桑葚及桑葚果酒的研究進(jìn)展

楊新，盧紅梅，楊雙全，楊華連，陳莉*

1(貴州大學(xué) 貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng)，550025) 2(貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng)，550025) 3(貴州大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，貴州 貴陽(yáng)，550025)

桑葚(mulberry)是?？粕僦参锍墒旃氲慕y(tǒng)稱(chēng)，又名桑椹、桑果、桑棗、桑烏、桑椹子，顏色呈紫黑色或玉白色，長(zhǎng)橢圓形，鮮食甜中略酸[1-2]。1993年，桑葚被國(guó)家衛(wèi)生部列為“藥食同源”農(nóng)產(chǎn)品之一，它不僅含有豐富的花青素、有機(jī)酸、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分，還具有補(bǔ)肝益腎、潤(rùn)腸通便、抗衰老、降糖降脂等藥理作用，被稱(chēng)為“最佳保健圣果”[3-8]。桑葚除了鮮食外，多被加工成果汁、果酒、果脯、果醬、果干和果醋等。

隨著生活水平的提高，人們的飲酒習(xí)慣逐步在改變，并開(kāi)始追求健康因子、低酒度、時(shí)尚、個(gè)性化等元素，果酒便很好地滿足了人們對(duì)時(shí)尚酒精飲料的認(rèn)同和追求。桑葚果酒是以新鮮桑葚和桑葚汁為原料，利用酵母菌將糖發(fā)酵轉(zhuǎn)化為酒精等產(chǎn)物，再經(jīng)陳釀而成的酒質(zhì)醇厚芳香、酒體清亮透明的果酒產(chǎn)品[9]。桑葚果酒在釀造過(guò)程中，既有利于保持桑葚鮮果中的天然營(yíng)養(yǎng)成分，發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物又能增強(qiáng)桑葚酒的保健功能[10]，是一種具有很好發(fā)展前景的健康產(chǎn)品。本文就桑葚活性成分、發(fā)酵菌種、發(fā)酵工藝、果酒澄清和果酒香氣成分等研究進(jìn)行綜述。

1 桑葚的主要活性成分

桑葚中含有豐富的人體必需的多種功能成分，具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。據(jù)測(cè)定，鮮桑葚中含有大量水分，此外還含有多糖、游離酸、粗纖維、蛋白質(zhì)、以及維生素、氨基酸等[11-12]。桑葚中還含有豐富的活性物質(zhì)，它們具有很好的保健功能，倍受人們的青睞。目前，桑葚中分離檢測(cè)出的化合物多達(dá)150多種[12]，其中主要為白藜蘆醇、黃酮類(lèi)和多糖等。

1.1 白藜蘆醇

白藜蘆醇(resveratrol)，化學(xué)名稱(chēng)為(E)-3,5,4-三羥基二苯乙烯，是一種非黃酮類(lèi)的多酚化合物，分子式為C14H12O3。其純品為無(wú)味、無(wú)色的針狀結(jié)晶，難溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、三氯甲烷、乙酸乙酯等有機(jī)溶劑。白藜蘆醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)有順式和反式兩種異構(gòu)體(見(jiàn)圖1)，其中自然界中的白藜蘆醇多以反式構(gòu)象存在。目前的研究表明，白藜蘆醇具有抗腫瘤、抗心血管疾病、抗氧化、抗菌消炎、保肝、免疫調(diào)節(jié)等多種藥理學(xué)作用[13-15]。盧晨欣等[16]研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可抑制人前列腺癌細(xì)胞株P(guān)C-3細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。張萬(wàn)生等[17]采用白藜蘆醇與紫杉醇聯(lián)合用藥，相對(duì)單獨(dú)用藥可顯著增強(qiáng)對(duì)人喉癌Hep-2細(xì)胞的抑制作用，表明白藜蘆醇、紫杉醇以及其聯(lián)合藥物通過(guò)線粒體途徑誘導(dǎo)喉癌細(xì)胞Hep-2的細(xì)胞凋亡，被譽(yù)為繼紫杉醇之后又一新的綠色抗癌物質(zhì)。陳瓊玲等[18]采用響應(yīng)面法優(yōu)化高壓提取桑葚果渣中白藜蘆醇的工藝條件，結(jié)果表明，最佳提取參數(shù)為乙醇濃度78%、料液比1∶25(g∶mL)、 提取時(shí)間5.5 min、 提取壓力270 MPa，在此條件下，白藜蘆醇提取量可達(dá)(8.29±0.20) μg/g。

