“药食同源”植物酵素研究进展

饶智，陈彦坤，刘斌，谢梦洲*

1(湖南中医药大学 药学院，湖南 长沙，410208) 2(湖南中医药大学，中医诊断重点实验室，湖南 长沙，410208) 3(湖南2011数字中医药协同创新中心，湖南 长沙，410007) 4(湖南省药食同源功能性食品工程技术研究中心，湖南 长沙，410208)

“药食同源”指食物与药物具有相同的起源，一些药物即是食物，又是药物，二者之间没有绝对的分界。古代医学家将中药的“四性”、“五味”理论应用到食物当中，认为每种食物也具备“四性”、“五味”。我国“药食同源”的思想是中医养生思想的反映，包括“食养”、“食疗”、“药膳”等内容[1]。

酵素是“酶”的旧译，是由生物体产生具有催化活性的生物大分子，人体的新陈代谢、机体免疫和组织修复等生命活动必须在酶的参与下才能完成[2]。酵素食品是指以水果、蔬菜、糙米、菇类或药食同源中药为原料，经酵母菌、乳酸菌和霉菌等微生物发酵而成的功能性食品[3]。

现今，随着社会经济的发展、生活水平的提高，人们的养生保健意识也逐渐增强。人们的饮食观念从最初的“吃饱”、“吃好”，逐渐转变为如今的“绿色食品”、“无污染食品”、“纯天然食品”，“药食同源”、“酵素”等字眼也开始变得流行起来。利用“药食同源”植物资源，开发出具有防治疾病功能的新型食品成为一种新趋势。“药食同源”植物酵素含有丰富的有益菌和活性成分，结合了药食两用植物的药效作用和酵素食品的营养保健功能，成为近年来酵素产品开发的新热点。因此，“药食同源”植物酵素有着很大的研究空间。本文对前人的研究加以综述，以期对“药食同源”植物酵素的进一步开发和研究提供参考。

1 “药食同源”植物酵素中的主要微生物和酶类

1.1 主要微生物

“药食同源”植物酵素利用的微生物主要为酵母菌、乳酸菌、醋酸菌以及霉菌等[4]。杜丽平等[5]利用变性梯度凝胶电泳(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis, PCR-DGGE)技术发现木瓜酵素中微生物种类较为丰富，其中假肠膜明串珠菌、假丝酵母为发酵初期优势菌，植物乳杆菌、酿酒酵母和毕赤酵母为发酵全程优势菌。高庆超等[6]研究发现，黑果枸杞酵素在自然发酵过程中优势细菌为乳杆菌属，优势真菌为子囊菌门和担子菌门；在发酵 60 d后，主要细菌为乳杆菌属，主要真菌为酵母属。赵光远等[7]利用酵母菌和植物乳杆菌为发酵剂，制得的红枣酵素饮料酸甜可口、风味适宜, 且伴有浓郁的枣香。

1.2 主要酶类

“药食同源”植物经过微生物发酵后含有丰富的酶类，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种抗氧化金属酶，它能够催化超氧阴离子自由基歧化生成氧和过氧化氢，能够特异性的清除超氧阴离子，具有防御氧毒、抗辐射以及防治肿瘤等药用功效[9]。一些药食同源类植物，如桑葚、山药、沙棘等，都含有丰富的SOD酶。郭伟峰等[10]以桑葚为原料，通过对发酵工艺进行优化，制备的桑葚酵素饮料的SOD酶活力达24 122.2 U/mL，比桑葚果汁的SOD酶活力(10 818.7 U/mL)提高了123%。费鹏等[11]通过优化怀山药酵素发酵工艺，发现最佳发酵工艺条件下,怀山药酵素液SOD的活性可到达15.35 U/mL。

蛋白酶和脂肪酶都属于水解酶类，水解酶是一类特殊的转移酶，在生物体中起着催化水解反应的作用。蛋白酶可以将蛋白质水解成小分子肽和氨基酸，促进人体的吸收，维持机体的正常运转；脂肪酶是一种具有多种催化能力的酶，可以催化分解油脂，也可以催化一些水不溶性酯类的水解。药食同源类植物中含有的蛋白酶和脂肪酶可以补充人体对某些特定酶的需求，因此具有很大的开发价值。王振斌等[12]通过超声波来促进多菌种混菌发酵，制得的葛根酵素中蛋白酶和脂肪酶活力分别为55.32 U/mL和125.9 U/mL。葛朋烨[13]在研制的沙棘果汁酵素粉中检测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 “药食同源”植物酵素中的活性成分

