在显著的剂量效应关系,如多酚中的矢车菊素能更加有效的抑制聚合酶基因的表达。急性呼吸道感染中以流感病毒(influenza virus)和呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus,RSV)引起的感染较多发且易流行、易加重,至今无有效的疫苗可以预防,现有的西药疗效虽比较明显,但副作用大[16]和耐药性的缺点也较突出[17]。在广东凉茶和夏桑菊中,桑葚作为主要成分用于清热解毒、预防或治疗感冒及上呼吸道感染。王学兵等[18]以桑叶的提取成分对10日龄~12日龄鸡胚中禽流感病毒(avian influenza,AIV)作用的实验中,发现其有一定的阻断和抑制作用。
1.2.3 降血糖作用
随着中国居民生活水平的改善,一些疾病的发病率也随之增加,如肥胖、“三高”(高血压、高血脂、高血糖)以及糖尿病等所谓“富贵病”正成为困扰现代消费者的主要健康问题。目前在一些大中城市,存在着糖尿病高发、年青化的趋势。幸运的是,自然界有很多食物对于人体血糖具有一定的调理和治疗功效,如桑葚。Mariana N等[19]通过实验证明桑果这种小型浆果有抗氧化性。用添加了桑果提取物的水喂食糖尿病模型大鼠五周,使大鼠的血糖水平从252 mg/dL降到155 mg/dL,降低了38.5%。由此可知桑葚提取物有显著的降糖效果。田春雨等[20]以链脲佐菌素(Streptozocin,STZ)和高能饲料诱发的II型糖尿病(Type 2 Diabctesmellitus,T2DM)模型大鼠为研究对象,得出桑葚多糖能有效降低大鼠的血糖,并平衡血脂。王瑞坡等[21]研究发现,桑葚乙酸乙酯萃取物(Ethyl acetate Extracts in Mulberry,EEM)对链脲佐菌素(STZ)诱导糖尿病模型大鼠具有降血糖作用,EEM能有效控制糖尿病大鼠血糖水平,在一定程度上改善糖脂代谢紊乱。
1.2.4 其他功能
1.2.4.1 抗癌
Sang-Uk Chon等[22]研究显示,桑树根中的总酚含量最高117.7 mg/kg(干基),其次是树叶71.4 mg/kg、枝杈49.0 mg/kg和果实11.2 mg/kg。甲醇提取物中的总酚含量与其自由基清除活性高度相关,可抑制人胃癌细胞系的增殖。
1.2.4.2 抗衰老
江岩[23]利用黑腹果蝇研究桑葚的抗衰老作用,结果表明,桑葚花青素可增强果蝇体内的抗氧化酶活性,抑制脂质过氧化反应,可延长果蝇寿命。
桑葚属于浆果类,不耐贮藏,成熟快、采收期较短,极易腐烂,不利于新鲜桑果的异地流通销售。因此,对于产业化、规模化种植的果桑而言,深加工是必须面对的问题。目前,据文献报道,桑葚加工产品多以果汁、桑椹酒等为主。
2.1 桑葚果汁
新鲜桑葚的出汁率较高,比较适合加工成果汁产品。目前市场上的桑葚果汁可简单分为桑葚原汁和调配性果汁两种类型。桑葚原汁由桑葚鲜果直接压榨或采用干果复水后压榨而成,其味道较为清淡,价格很高,多出现在高档酒店,市场上很少见。桑葚调配型果汁是以桑葚原汁为原料添加甜味剂、香精等配料调配而成,目前仅在国内少数地区有售。
桑葚中含有一定果胶,会影响果汁压榨时的出汁率。许雪莹等[24]研究发现,用0.04%果胶酶,在pH3.5,45℃条件下处理3 h,可将桑葚的出汁率从原来的52.8%提高到70%,提高了17.2%。徐丽萍等[25]通过实验发现,用果胶酶、纤维素酶单独处理的效果较明显,出汁率分别可达到75.21%、74.55%。复合酶解的效果更好,采用果胶酶和纤维素酶(1.0∶1.36),在pH5.0、49.5℃下酶解2.6 h,桑葚出汁率可达86.13%,较单酶处理提高了10.92%。马慧等[26]研究了同时利用桑叶和桑葚加工一种复合、调味型果汁的加工工艺,所得桑葚复合饮料,酸甜可口,风味纯正突出,颜色紫红,具有桑葚和桑叶特有的香气。除了单独利用桑葚加工果汁外,将桑葚果汁与其他果汁复配,也可以得到风味独特、营养更全面的新型果汁产品。曹德玉等[27]将20%的桑葚果汁与20%的甜橙汁混合,经调味后,得到一种颜色紫红、甜酸适口、口感纯厚的桑葚甜橙复合果汁饮料。桑葚果汁颜色靓丽,富含花青素,目前大众市场仍属空白,前景广阔。
2.2 桑葚果酒
桑甚酒所含的花青素是红葡萄酒的5倍,白黎芦醇含量为1.38 μg/mL,常饮可增强体质和免疫力。以桑葚为原料不仅可以酿造出口味纯正、色香味俱佳的桑葚果酒,还可以与猕猴桃、枸杞、苦艾等材料复配,加工各种复合果酒。
史清龙等[28]以新鲜桑葚果实为原料,果肉破碎加入0.04%果胶酶取汁后,加入适量蜂蜜并接入法国KD活性干酵母0.3 g/L,18℃~20℃下发酵12 d后,陈酿3~4个月,经澄清等工艺处理,可得到含糖量高,酒精度较低,口味酸甜适宜的营养型桑葚酒。章伯元等[29]将桑葚应用于猕猴桃酿酒工艺中,改善了猕猴桃酒的单一色泽,使其具有类似红酒的品质。唐虎利等[30]将新鲜桑葚果加入亚硫酸破碎取汁,加柠檬酸、果胶酶,澄清处理,制得桑葚发酵酒,调入葡萄酒、苦艾浸泡酒、薄荷浸泡酒,得到口感独特的营养桑葚酒。申瑾瑜[31]将桑葚原汁与蜂蜜液混合,在最佳条件下进行酒精发酵,研制一种具有双重营养和风味的低糖低酒精度桑葚蜂蜜酒。
2.3 其它产品
2.3.1 桑葚果醋