圖1 白藜蘆醇化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1 Chemical structure of resveratrol

1.2 黃酮類(lèi)

黃酮類(lèi)(flavonoids)是一類(lèi)存在于自然界的、具有2-苯基色原酮結(jié)構(gòu)的生物活性化合物。根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為黃酮類(lèi)、黃酮醇類(lèi)、異黃酮類(lèi)、花色素類(lèi)、查爾酮類(lèi)、橙酮類(lèi)、黃烷類(lèi)等[19]。黃酮類(lèi)化合物廣泛存在于自然界的某些藥用植物、水果、蔬菜和植物衍生物中[20]，具有多種藥理學(xué)作用，包括抗癌、抗腫瘤、抗菌、抗炎、抗衰老、抗心血管病、抗氧化、抗病毒以及肝保護(hù)等作用[21-22]。劉瑋等[23]對(duì)3種不同產(chǎn)地桑葚中黃酮類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，其平均值為0.71～0.80 mg/g。牛天羽[24]對(duì)4種桑葚(黑桑，白桑，野生蒙桑，栽培蒙桑)的黃酮提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，其條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，溫度53 ℃，時(shí)間43 min，料液比1∶39，在此條件下，4種桑葚黃酮含量分別為野生蒙桑2.511 mg/g、黑桑2.395 mg/g、栽培蒙桑2.204 mg/g、白桑0.269 mg/g。

1.3 多糖

多糖(polysaccharide)是由10個(gè)以上的單糖通過(guò)糖苷鍵結(jié)合而成的高分子聚合物，在水中只能形成膠體，不能形成真溶液，無(wú)甜味、還原性、變旋性，但有旋光性。多糖是生物體的主要儲(chǔ)能物質(zhì)，其生物活性非常廣泛。桑葚具有抗氧化、降血糖、抗誘變、抗衰老、降血脂、提高免疫力和促進(jìn)造血細(xì)胞生長(zhǎng)等作用，其中桑葚多糖是起主要作用的生物活性成分[12,25-26]。代君君等[27]研究表明，桑葚成熟過(guò)程中多糖的含量逐漸增多，前期增加速度比較慢，后期急速增加，后期測(cè)得為11.22%。田仁君[28]采用DEAE-52纖維素離子交換柱進(jìn)行分級(jí)洗脫純化桑葚多糖(PMF)，再用Sephadex G-100葡聚糖凝膠色譜柱進(jìn)一步純化得得到PMF1、PMF2、PMF3等多糖組分，PMF1由木糖、半乳糖組成，PMF2僅由葡萄糖組成，PMF3由鼠李糖、巖藻糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖組成。

1.4 其他活性成分

桑葚活性物質(zhì)除了白藜蘆醇、黃酮類(lèi)和多糖外，據(jù)報(bào)道還含有生物堿、氨基酸、揮發(fā)油和原花青素等成分[12,28-29]。

2 桑葚果酒的研究進(jìn)展

桑葚果酒的釀造工藝如圖2所示[30]，由此可知，在桑葚果酒釀造過(guò)程中原料、釀酒酵母、發(fā)酵過(guò)程的控制、果酒的澄清以及成品酒的分析是非常重要的工序。

圖2 桑葚果酒釀造工藝流程Fig.2 Production process of mulberry wine

2.1 桑葚果酒發(fā)酵菌種

在桑葚果酒釀造過(guò)程中，主要是利用釀酒酵母將桑葚中的糖轉(zhuǎn)化為酒精等產(chǎn)物。目前，大多數(shù)桑葚果酒釀造酵母都是選用安琪活性干酵母，對(duì)桑葚果酒專(zhuān)用酵母的研究還比較少。

王杰利等[31]利用成熟的武陵山桑葚為原料使其自然發(fā)酵，然后從發(fā)酵液中篩選得到4株酵母菌，經(jīng)鑒定分別為膠紅酵母(Rhodotorulamucilaginosa)、有孢漢遜酵母(Hanseniasporavineae)、近平滑假絲酵母(Candidaparapsilosis)、釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)，它們具有起酵快、有明顯酒香味。曹倩雯等[32]以市售桑葚為原料使其自然發(fā)酵，然后從發(fā)酵醪液中分離得到42株酵母菌，首先以杜氏小管發(fā)酵法初篩，然后以產(chǎn)酒精能力進(jìn)行復(fù)篩，最后以耐SO2能力和香氣活力值(odor activity value，OAV)進(jìn)行三級(jí)篩選，最終得到最優(yōu)菌株JNB-14。通過(guò)18S r DNA序列鑒定，確定其與1株釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)(序列ID: AFD50639. 1)有著100%的匹配度。

