葡萄酵素的制作工藝以及功效的研究進展

高昕瑜，劉 峰，董書含，郭亦莊，趙善廷

（西北農林科技大學 食品科學與工程學院，陜西咸陽 712100）

葡萄有“水果之神”的稱號，世界各地葡萄的種植發展史源遠流長，種植范圍遍布于全國各大地區。目前，我國葡萄出口量在全球果品中約占1/4，而在全球的果品生產中，我國葡萄的生產和種植面積位居全球第一。葡萄粉碎后，果渣中富含的活性成分對提高人們的機體抗性、維護心腦血管、抗衰老等具有很大的功效。酵素是以一種或多種新鮮果蔬等為原料，添加有益微生物發酵而成的功能性微生物發酵產品，將葡萄做成酵素飲品，可以增加果渣的利用率和附加價值。本文對葡萄酵素的功效研究及其在食品方面的應用展開綜述，展望葡萄酵素產品的發展前景。

1 葡萄酵素的產品特性

葡萄酵素是以果汁及果渣為主要原材料，通過有益菌發酵而獲得的具有豐富營養與健康功效的發酵功能食品。在發酵過程中，微生物利用原料中的養分完成生長代謝，產生多種生物活性物質，將葡萄發酵后形成葡萄酵素，其基質中的多糖、維生素和花色苷等營養物質在發酵過程中轉化為小分子活性產物，不僅能保持自然果香，還能提高產品的營養密度[1-3]。

經過發酵還能賦予酵素水果特有的味道，使其滋味、營養價值和貨架期等各方面特性得以改善[2]。微生物可通過生長和代謝作用在整個發酵過程中形成一定量的有機酸，為酵素提供獨特的功能與滋味[3]。洪厚勝等[4]通過研究，證明葡萄果渣發酵過程不僅保持了水果本身的營養價值，同時經過微生物發酵過程不斷生成的活性產物也將相互融合、優勢互補。隨著研究的深入，學者發現多個菌株協同發酵與單個菌株發酵果蔬汁相比，能使發酵果蔬汁營養成分更豐富，因此多菌種發酵將為未來果蔬發酵制品的研發提供新思路[5]。

2 葡萄酵素的生產工藝

葡萄屬于漿果類水果，是理想的酵素原材料[6]?，F階段對于葡萄酵素的生產工藝的研究，主要集中在發酵方式和發酵工藝的選擇與優化兩個方面。按照發酵微生物類型和加工方式，酵素的發酵方式主要可以分成自然發酵和接種發酵，發酵方式的選擇對葡萄酵素生物活性有著一定的影響。

2.1 自然發酵

自然發酵是指利用自然界中的菌種或原料表面附著菌種進行發酵的過程，發酵周期較長，產品質量不可控，因此難以實現工廠化生產[7]。葡萄的高糖環境促進了其表面的野生酵母迅速繁殖，使酵母菌逐漸成為整個釀造系統的主要菌群，同時高糖環境又促進了乳酸菌的形成。在乳酸菌階段，由于乳酸菌的增殖與其代謝降低了整個發酵體系的pH值，限制了其他微生物的生長。此外，酵母的主要代謝反應產物也是醋酸菌發酵產物的主要底物，也促進了醋酸菌的大規模增殖。

2.2 接種發酵

接種發酵是指根據原材料特點選擇合適的發酵菌種，將活化好的菌人工接種于原料中進行培養。丁玉峰等[5]發現接種發酵可提高葡萄酵素特定酚類物質的含量，提高酚類物質的抗氧化活性。因此，接種發酵作為制備葡萄酵素的有效加工方式之一，可提升葡萄酵素的營養以及功能性，為開發功能性酵素產品提供依據。

2.3 發酵工藝的選擇與優化

酵素的質量與發酵菌種的選擇有著密切關系。葡萄酵素發酵時使用的微生物大多為乳酸菌和酵母菌，而丁玉峰等[6]以葡萄為主要原材料，經過分析各種乳酸菌接種發酵釀造工藝中的乳酸菌特點、代謝物質和繁殖情況篩選出最適宜葡萄酵素發酵的品種乳酸菌。此外，發酵條件的選擇也對最終產品的質量有著極大的影響，對發酵工藝的技術條件進行優化，可進一步深入研究工業化規模生產工藝條件，為未來發展發酵產業提供理論支撐。

