桑叶发酵综合利用的研究进展

李 莎 王艳辉 杨加虎 崔 琛 张宸瑞 杨 文

(云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所，云南蒙自 661101)

桑(MorusAlbaL.)属桑科桑属，是一种多年生木本植物，在我国分布较广泛[1]。桑叶为桑树的主要产物，占桑树资源的64%[2]。桑叶中含有氨基酸、蛋白质、多酚、黄酮类、生物碱等多种物质，在降血糖、抗氧化、抗炎等方面有显著疗效[3]。Arabshahi等[4]研究表明桑叶提取物具有抗氧化活性；Yang等[5]表明桑叶提取物在小鼠体内具有降压作用；Sheng等[6]得到桑叶多糖有抑制肾纤维化治疗糖尿病的结论。Kimura等[7]发现口服桑叶散剂后，显著抑制餐后血糖升高和胰岛素分泌，对预防糖尿病有显著效果。虽然桑叶茶、桑豆腐、桑叶挂面、桑叶菜等已进入我们的生活，但由于成熟的桑叶中粗纤维含量较高，还含有单宁等抗营养因子，直接加工会导致产品的口感、色泽不佳[8]。在我们制作的桑叶绿茶产品中，通过冲泡之后的桑叶茶汤从色泽、感官方面都挺好，但是都同时出现一个问题——有一股难以接受的草腥味，因而需要寻找一个安全、健康、有效的解决方法。

近年来，有益微生物发酵技术得到长足发展。植物通过微生物发酵挥发性化合物会发生变化，活性成分也会发生转化。向敏[9]等发现乳酸菌发酵过的桑叶中带有明显的青草味，腥味挥发性物质(顺式-3-己烯醇、1-辛烯-3-醇、反-2-辛烯醛、壬醛、癸醛、肉豆蔻醛)含量显著降低，还新增了带有花果香味的酯类和醇类物质，改善了桑叶的感官品质。经过发酵处理后，桑叶的抗营养因子、粗纤维含量显著降低，非蛋白氮在微生物分泌物的作用下可转化为菌体蛋白，提高其蛋白含量[10]。在牲畜饲料中添加发酵桑叶可改善肉质提高畜产品品质[11]。

如今人们对自身健康的关注度在不断提高，发酵后的桑叶味道更好、价值更高。因此，有必要总结近年来国内外对桑叶发酵的研究进展情况，为桑叶发酵的产品开发与利用提供理论依据。

1 微生物发酵对植物挥发性物质的影响

微生物发酵是一种将原材料转化为更高价值产品的方法，发酵可以使食物风味物质发生变化，食物中有许多挥发性化合物，但不是所有化合物都对产品的香味有贡献，尽管大多数挥发性化合物都天然存在于植物中，但不可忽视的是，它们可能被微生物合成为次级代谢产物。研究表明，接种微生物有助于提高茶叶的醇厚口感，主要是因为微生物生长代谢产生代谢糖苷和多糖的酶，以及单宁酶、漆酶、香草醇氧化酶和苯醌等还原酶，其对茶叶中的酚类化合物进行水解、氧化、转化和生物降解，降低茶多酚含量，提高茶褐素水平，从而降低茶汤的涩味，增加茶汤的醇香[12]。接种植物乳杆菌发酵后，豆乳饮料中具有草腥味的正己醇和豆腥味的1-辛烯-3-醇物质含量明显减少，发酵前存在的香气物质黄瓜香、柑橘香的含量明显增加，此外发酵后的豆乳抗氧化性也明显增强[13]。在乳酸菌诱导下柚子汁中的苦味物质减少，这是因为乳酸菌在生长过程中的分泌物将苦味的柚皮苷转化为不苦的柚皮素，最终柚子汁的风味得到改善[14]。shang等[15]为了保证木瓜中单宁的有效去除，对发酵条件进行了优化，通过甲基纤维素感知单宁测定，发现在优化的条件下，细菌能够减少木瓜中78%的单宁含量。大蒜素具有强烈的刺鼻味道，植物乳杆菌发酵之后韭菜中的大蒜素、硫醇减少[16]。乳酸菌发酵改善石榴汁风味，使芳香类化合物(如醇、酮和萜烯)的浓度增加，而甲基硫化物、二甲基二硫化物、甲硫醇带有酸、苦、涩味物质浓度则明显下降[17]。

2 桑叶发酵的物质变化

2.1 桑叶发酵后营养物质的变化

发酵不仅改变了挥发性物质，还有利于提高桑叶产品中的营养物质，其原因是：微生物在生长过程中会产生多种水解酶，这些酶可以加快植物分解；微生物会利用植物产生的次生代谢物为底物将其转化为新的活性物质，同时会消耗一些非目标成分而使目标物质得到浓缩。发酵技术逐渐成为植物资源高效利用的新方法[18]。桑叶发酵也可以通过微生物活动分泌的产物来改变桑叶中的营养成分及含量[19]。未发酵的桑叶中含有大量的粗蛋白、粗纤维、单宁、植物酸等，研究表明，乳酸菌和乳杆菌在生长过程中会分泌淀粉酶、纤维素酶等，这些酶类会使桑叶中抗营养因子等物质降解，芽孢杆菌主要产生蛋白酶，其作用是使桑叶中大分子蛋白质被降解为可溶性蛋白、小肽和游离氨基酸，其中非蛋白氮经过微生物作用可转化为菌体蛋白，使蛋白含量、氨基酸含量增加[20]。桑叶经过微生物发酵后营养物质会发生变化，其结果见表1。