2.2 桑葚果酒發(fā)酵工藝

桑葚果酒在發(fā)酵過(guò)程中，涉及到糖度的調(diào)整、酵母菌的選擇及接種量、酸度的調(diào)整、發(fā)酵溫度的控制、發(fā)酵時(shí)間的終止等因素。

黃星源等[33]在研究桑葚果酒發(fā)酵工藝時(shí)，選用廣東云浮優(yōu)質(zhì)成熟桑葚為原料，首先將桑葚破碎后添加70 mg/L的果膠酶，在25 ℃條件下酶解10 h，然后添加600 mg/L的M06酵母在20 ℃下發(fā)酵48 h后，以最終酒度為12%vol補(bǔ)加糖后繼續(xù)發(fā)酵，最后得到的桑葚果酒酒體豐滿、酸澀適中、呈紫紅色、澄清。曾霞等[34]在研究桑葚果酒工藝時(shí)，以283雜交抗十品種桑葚為原料，最終得到最佳工藝參數(shù)為起始pH值3.4，初始糖度20%，酵母種子液接種量5%，發(fā)酵時(shí)間9 d。在此條件下得到的桑葚果酒具有桑葚特有的果香，風(fēng)味純正、口感飽滿。黃瓊等[35]以桑葚為主要原料，采用L9(34)正交組合設(shè)計(jì)，確定最佳工藝參數(shù)為SO2添加量60 mg/L，初始糖度20%，發(fā)酵溫度26 ℃，活性干酵母接種量0.03%，主發(fā)酵時(shí)間10 d。在此條件下釀造的桑葚果酒色澤好、風(fēng)味佳、酒度適中。胡康等[36]以感官評(píng)分為標(biāo)準(zhǔn)，選用PDM酵母進(jìn)行發(fā)酵，通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳工藝參數(shù)為果膠酶用量80 mg/L，發(fā)酵溫度25 ℃，酵母種子液接種量7%，實(shí)際感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)為93.5。楊芳等[37]通過(guò)星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法優(yōu)化桑葚果酒發(fā)酵工藝，選擇蔗糖添加量、發(fā)酵溫度、接種量為自變量，桑葚果酒總酸、總殘?zhí)?、乙醇、總黃酮、感官綜合評(píng)分作為因變量，對(duì)自變量各因素水平進(jìn)行多元線性回歸和多項(xiàng)式擬合。經(jīng)design expert 7軟件處理后得到的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為蔗糖加入量12.80 g/100 g，發(fā)酵溫度15.3 ℃，活性干酵母接種量8.00 g/L。根據(jù)優(yōu)化發(fā)酵工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，所得桑葚果酒各指標(biāo)實(shí)測(cè)值與理論預(yù)測(cè)值接近，表明建立的回歸方程預(yù)測(cè)性良好。劉功良等[38]采用響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化桑葚果酒的發(fā)酵工藝，以桑葚為原料，選用安琪活性干酵母SY為發(fā)酵菌種，確定最佳發(fā)酵工藝條件為活性干酵母接種量1.4 g/L，起始糖度204 g/L，起始pH自然，不添加偏重亞硫酸鉀，發(fā)酵溫度為30 ℃，發(fā)酵時(shí)間8 d。 此條件下，桑葚果酒的酒精度為9.3%vol，總酸為8.12 g/L，殘總糖為18.48 g/L，酒液澄清透亮，顏色純正，口感醇厚，酸甜適口，酒香果香濃郁，風(fēng)味獨(dú)特。葉學(xué)林等[39]以桑葚為原料，采用響應(yīng)面法優(yōu)化桑葚果酒的發(fā)酵工藝參數(shù)。結(jié)果表明，在酵母種子液接種量為0.6%，起始pH 3.6，起始糖度為22.6%，主發(fā)酵溫度為15 ℃時(shí)所釀桑葚果酒酒體澄清透亮，口感醇厚綿長(zhǎng)，香氣協(xié)調(diào)馥郁。謝小花等[40]選用安徽滁州產(chǎn)地的成熟桑葚為原料，在考察發(fā)酵速率這一主要指標(biāo)的同時(shí)結(jié)合主發(fā)酵時(shí)間、酒精度、殘?zhí)橇亢蚿H指標(biāo)，首先進(jìn)行單因素試驗(yàn)，然后選出主要影響因子進(jìn)一步進(jìn)行釀造工藝優(yōu)化。結(jié)果表明，影響發(fā)酵速率的主要因素為發(fā)酵溫度和初始糖含量，選用F15酵母為菌種，發(fā)酵溫度22 ℃，初始糖含量21%，活性干酵母接種量0.01%，主發(fā)酵時(shí)間4 d。在此條件下，制備的桑葚果酒具有典型的桑葚果香及酒香，酒體澄清，呈深紅色，有光澤，口感柔和，酒體豐滿。