桑葚果醋具有促进消化、护肤养颜、软化血管、降低血脂和血压等独特的保健功效[32]。Liljeberg等[33]研究表明在食用淀粉类食物时给予醋酸能延缓胃排空率,从而降低餐后葡萄糖和胰岛素响应。徐辉艳等[34]研究发现,用10%的AS 1.41醋酸菌接种,并在80 r/min的转速下搅拌,33℃温度下发酵,得到的桑葚果醋发酵效果最佳。余永建[35]以桑葚果汁为主要原料,用10%的沪酿1.01号醋酸菌接种,在31℃温度下,以0.15 mL/ min的通气量进行通气,从而得到质量高、成本低的桑葚果醋。
2.3.2 桑葚酸奶
酸奶具有促进肠胃消化,增加钙元素的吸收,降低胆固醇等功效。以桑葚为原料制成的酸奶,不仅提高了酸奶制品的风味,还具有调节机体免疫力、抗氧化、预防心脑血管疾病等多种生理功能。吕长鑫[36]用5%桑葚汁,83.8%鲜牛乳为主要原料,8%蔗糖,0.2%的黄原胶为辅料,并在3%接种量下发酵2 h,研制出了具有桑葚和牛乳独特风味的营养保健型酸奶制品。王超等[37]以桑葚、脱脂乳为原料,白砂糖、稳定剂等为辅料,采用驯化的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌进行发酵研制酸奶,制得的凝固型桑葚酸奶营养丰富,气味纯正,酸甜可口,具有极高的保健功能。
2.3.3 桑葚果粉
桑葚果粉以桑葚为原料,配制其他营养成分,运用现代食品干燥加工技术制成的一种休闲食品。崔素芬等[38]以新鲜桑葚果浆为原料,麦芽糊精为辅料,采用离心喷雾干燥技术制备桑葚果粉。以产品得粉率、含水量、VC含量等为考察指标,得到了适宜的加工工艺,即进风温度为200℃,出风温度为100℃,离心泵转速为260 r/min,流量泵流速为24 mL/min。
在新的中国居民膳食指南中,水果是其中重要组成,其摄入量在平衡人体营养、保持机体健康方面发挥重要作用。与普通水果相比,现在提出的“第三代水果”,又称“3G水果”,特指分布在荒山林区、尚未广泛开发利用的野生山果及一些新开发的特优水果。桑葚就是一种“3G水果”。有研究表明,第三代水果的营养价值远高于前两代水果,同时还具有重要的观赏、药用、香料、油脂和水土保持的作用,国际市场供不应求。
桑葚为一种非传统水果,随着对桑葚营养保健功能及其机理的深入研究,消费者对桑葚及其加工产品的认知度也在不断提高。此外,随着育种技术的发展,目前成功培育出来很多高产、优质的果桑品质,产量高、果型大,适宜规模化种植、产业化加工,具有很好的市场前景。在未来,桑葚作为新型水果的加工利用应在传统水果深加工技术和产品类型方面有所突破,应切合现代消费者的生活模式和消费习惯,加工一些更易于携带、轻便、食用方便且营养丰富、货架期更长的产品。
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The Development of Fruit Mulberry Researching,Processing and Utilizations
XU Yan,ZHANG Cuan*,CHEN Zhi-hong,XU Hong
(School of Biological and Food Engineering,Chuzhou University,Chuzhou 239000,Anhui,China)
Mulberry is one kind of berrys,and has a long history of planting in China.With the improving of breeding technology,some new colorful and huge fruit mulberry varieties emerge,and it can be planted in a large scale.By now,fruit mulberry has been a new kind of fruits into the homes of ordinary people.There are numerous nutrients and functional components in fruit mulberry,especially amount of anthocyanins and vitamins.As one of new fruits and food materials,fruit mulberry has a good market prospect.Some research results about fruit mulberry,such as processing,active ingredients and its physiological effects,were summarized and introduced in the article,and which might be references to fruit mulberry further utilization.
fruit mulberry;processing and utilization;functional components;healthy function
2016-11-20
2016年安徽省大学生创新创业训练计划项目“果桑浓缩汁加工工艺及产品特性研究”(201610377069);滁州学院大学生创新创业训练计划项目(2016CXXL078)
许艳(1993—),女(汉),本科在读,研究方向:食品质量与安全。
*通信作者:张汆(1970—),女(汉),教授,博士,主要从事食品化学和营养学方面的研究。
10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.045