葡萄酵素的制作工艺以及功效的研究进展

高昕瑜，刘 峰，董书含，郭亦庄，赵善廷

（西北农林科技大学 食品科学与工程学院，陕西咸阳 712100）

葡萄有“水果之神”的称号，世界各地葡萄的种植发展史源远流长，种植范围遍布于全国各大地区。目前，我国葡萄出口量在全球果品中约占1/4，而在全球的果品生产中，我国葡萄的生产和种植面积位居全球第一。葡萄粉碎后，果渣中富含的活性成分对提高人们的机体抗性、维护心脑血管、抗衰老等具有很大的功效。酵素是以一种或多种新鲜果蔬等为原料，添加有益微生物发酵而成的功能性微生物发酵产品，将葡萄做成酵素饮品，可以增加果渣的利用率和附加价值。本文对葡萄酵素的功效研究及其在食品方面的应用展开综述，展望葡萄酵素产品的发展前景。

1 葡萄酵素的产品特性

葡萄酵素是以果汁及果渣为主要原材料，通过有益菌发酵而获得的具有丰富营养与健康功效的发酵功能食品。在发酵过程中，微生物利用原料中的养分完成生长代谢，产生多种生物活性物质，将葡萄发酵后形成葡萄酵素，其基质中的多糖、维生素和花色苷等营养物质在发酵过程中转化为小分子活性产物，不仅能保持自然果香，还能提高产品的营养密度[1-3]。

经过发酵还能赋予酵素水果特有的味道，使其滋味、营养价值和货架期等各方面特性得以改善[2]。微生物可通过生长和代谢作用在整个发酵过程中形成一定量的有机酸，为酵素提供独特的功能与滋味[3]。洪厚胜等[4]通过研究，证明葡萄果渣发酵过程不仅保持了水果本身的营养价值，同时经过微生物发酵过程不断生成的活性产物也将相互融合、优势互补。随着研究的深入，学者发现多个菌株协同发酵与单个菌株发酵果蔬汁相比，能使发酵果蔬汁营养成分更丰富，因此多菌种发酵将为未来果蔬发酵制品的研发提供新思路[5]。

2 葡萄酵素的生产工艺

葡萄属于浆果类水果，是理想的酵素原材料[6]。现阶段对于葡萄酵素的生产工艺的研究，主要集中在发酵方式和发酵工艺的选择与优化两个方面。按照发酵微生物类型和加工方式，酵素的发酵方式主要可以分成自然发酵和接种发酵，发酵方式的选择对葡萄酵素生物活性有着一定的影响。

2.1 自然发酵

自然发酵是指利用自然界中的菌种或原料表面附着菌种进行发酵的过程，发酵周期较长，产品质量不可控，因此难以实现工厂化生产[7]。葡萄的高糖环境促进了其表面的野生酵母迅速繁殖，使酵母菌逐渐成为整个酿造系统的主要菌群，同时高糖环境又促进了乳酸菌的形成。在乳酸菌阶段，由于乳酸菌的增殖与其代谢降低了整个发酵体系的pH值，限制了其他微生物的生长。此外，酵母的主要代谢反应产物也是醋酸菌发酵产物的主要底物，也促进了醋酸菌的大规模增殖。

2.2 接种发酵

接种发酵是指根据原材料特点选择合适的发酵菌种，将活化好的菌人工接种于原料中进行培养。丁玉峰等[5]发现接种发酵可提高葡萄酵素特定酚类物质的含量，提高酚类物质的抗氧化活性。因此，接种发酵作为制备葡萄酵素的有效加工方式之一，可提升葡萄酵素的营养以及功能性，为开发功能性酵素产品提供依据。

2.3 发酵工艺的选择与优化

酵素的质量与发酵菌种的选择有着密切关系。葡萄酵素发酵时使用的微生物大多为乳酸菌和酵母菌，而丁玉峰等[6]以葡萄为主要原材料，经过分析各种乳酸菌接种发酵酿造工艺中的乳酸菌特点、代谢物质和繁殖情况筛选出最适宜葡萄酵素发酵的品种乳酸菌。此外，发酵条件的选择也对最终产品的质量有着极大的影响，对发酵工艺的技术条件进行优化，可进一步深入研究工业化规模生产工艺条件，为未来发展发酵产业提供理论支撑。