2.1 多酚

多酚又叫单宁或鞣质，常存在于植物性食物及中药材中，包括黄酮类、类黄酮类、酚酸类及花色苷类等[14]。王瑾等[15]通过紫外检测和液相检测的方法分别测定了桑葚酵素中多酚物质和原花青素的质量浓度，分别为1.615×103mg/L和5.334 mg/mL。刘涛等[16]研究发现，桑葚酵素在发酵30 d后，总酚含量增加了5.0%。潘梓源等[17]通过优化桂圆酵素发酵工艺，得到桂圆酵素的总酚质量浓度达到(46.05±0.76)μg/mL。

2.2 多糖

多糖类是构成生命的四大基本物质之一，对人体生命活动的正常进行起着至关重要的作用。许多药食同源植物中含有的多糖类物质，如淀粉、纤维素等，具有降血糖、抗病毒、防癌、防衰老、提高免疫力等作用。杨婧娟等[18]通过研究黄精的发酵工艺，发现最佳工艺条件下制备的黄精酵素多糖含量可达到469.84 mg/g。葛瑞宏等[19]利用桂圆水提液发酵制备的桂圆酵素中，原液胞外多糖质量浓度为1.108 6 mg/mL。

2.3 有机酸

有机酸是指具有酸性的有机化合物，具有杀菌消炎、抗氧化、增强抵抗力、维持人体酸碱平衡的作用。一些药食同源植物的叶、根、果实中都含有丰富的有机酸，如桑葚、百合、栀子花等。韦仕静[20]研究发现，桑葚酵素中含有丰富的有机酸。方晟等[21]研究发现，百合酵素有机酸含量随发酵的进行而逐渐上升，在发酵60～80 d之间达到最高，随后趋于稳定或略微降低。陈犇等[22]在制备栀子花酵素的研究中发现，随着发酵时间的延长，酵素营养液中有机酸含量呈现上升趋势。

2.4 其它活性成分

“药食同源”植物酵素中还含有许多其它活性成分，如磷脂类、皂苷类、甾醇类、杂环类化合物等。郭红莲等[23]在枸杞酵素的研究中应用固相微萃取-气质联用的技术分析鉴定出64种风味物质，其中包括20种酯类、9种醛类、6种酮类、23种醇类、3种酸类和3种芳香杂环类。

3 “药食同源”植物酵素的保健作用

3.1 抗氧化作用

抗氧化自由基指仅以低浓度存在就可以有效抑制自由基氧化反应的物质。葛瑞宏等[19]研究发现桂圆酵素原液可以清除自由基，具有一定的抗氧化活性。苏龙等[24]以芒果和木瓜为原材料进行自然发酵，制备的复合酵素具有较好的抗氧化活性，对超氧自由基、羟基自由基、DPPH自由基、ABTS自由基具备较高的清除能力。周颖等[25]研究发现，生姜酵素在发酵第6天时DPPH自由基清除率达到最高，将发酵液稀释30倍后清除率仍高达94.33%。贾丽丽等[26]通过研究冬枣酵素的发酵过程，发现随着发酵时间的延长，发酵液的还原力和羟自由基清除率均呈现不断上升趋势。

3.2 抗肿瘤作用

现代药理研究表明，诺丽酵素具有抗肿瘤的作用[27-28]。陆雨等[29]从诺利酵素中分离出16个化合物，并采用MTT法研究化合物的体外抗肿瘤活性，研究结果发现化合物cyclo-(L-Pro-L-Leu)对HepG2和HeLa细胞有较为显著的抑制作用，IC50值分别为23.73、16.55 μg/mL；化合物(+)-丁香脂素对HeLa细胞有一定的抑制活性，IC50值为47.12 μg/mL。

3.3 改善肠胃功能

酵素中含有大量对肠道有益的菌群，可以促进肠道对食物的消化吸收，防止便秘的形成。蔡爽[30]研究发现，人参术苓酵素能够有效治疗非溃疡性消化不良、调节脾胃功能。杨权等[31]在研究“药食同源”型诺丽酵素对小鼠胃肠道动力的影响的实验中，分别以小剂量组(2.1 mL/kg)、中剂量组(4.2 mL/kg)及大剂量组(8.4 mL/kg)饲养小鼠，结果发现不同剂量的诺丽酵素对于促进小肠推进、加快胃肠蠕动的效果不同，中、大剂量组的影响效果最差，诺丽酵素一定程度上可以改善雌鼠的胃动力，而对雄鼠胃动力作用的影响效果不明显。

3.4 提高免疫力

酵素具有提高人体免疫力的功能。赵金凤等[32]研究发现，敖东酵素能够显著增强小鼠脾淋巴细胞的增殖能力(P<0.05)，因此敖东酵素具有增强细胞免疫的功能。刘春花等[33]通过研究植物酵素对机体免疫功能的影响，发现植物酵素能够增强单核-巨噬细胞系统功能、NK 细胞活性、体液免疫功能，提高血清溶菌酶水平，进而提高机体非特异性和特异性免疫功能。