表1 桑叶发酵后营养物质含量的变化

2.2 桑叶发酵后活性物质的变化

桑叶在发酵过程中，通常发生生物转化，使活性物质成分高效释放，提高活性成分的产量和提取率。桑叶在多种酶的相互作用下，其结构被软化，细胞壁结构被破坏，释放出难溶、可溶和不溶的活性物质[26]。黄酮类化合物是桑叶中重要的活性物质成分之一，大多以酯类、糖基化、聚合物等形式存在，微生物会加快代谢分解，改变其原本的结构，从而提高桑叶中黄酮类化合物的利用率。除此之外桑叶中还有丰富的生物碱和多糖物质，桑叶发酵后，其1-DNJ及多糖含量增加随之药理活性增强，这些物质可抑制餐后小鼠的血糖升高，原因可能是桑叶水提物可抑制麦芽糖酶和乳糖酶的活性，降低小鼠对两种糖的吸收[19]。但由于在发酵过程中往往会受到一些因素的影响，如桑树品种不同、发酵菌种选择、菌种间比例配伍、提取溶剂的选择等，在不同因素影响下，桑叶中的活性物质会发生氧化、聚合、偶联等一系列反应，导致其活性物质成分及含量发生较大变化[27]。桑叶发酵后活性物质的变化见表2。

表2 桑叶发酵后活性物质含量的变化

3 桑叶发酵在生产上的应用

3.1 桑叶发酵在食品中的应用

据查阅文献所知，将发酵桑叶应用到食品加工的研究相对较少，桑叶发酵产品如表3所示，主要以发酵桑叶茶为主。优势微生物可改善桑叶茶的口感及茶汤色泽，优势菌分泌的酶类，刺激可溶性物质的生成，提高桑叶茶的营养价值和保健功能，研究表明以冠突散囊菌为发酵剂发酵的桑叶茶感官品评综合得分高达93.8分，明显优于桑叶绿茶[21]。桑叶菜是一种新开发的蔬菜，具有清肺润燥、清热解毒等功效，桑叶菜的开发可以合理地利用桑叶资源，但桑叶只经初加工会使独特的草腥味保留，其味道不容易被人们所接受。陆春霞等[35]研究表明桑叶发酵不仅可以去除草腥味，还可以减少亚硝酸盐的含量并增加香味物质，让桑叶酸菜口感更佳、品质保证。聂卫东等[36]研究表明经发酵的酸奶奶质稳定、口感细腻柔和、黏稠度好、具有桑叶清香。桑叶发酵在食品中的开发利用度高，如何通过发酵提高桑叶营养物质和活性物质含量，使发酵桑叶产品的价值更高，是今后的一个研究热点。

表3 发酵桑叶在食品中的应用

3.2 桑叶发酵在动物生产中的应用

桑叶采摘后初加工为不同形式如碎桑叶、桑叶粉、青贮桑叶等，再将不同形式的桑叶添加至饲粮喂养能显著提高猪、鸡、牛等肉质，桑叶有抗菌的功效还可以改善养殖环境等。添加一定剂量的有益菌进行发酵可促进动物发育生长、日增重量提高、降低料重比等，如表4所示。Zhang等[40]研究表明在猪妊娠日粮中添加25.5%的发酵桑叶，增加了母猪粪便微生物群的多样性和丰富度，其中拟杆菌增加、厚壁菌减少，在妊娠60 d时添加发酵桑叶组血清葡萄糖孕酮不受饮食的影响，而血清胰岛素和短链脂肪酸水平降低，减少整个哺乳期背部厚度和体重损失。发酵桑叶对牛的生长同样具有一定的改善作用，用8%的发酵桑叶代替玉米等谷物，对牛的生长发育及肉的品质改善具显著影响，也大大降低了喂养成本，当发酵桑叶量添加至35%时不影响新晃黄牛脂质代谢，而且还可以提高其生长性能，增强机体免疫力[41]。发酵桑叶在鸡、鱼类等动物生产中也广泛运用[20]。

表4 发酵桑叶在动物生产中的应用

4 展 望

我国桑树资源较为丰富，桑叶在降血糖、降血脂、防癌、抗炎等方面效果显著，在药理学作用机制方面、在老年人保健食品开发与利用方面应得到研究人员重视，这对人类健康和桑产业的发展有重要意义。

桑叶中存在特殊的草腥味，但微生物发酵不仅可以将桑叶中特殊的草腥味除去，还可以使活性物质、营养物质含量增加，将多种抗营养因子含量降低。这在食品加工应用方面、动物饲料生产方面是一个多赢、健康、环保的解决方案。菌种选择及发酵的每一个工艺对产品质量都至关重要，菌株、温度、湿度、水分等因素都会对桑叶茶的汤色、口感产生较大的影响。虽然发酵桑叶在猪、鸡、鱼类等动物饲料加工中已被广泛开发利用，但存在的问题如毒素超标、饲料长期效果不稳定也时有发生。我国目前桑叶发酵技术还处于不成熟阶段，由于桑树种类多，在微生物菌种选择方面范围较大，发酵工艺等问题还需要进一步研究。