2.3 桑葚原酒澄清工藝

發(fā)酵結(jié)束后，桑葚原酒中含有多種物質(zhì)，如果酵母、膠質(zhì)、蛋白質(zhì)、單寧、纖維素、半纖維素以及漿果組織的碎片等，在儲(chǔ)存過(guò)程中，這些物質(zhì)之間會(huì)發(fā)生一系列的作用產(chǎn)生沉淀物使酒體發(fā)生渾濁，從而影響成品酒的澄清度和色度。此外酒體中的某些金屬離子(Fe2+、Cu2+)含量過(guò)高時(shí)也可能引起渾濁。為了保證桑葚果酒的澄清透明，酒體的穩(wěn)定性，提高酒的品質(zhì)，防止酒體渾濁，需對(duì)原酒進(jìn)行澄清處理。

王婷等[41]選用明膠(0.05 g/L)、蛋清蛋白(0.04 g/L)、聚糖(0.03 g/L)、聚乙烯吡咯烷酮(0.1 g/L)、殼皂土(0.3 g/L)5種單一澄清劑和聚乙烯吡咯烷酮(0.05 g/L)+殼聚糖(0.02 g/L)、明膠(0.03 g/L)+皂土(0.15 g/L)、蛋清蛋白(0.02 g/L)+皂土(0.15 g/L)3組復(fù)合澄清劑進(jìn)行澄清對(duì)照試驗(yàn)。結(jié)果表明，在5種單一澄清劑中，聚乙烯吡咯烷酮和殼聚糖澄清效果最佳，在所有的澄清劑試驗(yàn)中聚乙烯吡咯烷酮(0.05 g/L)+殼聚糖(0.02 g/L)組合澄清效果最佳，澄清度可達(dá)64.2%，色度13.4。謝小花等[2]選用低溫冷凍和皂土、明膠、果膠酶3種澄清劑對(duì)桑葚原酒進(jìn)行澄清處理，以檢測(cè)透光率和感官評(píng)定為指標(biāo)。結(jié)果表明，采用明膠(1.25 g/L)對(duì)桑葚原酒進(jìn)行澄清處理效果最佳，其液透光率可達(dá)71%，且對(duì)酒液的香氣、滋味、顏色無(wú)影響。周金虎等[42]選用硅藻土、聚乙烯吡咯烷酮、殼聚糖、單寧、明膠、雞蛋清6種單一澄清劑以及硅藻土、明膠、雞蛋清兩兩復(fù)合澄清劑進(jìn)行澄清對(duì)照試驗(yàn)。結(jié)果表明，硅藻土(0.6 g/L)+雞蛋清(0.3 g/L)復(fù)合澄清劑效果最佳，透光率為80.1%，澄清后的桑葚果酒呈淡紫紅色，穩(wěn)定性較好。

2.4 桑葚果酒香氣成分

色、香、味是構(gòu)成果酒的三要素，香氣成分是構(gòu)成和影響桑葚果酒質(zhì)量、典型性的主要因素，香氣成分的分子種類(lèi)、含量、相互之間的比例及人們的感覺(jué)閾值決定了桑葚果酒的香味。桑葚果酒的香氣成分主要受原料、釀酒酵母和發(fā)酵條件等因素的影響。