3.5 美白抗衰老

酵素可以清洁皮肤、去除油脂、改善肌肤状况，并且能够加快皮肤细胞的新陈代谢。任清等[34]通过体外实验和人体实验2种方法对酵素的美白抗衰老功效进行研究，发现膏状酵素和粉状酵素均有美白功效，且膏状酵素美白效果较为明显。田中清隆等[35]通过细胞试验发现李子酵素分解物Clairju对角化细胞吞噬黑色素起抑制作用，通过人体试验发现使用含李子酵素分解物Clairju的产品，人体内黑素指数出现显著降低。

4 “药食同源”植物酵素的发酵机制

4.1 酵母菌发酵

酵母菌是一类单细胞、球状或椭球状、以芽殖或裂殖方式繁殖的真核微生物。酵母菌是发酵产品中应用最广泛的微生物之一。赵玉平等[36]利用毕赤酵母发酵山楂汁，发现酵母菌接种量10%，20 ℃，溶氧25%～35%时发酵72 h，山植汁总酸由17.1 g/L下降到3.52 g/L,总酸下降79.6%。赵丹等[37]利用葡萄酒酵母发酵灵芝，制备得到的发酵液对DPPH自由基和羟自由基清除能力明显高于灵芝水提液，且体积分数在0.05%～0.2%范围内的灵芝发酵液可显著促进成纤维细胞的增殖，起到抗衰老作用。

4.2 乳酸菌发酵

乳酸菌是一类能够将碳水化合物发酵成乳酸的细菌。乳酸菌发酵是酵素产品应用较为广泛的一种发酵方式。叶朋飞等[38]以感官评分为衡量指标，根据正交试验结果得出植物乳杆菌ST发酵云参酵素的最佳工艺条件为：蔗糖添加量8%，植物乳杆菌ST接种量1×105CFU/mL，37 ℃厌氧发酵20 h。与发酵前相比，云参酵素中可滴定酸含量、蛋白酶活性和DPPH自由基清除能力显著提高。KWAW等[39-40]利用植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌和副干酪乳杆菌发酵桑葚汁，制备得到的桑葚酵素中酚类物质质量浓度由6.51 mg/mL提高到8.34 mg/mL，DPPH自由基清除能力从59.17%提高至73.64%。

4.3 霉菌发酵

霉菌是真菌的一种，其菌丝体较发达，无较大的子实体。霉菌也是“药食同源”植物酵素利用的主要微生物之一。苏春雷等[41]利用米根霉和黑曲霉发酵制备余甘子酵素，采用单因素试验和响应面法优化，以游离氨基酸含量和总酚含量为考察指标，研究确定了新型余甘子酵素的最佳发酵工艺：V(原料)∶V(糖水)=1∶1，米根霉曲种添加量0.80%(质量分数)，黑曲霉曲种添加量0.85%(质量分数)，前发酵34 h，主发酵49 d，该发酵工艺下制得的余甘子酵素中游离氨基酸质量浓度和总酚质量浓度较响应面优化前相比分别提高了0.2 mg/mL和0.25 mg/mL。

4.4 混菌发酵

混菌发酵是指利用2种或以上微生物对酵素进行发酵，从而使产品能够得到更多的代谢产物。张巧等[42]以1.0%酵母菌接种量，1.5%醋酸菌接种量，1.0%乳酸菌接种量对大果山楂进行混菌发酵，得到的发酵液中总酚质量浓度为7.34 mg/mL，SOD活力为19.68 U/mL，分别比自然发酵提高了27.2%和17.71%。董洁等[43]以金丝小枣枣泥为主要原料，利用酵母菌和乳酸菌进行复合发酵，通过实验研究得出复合发酵过程中的工艺参数：30 ℃条件下，酵母菌发酵12 h;37 ℃条件下，乳酸菌发酵28 h，低温后酵24 h。

5 结论与展望

近年来，随着生活水平的提高，人们对饮食的要求也越来越高。开发纯天然新型健康食品成为一种新的潮流，尤其是利用药食两用植物资源研发的新型食品越发受到消费者们的青睐。而酵素作为一种发酵产品，含有丰富的有益物质，利用“药食同源”植物制备的酵素不仅可以发挥食物的药用疗效，而且还可以改善药材中的特殊气味，提高产品的风味。

我国对酵素的研究起步较晚，目前也未建立起酵素产品的相关质量评价标准，导致市面上的一些酵素产品质量参差不齐，产品种类相对单一。因此，行业部门要加强监管，尽快建立健全相关质量技术标准。此外，“药食同源”植物中含有十分丰富的有机成分，如何通过确定其中主要的有效功能成分，从而开发出具有特定保健功能的酵素产品，应成为当下研究者们思考与解决的问题。