植物果蔬微生物酵素的功能與應(yīng)用研究進(jìn)展

王 令 肖 珉 趙 崢 褚長彬 周德平 吳淑杭*

（1上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，上海市奉賢區(qū) 201403；2長江大學(xué)，湖北省荊州市 434000；3安順學(xué)院，貴州省安順市 561000）

植物果蔬微生物酵素（以下簡稱果蔬酵素）的概念起源于日本，是指由水果、蔬菜及其廢棄物等多種植物原料在有益微生物作用下發(fā)酵而成的產(chǎn)物[1]。果蔬酵素并非純粹的酶，而是富含多種維生素、酶類、氨基酸、有機(jī)酸等多種活性功能成分的混合物[2-3]。大部分果蔬酵素是由多種果蔬在微生物作用下發(fā)酵而成，但由于發(fā)酵的原料和條件不同，最終各種果蔬酵素的有效成分與功能也不相同[4]。

果蔬酵素應(yīng)用技術(shù)是一種多菌種復(fù)合型微生物群體發(fā)酵技術(shù)，于20世紀(jì)90年代引入我國，并在多個省市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果顯示，該技術(shù)對農(nóng)作物的增產(chǎn)效果明顯，且對提高傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)具有重要作用，是一種值得推廣的農(nóng)業(yè)生物技術(shù)[5-6]。為此，筆者就果蔬酵素有關(guān)方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，對果蔬酵素的成分組成、主要功能、應(yīng)用現(xiàn)狀等進(jìn)行闡述，以期為果蔬酵素應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供參考。

1 果蔬酵素的成分組成

1.1 果蔬酵素含有的主要微生物

果蔬酵素是由多種果蔬在微生物作用下發(fā)酵而成，外源添加的酵素菌通常是一種多菌種復(fù)合微生物群體，主要包括三大類24種有益微生物，三大類分別是細(xì)菌（Bacteria，B）、酵母菌（Yeast，Y）和絲狀菌（Mold，M），因此酵素菌通常也簡稱為BYM[6]。但也有相關(guān)研究指出，果蔬酵素發(fā)酵過程中起主要作用的微生物是酵母菌、乳酸菌和曲霉等[7]。

1.2 果蔬酵素含有的主要酶類

果蔬酵素含有的酶類在其產(chǎn)生各種活性功能成分的過程中起著關(guān)鍵作用。劉敏[8]等研究表明，酵素中主要含SOD酶、POD酶、CAT酶、脂肪酶等酶類，王振斌[9]等發(fā)酵制備的葛根酵素中主要含有蛋白酶和脂肪酶，董銀卯[10]等發(fā)酵的火龍果酵素中含有豐富的脂肪酶、淀粉酶和SOD酶。

1.3 果蔬酵素含有的活性功能成分

礦物質(zhì)元素是果蔬酵素的重要組成部分。李杰[11]等通過分析核桃青皮果蔬酵素的元素組成，發(fā)現(xiàn)其含有多種宏量元素和中微量元素；該酵素的組分大多為宏量元素，并以P、K、Ca等元素為主，其可作為礦物質(zhì)攝取的理想來源。此外，果蔬酵素中還含有大量的功能性化學(xué)成分（phytochemicals），筆者在分析葡萄廢果酵素的主要成分時發(fā)現(xiàn)，其含有豐富的小分子有機(jī)酸類、游離氨基酸、酯類和黃酮類化合物。

2 果蔬酵素的主要功能

2.1 抗氧化活性

具有良好的抗氧化活性是果蔬酵素的主要功能之一。葛瑞宏[12]等進(jìn)行的桂圓酵素制備及抗氧化性研究，蔣增良[13]等進(jìn)行的多種有益菌天然發(fā)酵產(chǎn)生藍(lán)莓酵素產(chǎn)品的研究，王益莉[14]等進(jìn)行的短期發(fā)酵蘋果酵素的研究，程勇杰[15]等進(jìn)行的柘樹酵素中氨基酸的含量與抗氧化活性研究，均發(fā)現(xiàn)果蔬酵素具有良好的抗氧化性能。以上結(jié)果說明，雖然采用的原料不同、發(fā)酵的菌種也不同、但制取的酵素產(chǎn)品卻均能表現(xiàn)出良好的抗氧化活性。

2.2 保健功能

近年來，諸多研究表明，果蔬酵素具有豐富的人體保健功能。管章瑞[16]等研究表明，藍(lán)莓酵素中的短脂鏈可調(diào)節(jié)人體腸胃菌的平衡，促使人體清腸通便，有利于人體健康；蔡爽[17]將人參術(shù)苓酵素灌入實(shí)驗(yàn)小鼠肚中發(fā)現(xiàn)，人參術(shù)苓酵素能增強(qiáng)小鼠胃排空及小腸推進(jìn)功能，改善腸胃，并能有效治療非潰瘍性的消化不良。

2.3 解酒護(hù)肝功能

研究表明，果蔬酵素還具有解酒護(hù)肝功能。李建強(qiáng)[18]等研究表明，果蔬酵素可通過清除小鼠體內(nèi)自由基，保護(hù)生物膜中的不飽和脂肪酸免受自由基攻擊，從而避免了脂質(zhì)過氧化物作用的發(fā)生，從而使小鼠的肝功能保持穩(wěn)定；曲佳樂[19]等研究了植物酵素對酒精性肝損傷小白鼠的預(yù)防治療效果，發(fā)現(xiàn)植物酵素具有良好的推遲酒醉和解酒效果。