劉瑋等[43]選用葡萄酒果酒專(zhuān)用酵母SY、RW和1295釀酒酵母，采用頂空固相微萃取(HS-SPME)和氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)分析比較不同酵母發(fā)酵桑葚果酒中的香氣成分。從桑葚果酒樣中共檢測(cè)到93種香氣成分，其中僅有22種共有成分。在葡萄酒果酒專(zhuān)用SY酵母釀造的桑葚果酒中，共檢測(cè)出58種香氣成分，其中醇類(lèi)64.34%、酯類(lèi)14.45%、醛酮類(lèi)8.89%、酸類(lèi)8.52%、苯環(huán)及酚類(lèi)2.02%、烷類(lèi)2.70%。在葡萄酒果酒專(zhuān)用RW酵母釀造的桑葚果酒中，共檢測(cè)出54種香氣成分，其中醇類(lèi)53.62%、酯類(lèi)23.96%、酸類(lèi)7.33%、醛酮類(lèi)7.18%、苯環(huán)及酚類(lèi)3.09%、烷類(lèi)2.66%。在1295釀酒酵母釀造的桑葚果酒中，共檢測(cè)出55種香氣成分，其中醇類(lèi)51.60%、 酯類(lèi)28.51%、醛酮類(lèi)8.62%、酸類(lèi)4.55%、烷類(lèi)2.53%、苯環(huán)及酚類(lèi)1.97%。劉瑋等[44]選用不同產(chǎn)地桑葚為原料，采用頂空固相微萃取(HS-SPME)和氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)分析比較桑葚果酒中的香氣成分。共檢測(cè)到桑葚發(fā)酵酒樣中92種香氣成分，其中僅有21種共有成分。在北京產(chǎn)地的桑葚果酒中，共檢測(cè)出58種香氣成分，其中醇類(lèi) 65.28%、酯類(lèi)14.69%、醛酮類(lèi)8.89%、酸類(lèi)5.52%、 烷類(lèi)2.70%、苯環(huán)及酚類(lèi)2.02%。在河北產(chǎn)地的桑葚果酒中，共檢測(cè)出52種香氣成分，其中醇類(lèi)38.29%、 酯類(lèi)33.76%、醛酮類(lèi)18.79%、酸類(lèi)3.77%、烷類(lèi)2.37%、 苯環(huán)及酚類(lèi)1.89%。在云南產(chǎn)地的桑葚果酒中，共檢測(cè)出48種香氣成分，其中醇類(lèi)63.34%、酯類(lèi)26.60%、醛酮類(lèi)5.85%、烷類(lèi)2.17%、酸類(lèi)1.18%、苯環(huán)及酚類(lèi)0.72%。曾霞等[34]采用固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜(SPME/GC-MS)對(duì)桑葚果酒的香氣成分進(jìn)行分析測(cè)定，檢測(cè)出25種酯類(lèi)物質(zhì)、12種醇類(lèi)物質(zhì)、5種酸類(lèi)物質(zhì)、5種醛類(lèi)物質(zhì)、7種酮類(lèi)物質(zhì)，此外包括烯烴、雜環(huán)化合物共16種，其相對(duì)含量分別為49.36%、19.03%、2.22%、18.73%、0.24%、1.99%。

3 結(jié)論與展望

桑葚具有補(bǔ)肝益腎、潤(rùn)腸通便、抗衰老、降糖降脂等藥理作用，具有極高的營(yíng)養(yǎng)和保健功能。桑葚中分離檢測(cè)出的化合物多達(dá)150多種，其中含有白藜蘆醇、黃酮類(lèi)和多糖等多種功能活性成分。對(duì)于功能活性成分的研究與開(kāi)發(fā)利用還存在如下問(wèn)題：(1)對(duì)于桑葚的補(bǔ)肝益腎、潤(rùn)腸通便、抗衰老、降糖降脂等功能有大量的報(bào)道，但對(duì)其作用機(jī)理研究很少；(2)對(duì)于桑葚中的活性成分研究比較少；(3)對(duì)于桑葚的加工比較薄弱，其深加工有待進(jìn)一步加強(qiáng)，產(chǎn)品有待系列化。

目前，桑葚的開(kāi)發(fā)主要是生產(chǎn)桑葚果酒，因其具有多種營(yíng)養(yǎng)保健功能而倍受人們的喜愛(ài)。目前對(duì)于桑葚果酒的研究主要集中在制酒工藝、澄清工藝、香氣成分分析上，而對(duì)桑葚果酒在功效成分、保健功能等方面的研究較為缺乏，因此，應(yīng)加大這方面的研究力度，另外桑葚果酒專(zhuān)用酵母的選育、桑葚果酒穩(wěn)定性、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化等也是值得研究的方向。此外，還可以探索將桑葚與其他水果或中藥材進(jìn)行復(fù)配，開(kāi)發(fā)新型的復(fù)合型果酒，在提高風(fēng)味和品質(zhì)的同時(shí)還有利于將桑葚果酒推向保健市場(chǎng)。