3 葡萄酵素的活性成分及其功效

葡萄酵素采用新鲜葡萄经微生物发酵而成，既包括原料自身的生物活性成分，又含有原料经细菌转化后得到的氨基酸、多糖和多酚等成分，因此具备多种生物活性成分。

3.1 活性成分

葡萄果实含有大量营养物质，在微生物的作用下，将葡萄基质中的葡萄糖、维生素、花色苷等营养物质转变为小分子功能产物[7]，因此由葡萄发酵过程中形成的酵素具有大量的营养和生物活性成分。同时，也有研究表明，葡萄籽提取物主要含有多酚类物质和黄酮[8]。

3.2 生物活性功能

3.2.1 降脂减肥

肠道微生物群的不平衡可能会通过体内协调机制导致肥胖以及相关代谢疾病。已有研究发现，天然产物可改变肠道菌群中与脂肪代谢相关的菌种丰度，改变人体肠道菌群的结构，这将成为解决肥胖问题的新方法[9]。研究表明果蔬发酵汁能起到减肥作用[10]。酵素代谢物质中的脂肪酶是一种水解酶，为膳食中脂类消化的主要酶，其表达的变化也与肥胖症等代谢病症之间存在联系。科学研究已证实，果蔬酵素内含大量的脂肪酶类，起到降脂减肥的作用[11]。

3.2.2 抗氧化

食用适量葡萄酵素可增加血清抗氧化能力，达到抗氧化的目的，减少过氧化物的形成和血小板聚集，增强血流介导的血管舒张[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维生素C，尤其是对自由基的清理方面有着显著作用[14-15]。而多酚类物质在清除自由基的同时，也参与调节多种信号通路[15]。丁玉峰等[6]经体外模拟研究发现在发酵过程中葡萄酵素抗氧化活性整体呈升高的趋势，与葡萄汁相比，对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。酵素在发酵反应中形成多种生理活性物质，如有机酸、多肽类物质、寡糖、氨基酸、矿物质和抗氧化物等。发酵产品抑菌作用与其抗菌物质的抑菌原理有关[16]。葡萄中含有的白藜芦醇可抑制血小板凝聚，而血小板凝聚和脑栓塞病都是由多种致病因素导致，其中一种因素即为花生四烯酸代谢物TXA2，TXA2可转化为TXB2，白藜芦醇可控制花生四烯酸代谢素TXB2的产生，因此具有抑菌抗炎的功效[16]。研究表明，以葡萄为原料的发酵制品具有一定的抑菌效果。在后续研究中又发现该酵素对金黄色葡萄球菌有较好的抑制作用[17]。

3.2.4 促进人体胃肠道消化吸收

葡萄酵素含的有机酸可促进胃液分泌，利于消化吸收[18]。临床研究表明，有机酸在人体内能维护肠道形态及功能，有效缓解和治疗多种肠道外科疾病[16]。此外，葡萄酵素还可补充身体必需的膳食纤维，具有润肠通便的功效[15]。膳食纤维能增强胃肠的蠕动，促进排便。进入肠道内的纤维物质可被肠内细胞选择性地溶解和发酵，可降低胃肠内环境的pH，从而改善消化道系统中的菌群[19]。

4 展望

目前，关于葡萄酵素的生产工艺、生物活性成分以及其对应的功能特性研究取得了一定的进展，但相关酵素的研发大多集中于日本，我国在该领域还处于初期开发阶段，缺乏相应的研究与开发机构。本文通过介绍葡萄酵素的作用与功效，使更多人了解葡萄酵素的生产及价值。未来，可从以下几个方面开展研究：①葡萄中的功效成分如白藜芦醇等在发酵中的作用机制；②研究更加清洁、环保、高效的葡萄酵素制作工艺；③葡萄中的活性成分与人体中靶器官的相互作用；④不同发酵菌种对葡萄酵素产品营养与功效的影响；⑤根据不同种类葡萄的特性建立不同的生产 标准。