2.4 消炎抗菌作用

相關(guān)研究表明，果蔬酵素還具有消炎抗菌作用。董銀卯[20]等研究表明，粉狀酵素和膏狀酵素作為一種有效抑菌物質(zhì)加入化妝品或洗浴用品中，對大腸桿菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌以及三種痤瘡病原菌具有有效的抑制作用。

3 果蔬酵素的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 果蔬酵素在食品和保健品行業(yè)中的應(yīng)用

在食品和保健品行業(yè)中，酵素食品受酵母菌和乳酸菌等益生菌分泌酶的作用，可提高其本身的營養(yǎng)價值，且因其還含少量的有益微生物，既可提高營養(yǎng)價值，又可增加風(fēng)味。陳娟娟[21]等以鐵棍山藥和一些添加物為原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵制成了功能性飲料，豐富了飲料市場，滿足了消費(fèi)者需要，促進(jìn)了飲料工業(yè)發(fā)展；楊培青[22]等以釀制藍(lán)莓果酒廢棄果渣為主要原料，經(jīng)復(fù)合酶解、濃縮和發(fā)酵，制成了藍(lán)莓果渣酵素粉，其含有豐富的糖、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、花青素、維生素、黃酮類化合物和多種微量元素等，具有較高的市場推廣前景；周超[23]等以玉米、麩皮為主原料，經(jīng)酒精發(fā)酵后加入葡萄皮渣進(jìn)行醋酸發(fā)酵，制成了風(fēng)味獨(dú)特的葡萄果醋飲料。

3.2 果蔬酵素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

酵素菌肥作為一種新型生物肥料，近年來在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。相關(guān)研究表明，施用酵素菌肥對提高種子活力、促進(jìn)作物開花結(jié)果、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)、增強(qiáng)抗逆性等均有顯著效果[24-25]。

3.2.1 果蔬酵素在果樹上的應(yīng)用

高艷敏[26]等研究表明，在果園中連續(xù)3年施用酵素菌肥，可明顯促進(jìn)果樹增產(chǎn)、改善土壤性狀、提高果實(shí)中的鉀含量。王連君[27]等將酵素菌肥施入葡萄園中發(fā)現(xiàn)，其可改善葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)，增加葡萄平均果粒重、單穗重和單株產(chǎn)量，增加可溶性固形物含量，降低可滴定酸，明顯改善葡萄的風(fēng)味和品質(zhì)。吳士凱[28]等發(fā)現(xiàn)，在果樹上噴施酵素葉面肥，果樹對養(yǎng)分的吸收更快，葉片中的氮、磷、鉀含量普遍升高，且可提高果實(shí)的產(chǎn)量、品質(zhì)及樹體營養(yǎng)。馬桂軍[29]等在果樹葉面噴施酵素菌肥，對蘋果、李子、梨等多種果樹的生長均有一定的促進(jìn)作用，且明顯提高了果樹的果實(shí)產(chǎn)量、百果重、百葉重、糖酸比等。

3.2.2 果蔬酵素在蔬菜上的應(yīng)用

相關(guān)研究表明，土壤持續(xù)澆灌果蔬酵素，能提高土壤的全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量、土壤肥力，達(dá)到作物增產(chǎn)增收的效果[30]。李銘豐[31]等研究表明，在大豆上合理施用酵素菌肥具有明顯的增產(chǎn)作用，但施用量不宜過多，否則易出現(xiàn)燒苗現(xiàn)象，從而造成大豆減產(chǎn)；在紅椒生產(chǎn)中使用酵素菌肥，可通過增加土壤有益微生物數(shù)量和酶活性，來改善溫室中紅椒的群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境，從而增加土壤肥力，促進(jìn)紅椒的生長發(fā)育，進(jìn)而提高紅椒產(chǎn)量和品質(zhì)[32]；在茄子、黃瓜、番茄等蔬菜作物中施用酵素菌肥，也可在一定程度上提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[33-34]。

3.2.3 果蔬酵素在糧食作物上的應(yīng)用

酵素菌肥在糧食作物生產(chǎn)中的應(yīng)用也取得了良好的施用效果。張宏成[35]等研究表明，施用酵素菌肥可減少水稻成熟的積溫、促進(jìn)水稻早熟、提高水稻莖粗等；袁慶云[36]等將酵素菌肥應(yīng)用到種養(yǎng)結(jié)合型稻田中，發(fā)現(xiàn)施用酵素菌肥可改善稻田的水質(zhì)，加速水體有機(jī)質(zhì)和礦物養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，從而有效解決了施用化肥對水環(huán)境帶來的污染及病害問題。

4 小結(jié)與展望

果蔬酵素作為一種活性發(fā)酵產(chǎn)物，其成分組成較為豐富，且能對人類機(jī)體產(chǎn)生一定的調(diào)節(jié)作用，主要包括抗氧化、清除自由基、解酒護(hù)肝、清腸通便、改善腸胃、減肥瘦身、有效預(yù)防疾病等，這些功能使果蔬酵素成為了一種活性產(chǎn)品而廣泛應(yīng)用于食品和保健品中。同樣，果蔬酵素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也是其未來發(fā)展的重要方向。一方面，果蔬酵素可作為一種功能性肥料施入土壤，具有維護(hù)土壤生機(jī)、保護(hù)土壤生態(tài)平衡的作用；另一方面，酵素肥料的制備，也解決了果蔬等農(nóng)業(yè)廢棄物的處置問題，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源的高效循環(huán)利用，是一種生態(tài)環(huán)保可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施。因此，在未來的研究中，應(yīng)不斷拓展果蔬酵素的功能和作用，將它及其衍生產(chǎn)品更合理地應(yīng)用到以農(nóng)業(yè)為代表的各領(lǐng)域之中。