3 葡萄酵素的活性成分及其功效

葡萄酵素采用新鮮葡萄經微生物發酵而成，既包括原料自身的生物活性成分，又含有原料經細菌轉化后得到的氨基酸、多糖和多酚等成分，因此具備多種生物活性成分。

3.1 活性成分

葡萄果實含有大量營養物質，在微生物的作用下，將葡萄基質中的葡萄糖、維生素、花色苷等營養物質轉變為小分子功能產物[7]，因此由葡萄發酵過程中形成的酵素具有大量的營養和生物活性成分。同時，也有研究表明，葡萄籽提取物主要含有多酚類物質和黃酮[8]。

3.2 生物活性功能

3.2.1 降脂減肥

腸道微生物群的不平衡可能會通過體內協調機制導致肥胖以及相關代謝疾病。已有研究發現，天然產物可改變腸道菌群中與脂肪代謝相關的菌種豐度，改變人體腸道菌群的結構，這將成為解決肥胖問題的新方法[9]。研究表明果蔬發酵汁能起到減肥作用[10]。酵素代謝物質中的脂肪酶是一種水解酶，為膳食中脂類消化的主要酶，其表達的變化也與肥胖癥等代謝病癥之間存在聯系?？茖W研究已證實，果蔬酵素內含大量的脂肪酶類，起到降脂減肥的作用[11]。

3.2.2 抗氧化

食用適量葡萄酵素可增加血清抗氧化能力，達到抗氧化的目的，減少過氧化物的形成和血小板聚集，增強血流介導的血管舒張[11-13]。由葡萄制成的葡萄酵素富含大量花青素，花青素的抗氧化性能高于維生素C，尤其是對自由基的清理方面有著顯著作用[14-15]。而多酚類物質在清除自由基的同時，也參與調節多種信號通路[15]。丁玉峰等[6]經體外模擬研究發現在發酵過程中葡萄酵素抗氧化活性整體呈升高的趨勢，與葡萄汁相比，對DPPH等自由基的清除能力都有提升。

3.2.3 抑菌

酵素具有抑菌、消炎等功效。酵素在發酵反應中形成多種生理活性物質，如有機酸、多肽類物質、寡糖、氨基酸、礦物質和抗氧化物等。發酵產品抑菌作用與其抗菌物質的抑菌原理有關[16]。葡萄中含有的白藜蘆醇可抑制血小板凝聚，而血小板凝聚和腦栓塞病都是由多種致病因素導致，其中一種因素即為花生四烯酸代謝物TXA2，TXA2可轉化為TXB2，白藜蘆醇可控制花生四烯酸代謝素TXB2的產生，因此具有抑菌抗炎的功效[16]。研究表明，以葡萄為原料的發酵制品具有一定的抑菌效果。在后續研究中又發現該酵素對金黃色葡萄球菌有較好的抑制作用[17]。

3.2.4 促進人體胃腸道消化吸收

葡萄酵素含的有機酸可促進胃液分泌，利于消化吸收[18]。臨床研究表明，有機酸在人體內能維護腸道形態及功能，有效緩解和治療多種腸道外科疾病[16]。此外，葡萄酵素還可補充身體必需的膳食纖維，具有潤腸通便的功效[15]。膳食纖維能增強胃腸的蠕動，促進排便。進入腸道內的纖維物質可被腸內細胞選擇性地溶解和發酵，可降低胃腸內環境的pH，從而改善消化道系統中的菌群[19]。

4 展望

目前，關于葡萄酵素的生產工藝、生物活性成分以及其對應的功能特性研究取得了一定的進展，但相關酵素的研發大多集中于日本，我國在該領域還處于初期開發階段，缺乏相應的研究與開發機構。本文通過介紹葡萄酵素的作用與功效，使更多人了解葡萄酵素的生產及價值。未來，可從以下幾個方面開展研究：①葡萄中的功效成分如白藜蘆醇等在發酵中的作用機制；②研究更加清潔、環保、高效的葡萄酵素制作工藝；③葡萄中的活性成分與人體中靶器官的相互作用；④不同發酵菌種對葡萄酵素產品營養與功效的影響；⑤根據不同種類葡萄的特性建立不同的生產 標準。